Hệ thống lý thuyết và bài tập phần Từ trường trong chương trình vật lý THPT

LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành cảm ơn quý Thầy, Cô giáo Khoa Vật Lý trƣờng Đại học Quy Nhơn tận tình truyền thụ cho em kiến thức quý báu giúp đỡ em suốt khóa học vừa qua Đặc biệt, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Thầy Th.S Lê Xuân Hải tận tình hƣớng dẫn, động viên, giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi để em hoàn thành khóa luận Xin chần thành cảm ơn bạn sinh viên lớp Sƣ phạm Vật Lý khóa 35 động viên có ý kiến đóng góp chân thành Xin cảm ơn độc giả dành thời gian quan tâm đến khóa luận Tuy em có nhiều cố gắng nhƣng chắn khóa luận nhiều thiếu sót Kính mong quý Thầy, Cô giáo, bạn sinh viên độc giả góp ý xây dựng để nội dung khóa luận đƣợc hoàn thiện Em xin trân trọng cảm ơn Quy Nhơn, tháng 05 năm 2016 Sinh viên Dƣơng Văn Hòa MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ TỪ TRƢỜNG – CÁC KIẾN THỨC CƠ BẢN VỀ TỪ TRƢỜNG GIẢNG DẠY Ở CHƢƠNG TRÌNH VẬT LÝ 11 THPT A TỔNG QUAN VỀ TỪ TRƢỜNG I.1 Một số kiện từ trƣờng I.2 Nguồn sinh từ trƣờng I.3 Định luật Ampère I.4 Khái niệm từ trƣờng 11 I.5 Véctơ cảm ứng từ 12 I.6 Véctơ cƣờng độ từ trƣờng 13 I.7 Nguyên lí chồng chất từ trƣờng 13 I.8 Véctơ cảm ứng từ véctơ cƣờng độ từ trƣờng số dòng điện đặc biệt 14 I.8.1 Dòng điện thẳng 14 I.8.2 Dòng điên tròn 15 I.9 Tác dụng từ trƣờng lên dòng điện 17 I.9.1 Tác dụng từ trƣờng lên phần tử dòng điện Lực Ampère 17 I.9.2 Tác dụng tƣơng hỗ hai dòng điện thẳng song song dài vô hạn 18 I.9.3 Tác dụng từ trƣờng lên mạch điện kín 19 I.10 Tác dụng lực từ lên hạt tích điện chuyển động Lực Lorentz 20 B CÁC KIẾN THỨC CƠ BẢN VỀ TỪ TRƢỜNG GIẢNG DẠY Ở CHƢƠNG TRÌNH VẬT LÝ 11 THPT 22 I.11 Từ trƣờng 22 I.11.1 Tƣơng tác từ 22 I.11.2 Khái niệm từ trƣờng 22 I.11.3 Tính chất từ trƣờng 22 I.11.4 Cảm ứng từ 22 I.11.5 Đƣờng sức từ 22 I.11.6 Từ trƣờng 23 I.12 Lực từ tác dụng lên điện tích chuyển động dòng điện 23 I.12.1 Lực từ tác dụng lên dòng điện 23 I.12.2 Lực từ tác dụng lên điện tích chuyển động (lực Lorentz) 24 I.13 Nguyên lý chồng chất từ trƣờng 24 I.14 Từ trƣờng số dòng điện có hình dạng đặc biệt 24 I.14.1 Từ trƣờng dòng điện thẳng 25 I.14.2 Từ trƣờng dòng điện tròn 25 I.14.3 Từ trƣờng dòng điện ống dây 26 I.15 Momen ngẫu lực từ 27 I.16 Sự từ hóa chất Sắt từ 27 I.16.1 Các chất thuận từ nghịch từ 27 I.16.2 Các chất sắt từ 27 I.16.3 Nam châm điện Nam châm vĩnh cửu 27 I.17 Từ trƣờng Trái Đất 27 I.17.1 Độ từ thiên Độ từ khuynh 28 I.17.2 Các từ cực Trái Đất 28 I.17.3 Bão từ 28 CHƢƠNG II PHÂN LOẠI HỆ THỐNG BÀI TẬP – PHƢƠNG PHÁP GIẢI A BÀI TẬP ĐỊNH TÍNH 29 B BÀI TẬP ĐỊNH LƢỢNG 33 II.1 Xác định cảm ứng từ 33 II.1.1 Từ trƣờng dòng điện chạy dây dẫn có hình dạng đặc biệt 33 II.1.2 Từ trƣờng nhiều dòng điện Nguyên lý chồng chất từ trƣờng 35 II.2 Xác định lực từ, momen ngẫu lực từ 40 II.2.1 Lực Lorentz tác dụng lên điện tích chuyển động từ trƣờng 40 II.2.2 Lực từ tác dụng lên dòng điện 42 II.2.3 Momen ngẫu lực từ tác dụng lên khung dây mang dòng điện 43 CHƢƠNG III BÀI TẬP THAM KHẢO III.1 Xác định cảm ứng từ 44 III.2 Xác định lực từ, momen ngẫu lực từ 46 III.2.1 Lực Lorentz tác dụng lên điện tích chuyển động từ trƣờng 46 III.2.2 Lực từ tác dụng lên dòng điện 47 III.2.3 Momen ngẫu lực từ tác dụng lên khung dây mang dòng điện 50 KẾT LUẬN 52 TÀI LIỆU THAM KHẢO 53 MỞ ĐẦU I LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Bài tập Vật lý nói chung, tập Từ trƣờng nói riêng có vai trò quan trọng việc hình thành, củng cố, mở rộng kiến thức Điện học – Điện từ học cho học sinh Từ trƣờng phần kiến thức quan trọng chƣơng trình vật lý 11 trung học phổ thông Những kiến thức từ trƣờng đƣợc đề cập sơ chƣơng trình vật lý lớp THCS Ở lớp 11 kiến thức từ trƣờng đƣợc mở rộng hoàn thiện thêm Kiến thức từ trƣờng trừu tƣợng, tập từ trƣờng chứa đựng nhiều kiến thức tổng hợp, đòi hỏi học sinh nắm vững kiến thức vật lý, kiến thức toán học mà phải biết cách vận dụng linh hoạt kiến thức có Nhận thấy việc nắm vững kiến thức, vận dụng kiến thức để giải tập chƣơng học sinh thƣờng gặp nhiều khó khăn, học sinh chậm nắm bắt đƣợc thông tin, lúng túng giải tập, không xác định đƣợc hƣớng giải toán Bên cạnh học sinh lại tiếp xúc với nhiều tài liệu khác nhƣ : Học tốt vật lý, Giải tập vật lý, tài liệu mạng, … Vì mà em thƣờng học cách máy móc, thụ động chọn lọc tập để biến thành kiến thức riêng