Thông tin tài liệu
Th.S Đỗ Quốc Huy BÀI GIẢNG VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG Chương TỪ TRƯỜNG TĨNH MỤC TIÊU Sau học xong chương này, SV phải : Xác định vectơ cảm ứng từ dòng điện thẳng, tròn, ống dây soneloid, toroid Xác định lực từ, lực Lorentz Nêu định lí O – G, Ampère NỘI DUNG I – K/N từ trường đại lượng đặc trưng II – Cảm ứng từ dòng điện III - Đường cảm ứng từ - Từ thông IV – Các định lý quan từ trường V - Lực từ tác dụng lên dòng điện VI - Điện tích chuyển động từ trường VII – Công lực từ I – TỪ TRỪỜNG & CÁC ĐL ĐẶC TRƯNG: – Tương tác từ - Từ trường: Tương tác từ: tương tác dòng điện với dđiện Từ trường môi trường vật chất xung quanh dòng điện tác dụng lực từ lên dịng điện khác đặt – Vectơ cảm ứng từ, vectơ cường độ từ trường: Mỗi điểm từ trường đặc trưng vectơ cảm ứng từ B vectơ cường độ từ trường H B Đơn vị đo cảm ứng từ B T (tesla) H Đơn vị đo cường độ từ trường H A/m (ampe mét) II – CẢM ỨNG TỪ CỦA CÁC DĐ: – Định luật Biot – Savart - Laplace: dB Vectơ cảm ứng từ gây phần tử dòng điện: dB (Id x r ) 4r dB r O M Id • Có phương: vng góc với mp chứa phần tử dđ điểm khảo sát •Có chiều: theo qui tắc đinh ốc nắm tay phải • Độ lớn: Id dB sin 4r • Điểm đặt: điểm khảo sát II – CẢM ỨNG TỪ CỦA CÁC DĐ: – Nguyên lý chồng chất từ trường: Vectơ cảm ứng từ gây dịng điện bất kì: dB r M I Id B dB dd Vectơ cảm ứng từ gây nhiều dòng điện: B i Bi B2 B B1 II – CẢM ỨNG TỪ CỦA CÁC DĐ: – Vectơ cảm ứng từ dòng điện thẳng: 2 B dB B h M Id 1 dd +dB r B • Có phương: •Có chiều: • Độ lớn: B dB dd dd Id.sin 4r h.d h h.cotg d ; r sin sin A Vng góc với mp chứa dđ điểm khảo sát Qui tắc đinh ốc nắm tay phải I B (cos 1 cos 2 ) 4h • Điểm đặt: Tại điểm khảo sát II – CẢM ỨNG TỪ CỦA CÁC DĐ: – Vectơ cảm ứng từ dòng điện thẳng: 2 B h M + B I 1 A 0 I B 2h I B (cos 1 cos 2 ) 4h M thuộc Nửa đ đthẳng thẳng chứa dđ B0 0 I B 4h A M A M I B A I B I B M II – CẢM ỨNG TỪ CỦA CÁC DĐ: – Vectơ cảm ứng từ dòng điện tròn: d Bn dB M d Bt h r R O I Id B dB dB.cos cos 4r B d B d B t d Bn d Bn dd dd dd dd n dd dd dd • Có phương: Là trục vịng dây •Có chiều: Qui tắc đinh ốc nắm tay phải B • Độ lớn: 0 IR B 2(R h )3/ • Điểm đặt: Tại điểm khảo sát II – CẢM ỨNG TỪ CỦA CÁC DĐ: – Vectơ cảm ứng từ dòng điện tròn: B M h Tại tâm O I 0 IR B BO 2 3/ 2R 2(R h ) O R O 2 I Mômen từ dịng điện trịn: Cung trịn chắn góc tâm 2: pm I BO 2R p m I S Hay: p m IS pm Có phương vng góc mp dịng điện; có chiều xác định theo qui tắc đinh ốc nắm tay phải V – LỰC TỪ TÁC DỤNG LÊN DÒNG ĐIỆN: – Từ trường tác dụng lên khung dây: b) Mặt phẳng k/dây khơng vng góc với đường sức từ: Lực từ làm quay khung dây Mômen lực từ: M pm x B M p m B.sin BIS.sin VI – ĐIỆN TÍCH CĐ TRONG TỪ TRƯỜNG: – Lực Lorentz: F L q[v, B] FL • Có phương: vng góc với mp chứa vectơ (v, B) theo qui tắc bàn tay trái đt +, •Có chiều: bàn tay phải đt - • Độ lớn: F | q | B.v.sin L • Điểm đặt: điện tích VI – ĐIỆN TÍCH CĐ TRONG TỪ TRƯỜNG: – Điện tích chuyển động từ trường đều: a) Nếu vectơ vận tốc đầu v B FL Đt cđ thẳng theo hướng cũ b) Nếu vectơ vận tốc đầu v0 B : Điện tích chuyển động tròn r FL v0 + B+ FL r Lực Lorentz: v0 v FL | q | B.v ma m r Bán kính quĩ đạo: 2m Chu kì quay: T |q|B mv r |q|B VI – ĐIỆN TÍCH CĐ TRONG TỪ TRƯỜNG: – Điện tích chuyển động từ trường đều: c) Nếu vectơ vận tốc đầu v tạo với B góc Theo phương B lực Lorentz = nên v v0 đt chuyển động thẳng v Theo phương B lực Lorentz làm đt chuyển động tròn h B Kết quả: quĩ đạo đt đường xoắn lò xo mv mv0 sin Bán kính xoắn: r |q|B |q|B 2m Bước xoắn: h v T v0 cos |q|B Chu kì: T 2m |q|B VI – ĐIỆN TÍCH CĐ TRONG TỪ TRƯỜNG: – Đ/tích ch/động t/tr không – bẫy từ: Theo đl bảo tồn mơmen động lượng: mv 2 L x mrv const | q | B(x) 0 1/2 B(x) v v v v0 B(x) B0 Bo (1) Lực Lorentz không làm thay đổi tốc độ, nên: v v v 2 v02 x (2) Mà v v cos ; v v sin ; v0 v sin 0 1/2 (1), (2) suy ra: v v0 1 B(x) sin 0 B0 O x v v v VI – ĐIỆN TÍCH CĐ TRONG TỪ TRƯỜNG: – Đ/tích ch/động t/tr không – bẫy từ: 1/2 B(x) v v0 1 sin 0 B0 (3) (3) suy ra: đt xuyên qua miền có B(x) lớn Nó bị phản xạ ngược trở lại điểm có hồnh độ xh có B(x) = Bh thỏa: x O B0 Bh sin 0 Nếu từ trường có dạng đối xứng qua mp x = x hạt điện tích rơi vào từ trường bị bắt bẫy, chuyện động xoắn ốc qua lại hai mặt phẳng x = xh x = – xh Ta nói hạt điện tích bị rơi vào bẫy từ VI – ĐIỆN TÍCH CĐ TRONG TỪ TRƯỜNG: – Đ/tích ch/động t/tr khơng – bẫy từ: VI – ĐIỆN TÍCH CĐ TRONG TỪ TRƯỜNG: – Hiệu ứng Hall: +++++++ + + j + + - - - - j B Nguyên nhân: lực Lorentz tác dụng lên đt chuyển động từ trường Hiện tượng xuất điện tích trái dấu bề mặt vật dẫn tải điện đặt từ trường gọi hiệu ứng Hall VI – ĐIỆN TÍCH CĐ TRONG TỪ TRƯỜNG: – Hiệu ứng Hall: Hiệu điện Hall Fd FL | q | E | q | Bv UH j B d n 0q Bjd UH R H Bjd n 0q RH n 0q h/số Hall VI – ĐIỆN TÍCH CĐ TRONG TỪ TRƯỜNG: - Ứng dụng: VI – ĐIỆN TÍCH CĐ TRONG TỪ TRƯỜNG: - Ứng dụng: VII – CÔNG CỦA LỰC TỪ: A Fdx BI.dx BIdS I.d m A I. m F I dx + B TƯƠNG QUAN ĐIỆN – TỪ: ĐIỆN TỪ Xung quanh điện tích có điện trường Xung quanh dịng điện có từ trường Đặc trưng cho điện trường điểm vectơ cường độ điện trường E Đặc trưng cho từ trường điểmlà vectơ cảm ứng từ B Vectơ cđđt gây điện tích điểm: Vectơ cảm ứng từ gây yếu tố dòng điện: Q r Q Ek e r r r 40r 0 dB [Id , r] 4r TƯƠNG QUAN ĐIỆN – TỪ: ĐIỆN Hằng số điện: 0 = 8,85.10 – 12 F/m Hệ số điện môi: Vectơ cảm ứng điện: D 0 E TỪ Hằng số từ: 0 = 4.10 – H/m Hệ số từ môi: Vectơ cuờng độ TT: B H 0 Đường sức điện Đường sức từ Điện thông E Từ thông m TƯƠNG QUAN ĐIỆN – TỪ: ĐIỆN TỪ Lực điện trường: Lực từ: d F [Id , B] F qE Định lý O – G: EdS (S) AB FL q[v, B] Định lý O – G: q trong(S) Lưu thông vectơ cđđt E d U AB Bd S (S) Lưu thông vectơ cđtt (C) Hd I k k
Ngày đăng: 30/06/2023, 09:45
Xem thêm:
