GIÁO TRÌNH VẬT LÍ

I HC NNG TRNG I HC S PHM -W X - ThS Trng Thnh Giỏo trỡnh VT Lí (Dựng cho sinh viờn Cao ng k thut) Giỏo trỡnh Vt lý ThS Trng Thnh M u Vic o to i hc, cao ng theo ch Tớn ch nhm kớch thớch tớnh c lp, sỏng to v t hc ca sinh viờn, nõng cao trỡnh ca ngi hc thi k hi nhp Tuy nhiờn thc hin c mc ớch trờn ngi dy v ngi hc phi cú cỏc trang b cn thit m trc ht l giỏo trỡnh, ti liu tham kho gúp thờm mt giỏo trỡnh sỏt vi chng trỡnh ca trng Cao ng Cụng ngh, i Hc Nng chỳng tụi quyt nh vit giỏo trỡnh ny Giỏo trỡnh "Vt Lý 2" dựng cho cỏc lp cao ng k thut v cao ng cụng ngh thụng tin gm cỏc kin thc c bn v Vt Lý i cng nhm trang b cho sinh viờn nhng kin thc cn thit cú liờn quan n ngnh hc ca mỡnh Ni dung gm cú 12 chng c phõn b u t T trng n Vt lý ht nhõn nguyờn t Giỏo trỡnh c vit trờn c s chng trỡnh "Vt Lý ca trng Cao ng Cụng ngh, i Hc Nng Trong quỏ trỡnh vit giỏo trỡnh ny chỳng tụi c i hc Nng, trng i hc S phm to iu kin thun li, trng Cao ng Cụng ngh khuyn khớch, s gúp ý b ớch ca cỏc cỏn b ging dy khoa Vt Lý Xin chõn thnh cm n nhng s giỳp quý bỏu ú Tuy ó cú c gng v ó cú nhiu chnh lý b sung nhng khụng th trỏnh thiu sút Rt mong c s gúp ý phờ bỡnh ca bn c Tỏc gi Giỏo trỡnh Vt lý ThS Trng Thnh Chng I T TRNG CA DềNG IN KHễNG I 1.1 T TRNG CA DềNG IN KHễNG I, NH LUT AMPERE 1.1.1 TNG TC T Tng tỏc gia: - Dũng in vi dũng in - Dũng in vi nam chõm - Nam chõm vi dũng in khụng phi l lc hp dn, khụng phi l lc in trng m cú mt bn cht khỏc l t trng nờn gi l tng tỏc t Cỏc thớ nghim c th ó c trỡnh by vt lý lp 11 õy ta khụng nhc li na 1.1.2 NH LUT AMPERE Trc i n nhrlut ta cn nh ngha phn t dũng in: Phn t dũng in Idl ca dũng in I l tớch s gia cng dũng in I rvi mt on chiu di vụ cựng nh dl ca dõy dn Phng v chiu ca Idl l phng v chiu ca tip tuyn dng ca dõy dn ti im ang xột Trc tỡm biu thc tng tỏc t ca hai dũng in bt k I v I0 ta hóy tỡm lc t ca hai phn t dũng in I dl v I dl0 ca hai dũng in ny r Dng mt phng P cha phn t I dl v r , sau ú v phỏp tuyn n ca mt phng p ti im M0 (nh trờn n hỡnh Hỡnh I-1) Theo Ampere lc I0 m phn t dũng in I dl ca o dũng in I tỏc dng lờn phn t dl M0 I dl0 ca dũng I0 t cỏch nú r l dF cú: I r dF - Cú rphng vuụng gúc vi I dl0 v phỏp tuyn ca mt P O r dl phng cha r v Idl - Cú chiu cho ba vector r r Hỡnh I-1 r n , I dl , dF lp thnh mt tam din thun r r - ln t l vi Idl v I dl0 sin , sin v t l nghch vi bỡnh phng khong cỏch gia hai phn t dũng in Trong ú: l gúc gia dB v rr r l gúc gia n v dl Giỏo trỡnh Vt lý ThS Trng Thnh Idl sin I dl sin Ngha l ln ca dF t l vi , Trong chõn khụng: Trong t mụi: r kIdl sin I dl sin dF = 4r kàIdl sin I dl sin dF = 4r Trong ú: k l mt h s t l ph