Bài giảng Lý thuyết trường điện từ: Lực từ và điện cảm

Bài giảng Lý thuyết trường điện từ: Lực từ và điện cảm

Lý thuyết trường ñiện từ

Nguy ễ n Công Ph ươ ng

Lực từ & ñiện cảm

Nội dung

1 Giới thiệu

2 Giải tích véctơ

3 Luật Coulomb & cường ñộ ñiện trường

4 Dịch chuyển ñiện, luật Gauss & ñive

5 Năng lượng & ñiện thế

6 Dòng ñiện & vật dẫn

6 Dòng ñiện & vật dẫn

7 ðiện môi & ñiện dung

8 Các phương trình Poisson & Laplace

Lực từ & ñiện cảm

• Lực tác dụng lên ñiện tích chuyển ñộng

• Lực tác dụng lên nguyên tố dòng

• Lực giữa các nguyên tố dòng

• Lực & mô men tác dụng lên một mạch kín

• Lực & mô men tác dụng lên một mạch kín

• Cường ñộ phân cực từ & từ thẩm

• ðiều kiện bờ từ trường

• Mạch từ

• ðiện cảm & hỗ cảm

Lực tác dụng lên ñiện tích chuyển ñộng (1)

• Lực (ñiện) này trùng với hướng của ñiện trường

• Lực (từ) này vuông góc với vận tốc v của ñiện tích & với

• Lực (từ) này vuông góc với vận tốc v của ñiện tích & với cường ñộ từ cảm B

• (lực Lorentz)

Lực tác dụng lên ñiện tích chuyển ñộng (2)

0, 04 0, 05 0, 2

v v

6

0, 04 0, 05 0, 2 5.10 (0,19 0, 24 0, 95 ) m/ s

Lực tác dụng lên ñiện tích chuyển ñộng (3)

Lực từ & ñiện cảm

• Lực tác dụng lên ñiện tích chuyển ñộng

• Lực tác dụng lên nguyên tố dòng

• Lực giữa các nguyên tố dòng

• Lực & mô men tác dụng lên một mạch kín

• Lực & mô men tác dụng lên một mạch kín

• Cường ñộ phân cực từ & từ thẩm

• ðiều kiện bờ từ trường

• Mạch từ

• ðiện cảm & hỗ cảm

FQ

– –

–

+ + +

Hiệu ứng Hall

Lực từ & ñiện cảm

• Lực tác dụng lên ñiện tích chuyển ñộng

• Lực tác dụng lên nguyên tố dòng

• Lực giữa các nguyên tố dòng

• Lực & mô men tác dụng lên một mạch kín

• Lực & mô men tác dụng lên một mạch kín

• Cường ñộ phân cực từ & từ thẩm

• ðiều kiện bờ từ trường

• Mạch từ

• ðiện cảm & hỗ cảm

I I d

d R

Lực từ & ñiện cảm

• Lực tác dụng lên ñiện tích chuyển ñộng

• Lực tác dụng lên nguyên tố dòng

• Lực giữa các nguyên tố dòng

• Lực & mô men tác dụng lên một mạch kín

• Lực & mô men tác dụng lên một mạch kín

• Cường ñộ phân cực từ & từ thẩm

• ðiều kiện bờ từ trường

• Mạch từ

• ðiện cảm & hỗ cảm

Lực & mômen tác dụng lên một mạch kín (1)

• Lực tác dụng lên một vòng dây kín:

• Nếu B = const → F = − × I B ∫
d L

F = −I ∫
B×dL

∫

• Trong một trường thế tĩnh ñiện thì

• → lực tác dụng lên một vòng dây kín trong một từ

trường không ñổi bằng zero

Lực & mômen tác dụng lên một mạch kín (2)

y

z

0

F R

x

F R

Lực & mômen tác dụng lên một mạch kín (3)

x y

R

B

1

2 3

Lực & mômen tác dụng lên một mạch kín (4)

Lực & mômen tác dụng lên một mạch kín (5)

