TỪ TRƯỜNG I TỪ TRƯỜNG Từ trường - Khái niệm từ trường: Xung quanh nam châm hay xung quanh dòng điện có từ trường Tổng quát: Xung quanh điện tích chuyển động có từ trường - Tính chất từ trường: Gây lực từ tác dụng lên nam châm hay dòng điện đặt - Cảm ứng từ: Để đặc trưng cho từ trường mặt gây lực từ, người ta đưa vào đại lượng vectơ gọi cảm ứng từ kí hiệu B Phương nam châm thử nằm cân điểm từ trường phương vectơ cảm ứng từ B từ trường điểm Ta quy ước lấy chiều từ cực Nam sang cực Bắc nam châm thử chiều B Đường sức từ: Đường sức từ đường vẽ cho hướng tiếp tuyến điểm đường trùng với hướng vectơ cảm ứng từ điểm Các tính chất đường sức từ: - Tại điểm từ trường, vẽ đường sức từ qua mà - Các đường sức từ đường cong kín Trong trường hợp nam châm, nam châm đường sức từ từ cực Bắc, vào cực Nam nam châm - Các đường sức từ không cắt - Nơi cảm ứng từ lớn đường sức từ vẽ mau (dày hơn), nơi cảm ứng từ nhỏ đường sức từ vẽ thưa Từ trường đều: Một từ trường mà cảm ứng từ điểm gọi từ trường II PHƯƠNG, CHIỀU VÀ ĐỘ LỚN CỦA LỰC TỪ TÁC DỤNG LÊN DÂY DẪN MANG DÒNG ĐIỆN Phương : Lực từ tác dụng lên đoạn dòng điện có phương vuông góc với mặt phẳng chứa đoạn dòng điện cảm ứng điểm khảo sát Chiều lực từ : Quy tắc bàn tay trái Quy tắc bàn tay trái : Đặt bàn tay trái duỗi thẳng để đường cảm ứng từ xuyên vào lòng bàn tay chiều từ cổ tay đến ngón tay trùng với chiều dòng điện Khi ngón tay choãi 90 o chiều lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn Độ lớn (Định luật Am-pe) Lực từ tác dụng lên đoạn dòng điện cường độ I, có chiều dài l hợp F = BI l sin α với từ trường B góc α B Độ lớn cảm ứng từ Trong hệ SI, đơn vị cảm ứng từ tesla, kí hiệu T III NGUYÊN LÝ CHỒNG CHẤT TỪ TRƯỜNG Giả sử ta có hệ n nam châm( hay dòng điện ) Tại điểm M, Từ trường nam châm thứ B1 , nam châm thứ hai B2 , …, nam châm thứ n Bn Gọi B từ trường hệ M thì: B = B1 + B2 + + Bn Nếu B1 phương, chiều B2 thì: B = B1 + B Nếu B1 phương, ngược chiều B2 B = B1 − B2 Nếu B1 vuông góc với B2 Nếu ( B1 ; B2 )= α B= B= B12 + B22 B12 + B22 + B1 B2 cos α TỪ TRƯỜNG CỦA DÒNG ĐIỆN CHẠY TRONG DÂY DẪN CÓ HINH DẠNG ĐẶC BIỆT Từ trường dòng điện chạy dây dẫn thẳng dài Vectơ cảm ứng từ B điểm xác định: - Điểm đặt điểm xét - Phương tiếp tuyến với đường sức từ điểm xét B - Chiều xác định theo quy tắc nắm tay phải −7 I - Độ lớn B = 2.10 r Từ trường dòng điện chạy dây dẫn uốn thành vòng tròn Vectơ cảm ứng từ tâm vòng dây xác định: - Phương vuông góc với mặt phẳng vòng dây - Chiều chiều đường sức từ: Khum bàn tay phải theo vòng dy khung dây cho chiều từ cổ tay đến ngón tay trùng với chiều dòng điện khung , ngón tay choảy chiều đương sức từ xuyên qua mặt phẳng dòng điện −7 NI - Độ lớn B = 2π 10 R: Bán kính khung dây dẫn; I: Cường độ dòng điện; R N: Số vòng dây Từ trường dòng điện chạy ống dây dẫn Từ trường ống dây từ trường Vectơ cảm ứng từ B xác định - Phương song song với trục ống dây - Chiều chiều đường sức từ N.I - Độ lớn B = 4π 10 −7 nI B = π 10-7 l N n = : Số vòng dây 1m; N số vòng dây, chiều dài ống dây TƯƠNG TÁC GIỮA HAI DÒNG ĐIỆN THẲNG SONG SONG LỰC LORENXƠ M Lực tương tác hai dây dẫn song song mang dòng điện có: P - Điểm đặt trung điểm đoạn dây xét I2 - Phương nằm mặt phẳng hình vẽ vuông góc với dây dẫn I1 - Chiều hướng vào dòng điện chiều, hướng xa hai dòng C điện ngược chiều −7 I I - Độ lớn : F = 2.10 l: Chiều dài đoạn dây dẫn, r Khoảng cách hai dây dẫn r F D Lực Lorenxơ có: - Điểm đặt điện tích chuyển động N - Phương vuông góc với mặt phẳng chứa vectơ vận tốc hạt mang điện vectơ cảm Q ứng từ điểm xét - Chiều tuân theo quy tắc bàn tay trái: Đặt bàn tay trái duỗi thẳng để đường cảm ứng từ xuyên vào lòng bàn tay chiều từ cổ tay đến ngón tay trùng với chiều dòng điện Khi ngón tay choãi 90o chiều lực Lo-ren-xơ hạt mang điện dương hạt mang điện âm chiều ngược lại - Độ lớn lực Lorenxơ f = q vBSinα α : Góc tạo v, B KHUNG DÂY MANG DÒNG ĐIỆN ĐẶT TRONG TỪ TRƯỜNG ĐỀU Trường hợp đường sức từ nằm mặt phẳng khung dây Khung dây chịu tác dụng ngẫu lực Ngẫu lực làm cho khung dây quay vị trí cân bền Trường hợp đường sức từ vuông góc với mặt phẳng khung dây Khung dây chịu tác dụng cặp lực cân Các lực không làm quay khung c Momen ngẫu lực từ tác dụng lên khung dây mang dòng điện Xét khung dây mang dòng điện đặt từ trường B nằm mặt phẳng khung dây Tổng quát M = IBSsin α M : Momen ngẫu lực từ (N.m) I: Cường độ dòng điện (A) B: Từ trường (T) S: Diện tích khung dây(m2) Với α = (B, n) CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ Từ thông qua diện tích S: ( gồm N vòng dây) φ = N.BS.cos (Wb) ξc = − Suất điện động cảm ứng mạch kín: ∆Φ (V) ∆t ξ c = Blv sin α (V) - Suất điện động cảm ứng đoạn dây dẫn chuyển động: α = ( B, v ) Hiện tượng tự cảm: Từ thông riêng qua mạch kín φ = Li (Wb) Với L độ tự cảm cuộn dây L = 4π10 −7 n 2V (H) L=4 π 10-7 n= N S l Hoặc ( Với l: chiều dài ống dây (m)) N : số vòng dây đơn vị chiều dài Suất điện động tự cảm: ξ c = − L ∆i (V) (dấu trừ đặc trưng cho định luật Lenx) ∆t Năng lượng dự trữ ống dây ( lượng từ trường): Mật độ lượng từ trường: w= 10 B 8π (J/m3) W= Li (J)