thuc vo h n v Trong h n v H à0 -7 vi = 10 m l hng s t, l t thm ca mụi trng SI: k = cú vai trũ v ý ngha ging nh trng tnh in chng hn nờn: dF = 0àIdl sin I dl sin 4r - Vi chõn khụng, khụng khớ: - Vi nc: - H ) m H = 0,72 10 ( ) m = + 0,03 10 ( v.v Theo nh ó núi trờn thỡ dng vector ca lc ny l: ( ) r r r r àà dF = I dl ì Idl ì r 4r (I-1) ú l ni dung ca nh lut Ampere v tng tỏc gia hai phn t ca hai dũng in Nu gi hai dũng in ú l I v I Lc tng tỏc gia hai dũng in ú l: r r r àà I I F = r dl ì (dl ì r ) r3 ( I )( I ) (I-2) Giỏo trỡnh Vt lý ThS Trng Thnh 1.2 VECTOR CM NG T 1.2.1 KHI NIM T TRNG 1.2.1.1 T trng Theo Thuyt Tng Tỏc Gn thỡ: - T trng l mụi trng vt cht c bit cỏc nam chõm v dũng in sinh - T trng lan truyn khụng gian vi tc bng tc ỏnh sỏng - Khi cú mt nam chõm hay mt dũng in thỡ mụi trng xung quanh ó cú s thay i ú l cú mt t trng Túm li t trng cú th nh ngha: T trng l mụi trng vt cht c bit ca cỏc nam chõm v dũng in sinh v nú c biu hin thụng qua cú tng tỏc t 1.2.1.2 Vector cm ng t, nh lý Bio - Savart - Laplace T cụng thc (I-1) ta thy: ( ) r r r àà (I-3) dB = Id l ìr r r r khụng ph thuc gỡ vo I dl0 m ch ph thuc vo Idl gõy t trng v r khong cỏch r t nú n im M ti ú ta t phn t I dl0 ta gi l cm ng t dB V ln: dB = àIdl sin 4r r dB cú phng vuụng gúc vi mt phng cha dl v vector r ; cú chiu xỏc nh theo quy tc nỳt chai (nu ta cỏi nỳt dl cho nú tin theo chiu dũng in thỡ chiu ca nỳt l chiu ca cm ng t), cú im t ti M; cú n v l Tesla (T) Cụng thc (I-3) l ni dung ca dB r nh lý Bio - Savart - Laplace Hỡnh I-2 v vector cm ng t ca dũng in r r r thng v di, vỡ dF vuụng gúc vi n & Idl0 nờn cú phng tip tuyn vi ng cm ng t, chiu thỡ d B dB I nh hỡnh v, ln ca nú s c tớnh mc tip theo Hỡnh I-2 1.2.1.3 Nguyờn lý chng cht t trng Khỏi nim chng cht t trng (hay tng hp t trng) cng c lp lun v xõy dng tng t nh in trng - Cm ng t ca nhiu dũng in gõy tirmt im no ú: r r r r B = B1 + B2 + + Bn = Bk (I-4) - T trng ca mt yu t dũng in sinh ti im ang xột: ( r r r àà dB = Idl ì r 4r ) Giỏo trỡnh Vt lý ThS Trng Thnh - Nh vy t trng ca c dũng in sinh ti im ang xột: r r r àà Idl ì r (I-5) ( L ) dB = (L) r r Vector cng t trng H c nh ngha tng t v cú ý ngha r nh vector in cm D , nh sau:r r B (I-6) H = r B = àà 1.2.2 T TRNG CA MT S DềNG IN 1.2.2.1 T trng gõy bi mt dũng in di hu hn Vn t l tỡm cm ng t ca dũng in thng di hu hn AB ti im M cỏch dũng in mt on R nht nh no A ú Ti to l ta ly mt on nh ca dũng in l dl thỡ t trng m nú gõy ti M l: + dB = àIdl sin 4r Nờn cm ng t c dũng in gõy ti M l: àà I sin dl B = r Trong ú: l = Rtg (l < vỡ nú nm di gc to ) Vi phõn l ta c: d R2 ) dl = R r = , sin sin àà I àà I (cos cos ) B = Vy: sin d = 4R 4R R O r B M l dl B Hỡnh I-3 Hay sin = cos , sin = cos nờn: B = àà I (sin + sin ) 4R (I-7) 1.2.2.2 T trng gõy bi mt dũng in di vụ hn Dũng in di vụ hn l trng hp ca dũng in di hu hn khi: = , = , nờn: àà I (sin + sin ) 4R 2 àà I B = 2R B = (I-8) 1.2.2.3 T trng gõy bi mt dũng in trũn õy ta tỡm cm ng t ca dũng in trũn cú cng I, bỏn kớnh R gõy ti tõm ca dũng in Cng cỏch lm tng t ly mt on dl thỡ: s B s dB R r dl ( Hỡnh I-4 Giỏo trỡnh Vt lý ThS Trng Thnh àà Idl sin ( = ) 2 4R àà I dl B = R àà I 2R àà I = dl = 2R 4R àà I dB = Túm li: B = 2R ( I-9) I H = 2R (Biu thc ca B m ta ó tớnh c trờn l ti tõm dũng in) Giỏo trỡnh Vt lý ThS Trng Thnh 1.3 T THễNG, NH Lí O-G (Oxtrograxki - Gauss), r LU THễNG CA CA VECTOR CNG T TRNG H 1.3.1 NG SC T TRNG, T THễNG, NH Lí O-G 1.3.1.1 ng cm ng t cú khỏi nim ng sc t trng ta lm I thớ nghim nh sau: ri u r cỏc mt st (hay cỏc kim r B nam chõm nh) lờn mt tm B bỡa cú dõy dn xuyờn qua nh hỡnh v I-5 Khi cha cú dũng in chy qua thỡ Hỡnh I-5 cỏc mt st (hay cỏc kim nam chõm) sp xp theo cỏch m chỳng ta ó ri chỳng; bõy gi cho dũng in chy qua thỡ chỳng to thnh cỏc vũng trũn khộp kớn m tõm l giao tuyn ca dõy dn v tm bỡa S sp xp thnh cỏc vũng trũn ng tõm ca cỏc mt st hay cỏc nam chõm nh trờn hỡnh I-5 cho ta ngh n chỳng l cỏc ng sc t trng Cng nh ngha tng t nh ng sc in trng Do ú cú th nh nghió ng sc t trng nh sau: ng sc t trng l nhng ng m tip tuyn ti mi im trựng vi vector cng t trng ti im ú thy c s ging v khỏc gia ng sc in trng v ng sc t trng ta rỳt cỏc tớnh cht sau ca ng sc t trng: - ng sc t trng l nhng ng cong kớn - Cỏc ng sc t trng khụng bao gi ct nhau(ngha l ti mi im trng ch v c mt ng sc v ch mt ng sc m thụi) - ng sc cng dy thỡ t trng cng mnh, ng sc cng tha thỡ t trng cng yu 1.3.1.2 T thụng T thụng d ca t trng B g qua din tớch dS t trng cú nh ngha nh nh sau: r r d = BdS = BdS cos r r l gúc gia B v dS ( Wb ) (I-10) Nhõn xột - Nu = (vector trng xuyờn vuụng gúc vi din tớch S) thỡ d = BdS ln nht r dS r B Hỡnh I-6 r n Giỏo trỡnh Vt lý - Nu = - Nu ThS Trng Thnh (vector trng khụng xuyờn qua din tớch S) thỡ: d = thỡ 2 d < (õm) - T thụng gi qua ton b rdin tớch S no ú l r = BdS S (I-11) r c bit nu t trng u thỡ B r khụng i a B ngoi du tớch phõn r r rr ta c: = B dS = BS (I-12) S 1.3.1.2 nh lý O-G i vi t trng (hỡnh I-7) T thụng gi qua mt mt kớn S bt k t rtr trng thỡ bng = BdS = (I-13) khụng S r B r B r 1.3.2 LU S CA VECTOR H 1.3.2.1 nh ngha Lu s ca vector cng t r trng H dc theo mt ng cong kớn bt k C t trng l: r r L = S Hdl = C Hdl cos C Hỡnh I-7 (I-14) r Trong ú: dl l mt vi phõn nh ca ng cong C, C I nú cú phng v chiu ca tipr tuyn dng ti ú; r r r