Bài giảng vật lý a1 chương 9

CHƯƠNG IX- TỪ TRƯỜNG CỦA DÒNG ĐIỆN KHÔNG ĐỔI §1 TƯƠNG TÁC TỪ CỦA DÒNG ĐIỆN -ĐỊNH LUẬT AMPÈRE Thí nghiệm tương tác từ a.Tương tác từ nam châm b Tương tác dòng điện với nam châm c Tương tác dòng điện với dòng điện I I S N (a) N S S (b) Hình 9-1.Tác dụng dòng điện lên kim nam châm N (c) Định luật Ampe (Ampère) tương tác từ - phần tử dòng điện, gọi tắt phần tử dòng Phần tử dòng điện đoạn ngắn dòng điện Về mặt toán học,  người ta biểu diễn vectơ Idl nằm phần tử dây dẫn, có phương chiều phương chiều dòng điện, có độ lớn Idl (hình 9­5a) Định luật thực nghiệm Ampère phát biểu sau:  Từ lực phần  tử dòng điện Idl tác dụng lên phần tử dòng I dl0 vectơ   ­ Có phương vuông góc với mặt phẳng chứa I dl0 ; n    ­ Có chiều cho ba vectơ I dl0 , n ,̀ dF theo thứ tự hợp thành tam diện thuận ­ Có độ lớn 0  Idl.sin  I dl0 sin  dF  4 r2   n pháp tuyến mặt phẳng chứa Idl điểm M(     chiều cho Idl , r  OM , n theo thứ tự hợp   thành tam diện thuận) Gọi 0 góc I dl0 , n   θ góc Idl , r  0 số gọi số từ, hệ đơn vị SI có giá trị bằng: 0 = 4.10­7 H/m   số không thứ nguyên, phụ thuộc vào tính chất môi trường bao quanh phần tử dòng, gọi độ từ thẩm môi trường     μ 0μ I dl0  ( Idl  r ) dF  4π r3  Lực từ phần tử dòng điện I dl0 tác dụng lên phần tử  dòng Idl     0  Idl  ( I dl0  r ') dF   4 r § VECTƠ CẢM ỨNG TỪ,VECTƠ CƯỜNG ĐỘ TỪ TRƯỜNG Khái niệm từ trường Từ trường môi trường vật chất đặc biệt xuất xung quanh hạt tích điện chuyển động Tính chất từ trường tác dụng lên dòng điện đặt Các đại lượng đặc trưng cho từ trường a Vectơ cảm ứng từ  Véc tơ cảm ứng từ phần tử dòng Idl gây điểm M cách khoảng r vectơ đặc trưng về mặt tác dụng lực cho từ trường điểm M    0  Idl  r dB  4 r3 - phương vuông góc với mặt phẳng chứa phần tử dòng điện  Idl điểm M;    - chiều cho ba vectơ Idl , r , dB thứ tự hợp thành tam diện thuận   Idl sin  ­ độ lớn dB  4 r2 Qui tắc vặn nút chai: Đặt vặn nút chai theo phương dòng điện, quay vặn nút chai cho tiến theo chiều dòng điện thì chiều quay chiều vectơ cảm ứng từ điểm đó Trong hệ đơn vị SI, cảm ứng từ tính đơn vị Tesla Qui tắc nhì cực ống dây:Đầu cuộn dây mà nhìn vào, ta thấy có dòng điện chạy ngược chiều quay kim đồng hồ thì đó cực bắc (N) nam châm, ngược lại thì đó cực nam S Từ trường có chiều bắc vào nam   Lực phần tử dòng Idl tác dụng lên phần tử dòng I dl0 xác định công thức:    dF  I dl0  dB b Nguyên lý chồng chất từ trường ­ Vectơ cảm ứng từ dòng điện chạy dây dẫn dài hữu hạn gây điểm M tổnghợp vectơ cảm ứng từ tất phần tử dòng dòng điện đó gây điểm xét   B   dB ca dong Nếu từ trường nhiều dòng điện gây : ­ Vectơ cảm ứng từ điểm M từ trường nhiều dòng điện gây tổng hợp véctơ cảm ứng từ tất dòng điện gây điểm đó n      B  B1  B2   Bn   Bi i 1 c Vectơ cường độ từ trường  B H 0  Trong hệ đơn vị SI, đơn vị cường độ từ trường ̀ A/m Xác định vectơ cảm ứng từ cường độ từ trường a.Từ trường dòng điện thẳng 0  I B  cos1  cos  4 a I H  cos1  cos  4 a Nếu dòng điện thẳng dài vô hạn 0  I I B H  2 a 2 a Ý nghĩa định lý   Trong điện trường tĩnh  E dl  đường sức điện trường (C ) đường cong không kín, điện trường trường   n Trong từ trường tích phân  Hdl   I i nói chung khác i 1 C  không Điều có nghĩa từ trường trường thế, mà trường xoáy Ứng dụng định lý Ampère a Cuộn dây hình xuyến Cho cuộn dây hình xuyến