- Trang Chủ
- Vật lý
- Bài giảng Vật lý đại cương 2 - Chương 4: Từ trường không đổi
Xem mẫu
- Bμi gi¶ng VËt lý ®¹i c−¬ng
T¸c gi¶: PGS. TS §ç Ngäc UÊn
ViÖn VËt lý kü thuËt
Tr−êng §H B¸ch khoa Hμ néi
- Ch−¬ng IV
Tõ tr−êng kh«ng ®æi
- I. Dßng ®iÖn kh«ng ®æi
1. B¶n chÊt dßng ®iÖn: dßng c¸c h¹t ®iÖn
chuyÓn ®éng cã h−íng, chiÒu cña h¹t
d−¬ng
r
E
+
+
- e
+ -
- - -e
-e
-+-
- - - + + e
+e - +
- - +
I
Trong kim Trong dung Trong chÊt
lo¹i dÞch ®iÖn ph©n khÝ
- 2. Nh÷ng ®¹i l−îng ®Æc tr−ng:
• C−êng ®é dßng ®iÖn= ®iÖn l−îng qua S/s
t t
dq
I= q = ∫ dq = ∫ Idt = It 1C=1A.1s
dt 0 0
• VÐc t¬ mËt ®é dßng ®iÖn
M
r
tai ®iÓm M cã gèc t¹i M, J
chiÒu chuyÓn ®éng h¹t dSn
d−¬ng, gi¸ trÞ r r
dI dI = JdS n = JdS
J= A/m2 r r
dS n ∫
I = dI = JdS
S
∫
S
- èng dßng ®iÖn: n0, |e|, v , dSn
r
v r Sè h¹t ®iÖn ®i qua dS n trong
+
+ J mét ®¬n vÞ thêi gian:
dSn dn = n 0 ( vdS n )
dI =| e | dn =| e | n 0 ( vdS n )
J = dI / dS n = n 0 | e | v
r r
J = n 0 ev
r r
Dßng nhiÒu lo¹i h¹t: J = ∑ n 0 i e i v i
i
- 3. §Þnh luËt Ohm ®èi víi mét ®o¹n m¹ch
®iÖn trë thuÇn
A r B I=(V1 -V2)/R
rE §é dÉn cña ®o¹n m¹ch:
V1 >
I V2 g=1/R
• §iÖn trë vμ ®iÖn trë suÊt: R=(V1 -V2)/I
R=ρl/Sn Ω=V/A
• D¹ng vi ph©n ®Þnh V V+dV
r
luËt Ohm r E dSn
dI=[V-(V+dV)]/R=-dV/R J
R=ρdl/dSn dl
- r r
J=
dI 1 dV
= (− ) J = σE J = σE
dS n ρ dl
T¹i mét ®iÓm bÊt k× cã r r
dßng ®iÖn ch¹y qua: J~E
-
• SuÊt ®iÖn ®éng C
- +
Nguån ®iÖn: Duy -
tr× cùc d−¬ng, ©m +
=>Lùc l¹ ®Èy ®iÖn tÝch trong nguån: T−¬ng
t¸c ph©n tö, c¶m øng ®iÖn tõ, lùc ®iÖn tõ =>
Tr−êng l¹
- • SuÊt ®iÖn ®éng cña nguån ®iÖn:
lμ ®¹i l−îng cã gi¸ trÞ b»ng c«ng cña lùc
®iÖn tr−êng dÞch chuyÓn ®iÖn tÝch +1 mét
vßng quanh m¹ch kÝn cña nguån ®ã.
∫
r r* r
ζ = A/q A = q(E + E )ds
r C
E
r* VÐc t¬ c−êng ®é tr−êng tÜnh ®iÖn
E VÐc t¬ c−êng ®é ®iÖn tr−êng l¹
r r r* r r r
ζ = A / q = ∫ Ed s + ∫ E d s
C C
∫
C
E d s = 0
- SuÊt ®iÖn ®éng cña nguån ®iÖn: lμ ®¹i
l−îng cã gi¸ trÞ b»ng c«ng cña lùc ®iÖn
tr−êng l¹ dÞch chuyÓn ®iÖn tÝch +1 mét
vßng quanh m¹ch kÝn cña nguån ®ã.
