BÀI TẬP 2: KHOA KỸ THUẬT GIAO THÔNG XÁC ĐỊNH TỪ TRƯỜNG CỦA MỘT DÒNG ĐIỆN TRÒN BẰNG ĐỊNH LUẬT BIOT-SAVART

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM KHOA KỸ THUẬT GIAO THÔNG - BÁOBỘ CÁO BÀI TẬP LỚN VẬT GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO LÝ TÊN ĐỀ TÀI: TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM BÀI TẬP 2: KHOA KỸ THUẬT GIAO THÔNG XÁC ĐỊNH TỪ TRƯỜNG CỦA MỘT DÒNG ĐIỆN TRÒN BẰNG ĐỊNH LUẬT BIOT-SAVART Giảng viên hướng dẫn: Ths Hoàng Việt Anh LỚP: GT19THK03 LỚP BÀI TẬP: 32 TÊN NHÓM: 9MATLAB BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN VẬT LÝ 12/10/2019 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM KHOA KỸ THUẬT GIAO THÔNG - BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN VẬT LÝ TÊN ĐỀ TÀI: BÀI TẬP 2: XÁC ĐỊNH TỪ TRƯỜNG CỦA MỘT DÒNG ĐIỆN TRÒN BẰNG ĐỊNH LUẬT BIOT-SAVART Giảng viên hướng dẫn: Ths Hoàng Việt Anh LỚP: GT19THK03 LỚP BÀI TẬP: L32 TÊN NHÓM: 9MATLAB 12/10/2019 Sinh viên thực hiện: Phí Đình Cường Sỳ Văn Sương Lâm Tôn Đạt Nguyễn Phan Thái 1912931 1914985 1913027 1915114 Tất bạn danh sách học lớp tập L32 ( Thầy Hoàng Việt Anh) LỚP: GT19THK03 LỚP BÀI TẬP: L32 MỤC LỤC A PHẦN MỞ ÑAÀU .2 B PHẦN NỘI DUNG YÊU CẦU BÀI TẬP 1.1 Input 1.2 Output CƠ SỞ LÝ THUYẾT .2 ĐOẠN CODE MATLAB 3.1 Đoạn code 3.2 Giải thích số lệnh đoạn code MỘT SỐ VÍ DỤ C PHẦN KẾT LUẬN .7 D TAØI LIỆU KHAM KHẢO A PHẦN MỞ ĐẦU YÊU CẦU ĐỀ BÀI 1.1 Input 1.2 Output CƠ SỞ LÝ THUYẾT ĐOẠN CODE MATLAB VÀ MỘT SỐ VÍ DỤ B PHẦN NỘI DUNG YÊU CẦU ĐỀ BÀI 1.1 Input  Nhập cường độ dòng điện I ( đơn vị AMPE )  Nhập bán kính dòng điện r ( đơn vị Mét ) 1.2 Output  Chiều hướng vector từ trường tâm dòng điện tròn CƠ SỞ LÍ THUYẾT Từ trường phân bố dòng điện © xác định định luật Biot-Savart theo biểu thức sau : Định luật Biot-Savart sử dụng để tính toán giá trị từ trường B vị trí r tạo dòng điện ổn định ( Ví dụ dây dẫn ) : dòng di chuyển liên tục điện tích khoảng thời gian không bị điểm Định luật ví dụ tích phân đường vật lí , xét qua đường cong khép kín C có dòng điện chạy qua Để đặc trưng cho từ trường phương tiện tác dụng lực, người ta dùng vector cảm ứng từ, định nghóa sau: uu r I dl Véc tơ cảm ứng từ phần tử dòng điện sinh ur điểm M cách phần tử véc tơ d B : - Gốc điểm M - Phương vuông góc với mặt phẳng chứa I dl điểm M uu r - uu r r ur dl Chiều cho véc tơ , r , d B tạo thành tam diện thuận dB  o Idl.sin  4 r - Độ lớn (7.3) - (7.4) Đơn ví cảm ứng từ hệ SI là: Tesla (T) uu r r ur o I dl  r dB  4 r Biểu