gồm n vòng, có dòng điện I chạy qua Gọi R1 bàn kính R2 bán kính ống dây Véc tơ cường đọ từ trường điểm đường cong (C) có tâm O bán kính R (R1 0), từ trường đềù Vì lực Lorentz vuông góc với v và không thực công nên động hạt không biến đổi, độ lớn v không đổi Như vậy, lực Lorentz mv đóng vai trò lực hứơng tâm, nghĩa FL  qvB sin   R a Vận tốc hạt vuông góc với cảm ứng từ Vì vận tốc hạt vuông góc với cảm ứng từ nên lực Lorentz làm cho hạt chuyển động mặt phẳng vuông góc với vectơ cảm ứng từ, có quỹ đạo tròn bán kính R mv mv FL  qvB  R R qB Tần số quay: 2 qB   T m 2R 2m T   v qB b Trường hợp vận tốc hợp với vectơ cảm ứng từ góc  Trong trường hợp này, có thể phân tích vectơ vận tốc thành    hai thành phần: v  v1  v2 Thành phần vuông góc v1 buộc hạt điện chuyển động theo mv1 quỹ đạo tròn với bán kính: R qB Còn thành phần song song v2 có tác dụng làm cho hạt chuyển động theo phương cảm ứng từ với vận tốc v2 Vậy hạt tham gia đồng thời hai chuyển động, kết quỹ đạo hạt đường xoắn ốc, bước quỹ đạo: h = v2 T [...]... 4 Định lý Oxtrogratxki - Gauss đối với từ trường Từ thông ứng với đường cảm ứng từ đi vào mặt kín là âm (α >90 0, do đó cosα 0 nếu  < 90 0, dФm< 0 nếu  >90 0, dФm=0 nếu  =90 0 ý nghĩa: Theo quy ước số đường cảm ứng từ qua diện tích dSn tỷ lệ với B.dSn, nhưng số đường cảm ứng từ qua dSn bằng số đường cảm ứng từ qua dS Vậy từ thông qua diện tích dS tỷ lệ... khép kín nên số đường đi vào mặt kín S bằng số đường ra khỏi mặt kín ́ Từ thông toàn phần gửi qua mặt kín bất kỳ luôn luôn bằng không    BdS  0 divB  0 S Hình 9 13: Để suy ra định lý O­G đối với từ trường §4 ĐỊNH LÝ AMPÈRE VỀ DÒNG ĐIỆN TOÀN PHẦN 1 Lưu số của vectơ cường độ từ trường Lưu số của vectơ cường độ từ trường dọc theo một đường cong kín (C) là đại lượng bằng tích phân vectơ dọc theo... đường cảm ứng từ là những đường cong kín Người ta qui ước vẽ số đường cảm ứng từ qua một đơn vị diện tích vuông góc với phương của vectơ cảm ứng từ có trị số tỷ lệ với độ lớn B tại đó a) b) Hình 9 11 Từ phổ: a) của dòng điện thẳng, b) của dòng điện tròn c) của ống dây điện c) 2 Từ thông Xét một diện tích rất nhỏ dS sao cho có thể coi vectơ cảm ứng từ tại mọi điểm của diện tích ấy là không... này có phương là phương chuyển động của hạt mang điện, có chiều là chiều chuyển động của hạt nếu hạt tích điện dương và ngược chiều với chiều chuyển động của hạt nếu hạt tích điện âm §3 TỪ THÔNG - ĐỊNH LÝ ÔXTRÔGRATSKIGAUSS ĐỐI VỚI TỪ TRƯỜNG 1.Đường cảm ứng từ ­ Đường cảm ứng từ là đường cong vạch ra trong từ trường sao cho tiếp tuyến tại mọi điểm của nó trùng với phương của vectơ cảm ứng từ tại những...   I i i 1 C  Ii sẽ có dấu dương nếu nó có chiều sao cho đường sức từ trường do nó gây ra cùng chiều với chiều dịch chuyển của đường cong (C), nếu ngược lại thì Ii sẽ có dấu âm Ý nghĩa của định lý   Trong điện trường tĩnh  E dl  0 các đường sức điện trường (C ) là những đường cong không kín, điện trường là trường thế   n Trong từ trường tích phân  Hdl   I i nói chung là khác i 1 C ... có thể dương và có thể âm không tuỳ theo góc α góc nhọn hay góc tù: dФm>  < 90 0, dФm<  >90 0, dФm=0  =90 0 ý nghĩa: Theo quy ước số đường cảm ứng từ qua diện tích dSn tỷ lệ với B.dSn,... chất xoáy 4 Định lý Oxtrogratxki - Gauss từ trường Từ thông ứng với đường cảm ứng từ vào mặt kín âm (α >90 0, cosα