r H l cng t trng tai dl ; = ( B, dl ) Ngha dl r l du ca L tu thuc vo gúc H 1.3.2.2 nh lý r Hỡnh I-8 Lu s ca vector cng t trng H dc theo mt ng trũn cú dũng in thng xuyờn qua tõm v vuụng gúc vi mt sphng ca ng trũn bng cng dũng in s L = Hdl = I (I-15) C 1.3.2.3 nh lý r Lu s ca vector cng t trng H dc theo mt ng cong bt k bng tng cỏc dũng in xuyờn qua din tớch gii hn bi ng cong ú L = n s s H d l = Ik C (I-16) k =1 Giỏo trỡnh Vt lý ThS Trng Thnh - Du cng nu chiu ly tớch phõn thun quy tc nỳt chai vi chiu dũng in (ngha l nu ta cỏi I1 I2 In nỳt chai tin theo chiu dũng in thỡ chiu l chiu ly tớch phõn) - Du tr nu chiu ly tớch phõn ngc quy tc nỳt chai vi chiu C dũng in (ngha l nu ta cỏi nỳt chai tin theo chiu dũng in thỡ chiu ngc chiu ly tớch phõn) Hỡnh I-9a 1.3.2.4 ng dng Sau õy ta dựng nh lý lu s tỡm t trng lũng ng dõy hỡnh xuyn v ng dõy thng: a) Tỡm t trng lũng ng dõy hỡnh xuyn Ta chn ng trũn lu s ng tõm vi tõm hỡnh xuyn bỏn kớnh R (R1 < R thỡ cụng ca ngoi lc A m ta sn a khung v v trớ ban u l A' = A = I ( ) = I Cụng ca ngoi lc m ta t vo chuyn thnh nng lng ca cun dõy v gi l th nng ca cun dõy t trng Wt = A' = I D nhiờn thụi tỏc dng ca ngoi lc thỡ khung quay v trng thỏi ban u, th nng ó bin thnh ng nng r r Cú th biu din th nng di dng ph thuc moment t Pm = IS nh sau: = BS cos dWt = Id = Id ( BS cos ) = d ( Pm B cos ) Wt = Pm B cos + C (C l hng s tớch phõn) Suy Do th nng vụ cựng bng nờn: 21 Giỏo trỡnh Vt lý ThS Trng Thnh dA' = dA = I C d 2.2.3.3 Nng lng ca t trng bt kỡ i vi t trng bt kỡ, nng lng cha th tớch dV l: (II-6) V rr dW = dV = BHdV Nng lng cha ton khụng gian V: W = dV = V rr BHdV V r B (II-7) dV 22 Hỡnh II-5 Giỏo trỡnh Vt lý ThS Trng Thnh Bi chng II CM NG T Bi mu1: Mt cun dõy gm 100 vũng dõy kim loi quay u mt t trng u, vector cm ng t B cú giỏ tr bng 0,1T (Hỡnh II-6) Cun dõy quay vi tc 5vũng/s Tit din ngang ca cun dõy l 100cm2 Trc quay vuụng gúc vi trc ca cun dõy v vi phng ca t trng Tỡm giỏ tr cc i ca sut in ng cm ng Ec xut hin cun dõy nú quay t trng Gii: S vũng dõy N B = 0,1 T Cho: S vũng quay giõy, Hi: E max = ? S = 10- 2m2 n = vũng/s T thụng gi qua mt vũng dõy = BScos l gúc lp bi phng B v phng phỏp tuyn n ca mt vũng dõy: T thụng gi qua N vũng dõy: = N = NBScos n Nu xột ti thi im t, ta cú = t ú l tc gúc ca vũng dõy: = 2n, n l s vũng B quay giõy Thay = 2n vo biu thc ca , ta cú: = NBS cos2nt Sut in ng xut hin khung: Hỡnh II-6 d = NBS 2n sin2nt Ec = dt Ec = Emax sin2nt Vy: E max = NBS 2n = 3,14 vụn Bi mu 2: Mt ng dõy in di 50cm, gm 800 vũng dõy, tit in ca ng bng 10cm Xỏc nh t cm ca ng dõy ú Mụi trng xột l khụng khớ Gii: l = 50cm = 5.10-1m Cho: Hi: N = 800 vũng 