r* r
SuÊt ®iÖn ®éng cña nguån ζ = ∫ E d s
®iÖn =L−u sè cña tr−êng l¹ C
- +
Trong pin t¹i bÒ mÆt ®iÖn
cùc cã hiÖu thÕ nh¶y vät:
S§§ trong pin=tæng c¸c v
ΔV
hiÖu ®iÖn thÕ nh¶y vät ΔV ΔV
- 1. T−¬ng t¸c tõ cña dßng ®iÖn, ®Þnh luËt Ampe
1.1. ThÝ nghiÖm vÒ t−¬ng t¸c tõ
T−¬ng t¸c tõ
T−¬ng t¸c tõ cña dßng ®iÖn
- -+ +
- r
rr r 1.2. §Þnh luËt Ampe r = OMr
n r
d l , r vμ n theo thø tù nμy r I 0 d l0
θ
hîp thμnh tam diÖn thuËn Or
r θ0
M
§LAmpe trong ch©n kh«ng: P Id l r
dF0
r r r
Id l t¸c dông lªn I 0 d l0 lùc dF0 cã :
r r
x Ph−¬ng vu«ng gãc r r víi mÆtr ph¼ng chøa n , d l0
y Cã chiÒu sao cho d l0 , n vμ dF0 theo thø tù nμy t¹o
thμnh tam diÖn thuËn
z Cã ®é lín b»ng dF0 = k. I 0 dl 0 sin θ 0 Idl sin θ
2
μ
r
k= 0
μ0 =4π.10-7 H/m - H»ng sè tõ
4π
- r r r
r μ 0 I 0 d l0 × ( Id l × r )
BiÓu thøc: dF0 = .
r r 4π r r 3r
| Id l × r |= Idl.r sin θ | I 0 d l0 × n |= I 0 dl 0 . sin θ0
r r r
r μ 0μ I 0 d l0 × ( Id l × r )
Trong m«i tr−êng: dF = .
4π r3
μ - H»ng sè tõ m«i hay ®é tõ thÈm tû ®èi cña
m«i tr−êng nãi lªn kh¶ n¨ng dÉn tõ μKK≈1; μFe
rÊt lín
§Þnh luËt Ampe lμ ®Þnh luËt c¬ b¶n trong t−¬ng
t¸c tõ (t−¬ng øng §/L Cul«ng trong t−¬ng t¸c
®iÖn)
§óng víi t−¬ng t¸c gi÷a c¸c dßng ®iÖn h÷u h¹n
- 2.VÐc t¬ c¶m øng tõ vμ vÐc t¬ c−êng ®é tõ
tr−êng
2.1. Kh¸i niÖm vÒ tõ tr−êng:
• T−¬ng t¸c gi÷a c¸c dßng thùc hiÖn nh− thÕ nμo?
• Cã 2 thuyÕt: ThuyÕt t−¬ng t¸c xa, vμ ThuyÕt
t−¬ng t¸c gÇn
ThuyÕt t−¬ng t¸c xa: Kh«ng th«ng qua m«i tr−êng
nμo, tøc thêi vtt =∞, Dßng ®iÖn kh«ng g©y biÕn ®æi
m«i tr−êng => Tr¸i víi tiÒn ®Ò Anhxtanh
ThuyÕt t−¬ng t¸c gÇn: Dßng ®iÖn lμm m«i tr−êng
xung quanh biÕn ®æi, g©y ra mét tõ tr−êng lan
truyÒn víi v=c, Tõ tr−êng g©y tõ lùc lªn dßng ®iÖn
kh¸c vtt =c; §óng
- 2.2. VÐc t¬ c¶m øng tõ
Tr−êng tÜnh ®iÖn, lùc t−¬ng t¸c
r
tÜnh ®iÖn
r r r
r 1 q.q 0 r F 1 q. r
F= . 3 ⇒E = = . 3
4 πε 0 ε r q 0 4πε 0 ε r
Lùc t−¬ng t¸c tõ cña
r
2 dßng
r
®iÖn
r
r μ 0μ I 0 d l0 × ( Id l × r )
dF = . r
r 4π r3 dB
Idl g©yra tõ tr−êng θ r
Or r
víi vÐc t¬ c¶m øng Id l
M
tõ r r P
r μ μ Id l × r
dB = 0
.
