- Trang Chủ
- Vật lý
- Bài giảng Vật lý đại cương (PGS.TS Đỗ NGọc Uấn) - 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
r
d−¬ng E
-e -
+
-e -+ e +
-- -+-
e
+
-- - + +- +
e
- +
-
I
Trong dung Trong chÊt
Trong kim
dÞch ®iÖn ph©n khÝ
lo¹i
- 2. Nh÷ng ®¹i l−îng ®Æc tr−ng:
• C−êng ®é dßng ®iÖn= ®iÖn l−îng qua S/s
t t
dq
q = ∫ dq = ∫ Idt = It
I= 1C=1A.1s
dt 0 0
• VÐc t¬ mËt ®é dßng ®iÖn
r
M
tai ®iÓm M cã gèc t¹i M, J
chiÒu chuyÓn ®éng h¹t dSn
rr
d−¬ng, gi¸ trÞ
dI = JdS n = JdS
dI
J= rr
A/m2
∫ ∫
I = dI = JdS
dS n
S S
- èng dßng ®iÖn: n0, |e|, v , dSn
r
Sè h¹t ®iÖn ®i qua dSn trong
v r
+
J mét ®¬n vÞ thêi gian:
+
dn = n 0 ( vdS n )
dSn
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
rB I=(V1 -V2)/R
A
rE §é dÉn cña ®o¹n m¹ch:
I V g=1/R
V1 > 2
• §iÖn trë vμ ®iÖn trë suÊt: R=(V1 -V2)/I
R=ρl/Sn Ω=V/A
• D¹ng vi ph©n ®Þnh V+dV
V r
luËt Ohm r E dSn
dI=[V-(V+dV)]/R=-dV/R J
R=ρdl/dSn dl
- r r
J = σE J = σE
dI 1 dV
J= = (− )
dS n ρ dl
rr
T¹i mét ®iÓm bÊt k× cã
J~E
dßng ®iÖn ch¹y qua:
-
• 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 VÐc t¬ c−êng ®é tr−êng tÜnh ®iÖn
r*
E VÐc t¬ c−êng ®é ®iÖn tr−êng l¹
rr r* r rr
ζ = A / q = ∫ Ed s + ∫ E d s
∫ Ed s = 0
C C C
- 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:
v
S§§ trong pin=tæng c¸c
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
r = OMr
1.2. §Þnh luËt Ampe
rr r n r
d l , r vμ n theo thø tù nμy I 0 d l0
r
θ
θ0
r
hîp thμnh tam diÖn thuËn Or M
r
§LAmpe trong ch©n kh«ng: P Id l dF0
r r
r
Id l t¸c dông lªn I 0 d l0 lùc dF0 cã :
rr
x Ph−¬ng vu«ng gãc víi mÆt ph¼ng chøa n, d l0
rr r
y Cã chiÒu sao cho d l0 , n vμ dF0 theo thø tù nμy t¹o
thμnh tam diÖn thuËn
I 0 dl 0 sin θ0 Idl sin θ
z Cã ®é lín b»ng dF0 = k.
2
r
μ
k= μ0 =4π.10-7 H/m - H»ng sè tõ
0
4π
- r rr
r μ 0 I 0 d l0 × ( Id l × r )
BiÓu thøc: dF0 = .
4π r r3
rr r
| I 0 d l0 × n |= I 0 dl 0 . sin θ0
| Id l × r |= Idl.r sin θ r rr
r μ 0μ I 0 d l0 × ( Id l × r )
dF = .
Trong m«i tr−êng:
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 tÜnh ®iÖn
r r
r r
r F 1 q. r
q.q 0 r
1 ⇒E = =
F= .3
.3
q 0 4πε 0 ε r
4 πε 0 ε r
Lùc t−¬ng t¸c tõ cña 2 dßng ®iÖn
r r r
r μ 0μ I 0 d l0 × ( Id l × r )
dF = . r
4π r3
r dB
Idl g©yra tõ tr−êng r
θ r
Or
víi vÐc t¬ c¶m øng M
Id l
P
rr
tõ r μ μ Id l × r
dB = 0
.
4π r3
- r
§Þnh lý Bi«-xava-Laplatz:
r
r
r dB
r lμ r
dB do Idl g©y ra t¹i M c¸ch r
Orθ
mét vÐc t¬ cã: M
Id l
P
rr
x Gèc t¹i M
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
r
r r
μ 0μ Idl sin θ
⇒ dF = I 0 d l0 × dB
{ Gi¸ trÞ 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
rr r r nr
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
r
phô thuéc vμo m«i tr−êng: B
H=
μ 0μ
2.5. øng dông:
a, C¶m øng tõ cña mét dßng ®iÖn th¼ng
B θ2 μ 0μI dl sin θ
.∫
B=
r
4π AB r 2
B
R×
r
Rdθ
θr
l R
l
= cot gθ ⇒ dl = r=
dl
sin θ
θ1 sin 2 θ
R
A
- θ2
μ 0μI dθ sin θ μ 0μI
.∫ θ2
B= = ( − cos θ) |θ1
4π θ 4 πR
R
1
μ 0μI
B= (cos θ1 − cos θ 2 )
4 πR
Dßng ®iÖn th¼ng dμi v« h¹n:θ1=0, θ2=π
μ 0μI 1A
I I=1A, 2πR=1m H=
B= , 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
- r
b, Dßng ®iÖn trßn r dB r
dB 2
dB = 2dB1 cos β dB1
rr
β
rh r
μ 0μ Idl sin θ r
R
cos β = dB1 = . r
d l2
4π r2
r
Rn r
π
1
sin θ = sin = 1 d l1
r = (R +2 22
h)
r
2
r μ 0μPm
μ 0μ Idl.R
B=
dB = .2
2π ( R + h )2 3/ 2
2 π( R + h )
2 2 3/ 2
r
πR
μ 0μIR μ 0μIπR 2 r
∫ dl = 2π( R 2 + h 2 ) 3 / 2 S = S.n
B=
2 π( R 2 + h 2 ) 3 / 2 r
r
0
Pm = IS
- r
c, H¹t ®iÖn chuyÓn ®éng dB
do phÇn tö r
dßng ®iÖn
r
r μ 0μ Id l × r r
r dn = n 0 dV = n 0S n dl
dB = . r
4π r3 r rr dl +
r dB μ 0μ Id l × r r
Bq = = . vd l r
4π n 0S n dl.r =v
3
dn
dl
I = jS n = n 0 | q | vSn rr
r μ 0 μ qv × r
Bq = .3
r 4π r r r
r q>0 B q qv r
Bq
r theo thø tù ®ã hîp thμnh
v
r tam diÖn thuËn
+ -
I
nguon tai.lieu . vn