23 L=? Giỏo trỡnh Vt lý ThS Trng Thnh S = 10cm2 = 10-3m2 H s t cm L c xỏc nh bng cụng thc: L= à0 N2S Thay cỏc i lng bng cỏc tr s ca chỳng, ta c: L= 10 (800) 10 5.10 = 1,6.10-3H Bi mu 3: Xỏc nh h s t cm L ca mt cun dõy bit rng ng cú mt dũng in bin thiờn l 50A/s thỡ sut in ng xut hin ng s l E = 0,16V a) Tớnh t thụng gi qua tit din ca ng ú cú dũng in khụng i I = 2A chy qua Cho bit s vũng dõy ca cun l 800 vũng b) Tớnh nng lng t trng cun dõy Gii: N = 800 vũng Cho: dI = 50 A / s dt Hi: L=? = ? W=? E tc = 0,16 V I = 2A a) H s t cm L ca cun dõy c tớnh bng cụng thc: Ec= L dl dt L = Ec / dl 0,16 = 3,2.10-3H = dt 50 T thụng gi qua ng ú cú dũng in I = 2A chy qua bng: = LI = 3,2.10- = 6,4.10- 3Wb T thụng gi qua tit din ng cú dũng in I = 2A chy qua = N = 6,4.10 Wb = 8.10- 6Wb 800 b) Nng lng t trng cun dõy bng: W= LI 3,2.10 3.2 -3 = = 6,410 J 2 Bi t gii: Mt mỏy bay bay vi tc 950 km/gi Tỡm sut in ng cm ng sinh trờn hai u cỏnh mỏy bay ú nu thnh phn thng ng ca vector cm ng t ca Trỏi t l B = 10-5T v khong cỏch gia hai u cỏnh mỏy bay bng 12,5m ỏp s: Ec = 330mV 24 Giỏo trỡnh Vt lý ThS Trng Thnh Mt khung bng dõy ng gm N = 150 vũng quay u mt t trng u vector cm ng t cú giỏ tr bng B = 0,2T Chu k quay ca cun dõy l T = 3s Tit din ngang ca cun dõy l 200cm2 Trc quay vuụng gúc vi trc ca cun dõy v phng ca t trng a) Tỡm sut in ụng cm ng Ec xut hin cun dõy nú quay u t trng b) Tỡm giỏ tr cc i Emax ca sut in ng ỏp s: NBS t sin T T NBS Emax = = 12,56.10- 2V T E = Cú mt ng dõy di 20cm tit in ngang 30cm2 Ngi ta treo vo ng dõy ú mt vũng dõy kim loi, ng dõy cú N = 320 vũng, dũng in chy ng l I = 3A Tớnh sut in ng trung bỡnh xut hin vũng dõy treo trờn ng nu ngi ta tt dũng in ng khong thi gian t = 0,001s ỏp s: E c = 0,018V Mt ng dõy di 20cm, ng kớnh 3cm cú qun 400 vũng dõy Dũng in chy dõy cú cng I = 2A a) Tớnh h s t cm ca ng dõy b) Tớnh t thụng gi qua tit din ngang ca vũng c) Tớnh nng lng t trng ng ? ỏp s: a) L = 6,9.10- 4H b) = 3,45.10- 6Wb c) W= 13,8.10- 4J Mt ng dõy cú h s t cm L = 0,021H Cng dũng in ng dõy thay i theo thi gian theo inh lut I = I0sint ú I0 = 5A Chu k T = 0,02s Xỏc nh: a) S ph thuc theo thi gian ca sut in ng xut hin ng y b) Nng lng ca t trng ng dõy ỏp s: Ec = - 33.cos(100 t)V W= LI = 0,262.sin(100t) J Mt ng dõy in thng cú tit din S = 20cm2, s vũng qun trờn mi cm l n = 25 Nh mt bin tr, ngi ta gim cng dũng in I ng dõy 20A sau mi giõy Hi sut in ng t cm xut hin ng dõy Cho bit ng dõy di 15cm ỏp s: E tc = 18,9.10- 4V Mt khung dõy dn cú tit din S = 100 cm2 quay vi tc 50 vũng/s mt t trng u vi vector cm ng t B = 0,1T Trc quay ca 25 Giỏo trỡnh Vt lý ThS Trng Thnh khung vuụng gúc vi