Trong tập sách giáo khoa, sách tập, sách tham khảo nhiều Vì mà đòi hỏi em phải có phƣơng pháp, phải có chọn lọc, phân loại, xếp chúng cách có hệ thống nhằm giúp phát triển lực tự học thân Vì thế, việc nghiên cứu hệ thống lý thuyết tập chƣơng từ trƣờng nhằm giúp học sinh phân loại, củng cố, mở rộng đào sâu kiến thức lý thuyết có hệ thống tập, có phƣơng pháp giải cụ thể dạng với hƣớng dẫn giải chi tiết việc cần thiết Từ giúp học sinh hiểu biết sâu sắc từ trƣờng, sở rèn luyện kỹ giải dạng tập Đồng thời thông qua hoạt động giải tập, góp phần phát triển tƣ sáng tạo lực giải tốt vấn đề thực tiễn Là sinh viên ngành sƣ phạm Vật lý, với mong muốn đƣợc học tập, rèn luyện để trang bị số kiến thức, kỹ sƣ phạm trƣớc trƣờng mong muốn đƣợc góp phần đổi mới, nâng cao chất lƣợng giảng dạy, đƣợc cho phép nhà trƣờng, hƣớng dẫn thầy giáo hƣớng dẫn, chọn đề tài: “Hệ thống lý thuyết tập phần từ trường chương trình vật lý phổ thông” để thực khóa luận tốt nghiệp II MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU Xây dựng hệ thống lý thuyết tập từ trƣờng phù hợp, bám sát chƣơng trình Trung học phổ thông hành Đƣa tiến trình giải hệ thống tập với dạng khác từ dễ đến khó, đơn giản đến phức tạp nhằm giúp học sinh nắm vững kiến thức kĩ giải tập III ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU Đối tƣợng nghiên cứu : - Chƣơng trình vật lý 11 trung học phổ thông - Hệ thống lý thuyết dạng tập vật lý từ trƣờng thuộc chƣơng trình vật lý trung học phổ thông Phạm vi nghiên cứu : Đề tài nghiên cứu, soạn thảo hệ thống lý thuyết tập phần “Từ trƣờng” chƣơng trình vật lý phổ thông IV PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Phƣơng pháp nghiên cứu tài liệu : - Tìm đọc hệ thống hóa kiến thức từ trƣờng sách giáo khoa sách có liên quan đến từ trƣờng - Lựa chọn tập từ trƣờng sách giáo khoa sách có tập từ trƣờng Phƣơng pháp tổng kết kinh nghiệm : - Trao đổi tiếp thu ý kiến giáo viên hƣớng dẫn để xác định yêu cầu cách thức, kinh nghiệm chọn soạn tập - Trao đổi với thầy cô, bạn bè để tiếp thu ý kiến, kinh nghiệm hay V ĐÓNG GÓP CỦA ĐỀ TÀI Đề tài cung cấp cho sinh viên hệ thống kiến thức tập từ trƣờng lời giải chúng, góp thêm tài liệu tham khảo nhỏ bé cho sinh viên sƣ phạm sau trƣờng VI BỐ CỤC CỦA ĐỀ TÀI MỞ ĐẦU CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ TỪ TRƢỜNG – CÁC KIẾN THỨC CƠ BẢN VỀ TỪ TRƢỜNG GIẢNG DẠY Ở CHƢƠNG TRÌNH VẬT LÝ 11 THPT A TỔNG QUAN VỀ TỪ TRƢỜNG I.1 Một số kiện từ trƣờng I.2 Nguồn sinh từ trƣờng I.3 Định luật Ampère I.4 Khái niệm từ trƣờng I.5 Véctơ cảm ứng từ I.6 Véctơ cƣờng độ từ trƣờng I.7 Nguyên lí chồng chất từ trƣờng I.8 Véctơ cảm ứng từ véctơ cƣờng độ từ trƣờng số dòng điện đặc biệt I.9 Tác dụng từ trƣờng lên dòng điện I.10 Tác dụng lực từ lên hạt tích điện chuyển động Lực Lorentz B CÁC KIẾN THỨC CƠ BẢN VỀ TỪ TRƢỜNG GIẢNG DẠY Ở CHƢƠNG TRÌNH VẬT LÝ 11 THPT I.11 Từ trƣờng I.12 Lực từ tác dụng lên điện tích chuyển động dòng điện I.13 Nguyên lý chồng chất từ trƣờng I.14 Từ trƣờng số dòng điện có hình dạng đặc biệt I.15 Momen ngẫu lực từ I.16 Sự từ hóa chất Sắt từ I.17 Từ trƣờng Trái Đất CHƢƠNG II PHÂN LOẠI HỆ THỐNG BÀI TẬP – PHƢƠNG PHÁP GIẢI A BÀI TẬP ĐỊNH TÍNH B BÀI TẬP ĐỊNH LƢỢNG II.1 Xác định cảm ứng từ II.2 Xác định lực từ, momen ngẫu lực từ CHƢƠNG III BÀI TẬP THAM KHẢO III.1 Xác định cảm ứng từ III.2 Xác định lực từ, momen ngẫu lực từ KẾT LUẬN TÀI LIỆU THAM KHẢO CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ TỪ TRƢỜNG - CÁC KIẾN THỨC CƠ BẢN VỀ TỪ TRƢỜNG GIẢNG DẠY Ở CHƢƠNG TRÌNH VẬT LÝ 11 THPT A TỔNG QUAN VỀ TỪ TRƢỜNG I.1 Một số kiện từ trƣờng - Nam châm từ học đƣợc biết đến từ lâu, nghiên cứu từ trƣờng bắt đầu vào năm 1269 học giả ngƣời Pháp Petrus Peregrinus de Maricourt vẽ từ trƣờng xung quanh nam châm hình cầu cách sử dụng kim loại nhỏ Ông đề cập đến hai cực từ tƣơng tự nhƣ hai cực Trái Đất Khoảng ba kỷ sau, nhà thiên văn học William Gilbert Colchester lặp lại nghiên cứu Petrus Peregrinus lần phát biểu rõ ràng Trái Đất nam châm khổng lồ Công bố năm 1600, công trình Gilbert, De Magnete, giúp từ học trở thành ngành khoa học - Năm 1750, John Michell phát cực từ hút đẩy tuân theo định luật nghịch đảo bình phƣơng Sau Charles-Augustin de Coulomb xác nhận điều thực nghiệm vào năm 1785 nêu cực Bắc Nam tách rời Siméon-Denis Poisson thiếp lập mô hình thành công từ trƣờng dựa lực từ vào năm 1824 Trong mô hình này, ông cho từ trƣờng