Microsoft Word ch4 doc Toùm taét baøi giaûng phaàn Ñieän – Töø cuûa GVC Nguyeãn – Minh Chaâu 1 CHÖÔNG IV TÖØ TRÖÔØNG CUÛA DOØNG ÑIEÄN KHOÂNG ÑOÅI IV 1 KHAÙI NIEÄM CÔ BAÛN 1 Doøng ñieän Laø doøng chuye.
Tóm tắt giảng phần Điện – Từ GVC :Nguyễn – Minh Châu CHƯƠNG IV: TỪ TRƯỜNG CỦA DÒNG ĐIỆN KHÔNG ĐỔI IV.1 KHÁI NIỆM CƠ BẢN: Dòng điện: Là dòng chuyển dời có hướng điện tích Theo quy ước chiều dòng điện dòng chuyển dời điện tích (+) a/ Dòng điện kim loại:dòng e − tự b/ Dòng điện dung dịch điện phân: dòng ion (+), (−) ion (+) → Cathode ion (−) → Anode c/ dòng điện chất khí: dòng ion (+), (−) e − tự Cường độ dòng điện I: Là số điện lượng qua diện tích S 1s dq ⎛C ⎞ I= ⎜ ⎟ ( A) dt ⎝s⎠ r 3.Vectơ mật độ dòng điện J có phương, chiều dòng điện; r r dI S dS A * Độ lớn: J = m2 dS n r J r r r r r Sn dI = J dS = J dS cos α = J dS n ( ) Suất điện động nguồn: r r r ⇒ E * : trường xoáy o ξ = ∫ E * dl ≠ (C ) o r r E ∫ dl = r ⇒ E : trường C Suất điện động công lực điện trường E * dịch chuyển điện tích +1C vòng quanh mạch kín nguồn r E * : trường xoáy (điện trường biến đổi theo thời gian) r Phần tử dòng điện: I dl Phần tử dòng điện đoạn ngắn dòng điện có phương, chiều dòng điện có độ lớn I.dl IV.2 ĐỊNH LUẬT AMPE (Định luật tương tác phần tử dòng điện): r r Xét phần tử dòng điện : I dl0 I dl cách đoạn r chịu cặp lực r r tương tác dF0 dF (được gọi lực Ampe hay lực từ) r r r r I dl r r μ μ0 I dl0 × I dl × r dF0 = dF 4π r3 r r r r r r r μ μ0 I dl × I dl0 × r0 dF0 dF = r03 4π r I dl0 ( ( ) ) Tóm tắt giảng phần Điện – Từ GVC :Nguyễn – Minh Châu IV.3 TỪ TRƯỜNG: r Từ trường gây phần tử dòng điện I dl : r Phần tử dòng điện I dl tạo xung quanh từ trường người ta tính từ trường r d B điểm M thông qua đại lượng vectơ m ứ n g từ r r r μ μ0 I dl × rr I dl → M → dB = r3 4π Với: μ = 4π 10 −7 H : số từ m r r μ : độ từ thẩm tương đối môi trường r r dB ( ) M I dl ⎧ r ⎪⎪ dB ⎨ ⎪ ⎪⎩ • Điểm đặt: M r • Phương: đường thẳng vuông góc mặt phẳng I dl , M r r r • Chiều: quy tắc vặn nút chai I dl , r , dB r r r μ μ I dl • Độ lớn: dB = sin I dl , r 4π r ( ( ) ) Từ trường gây dây dẫn: (nguyên lý chồng chất từ trường): Từ trường dây dẫn tổngr từ trường phần tử dây dẫn r r μ μ0 I dl × rr I dl → M → dB = r3 4π r r Cả dây → M → B = ∫ dB cảdây Từ trường nhiều dây dẫn: r dây1 → M → B1 ⎫ r ⎪ dây → M → B2 ⎪ r n r ⎪ M = ∑ Bi taiM : B ⎬ i =1 ⎪ M ⎪ r ⎪ n → M → Bn ⎭ Vd1: r Cho daây dẫn thẳng có dòng điện I Tính B M đường nối dài dây r sin α = ⇒ B = r Idl Vd2: Tính B điểm dây cách đoạn a: a r r r r Tóm tắt giảng phần Điện – Từ GVC :Nguyễn – Minh Châu x a.dα ⇒ x = a.tgα ⇒ dx = a cos α a a cos α = ⇒ r = ; sin θ = cos α r cos α r r r μ μ0 Idl × rr μ μ0 I dl sin θ Idl → M → dB = ⇒ dB = 4.π r 4.π r μ μ0 I a.dα cos α day → M → B = ∫ dB = ∫ 4π cos α a cos α α μ μ0 I μ μ0 I B= ∫ cos α dα = ( sin α + sin α1 ) 4π a −α1 4π a tgα = ⎧ r ⎪⎪ BM ⎨ ⎪ ⎪⎩ • • • • O x θ r Idl r BM M α2 α a điểm đặt: M phương: đường thẳng vuông góc (dây, M) chiều: quy tắc vặn nút chai μ μ I (sin α ± sin α ) độ lớn: B M = 4π a Dấu +: hình chiếu M dây Dấu −: hình chiếu M dây Vd3: r Cho cung tròn (0, R) góc chắn α , BO = ? Daøi: l = R.α r r μ μ0 I dl Idl → O → dB dB = sin 900 4π r μ μ0 I μ μ0 I ⇒ B = ∫ dB = ∫ dl = l 4π R dây 4π R B= α μ μ0 I (α ) 4π R α : radian điểm đặt: phương: đường thẳng vuông góc mặt phẳng (dây, 0) chiều: quy tắc vặn nút chai r r I B μ μ I α độ lớn: B0 = r 4π R I B ⎧• r ⎪⎪ • B0 ⎨ • ⎪ ⎪⎩ • r BO ϕ O r α r r Idl r B Vd4:Cho dây dẫn dài vô hạn có dòng điện I chạy qua uốn hình vẽ Tính O r r r r BO = B1 + B2 + B3 ⇒ B0 = B2 + B3 ⇓ ⊕ ⊕ μ μ0 I μ μ0 I μ μ0 I BO = π + (π + 1) = 4π R 4.π R 4π R I O 3 Tóm tắt giảng phần Điện – Từ GVC :Nguyễn – Minh Châu Vd5: r r r r r BO = B1 + B2 + B3 + B4 ⇒ B0 = B3 + B4 ⊕ ⊕ ⊕ ⊕ μ μ0 I1 ⎧ = B α ⎪⎪ 4π R ⎨ ⎪ B = μ μ0 I ( 2π − α ) ⎪⎩ 4π R ⎫ A ⎪ ⎪ I ⎪ ⎪ ⎪ U AB = I1.ℜ1 = I ℜ2 ⎪ ⎪⎪ l1 l2 = ρ I1 = ρ I ⎬ ⇒ B1 = B2 S S ⎪ ρ R ( 2π − α ) ⎪ R.α =ρ I1 = I ⎪ S S ⎪ ⎪ ⇒ I1.α = I ( 2π − α ) ⎪ ⎪ ⎪⎭ μ μ0 I ⎛ α⎞ B3 = B4 = sin 90 − sin ⎟ ⎜ α 2⎠ 4π R.cos ⎝ μ μ0 I ⎛ α⎞ ⇒ B0 = 2.B3 = sin 90 − sin ⎟ ⎜ α 2⎠ 2π R.cos ⎝ Vd6: r Vòng (0, R): xác định BM M cách O khoảng h trục r r r μ.μ0 I dl × rr μ.μ0 I dl I dl → M → dB = ; dB = r 4π 4π r r r vong → M → B = ∫ dB ∫ dB X B I1 α I O I2 y r dB r dBy M h r r α O R r Idl =0 R r μ.μ0 I dl R μ.μ0 I R ⇔ BY = ∫ = dl 4π r r 4π r ∫ μ.μ0 I R μ.