cỏc ng sc cm ng t B S vũng ca khung bng 50 Hóy xỏc nh sut in ng cm ng cc i xut hin khung ỏp s: Ec = Emax = 15,7V 26 Giỏo trỡnh Vt lý ThS Trng Thnh TI LIU THAM KHO Nguyn Xuõn Chi v cỏc tỏc gi VT L I CNG, NXBH v THCN nm 1998 Lng Duyờn Bỡnh VT L I CNG NXBGD1996 10 V Thanh Khit v cỏc tỏc gi GIO TRèNH IN I CNG NXBGD nm 1977 11 Nguyn Phỳc Thun VT L NGUYấN T V HT NHN NXBGD nm 1997 12 Lờ Chn Hựng, Lờ Trng Tng VT L NGUYấN T V HT NHN NXBGD nm 1999 13 DAVID HALLIDAY v cỏc tỏc gi C S VT Lí NXBGD nm 1996 14 DAVID HALLIDAY v cỏc tỏc gi C S VT Lí NXBGD nm 1996 27 Giỏo trỡnh Vt lý ThS Trng Thnh Chng III TRNG IN T 3.1 LUN IM TH NHT CA MAXWELL PHNG TRèNH MAXWELL FARADAY 3.1.1 LUN IM I CA MAXWELL Trong nghiờn cu in trng v t r B trng Maxwell ó phỏt hin mt hin tng (t ) l mi cú mt t trng bin thiờn thỡ lm xut hin mt in trng cú cỏc ng sc khộp kớn nm mt phng vuụng gúc vi t trng Ngi ta gi in trng ny l in trng xoỏy v ký hiu l E* v phỏt biu thnh lun im I nh sau Hỡnh III-1 Mi t trng bin thiờn theo thi gian u lm xut hin mt in trng xoỏy bin thiờn 3.1.2 PHNG TRèNH MAXWELL FARADAY r Xột mt si dõy dn kớn C t t n r r trng bin thiờn theo thi gian Theo nh B( t ) lut cm ng in t thỡ sut in ng xut r d S hin dõy dn trờn: r C = r B r d d r r = BdS = dS dt dt S t S r E* (C) (vỡ B cú th l hm nhiu bin nờn ta phi dựng o hm riờng, cũn din tớch thỡ khụng ph thuc thi gian) Mt khỏc theo nh ngha sut in ng r r thỡ: C = E * dl r Er * Hỡnh III-2 C T hai phng trỡnh trờn ta suy ra: r r r B r E * dl = S t dS C (III-1) ú l phng trỡnh Maxwell Faraday biu th mi liờn h gia in trng bin thiờn v t trng bin thiờn Thc vy: r - Nu - Nu r E* B thỡ tr B = thỡ t r E* = 28 Giỏo trỡnh Vt lý ThS Trng Thnh 3.2 LUN IM TH HAI CA MAXWELL PHNG TRèNH MAXWELL - AMPERE 3.2.1 LUN IM II CA MAXWELL Ta hóy xột thớ d trờn hỡnh III-3, mch in gm mt t in, mt ngun in v mt ampe k nhn bit dũng in mch Nh ó bit nu ngun in l ngun mt chiu thỡ mch khụng cú dũng in (vỡ dũng mt A chiu khụng qua c t in) Nu ta thay bng ngun in xoay chiu thỡ mch cú dũng in (vỡ dũng xoay chiu i qua c t in) U Mt t l t in l in Hỡnh III-3 mụi khụng cú in tớch t vy dũng in no ó chy qua t in khộp kớn dũng in mch Maxwell cho rng thc t dũng in khụng i qua t in m bin thiờn in trng gia hai bn t tng ng vi mt dũng in ó khộp kớn mch in ú ễng gi bin thiờn in trng ny l dũng in dch cú cng I d r v mt J d v ng thi ụng phỏt biu lun im II: Mi in trng bin thiờn theo thi gian u lm xut hin mt t trng bin thiờn 3.2.2 DềNG IN DCH Khi nghiờn cu in mụi y cú cụng thc liờn h gia vector in cm v mt in tớch mt liờn kt trờn lp in mụi sỏt bn t l: D = , v d nhiờn ú D , l nhng hm ca thi gian o hm hai v