H sinh cực từ nam châm có cặp cực từ Bắc/Nam nhỏ - Tuy nhiên, có ba khám phá gây thách thức đến sở từ học Đầu tiên, Hans Christian Oersted năm 1819 khám phá tƣợng dòng điện sinh từ trƣờng bao quanh dây dẫn Năm 1820, André-Marie Ampère hai sợi dây song song có dòng điện chiều chạy qua hút Cuối cùng, Jean-Baptiste Biot Félix Savart khám phá định luật Biot–Savart năm 1820, định luật miêu tả đắn từ trƣờng bao quanh sợi dây có dòng điện chạy qua - Dựa ba khám phá trên, Ampère công bố mô hình thành công cho từ học vào năm 1825 Trong mô hình này, ông tƣơng đƣơng dòng điện nam châm đề xuất từ tính vòng chảy vĩnh cửu (đƣờng sức) thay lƣỡng cực từ nhƣ mô hình Poisson Mô hình có thêm thuận lợi giải thích lại đơn cực từ Ampère dựa vào mô hình suy đƣợc lực Ampère miêu tả tƣơng tác hai dây dẫn có dòng điện chạy qua định luật Ampère (hay định luật Biot–Savart), miêu tả đắn từ trƣờng bao quanh sợi dây có dòng điện Cũng công trình này, Ampère đƣa thuật ngữ điện động lực miêu tả mối liên hệ điện từ - Năm 1831, Michael Faraday phát tƣợng cảm ứng điện từ ông làm thay đổi từ trƣờng qua vòng dây có dòng điện sinh vòng dây Ông miêu tả tƣợng định luật cảm ứng điện từ Faraday Sau đó, Franz Ernst Neumann chứng minh vòng dây di chuyển từ trƣờng tƣợng cảm ứng hệ định luật Ampère Ông nêu khái niệm véctơ từ mà sau ngƣời ta chứng minh tƣơng đƣơng với chế Faraday đề xuất - Năm 1850, Huân tƣớc Kelvin (hay William Thomson), phân biệt hai kiểu từ trƣờng mà ngày ký hiệu H B Cái đầu tƣơng ứng cho mô hình Poisson sau tƣơng ứng cho mô hình Ampère tƣợng cảm ứng Hơn nữa, ông suy mối liên hệ B bội số H - Giữa năm 1861 1865, James Clerk Maxwell phát triển công bố phƣơng trình Maxwell, ông giải thích thống khía cạnh lý thuyết điện học từ học cổ điển Ông công bố hệ phƣơng trình báo On Physical Lines of Force năm 1861 Tuy phƣơng trình đắn nhƣng chƣa đầy đủ Maxwell hoàn thiện phƣơng trình báo năm 1865 A Dynamical Theory of the Electromagnetic Field chứng minh ánh sáng dạng sóng điện từ Heinrich Hertz chứng minh thực nghiệm kết vào năm 1887 Mặc dù định luật lực Ampère hàm ý lực từ trƣờng tác dụng lên điện tích chuyển động nó, tận năm 1892 Hendrik Lorentz suy luận tƣờng minh lực từ phƣơng trình Maxwell Cùng với đóng góp Lorentz, lý thuyết điện từ động lực cổ điển hoàn thiện Trong kỷ 20, lý thuyết điện từ động lực đƣợc mở rộng để tƣơng thích với thuyết tƣơng đối hẹp học lƣợng tử Albert Einstein, báo năm 1905 thiết lập thuyết tƣơng đối, chứng minh điện trƣờng từ trƣờng phần thực thể quan sát từ hệ quy chiếu khác (nhƣ từ vấn đề di chuyển nam châm vòng dây dẫn thí nghiệm Faraday thông qua thí nghiệm tƣởng tƣợng giúp Albert Einstein phát minh thuyết tƣơng đối hẹp) Cuối cùng, để phù hợp với lý thuyết học lƣợng tử, điện động lực học cổ điển đƣợc phát triển thành thuyết điện động lực học lƣợng tử (QED) I.2 Nguồn sinh từ trƣờng - Khi trình bày điện trƣờng, ngƣời ta biểu diễn mối quan hệ điện tích điện trƣờng E nhƣ sau : điện tích  E  điện tích Thế nghĩa điện tích sinh điện trƣờng, điện trƣờng đến lƣợt lại tác dụng lực (điện) lên điện tích khác đƣợc đặt trƣờng Phép đối xứng - công cụ đắc lực đƣợc dùng nhiều lần trƣớc - gợi ý cho ta thiết lập mối quan hệ tƣơng tự nhƣ tƣợng từ : từ tích  B  từ tích B từ trƣờng Ý tƣởng bị vƣớng điều hình nhƣ từ tích Điều có nghĩa chất điểm cô lập phát đƣợc đƣờng sức từ Một số thuyết dự đoán tồn đơn cực từ nhƣ vậy, có nhiều nhà vật lý ủng hộ thuyết ấy, nhƣng ngƣời ta chƣa khẳng định đƣợc tồn đơn cực từ Vậy từ trƣờng đâu sinh ra? Thí nghiệm chứng tỏ điện tích chuyển động sinh Điện tích sinh điện trƣờng đứng yên hay chuyển động; nhiên chuyển động điện tích sinh đƣợc từ trƣờng Đâu điện tích chuyển động ấy? Trong nam châm vĩnh cửu chúng electron nguyên tử sắt tạo nên nam châm Trong nam châm điện, chúng electron chạy cuộn dây dẫn mà ta quanh nam châm Nhƣ từ học, nghĩ kiểu tƣơng quan sau : điện tích chuyển động  B  điện tích chuyển động (1.1) Vì dòng điện dây dẫn luồng điện tích chuyển động nên ta viết phƣơng trình nhƣ sau : dòng điện  B  dòng điện (1.2) Các phƣơng trình (1.1) (1.2) nói lên : Một điện tích chuyển động hay dòng điện sinh từ trƣờng Nếu ta đặt điện tích chuyển động sợi dây dẫn có dòng điện chạy qua vào từ trƣờng bị lực từ tác dụng Chính nhà vật lý Đan Mạch Hans Christian Oersted ngƣời (vào năm 1820) liên kết đƣợc hai khoa học riêng biệt dòng điện tƣợng từ với