diễn dạng véc tơ: ur uu r ur d F  I dl  d B     - Khi (7.1) trở thành: - Quy tắc xác định cảm ứng từ dòng điện thẳng sinh ra: Quy tắc bàn tay phải Đặt bàn tay phải nắm dây dẫn cho chiều dòng điện chiều ngón cái, véc tơ cảm ứng M có phương vuông góc với mặt phẳng chứa dây dẫn M, có chiều từ cổ tay đến ngón tay qua điểm M ĐOẠN CODE MATLAB 3.1 Đoạn code %cho dịngđiệntrịnbánkínhr,códịngđiện I chạy qua, nằmtrongmặtphẳngyOz clc clf I= input('Nhậpvàogiátrịdịngđiện, I= '); r= input('Nhậpvàobánkính, r= '); B= [0 0]; fori= 1:360 %chia dòngđiệntrònthành 360 phầnnhỏ theta1= (i-1)*2*pi/360; theta2= i*2*pi/360; dlx1= 0; dly1= r*cos(theta1); dlz1= r*sin(theta1); dlx2= 0; dly2= r*cos(theta2); dlz2= r*sin(theta2); dl= [dlx2 - dlx1, dly2 - dly1, dlz2 - dlz1]; %vi phâncủacácđoạnnhỏ dr= -1/(2*pi)*[dlx1 + dlx2, dly1 + dly2, dlz1 + dlz2]; %vector,dấutrừlà nóhướngvềtâm O B= B + 4*pi*10^-7/(4*pi)*(I*cross(dl, dr)/r^3); end disp('Vectotừtrường B là, B= ') disp(B) disp('Độlớntừtrường B, |B|= ') disp(2*10^-7*pi*I/r) t = 0:pi/50:10*pi; plot3(0*t, r*sin(t),r*cos(t)) %vẽmộtvịngtrịnbánkínhr,tượngtrưngchodịngđiệntrịn hold on quiver3(0, 0, 0, B(1), B(2), B(3), 10^9)%vẽ vecto Bx By Bztạitâm O, vớitỉlệ 10^9 xlabel('x'); ylabel('y'); zlabel('z'); 3.2 Giải thích số lệnh đoạn code  Input: Nhập giá trị vaøo Vd: r=input(‘Ban kinh dong dien tron r=’)  Disp: Xuất hình Vd: disp(‘Do lon |B|=’)  Plot3: biểu diễn đồ thị không gian chiều Vd: plot3(0*t,sin(t),cos(t))  Quiver3 : Vẽ vector 3D     Vd : Quiver3(0,0,0,B(1),B(2),B(3),10^8) Xlabel : gán nhãn cho trục x đồ thị Ylabel : gán nhãn cho trục y đồ thị Zlabel : gán nhãn cho trục z đồ thị Hold on : vẽ đồ thị đồ thị khác MỘT SỐ VÍ DỤ Ví dụ : Với cường độ dòng điện I=4A ; bán kính dòng diện r=-4m Xét định chiều, hướng độ lớn vector từ trường B Ví dụ 2: Với cường độ dòng điện I=3A; bán kính dòng điện tròn r=6m Xác định phương, chiều độ lớn vector từtrường B C PHẦN KẾT LUẬN Dựa vào kiến thức MATLAB để tính toán từ trường dòng điện tròn sử dụng biểu thức với cách thức chia vòng tròn thành đoạn dòng điện thẳng nhỏ cộng giá trị từ trường đoạn tạo nẹn ví trí Sau đó, sử dụng giá trị từø trường tính để vẽ biểu diện đường sức từ trường chung D.TÀI LIỆU THAM KHẢO L Garcia and C Penland, MATLAB Projects for Scientists and Engineers, Prentice Hall, Upper Saddle River, NJ, 1996 www.algarcia.org/fishbane/fishbane.html Nguyễn Thị Bé Bảy – Huỳnh Quang Linh – Trần Thị Ngọc Dung (2009) Vật Lí Đại Cương A1 Nhà xuất Đại học Quốc Gia