ta cú: Nhng Dn n: Maxwell ký hiu dD d = dt dt q = S dq dD = , dt S dt dD l mt dũng in dch Ngha l: dt dD dq , Jd = = dt S dt (a) Dng vector ca mt dũng inr dch: r D Jd = t Mt khỏc dũng in dn dõy dn nh ta ó bit: J = dq dq I , /S = = S dt dt S 29 (b) Giỏo trỡnh Vt lý ThS Trng Thnh Cỏc biu thc (a) v (b) cho thy dũng in dn dõy dn bng dũng in dch gia hai bn t chng t hai dũng in ny ó khộp kớn mch in v gi thuyt ca Maxwell l hon ton hp lý 3.2.3 PHNG TRèNH MAXWELL AMPERE Trc i n phng trỡnh Maxwell-Ampere ta a khỏi nim dũng in ton phn cú cng Itp v mt dũng in ton phn Jtp Dũng in ton phn bao gm dũng in dn dõy dn v v dũng in dch in mụi: r r n r r r r D J = J + J d = J + t Dn n cng dũng in ton phn: r I = r J r dS = S r (J + S D r ) dS t (a) Mt khỏc nghiờn cu lu s ca vector cng t trng H dc theo ng cong kớn L bt k ta cú: r r (b) Hdl = I r r Jd , J S L r dl r H L t (a) v (b) ta c: r r H dl = S S r r D r (J + )dS t (III-2) Hỡnh III-4 ú l phng trỡnh Maxwell Ampere biu th mi liờn h gia cng t trng v dũng in dn, dũng in dch Lu s ca vector cng t trng dc theo mt ng cong kớn bng tng cng dũng in xuyờn qua din tớch gii hn bi ng cong ú 30 Giỏo trỡnh Vt lý ThS Trng Thnh 3.3 H PHNG TRèNH MAXWELL 3.3.1 TRNG IN T Nh ó núi trờn mi t trng bin thiờn u lm xut hin in trng xoỏy v ngc li mi in trng bin thiờn u lm xut hin t trng bin thiờn Nh vy in trng v t trng bin thiờn chuyn hoỏ qua li ln nhau, liờn h cht ch vi to thnh mt trng thng nht gi l trng in t hay in t trng Trng in t cng l mt mụi trng vt cht, cú nng lng, lan truyn v truyn tng tỏc vi tc ỏnh sỏng 3.3.2 H PHNG TRèNH MAXWELL Phng trỡnh dng tớch phõn r r (III-3) - nh lý O-G DdS = q k k S - nh lý O-G r r B dS = (III-4) S - nh lý M-F - nh lý M-A Phng trỡnh dng vi phõn - nh lý - nh lý O-G - nh lý O-G - nh lý Stokes r B r S t dS C r r r r D r S Hdl = S ( J + t )dS r r E * dl = r r B RotE = t r divD = r divB = r r r D RotH = J + t (III-5) (III-6) (III-7) (III-8) (III-9) (III-10) 3.3.3 S HèNH THNH SểNG IN T 3.3.3.1 S hỡnh thnh súng in t Trong mụi trng ng tớnh v r r r r E1 ng hng nu ti mt im no ú B1 E E2 ta lm xut hin mt in trng E* r v khụng trỡ thỡ E* gim tng c ng vi mt dũng in dch Id ngc chiu vi E* (theo lun im II r ca Maxwell) T trng ca dũng Id B in dch c xỏc nh bng quy tc Hỡnh III-5 nỳt chai nh hỡnh v III-5 Mt khỏc khụng c trỡ nờn B gim, theo lun im I cu Maxwell s gim ca B li lm xut hin in trng xoỏy E*1 cú ng sc 31 Giỏo trỡnh Vt lý ThS Trng Thnh vuụng gúc vi B v chiu theo quy tc nỳt chai l chiu ngc chiu kim ng h Nh vy v trớ u tiờn hai vector E* v E*1 trit tiờu n lt mỡnh E*1 gim v bt u quỏ trỡnh nh ban u E* gim C nh vy in trng v t trng bin