nhau, ông ta chứng tỏ dòng điện dây dẫn làm lệch kim nam châm la bàn I.3 Định luật Ampère Tƣơng tự nhƣ định luật tƣơng tác Coulomb hai điện tích điểm tĩnh điện học Trong tĩnh từ học, tƣơng tác hai phần tử dòng điện đƣợc mô tả định luật Ampère Phần tử dòng điện đoạn ngắn dây dẫn có dòng điện Để biểu diễn nó, ngƣời ta đƣa véctơ Idl nằm phần tử dây dẫn có phƣơng chiều phƣơng chiều dòng điện, có độ lớn Idl Xét hai dòng điện hình dạng bất kỳ, nằm chân không, có cƣờng độ lần lƣợt I Io Trên hai dòng điện đó, ta lấy hai phần tử dòng điện Idl Iodlo O M (Hình 1.1) P M O Hình 1.1 Tƣơng tác từ hai phần tử dòng điện Đặt r  OM gọi  góc phần tử Idl véctơ r Vẽ mặt phẳng P chứa phần tử Idl điểm M, vẽ pháp tuyến n mặt phẳng P điểm M (véctơ n phải có chiều cho ba véctơ Idl , r n theo thứ tự hợp thành tam diện thuận) Gọi o góc hợp phần tử dòng điện Io dlo véctơ n Định luật Ampère đƣợc phát biểu nhƣ sau : Lực từ phần tử dòng điện Idl tác dụng lên phần tử dòng điện Io dlo đặt chân không véctơ dFo - Có phƣơng vuông góc với mặt phẳng chứa phần tử Io dlo pháp tuyến n - Có chiều cho ba véctơ Io dlo , n dFo theo thứ tự hợp thành tam diện thuận - Và có độ lớn : Idlsin Iodlo sin o (1.3) , r2 k hệ số tỉ lệ, phụ thuộc hệ đơn vị mà ta dùng Trong hệ đơn vị SI, để dFo  k công thức điện từ học đƣợc hợp lí hóa, ngƣời ta đặt : k o , 4 (1.4) 10 Bài Một dây dẫn thẳng, dài có vỏ bọc cách điện, khoảng đƣợc uốn thành vòng tròn, bán kính R = 20 cm nhƣ hình vẽ Dòng điện chạy qua dây dẫn có cƣờng độ A Xác định cảm ứng từ tâm O vòng tròn * Phân tích vật lý : - Từ trƣờng tâm O từ trƣờng tổng hợp từ trƣờng dòng điện tròn dòng điện thẳng sinh Hình 2.8 + Dòng điện tròn gây tâm O cảm ứng từ B1 vuông góc với mặt phẳng hình vẽ, chiều hƣớng từ vào + Dòng điện thẳng gây tâm O cảm ứng từ B2 vuông góc với mặt phẳng hình vẽ, chiều hƣớng từ - Áp dụng nguyên lí chồng chất từ trƣờng để xác định cảm ứng từ tâm O vòng tròn Vì B1 B2 phƣơng, ngƣợc chiều nên B phƣơng, chiều với cảm ứng từ thành phần có độ lớn lớn * Giải : Dòng điện chạy vòng tròn gây tâm O cảm ứng từ B1 vuông góc với mặt phẳng hình vẽ, hƣớng từ vào có độ lớn : I  15,7.106 T R Dòng điện chạy dây dẫn thẳng gây tâm O B1 = 2.10-7 Hình 2.8a cảm ứng từ B2 vuông góc với mặt phẳng hình vẽ, hƣớng từ có độ lớn : B2 = 2.10-7 I  5.106 T R Cảm ứng từ tổng hợp O : B  B1  B2 Vì B1 B2 phƣơng, ngƣợc chiều B1 > B2 nên B phƣơng, 6 chiều với B1 có độ lớn B = B1 – B2 = 10,7.10 T Bài Hai dòng điện thẳng dài vô hạn đặt song song cách 15 cm không khí Biết hai dòng điện chiều có cƣờng độ lần lƣợt I1 = 10 A, I2 = A Xác định điểm M mà cảm ừng từ tổng hợp hai dòng điện gây không 39 * Phân tích vật lý : Để từ trƣờng điểm M không từ trƣờng dòng điện I1 I2 gây M phải phƣơng, ngƣợc chiều có độ lớn : + M phải nằm đoạn thẳng nối A B + Vì I1 = 2I2 nên MA = 2MB * Giải : Giả sử hai dây dẫn đƣợc đặt vuông góc với mặt phẳng hình vẽ, dòng I1 vào A, dòng I2 vào B Các dòng điện I1 I2 gây M véctơ cảm ứng từ B1 B2 Để cảm ứng từ tổng hợp M : Hình 2.9 B  B1  B2   B1  B2 Tức B1 B2 phải phƣơng, ngƣợc chiều độ lớn Để thỏa mãn điều kiện M phải nằm đoạn thẳng nối A B Với B1 = B2  2.107  AM = I1 I2 = 2.10 7 AM AB  AM AB.I1 = 10 cm  MB = cm I1  I Vậy điểm M phải nằm đƣờng thẳng cách dây dẫn mang dòng I1 10 cm cách dây dẫn mang dòng I2 cm; có điểm xa hai dây dẫn có cảm ứng từ tổng hợp hai dòng điện gây cảm ứng từ dòng điện gây điểm cách xa II.2 Xác định lực từ, momen ngẫu lực từ II.2.1 Lực Lorentz tác dụng lên điện tích chuyển động từ trƣờng * Phƣơng pháp chung : - Xác định phƣơng chiều lực Lorentz tác dụng lên điện tích chuyển động từ trƣờng quy tắc bàn tay trái - Độ lớn lực Lorentz đƣợc xác định công thức : f  q vBsin  Trƣờng hợp đặc biệt : +   (điện tích bay song song đƣờng sức từ) : f = o +   90 (điện tích bay vuông góc đƣờng sức từ) : f max  q vB - Trƣờng hợp hạt mang điện chịu tác dụng lực Lorentz lực Lorentz 40 đóng vai trò lực hƣớng tâm (vì f vuông góc với v ) nên hạt chuyển động với quỹ đạo tròn Bài 10 Một proton bay vào từ trƣờng theo phƣơng làm với đƣờng sức từ góc 30o với vận tốc 3.107 m/s, từ trƣờng có cảm ứng từ 1,5 T Tính lực Lorentz tác dụng lên proton * Phân tích vật lý : Proton (hạt mang điện) chuyển động từ trƣờng chịu tác dụng lực Lorentz có độ lớn : f  evBsin  * Giải : Lực Lorentz tác dụng lên proton : f  evBsin   1,61.1019.3.107.1,5.sin30o  3,6.1012 N Bài 11 Một hạt mang điện