μ0 I S = = 2.r 2π r r r r μ μ0 r P = I S vớ i :Vecto moment từ BM = P m m 2π r ∫ dB = ∫ dB.sin α Y ;sin α = r Pm r S Tóm tắt giảng phần Điện – Từ GVC :Nguyễn – Minh Châu IV.4 TỪ THÔNG: Đường sức từ trường: a/ Định nghóa: r Đường sức B là1 đường cong mà tiếp tuyến điểm đường cong trùng r r phương với B , chiều đường sức chiều B b/ Tính chất: o Các đường sức từ trường không cắt o Đường sức từ trường đường cong khép kín o Tập hợp đường sức từ trường → từ phổ o Người ta quy ước vẽ số đường sức lên đơn vị diện tích tiết diện có giá trị=B I I r B Từ thông: r Thông lượng vectơ B gửi qua diện tích dS r r dφB = B.dS = B.dS cos α r r r B o dφ > : B ñi dS r o dφ < : B vào Định lý Gauss từ trường: a/ Phát biểu: r Thông lượng vecto cảm ứng B gửi qua mặt kín S r r ∫ B.dS = (trường xoáy) (S ) b/ Công thức dạng tích phân,, vi phân: r r ∫ B.dS = (S ) r divB = IV.5 ĐỊNH LÝ AMPE (định lý dòng điện toàn phần) r Vecto cường độ từ trường: H không phụ thuộc vào môi trường r r B A H= m μ μ r Lưu số vecto cường độ từ trường H dọc đường cong kín (C) a/ Định nghóa: ( ) Tóm tắt giảng phần Điện – Từ GVC :Nguyễn – Minh Châu ( ) r r r r H d l = H dl cos H , dl ≠ ∫ ∫ (C ) r ⇒ H : trường xoáy Định lý Ampe: r a/ Phát biểu: Lưu số vectơ cường độ từ trường H dọc theo đường cong kín (C) (1 vòng) tổng đại số cường độ dòng điện xuyên qua diện tích giới hạn đường cong n r r H d l = ∑ Ii ∫ i= Cường độ dòng điện có giá trị (+) dòng điện xuyên qua diện tích giới hạn đường cong (C) có chiều theo chiều tiến vặn nút chai ngược lại ; I2 r r VD1: ⇒ ∫ H dl = I − I I3 r r VD2: ⇒ ∫ H dl = I − I − I + I I1 C I2 I3 I1 b/ Công thức định lý Ampe dạng tích phân vi phân: ∫ (C ) r r H dl = ∫ r r J dS (S ) r i ∫ (S ) r r r r rotH dS = ∫ J dS r r r r r hay : rot H = ∇ × H = J với : rot H = (S ) r j r k ∂ ∂ ∂ ∂x ∂y ∂z Hx H y Hz r c/ Aùp duïng định lý Ampe để tính H cuộn dây hình xuyến M.Chọn C (0, r) có chiều hình veõ: r r H ∫ dl = ∫ H dl = H ∫ dl = H 2π r (C ) (C ) (C ) ∗R1 < r < R2 : H 2π r = ∑ I i = + n.I ⇒ H n.I 2π r ∗r < R1 : H 2π r = ⇒ H = ∗r > R2 : H 2π r = ⇒ H = Cho r , R1 , R2 → ∞ ⇒ cuộn dây thẳng dài vô hạn n (số vòng dây/m) n0 = 2π r ⇒ H = n0 I ⇒ từ trường (không phụ thuộc vào r) r H M I r dl r R1 R2 Tóm tắt giảng phần Điện – Từ GVC :Nguyễn – Minh Châu IV.6 LỰC TỪ (lực Ampe): r r Định nghóa: Một phần tử dòng điện I dl0 đặt từ trường B chịu lực từ: r r r r r * I dl0 → B → dFO = I dl0 × B r r ⎧ o Điểm đặt: I dl0 F r r ⎪⎪ o Phương: đường thẳng vuông góc mặt phaúng ( I dl ,) r 0 dF0 ⎨ B ⎪ o Chiều: quy tắc bàn tay trái ⎪⎩ o Độ lớn: dF = I dl B sin α 0 I r r r *Nếu dây → B → FO = ∫ dFO r Aùp dụng: r r μ μ0 I A/ Dây đặt B dây dẫn dài vô hạn: B = 2π x a/ Đoạn dây I0 ,l0 đặt song song cách dây I khoảng x: r r r r r I dl0 → B → dFO = I dl0 × B I0 ⊕r x μ.μ0 I I 0.l0 2π x B b/ Đoạn dây I0 ,l0 đặt vuông góc dây I khoảng x:: μ μ I dF0 = I dl0 2π x a+l μ μ I I 0 dx μ μ I I ⎛ a + l0 ⎞ ⇒ F0 = ∫ dF0 = ∫a x = 2π ln⎜⎝ a ⎟⎠ 2π ⊕r B 1 1 x G = ∫ dm.x = dmg.x = ∫ dp.x = dF0 x ∫ m mg p F0 ∫ = F0 a + l0 ∫ a μ μ I I μ μ I I dl0 x = l0 μ μ I I ⎛ a + l0 ⎞ 2π x 2π ln⎜ ⎟ 2π ⎝ a ⎠ l0 = ⎛ a + l0 ⎞ ln⎜ ⎟ ⎝ a ⎠ r B/ B đều: a/ Một đoạn dây thaúng: r r r r r I dl0 → B → dF0 = I dl0 × B r FO l0 dF0 = I dl0 B.sin 900 = I dl0 B ⇒ F0 = ∫ dF0 = B.I ∫ dl0 = B.I l0 = dFO r I dl0 I r dFO I a r FO I0 r dFO r I dl0 l0 r FO r I dl0 I0 l0 ⊕r B ⇒ F0 = ∫ I dl0 B = B.I l0 Tóm tắt giảng phần Điện – Từ GVC :Nguyễn – Minh Châu x b/ Một cung: r r F0 = ∫ dF0 F0 x = ∫ dF0 x = r B α −α ϕ F0 y = ∫ dF0 cos ϕ = ∫ I dl0 B.cos ϕ +α F0 y = B.I R ∫ cos ϕ dϕ = 2.B.I R.sin α r dFO −α F0 = 2.B.I R.sin α IV.7 ĐIỆN TÍCH Q CHUYỂN ĐỘNG VỚI VẬN TỐC Định nghóa: r Điện tích q chuyển động với vận tốc ϑ r coi tương đương dòng điện Idl r Từ trường gây qϑ r r r q ϑ r r μ μ0 qϑ × r qϑ → M → Bq = r 4π r Lực Lorentz: r r r r r B q.ϑ → B → FL = qϑ × B r r r FL = qϑ.B.sin(qϑ , B) F ( ) L r F0 y r ϑ r r qϑ qϑ r Idl r Idl r FL r qϑ r B ... cong trùng r r phương với B , chiều đường sức chiều B b/ Tính chất: o Các đường sức từ trường không cắt o Đường sức từ trường đường cong khép kín o Tập hợp đường sức từ trường → từ phổ o Người... B.dS = (S ) r divB = IV.5 ĐỊNH LÝ AMPE (định lý dòng điện toàn phần) r Vecto cường độ từ trường: H không phụ thuộc vào môi trường r r B A H= m μ μ r Lưu số vecto cường độ từ trường H dọc đường cong... r , R1 , R2 → ∞ ⇒ cuộn dây thẳng dài vô hạn n (số vòng dây/m) n0 = 2π r ⇒ H = n0 I ⇒ từ trường (không phụ thuộc vào r) r H M I r dl r R1 R2 Tóm tắt giảng phần Điện – Từ GVC :Nguyễn – Minh Châu