4π r3
- §Þnh lý Bi«-xava-Laplatz: r
r r r dB
dB do Idl g©y ra t¹i M c¸ch r lμ r
r
Or
mét vÐc t¬ cã:
Id l θ
M
P
x Gèc t¹i M
r r r
y Ph−¬ng dB ⊥ P chøa Id l vμ
r r r
r
z ChiÒu sao cho 3 vÐc t¬ d l , r vμ dB theo thø
tù ®ã hîp thμnh tam diÖn thuËn
Qui t¾c vÆn ren ph¶i: ChiÒu vÆn cña tõ tr−êng,
ChiÒu tiÕn cña dßng ®iÖn
μ 0μ Idl sin θ r r r
{ Gi¸ trÞ dB = . ⇒ dF = I 0 d l0 × dB
4π r2
- 2.3. Nguyªn lý chång chÊt tõ tr−êng
r
VÐc t¬ c¶m øng tõ B do mét dßng ®iÖn bÊt kúr
g©y ra t¹i M b»ng tæng c¸c vÐc t¬ c¶m øng tõ dB
do tÊt c¶ c¸c phÇn tö nhá cña dßng ®iÖn g©y ra:
r r
B = ∫ dB
c¶ dßng ®iÖn
Trong c¸c bμi to¸n cô thÓ:
X¸c ®Þnh ph−¬ng, chiÒu b»ng h×nh vÏ.
TÝnh tÝch ph©n x¸c ®Þnh gi¸ trÞ cña B.
VÐc t¬ c¶m øng tõ do nhiÒu dßng ®iÖn g©y ra
r r r r n r
B = B1 + B2 + .... + B n = ∑ Bi
i =1
- 2.4. VÐc t¬ c−êng ®é tõ tr−êng
VÐc t¬ c¶m øng tõ chøa μ nªn mËt ®é ®−êng søc
thay ®æi => VÐc t¬ c−êng ®é tõ tr−êng kh«ng
r
phô thuéc vμo m«i tr−êng: r B
H=
2.5. øng dông: μ 0 μ
a, C¶m øng tõ cña mét dßng ®iÖn th¼ng
B θ2 μ 0μI dl sin θ
r B= .∫
B 4π AB r 2
R ×
r
l θr l Rdθ R
dl = cot gθ ⇒ dl = r=
θ1 R sin 2 θ sin θ
A
- θ2
μ 0μI dθ sin θ μ 0μI
B= .∫ = θ2
( − cos θ) |θ1
4π θ R 4 πR
1
μ 0μI
B= (cos θ1 − cos θ 2 )
4 πR
Dßng ®iÖn th¼ng dμi v« h¹n:θ1=0, θ2=π
μ 0μI I 1A
B= , H= , I=1A, 2πR=1m H=
2 πR 2 πR 1m
A/m lμ c−êng ®é tõ tr−êng sinh ra trong ch©n
kh«ng bëi mét dßng ®iÖn ch¹y qua mét d©y dÉn
th¼ng dμi v« h¹n, thiÕt diÖn trßn t¹i c¸c ®iÓm
trªn vßng trßn ®ång trôc víi d©y cã chu vi lμ 1m
- b, Dßng ®iÖn trßn r
r dB r
dB 2
dB = 2dB1 cos β r r dB1
R μ 0μ Idl sin θ r rh r β
cos β = dB1 = . d l2 r
r 4π r2
R n r
1
π
r = (R +2
sin θ = sin = 1
2 2
h )
d l1
2 r
μ 0μ Idl.R r μ μP
dB = . 2
2π ( R + h ) 2 3/ 2 B = 0 m
2 π( R + h )
2 2 3/ 2
μ 0μIR
πR
μ 0μIπR 2 r r
B=
2 π( R 2 + h 2 ) 3 / 2 ∫ dl = 2π( R 2 + h 2 ) 3 / 2 r
S = S.n
r
0
Pm = IS
- c, H¹t ®iÖn chuyÓn ®éng r
dB
do phÇn tö rdßng ®iÖn
r μ 0μ Id l × rr r
= = r
dB = . dn n 0 dV n 0 S n dl
r
4π r3 r r r
r d l +
dB μ 0μ Id l × r r
Bq = = . vd l r
dn 4π n 0S n dl.r 3
=v
dl
I = jS n = n 0 | q | vSn r r r
μ 0 μ qv × r
Bq = . 3
r r 4 π r rr
Bq q>0 B q qv r
r theo thø tù ®ã hîp thμnh
v
r tam diÖn thuËn
+ I -
nguon tai.lieu . vn