chuyển động từ trƣờng có B = 0,4 T theo phƣơng vuông góc với đƣờng sức từ với vận tốc v  10 m / s hạt mang 7 điện chịu lực Lorentz tác dụng có độ lớn 64.10 N Bỏ qua trọng lực tác dụng lên hạt a Hỏi hạt mang điện tích dƣơng hay âm ? b Độ lớn điện tích Hình 2.10 * Phân tích vật lý : - Lực Lorentz đóng vai trò lực hƣớng tâm làm cho hạt mang điện chuyển động với quỹ đạo tròn Áp dụng quy tắc bàn tay trái ta xác định đƣợc dấu hạt mang điện - Độ lớn lực Lorentz tác dụng lên hạt mang điện : f  q vB Từ đại lƣợng cho, xác định đƣợc đại lƣợng cần tìm * Giải : a Lực Lorentz đóng vai trò lực hƣớng tâm làm cho hạt mang điện chuyển động với quỹ đạo tròn Theo quy tắc bàn tay trái, hạt phải hạt mang điện âm b Ta có : Lực Lorentz tác dụng lên hạt mang điện : f  q vB 41 q f 64.1017   1,6.1019 C vB 10 0, Do q   q  1,6.1019 C (hạt electron) II.2.2 Lực từ tác dụng lên dòng điện * Phƣơng pháp chung : - Dùng quy tắc bàn tay trái để xác định phƣơng, chiều lực từ tác dụng lên dòng điện - Áp dụng định luật Ampère để xác định độ lớn lực từ tác dụng lên dòng điện : F  IBlsin  Trƣờng hợp đặc biệt : + Khi đoạn dây đặt song song với đƣờng sức từ : F=0 + Khi đoạn dây đặt vuông góc với đƣờng sức từ : F = BIl Trƣờng hợp xác định lực tƣơng tác dòng điện ta xác định cảm ứng từ dòng điện sinh tính lực lừ tác dụng lên dòng điện theo bƣớc nhƣ Bài 12 Một đoạn dây dẫn dài cm đặt từ trƣờng vuông góc với véctơ cảm ứng từ Dòng điện qua dây có cƣờng độ 0,75 A, cảm ứng từ từ 2 trƣờng 8.10 T Tính lực từ tác dụng lên dây dẫn * Phân tích toán : Dòng điện đặt từ trƣờng vuông góc với véctơ cảm ứng từ chịu tác dụng lực từ có độ lớn : F = BIl * Giải : Lực từ tác dụng lên dây dẫn : F = BIl = 8.102.0,75.0,05  3.103 N Bài 13 Đoạn dây MN mang dòng điện đặt từ trƣờng nằm mặt phẳng N hình vẽ Cho B = 0,5 T, MN = l = cm cƣờng độ dòng điện qua MN A a Vẽ hình lực từ tác dụng lên MN b Tính góc hợp MN véctơ cảm ứng từ Cho biết lực từ tác dụng lên dòng điện 0,075 N 42 M Hình 2.11 * Phân tích vật lý : Đoạn dây MN mang dòng điện đặt từ trƣờng chịu tác dụng lực từ : + Phƣơng, chiều xác định theo quy tắc bàn tay trái + Điểm đặt lực từ trung điểm đoạn dây F BIl Từ đại lƣợng cho, xác định đƣợc đại lƣợng cần tìm biểu thức tính độ + Độ lớn: F  IBlsin   sin   lớn lực từ * Giải : a Theo quy tắc bàn tay trái, lực từ tác dụng lên đoạn dây MN có phƣơng vuông góc với mặt phẳng hình vẽ chiều hƣớng từ vào b Ta có: lực từ tác dụng lên đoạn dây MN có N độ lớn : F  IBlsin   sin   F 0,075   0,5 BIl 0,5.5.0,06 M    30 o Vậy góc hợp đoạn dây B 30o Hình 2.11a II.2.3 Momen ngẫu lực từ tác dụng lên khung dây mang dòng điện * Phƣơng pháp chung : Áp dụng công thức tính momen ngẫu lực từ tác dụng lên khung dây mang dòng điện đặt từ trƣờng : M  NIBSsin  Bài 14 Một khung dây tròn bán kính 10 cm gồm 50 vòng Trong vòng có dòng điện cƣờng độ 10 A chạy qua Khung dây đặt từ trƣờng đều, đƣờng sức từ song song với mặt phẳng khung, B = 0,20 T Hỏi momen ngẫu lực từ tác dụng lên khung * Phân tích vật lý : Khung dây đặt từ trƣờng đều, đƣờng sức từ song song với mặt phẳng khung chịu tác dụng momen ngẫu lực từ có độ lớn : M  NIBS Trong diện tích khung dây tròn : S  R * Giải : Momen ngẫu lực từ tác dụng lên khung : M  NIBS = NIBR    3,14N.m 43 CHƢƠNG III BÀI TẬP THAM KHẢO III.1 Xác định cảm ứng từ Bài Hai dòng điện thẳng dài vô hạn đặt song song cách 10 cm khung dây chữ nhật mang dòng điện nằm mặt phẳng đặt không khí Biết hai dòng điện chiều có cƣờng độ I1 = I2 = A Xác định cảm ứng từ tổng hợp hai dòng điện gây điểm M cách hai dây dẫn khoảng 20 cm * Hƣớng dẫn : Giả sử hai dây dẫn đƣợc đặt vuông góc với mặt phẳng hình vẽ, dòng I1 vào A, dòng I2 vào B Các dòng điện I1 I2 gây M véctơ cảm ứng từ B1 B2 có phƣơng chiều nhƣ hình vẽ, có độ lớn : I1 = 6.10-6 T AM Cảm ứng từ tổng hợp M : B1 = B2 = 2.10-7 B  B1  B2 Phƣơng chiều B nhƣ hình vẽ có độ lớn : AM  AH B  2B1 cos   2B1  11,6.106 T Hình 3.1 AM Bài Hai dây dẫn thẳng, dài, đặt song song, cách 20 cm không khí, có hai dòng điện ngƣợc chiều, có cƣờng độ I1 = 12 A; I2 = 15 A chạy qua Xác định cảm ứng từ tổng hợp hai dòng điện gây điểm M cách dây dẫn mang dòng I1 15 cm cách dây dẫn mang dòng I2 cm * Hƣớng dẫn : Giả sử hai dây dẫn đƣợc đặt vuông góc với mặt phẳng hình vẽ, dòng I1 vào A, dòng I2 B dòng điện I1 I2 gây M véctơ cảm ứng từ B1 B2 có phƣơng chiều nhƣ hình vẽ, có độ Hình 3.2 lớn : B1 = 2.10-7 I1 I = 1,6.10-5 