thiờn xen k lan truyn i khụng gian t v trớ ny sang v trớ khỏc Bin thiờn ca in trng v t trng xy rt nhanh, tc truyn ca bin thiờn ny chõn khụng l 30000 km/s 3.3.3.2 Phng trỡnh súng in t Ta thng hay gp hai dng súng in t l súng phng v súng cu, sau õy ta hóy vit phng trỡnh súng phng Ngoi cng khụng quờn rng c trng cho súng in t l hai vector cng in trng v cng t trng Trc ht l phng trỡnh súng ti im O (tõm súng O): r r EO ,t = EO cos t r r H O ,t = H O cos t (III-11) O Vỡ ta chn pha ban u bng khụng ti gc to nờn phng trỡnh súng ti im M, cỏch O mt on y mun pha hn ti gc O mt thi gian: = y/c Ngha l phng trỡnh súngrti M l: r M y r c Hỡnh III-6 E M ,t = EO cos (t y / c) r r H M ,t = H O cos (t y / c) (III-12) Trong ú mi liờn h gia: tn s , tn s gúc , chu k T v r tc truyn súng u : Ta cú: r E M ,t r H M ,t T = , = cT r r = EO cos (t / T y / ) = EO cos (t y / ) r r = H O cos (t / T y / ) = H O cos (t y / ) (III-13) Chỳ ý Nu l súng cu thỡ ngi ta chng minh c rng phng trỡnh súng cu cng cú dng trờn nhng ú cỏc biờn ca cng in trng v cng t trng gim t l nghch vi khong cỏch tớnh t im O n im M 32 Giỏo trỡnh Vt lý ThS Trng Thnh TI LIU THAM KHO 15 Nguyn Xuõn Chi v cỏc tỏc gi VT L I CNG, NXBH v THCN nm 1998 16 Lng Duyờn Bỡnh VT L I CNG NXBGD1996 17 V Thanh Khit v cỏc tỏc gi GIO TRèNH IN I CNG NXBGD nm 1977 18 Nguyn Phỳc Thun VT L NGUYấN T V HT NHN NXBGD nm 1997 19 Lờ Chn Hựng, Lờ Trng Tng VT L NGUYấN T V HT NHN NXBGD nm 1999 20 DAVID HALLIDAY v cỏc tỏc gi C S VT Lí NXBGD nm 1996 21 DAVID HALLIDAY v cỏc tỏc gi C S VT Lí NXBGD nm 1996 33 [...]... CNG NXBGD nm 1977 4 Nguyn Phỳc Thun VT L NGUYấN T V HT NHN NXBGD nm 1997 5 Lờ Chn Hựng, Lờ Trng Tng VT L NGUYấN T V HT NHN NXBGD nm 1999 6 DAVID HALLIDAY v cỏc tỏc gi C S VT Lí NXBGD nm 1996 7 DAVID HALLIDAY v cỏc tỏc gi C S VT Lí NXBGD nm 1996 17 Giỏo trỡnh Vt lý 2 ThS Trng Thnh Chng II HIN TNG CM NG IN T 2.1 CC NH LUT CM NG IN T 2.1.1 NH NGHA, NH LUT LENZ Khi cú mt t thụng qua khung dõy dn kớn thay... NXBGD nm 1977 11 Nguyn Phỳc Thun VT L NGUYấN T V HT NHN NXBGD nm 1997 12 Lờ Chn Hựng, Lờ Trng Tng VT L NGUYấN T V HT NHN NXBGD nm 1999 13 DAVID HALLIDAY v cỏc tỏc gi C S VT Lí NXBGD nm 1996 14 DAVID HALLIDAY v cỏc tỏc gi C S VT Lí NXBGD nm 1996 27 Giỏo trỡnh Vt lý 2 ThS Trng Thnh Chng III TRNG IN T 3.1 LUN IM TH NHT CA MAXWELL PHNG TRèNH MAXWELL FARADAY 3.1.1 LUN IM I CA MAXWELL Trong khi nghiờn cu... NXBGD nm 1977 18 Nguyn Phỳc Thun VT L NGUYấN T V HT NHN NXBGD nm 1997 19 Lờ Chn Hựng, Lờ Trng Tng VT L NGUYấN T V HT NHN NXBGD nm 1999 20 DAVID HALLIDAY v cỏc tỏc gi C S VT Lí NXBGD nm 1996 21 DAVID HALLIDAY v cỏc tỏc gi C S VT Lí NXBGD nm 1996 33