Lực từ & ñiện cảm

• Lực tác dụng lên ñiện tích chuyển ñộng

• Lực tác dụng lên nguyên tố dòng

• Lực giữa các nguyên tố dòng

• Lực & mô men tác dụng lên một mạch kín

• Lực & mô men tác dụng lên một mạch kín

• Cường ñộ phân cực từ & từ thẩm

• ðiều kiện bờ từ trường

• Mạch từ

• ðiện cảm & hỗ cảm

Cường ñộ phân cực từ & từ thẩm (1)

• Cường ñộ phân cực từ ñược ñịnh nghĩa dựa trên mômen lưỡng cực

• n: số lượng lưỡng cực trong một ñơn vị thể tích

• ðịnh nghĩa cường ñộ phân cực từ:

• M: (tổng) mômen lưỡng cực trên một ñơn vị thể tích

0

1

1 lim

n v

i v

∆

=

= ∑

mtæng m

Cường ủộ phõn cực từ & từ thẩm (2)

0

1

1 lim : (tổng) mômen l−ỡng cực trên một đơn vị thể tích

n v

i v

Cường ñộ phân cực từ & từ thẩm (3)

Cường ñộ phân cực từ & từ thẩm (4)

Lực từ & ñiện cảm

• Lực tác dụng lên ñiện tích chuyển ñộng

• Lực tác dụng lên nguyên tố dòng

• Lực giữa các nguyên tố dòng

• Lực & mô men tác dụng lên một mạch kín

• Lực & mô men tác dụng lên một mạch kín

• Cường ñộ phân cực từ & từ thẩm

• ðiều kiện bờ từ trường

• Mạch từ

• ðiện cảm & hỗ cảm

ðiều kiện bờ từ trường (1)

ðiều kiện bờ từ trường (2)

ðiều kiện bờ từ trường (3)

ðiều kiện bờ từ trường (4)

ðiều kiện bờ từ trường (5)

Lực từ & ñiện cảm

• Lực tác dụng lên ñiện tích chuyển ñộng

• Lực tác dụng lên nguyên tố dòng

• Lực giữa các nguyên tố dòng

• Lực & mô men tác dụng lên một mạch kín

• Lực & mô men tác dụng lên một mạch kín

• Cường ñộ phân cực từ & từ thẩm

• ðiều kiện bờ từ trường

• Mạch từ

• ðiện cảm & hỗ cảm

ℜ =

d R

d =

∫ E L

ℜ 2

ℜ 3

Mạch từ (3)

Mạch từ (4)

Mạch từ (5)

ℓ kk

Ví dụ

3 4

0,141.10

0, 35 T 4.10

Lõi sắt có chiều dài trung bình tổng cộng là 0,44 m &

tiết diện ngang 0,02
0,02 m 2 Khe hở không khí là

2 mm Cuộn dây có 400 vòng Tính dòng ñiện ñể tạo

ra từ thông 0,141 mWb ở khe hở không khí?

Mạch từ (6)

Mạch từ (5)

ℓ kk

Lõi sắt có chiều dài trung bình tổng cộng là 0,44 m &

tiết diện ngang 0,02
0,02 m 2 Khe hở không khí là

2 mm Cuộn dây có 400 vòng Tính dòng ñiện ñể tạo

ra từ thông 0,141 mWb ở khe hở không khí?

Ví dụ

3 4

0,141.10

0, 35 T 4.10

Lực từ & ñiện cảm

• Lực tác dụng lên ñiện tích chuyển ñộng

• Lực tác dụng lên nguyên tố dòng

• Lực giữa các nguyên tố dòng

• Lực & mô men tác dụng lên một mạch kín

• Lực & mô men tác dụng lên một mạch kín

• Cường ñộ phân cực từ & từ thẩm

• ðiều kiện bờ từ trường

• Mạch từ

• ðiện cảm & hỗ cảm

Id b

a

à π

b L

a

à π

→ Điện cảm trên đơn vị dài: =

0 ln H 2

L

a

à π

→ =

N L

I

Φ

=

2 0

ðiện cảm & hỗ cảm (4)

2

2W H L

I

=

1 2

µ π

µ π

µ π

ðiện cảm & hỗ cảm (9)

• ðịnh nghĩa hỗ cảm:

• Φ12: từ thông liên kết mạch 1 với mạch 2

2 12 12

1

N M