T; B2 = 2.10-7 = 6.10-5 T AM BM Cảm ứng từ tổng hợp M : B  B1  B2 Vì B1 B2 phƣơng, chiều nên B phƣơng, chiều với B1 B2 có độ lớn B = B1 + B2 = 7,6.10-5 T 44 Bài Hai dây dẫn thẳng, dài, đặt song song, cách 10 cm không khí, có hai dòng điện ngƣợc chiều, có cƣờng độ I1 = A; I2 = 12 A chạy qua Xác định cảm ứng từ tổng hợp hai dòng điện gây điểm M cách dây dẫn mang dòng I1 cm cách dây dẫn mang dòng I2 15 cm * Hƣớng dẫn : Giả sử hai dây dẫn đƣợc đặt vuông góc với mặt phẳng hình vẽ, dòng I1 vào A, dòng I2 B dòng điện I1 I2 gây M véctơ cảm ứng từ B1 B2 có phƣơng chiều nhƣ hình vẽ, có độ lớn: B1 = 2.10-7 I1 = 2,4.10-5 T; AM B2 = 2.10-7 I2 = 1,6.10-5 T BM Hình 3.3 Cảm ứng từ tổng hợp M là: B  B1  B2 Vì B1 B2 phƣơng, ngƣợc chiều B1 > B2 nên B phƣơng, chiều với B1 có độ lớn : B = B1 - B2 = 0,8.10-5 T Bài Một ống dây đặt không khí cho trục ống dây vuông góc với mặt phẳng kinh tuyến từ Thành phần nằm ngang từ trƣờng Trái Đất Bo  2.105 T Ống dây dài 50 cm đƣợc quấn lớp vòng dây sát Trong lòng ống dây có treo kim nam châm a Cho dòng điện I = 0,2 A chạy qua ống dây kim nam châm quay lệch so với hƣớng Nam - Bắc lúc đầu 450 Tính số vòng dây ống dây b Cho dòng điện I’ = 0,1 A qua ống dây kim nam châm quay lệch góc bao nhiêu? * Hƣớng dẫn : a Theo nguyên lý chồng chất từ trƣờng ta viết: B  Bd  Bo Dƣới tác dụng từ trƣờng tổng hợp, nam châm thử nằm cân theo phƣơng véctơ cảm ứng từ B α Hình 3.4a o Theo đề B hợp với Bo góc 45 nên : 45 Bd = Bo = 2.10-5 T Ta có: Bd  4.107 NI  Bo l lBo  40 vòng 4.107 I b Khi dòng điện I’ = 0,1 A qua ống dây : N Hình 3.4b B d  4.10 ' 7 NI' Bd   105 T l B'd I '  '  26,6o  Vì I  ; tan   Bo ' III.2 Xác định lực từ, momen ngẫu lực từ III.2.1 Lực Lorentz tác dụng lên điện tích chuyển động từ trƣờng Bài Một electron hạt  đƣợc tăng tốc hiệu điện U = 1000 V Sau tăng tốc, hạt bay vào từ trƣờng theo phƣơng vuông góc với đƣờng sức từ Hỏi sau bay vào từ trƣờng, hạt bay lệch phía ? Vì ? Tính lực Lo-ren-xơ tác dụng lên hạt Cho me  9,1.1031 kg , m  6,67.1027 kg , điện tích electron 1,6.1019 C , hạt  3, 2.1019 C , B = T ; vận tốc hạt trƣớc đƣợc tăng tốc nhỏ * Hƣớng dẫn : Hạt  bay lệch hƣớng mũi tên 2, electron hƣớng mũi tên (Hình 3.5) Vận tốc electron lúc bay vào từ trƣờng : ve  2eU me U Độ lớn lực Lorentz tác dụng lên electron hạt  lần lƣợt : 2e3U f e  eve B  B  6,00.1012 N me 2q3U f  B  1,98.1013 N m Hình 3.5 Bài Một chùm electron sau qua hiệu điện tăng tốc ∆φ = 40V, bay 46 vào vùng từ trƣờng có hai mặt biên phẳng song song, bề dày h = 10cm Vận tốc electron vuông góc với cảm ứng từ B lẫn hai biên vùng Với giá trị nhỏ Bmin cảm ứng từ electron bay xuyên qua vùng đó? Cho biết tỷ số độ lớn điện tích khối lƣợng electron γ = 1,76.1011C/kg * Hƣớng dẫn : Thế electron nhận đƣợc qua hiệu điện tăng tốc chuyển thành động electron : e  ● 2e  2 mv  v  m Khi electron chuyển động vào vùng từ trƣờng với vận tốc v vuông góc với B quỹ đạo chuyển động electron đƣờng tròn bán kính R đƣợc xác định theo công thức : R h Hình 3.6 mv eB Để electron bay xuyên qua vùng từ trƣờng bán kính quỹ đạo R max  h  mv mv  Bmin   eBmin eh h III.2.2 Lực từ tác dụng lên dòng điện Bài Hai dòng điện thẳng dài vô A hạn đặt song song khung dây 2  2,1.104 T  I3 B chữ nhật mang dòng điện nằm mặt phẳng đặt không khí Biết I1 = 12 A; I2 = 15 A; I3 = 4A; a = 20 cm; b = 10 cm; AB = 10 cm; BC = 20 cm Xác định lực từ từ trƣờng hai dòng điện thẳng tác dụng lên cạnh BC khung dây I2 I1 a D * Hƣớng dẫn : Dòng I1 gây điểm b C Hình 3.7 cạnh BC khung dây véctơ cảm ứng từ có phƣơng vuông góc với mặt phẳng hình vẽ, có chiều hƣớng từ có độ lớn : 47 B1 = 2.10-7 I1 b Từ trƣờng dòng I1 tác dụng lên cạnh BC lực từ F1 đặt trung điểm cạnh BC, có phƣơng nằm mặt phẳng hình vẽ, vuông góc với BC hƣớng từ B đến A, có độ lớn: F1  B1I3BCsin90o  2.107 I1I3BC  192.107 N a Lập luận tƣơng tự ta thấy từ trƣờng dòng I2 tác dụng lên cạnh BC lực từ F2 có điểm đặt, phƣơng, ngƣợc chiều với F1 có độ lớn: I I3BC = 80.10-7 N ab Lực từ tổng hợp từ trƣờng hai dòng I1 I2 tác dụng lên cạnh BC F2 = 2.10-7 khung dây : F  F1  F2 F phƣơng chiều với F1 có độ lớn : F = F1 - F2 = 112.10-7 N Bài Một đoạn dây đồng CD dài 20 cm, khối lƣợng 10 g đƣợc treo hai đầu hai sợi dây mềm cách điện cho đoạn dây CD nằm ngang Đƣa đoạn dây đồng vào từ trƣờng có cảm ứng từ B = 0,2 T đƣờng sức từ đƣờng thẳng đứng Dây treo chịu đƣợc lực kéo lớn Fk = 0,06 N Hỏi cho dòng điện qua dây đồng CD có cƣờng độ lớn để dây treo không bị đứt ? Coi khối lƣợng hai sợi dây treo nhỏ Lấy g = 10 m/s2 D C D C Hình 3.8 * Hƣớng dẫn : Vì véctơ cảm ứng từ có phƣơng thẳng đứng nên cho dòng điện qua dây CD lực từ tác dụng lên CD có phƣơng nằm ngang Vì lực từ có phƣơng nằm ngang nên đoạn dây CD lệch khỏi vị trí ban đầu Giả sử cân CD nằm vị trí nhƣ Hình 3.8 Độ lớn lực từ tác dụng lên CD : 48 F = IBl Gọi trọng lƣợng dây CD P lực căng dây T Khi CD nằm cân ta viết : F2  P2  (2T)2 T phải thỏa mãn điều kiện T  Fk nên viết : I2B2l2  P2  4Fk2 Từ công thức vừa viết ta rút : 4Fk2  P I  B2 l Thay số vào công thức ta tìm đƣợc : 4.0,062  0,12 I   2,75 0, 22.0, 22 Vậy : I  2,75 1,66 A Bài Cho khung dây hình chữ nhật ABCD có AB = 10 cm ; BC = 20 cm, có dòng điện I = 4A chạy qua đặt từ trƣờng A B có đƣờng sức từ song song với mặt phẳng chứa khung dây nhƣ hình vẽ Biết B = 0,04 T Xác định véctơ lực từ từ trƣờng tác dụng lên cạnh khung dây C D * Hƣớng dẫn : Các cạnh AB CD song song với đƣờng sức từ nên lực từ tác dụng lên cạnh Lực từ tác dụng lên cạnh BC AD có điểm đặt trung điểm cạnh, có phƣơng Hình 3.9 A B D C vuông góc với mặt phẳng khung dây, lực tác dụng lên cạnh BC hƣớng từ ngoài, lực tác dụng lên cạnh AD hƣớng từ vào có độ lớn: fBC = fAD = B.I.BC = 32.10-3 N; Hai lực tạo thành ngẫu lực có tác dụng làm cho khung dây quay đến vị trí mà mặt phẳng khung dây vuông góc với đƣờng sức từ 49 Hình 3.9a III.2.3 Momen ngẫu lực từ tác dụng lên khung dây mang dòng điện Bài 10 Cho khung dây hình vuông cạnh a (Hình 2.13) Khung đặt từ trƣờng đều, T1 T2 đƣờng sức từ song song với mặt phẳng khung Tính momen lực từ tác dụng lên cạnh A B khung hai trục quay T1, T2 Cho biết dòng điện khung có cƣờng độ I Áp dụng cho trƣờng hợp : a = 10 cm, I = A, B = 0,4 T I C D * Hƣớng dẫn : * Trƣờng hợp với trục quay T1 Hình 3.10 Cạnh AB CD có I song song với nên : T1 FAB = FCD = Cạnh AD BC có I song song với nên : FAD = FBC = BIa Cặp lực làm khung quay chiều nên gây momen : A B a I a a M  FAD  FBC 2 C D a a  BIa  BIa  BIa2  BIS 2 Vậy M = BIS * Trƣờng hợp trục quay T2 Tƣơng tự : FAB = FCD = FAD = FBC = BIa Hình 3.10a T2 A B Đối với trục quay T2 cặp lực FAD FBC làm khung quay ngƣợc chiều nhau, momen : I d D M  FBC (d  a)  FAD d  BIa.a  BIS Vậy M = BIS Thay số : a Hình 3.10b 50 C M  0,4.5.(101 )2  2.102 (N.m) 51 KẾT LUẬN Sau thời gian thực đề tài với hƣớng dẫn tận tình Thầy giáo hƣớng dẫn, em hoàn thành đƣợc nhiệm vụ mục tiêu đề khóa luận Các kết khóa luận đƣợc tóm tắt nhƣ sau : - Hệ thống kiến thức lý thuyết phƣơng pháp giải tập từ trƣờng có kèm theo tập minh họa - Lựa chọn hƣớng dẫn giải nhiều dạng tập từ trƣờng từ nguồn tài liệu tham khảo khác Nhƣ vậy, đề tài thiết lập đƣợc hệ thống tập đầy đủ đa dạng, đƣợc xếp, phân loại theo dạng từ dễ đến khó, từ đơn giản đến phức tạp nhằm giúp học sinh nắm vững kiến thức, phát triển tƣ duy, kỹ năng, kỹ xảo học vật lý Những tập định tính giúp học sinh hiểu sâu vấn đề, làm sở để giải tốt tập định lƣợng Nghiên cứu đề tài giúp ích cho thân hiểu rõ thêm kiến thức phƣơng pháp nghiên cứu khoa học, quát kiến thức liên quan đến đề tài, nhƣ biết cách tìm kiếm, chọn lọc, phân tích đánh giá tài liệu mà sử dụng Đồng thời, thông qua việc nghiên cứu đề tài giúp ích cho em nhiều trình học tập giảng dạy sau Với kết đạt đƣợc, góp phần làm hành trang cho sinh viên sƣ phạm trƣờng Tuy thân có nhiều cố gắng, nhƣng hạn chế thời gian, lực kinh nghiệm nên chắn đề tài nhiều thiếu sót Kính mong nhận đƣợc nhận xét, bảo thầy, cô giáo góp ý xây dựng bạn sinh viên để đề tài đầy đủ hoàn thiện Khi có điều kiện em tiếp tục hoàn thiện hệ thống tập cách hoàn chỉnh, hệ thống hơn, phù hợp với chƣơng trình giáo dục học tập phổ thông Quy Nhơn, tháng 05 năm 2016 Sinh viên thực Dƣơng Văn Hòa 52 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Lƣơng Duyên Bình, Dƣ Công Trí, Nguyễn Hữu Hồ, Vật lý đại cương, NXB Giáo dục , Hà Nội, 2008 [2] Nguyễn Thế Khôi, Nguyễn Phúc Thuần, Nguyễn Ngọc Hƣng, Vũ Thanh Khiết, Phạm Xuân Quế, Phạm Đình Thiết, Nguyễn Trần Trác, Vật lý 11 nâng cao, NXB Giáo dục , Bình Định, 2007 [3] Lƣơng Duyên Bình, Vũ Quang, Nguyễn Xuân Chi, Đàm Trung Đồn, Bùi Quang Hân, Đoàn Duy Hinh, Vật lý 11, NXB Giáo dục, Bình Định, 2010 [4] Nguyễn Thế Khôi, Nguyễn Phúc Thuần, Nguyễn Ngọc Hƣng, Vũ Thanh Khiết, Phạm Xuân Quế, Phạm Đình Thiết, Nguyễn Trần Trác, Bài tập vật lý 11 nâng cao, NXB Giáo dục, Đà Nẵng, 2007 [5] David Halliday, Robert Resnick, Rearl Walker, Cơ sở vật lý tập năm: Điện học II, NXB Giáo dục, Hải Phòng, 1998 [6] Ngô Văn Thiện, Phân loại phương pháp giải dạng tập vật lý 11, NXB Đại học quốc gia TP Hồ Chí Minh, Tiền Giang, 2011 53 [...]... Các chất thuận từ và nghịch từ Các chất trong tự nhiên khi đặt trong từ trƣờng đều bị từ hóa Các chất có tính từ hóa yếu gồm các chất thuận từ và nghịch từ Khi các vật thuận từ và nghịch từ đƣợc đặt trong từ trƣờng thì chúng bị từ hóa Nhƣng nếu ta khử từ trƣờng ngồi thì các vật nhanh chóng trở lại trạng thái bình thƣờng, từ tính của chúng bị mất I.16.2 Các chất sắt từ Các chất có tính từ hóa mạnh hợp... sức từ đi ra từ cực Bắc, đi vào ở cực Nam của nam châm  Các đƣờng sức từ khơng cắt nhau  Nơi nào cảm ứng từ lớn hơn thì các đƣờng sức từ ở đó vẽ mau hơn (dày hơn), nơi nào cảm ứng từ nhỏ hơn thì các đƣờng sức từ ở đó vẽ thƣa hơn I.11.6 Từ trƣờng đều Một từ trƣờng mà cảm ứng từ tại mọi điểm đều bằng nhau gọi là từ trƣờng đều I.12 Lực từ tác dụng lên điện tích chuyển động và dòng điện I.12.1 Lực từ. .. CHƢƠNG TRÌNH VẬT LÝ 11 THPT Vì học sinh chƣa đƣợc trang bị cơng cụ tốn học một cách đầy đủ và để phù hợp với trình độ nhận thức của học sinh, nên các kiến thức về từ trƣờng giảng dạy ở chƣơng trình vật lý 11 THPT đƣợc trình bày một cách khái qt Kiến thức đƣợc đƣa ra dƣới dạng đơn giản, các cơng thức, … khơng đƣợc chứng minh chặt chẽ mà chỉ mang tính thừa nhận I.11 Từ trƣờng I.11.1 Tƣơng tác từ Tƣơng... gọi là các kinh tuyến từ Góc lệch giữa kinh tuyến từ và kinh tuyến địa lý gọi là độ từ thiên (hay góc từ thiên), kí hiệu là D Ngƣời ta quy ƣớc độ từ thiên ứng với trƣờng hợp cực Bắc của kim la bàn lệch sang phía Đơng là độ từ thiên dƣơng, ngƣợc lại là độ từ thiên âm b Độ từ khuynh Góc hợp bởi kim nam châm của la bàn từ khuynh và mặt phẳng nằm ngang gọi là độ từ khuynh (hay góc từ khuynh), kí hiệu là... véctơ cảm ứng từ B ngƣời ta còn đƣa ra véctơ cường độ từ trường H nhƣ sau : Véctơ cƣờng độ từ trƣờng H tại một điểm M trong từ trƣờng là một véctơ bằng tỉ số giữa véctơ cảm ứng từ B tại điểm đó và tích o : H B o (1.11) Định nghĩa này chỉ áp dụng với mơi trƣờng đồng chất và đẳng hƣớng Trong hệ SI, đơn vị của cƣờng độ từ trƣờng là ampe trên mét, kí hiệu là A/m I.7 Ngun lí chồng chất từ trƣờng Giống... Idl tại một điểm M trong từ trƣờng, ở đó véctơ cảm ứng từ là B thì phần tử đó sẽ chịu một lực từ là : dF  Idl  B (1.22) Lực từ này đƣợc gọi là lực Ampère, có phƣơng vng góc với phần tử dòng điện 17 Idl và từ trƣờng B , có chiều sao cho ba véctơ Idl , B và dF , theo thứ tự đó, hợp thành một tam diện thuận, và có độ lớn bằng : dF  Idl.B.sin ; (1.23) với  là góc hợp bởi dòng điện và từ trƣờng Để xác... sẽ bị một lực từ tác dụng Tuy nhiên, từ trƣờng của một dòng điện ln ln tồn tại, dù ta khơng đặt một dòng điện khác trong khơng gian của từ trƣờng đó để quan sát tƣơng tác từ Chính thơng qua từ trƣờng mà lực từ đƣợc truyền đi từ dòng điện này tới dòng điện khác Vận tốc truyền tƣơng tác là hữu hạn và bằng vận tốc ánh sáng trong chân khơng Từ trƣờng là một dạng vật chất Sau này ta sẽ thấy từ trƣờng chỉ... là độ từ khuynh dƣơng Ngƣợc lại ở phía nam bán cầu, cực Bắc của kim nam châm nằm ở phía trên mặt phẳng nằm ngang, đƣợc quy ƣớc là độ từ khuynh âm I.17.2 Các từ cực của Trái Đất Ngồi hai địa cực gọi là Bắc cực và Nam cực, Trái Đất còn có hai từ cực Từ cực ở nam bán cầu gọi là từ cực Bắc, còn từ cực ở bắc bán cầu gọi là từ cực Nam I.17.3 Bão từ Các yếu tố của từ trƣờng Trái Đất nhƣ cảm ứng từ, độ từ thiên,... véctơ momen từ p m đặc trƣng cho tính chất từ của dòng điện tròn, cũng nhƣ của các dòng điện kín khác I.9 Tác dụng của từ trƣờng lên dòng điện I.9.1 Tác dụng của từ trƣờng lên một phần tử dòng điện Lực Ampère Theo định luật Ampère, một phần tử dòng điện Io dlo đặt tại một điểm M trong từ trƣờng có cảm ứng từ dB sẽ chịu một lực từ : dF  Iodlo  dB Từ đó ta suy ra rằng : nếu ta đặt một phần tử dòng... r] 4 r3 (1.9) thì lực từ do Idl tác dụng lên Io dlo sẽ là: dFo  Iodlo  dB Ta thấy dB chỉ phụ thuộc vào phần tử dòng điện Idl sinh ra từ trƣờng và vào vị trí của điểm M tại P đó đặt phần tử dòng điện Io dlo (qua khoảng cách r) mà khơng phụ thuộc vào phần tử dòng điện Io dlo chịu tác dụng của từ trƣờng đang xét M O Hình 1.2 12 Vì vậy véctơ dB đƣợc gọi là véctơ cảm ứng từ do phần tử dòng điện Idl sinh