sv CQ A2 chuong 4

VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG A2 Chương TRƯỜNG TĨNH TỪ Giảng viên: TS Nguyễn Thị Ngọc Nữ NỘI DUNG §4.1 – TỪ TRƯỜNG VECTƠ CẢM ỨNG TỪ §4.2 – BÀI TỐN XÁC ĐỊNH B VÀ H §4.3 – ĐƯỜNG CẢM ỨNG TỪ - TỪ THƠNG §4.4 – ĐỊNH LÍ DỊNG TỒN PHẦN §4.5 – LỰC TỪ TÁC DỤNG LÊN DỊNG ĐIỆN §4.6 – ĐIỆN TÍCH TRONG TỪ TRƯỜNG §4.1 – TỪ TRƯỜNG VECTƠ CẢM ỨNG TỪ – Tương tác từ - Từ trường: Tương tác từ Từ trường mơi trường vật chất tồn xung quanh dịng điện tác dụng lực từ lên dòng điện khác đặt TS Nguyễn Thị Ngọc Nữ §4.1 – TỪ TRƯỜNG VECTƠ CẢM ỨNG TỪ – 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 Đơn vị đo cảm ứng từ B T (tesla)   B H 0 Đơn vị đo cường độ từ trường H A/m (ampe mét) 0  4.107 H / m §4.1 – TỪ TRƯỜNG VECTƠ CẢM ỨNG TỪ – Định luật Biot – Savart - Laplace:  Vectơ cảm ứng từ gây phần tử dòng điện:     (Id x r ) dB  4 r3   dB dB M r  O  Id • Phương: Vng góc với mp chứa phần tử dđ điểm khảo sát • Chiều: Qui tắc đinh ốc nắm tay phải • Độ lớn: dB  0 Id sin  4 r • Điểm đặt: điểm khảo sát §4.1 – TỪ TRƯỜNG VECTƠ CẢM ỨNG TỪ – Nguyên lý chồng chất từ trường:  Vectơ cảm ứng từ gây dòng điện bất kì:   dB  r  B  dB M I  Id dd Vectơ cảm ứng từ gây nhiều dòng điện:  B   Bi   B2 B  B1 i TS Nguyễn Thị Ngọc Nữ §4.2 – BÀI TỐN XÁC ĐỊNH B VÀ H – Cảm ứng từ dòng điện thẳng:  2 M h  1 B  dd 0 Id sin  4r h.d h ; r sin  sin  • Phương: Vng góc với mp chứa dđ điểm khảo sát • Chiều: Qui tắc đinh ốc nắm tay phải • Độ lớn: B A  dd  h.cotg  d   r  B  dB  dd +dB  Id    B  dB B 0 I (cos 1  cos 2 ) 4h • Điểm đặt: Tại điểm khảo sát §4.2 – BÀI TỐN XÁC ĐỊNH B VÀ H 2 0 I (cos 1  cos 2 ) 4h M thuộc Nửa đthẳng dđ chứa dđ thẳng B B h M  + B I 1 A B 0 I 2h B 0 I 4h A M I M I A A B B0 I B B M §4.2 – BÀI TOÁN XÁC ĐỊNH B VÀ H 2– Cảm ứng từ dòng điện tròn:   d Bn dB   M d Bt h r R O I  B         Id B  dB  dB.cos      4r cos    B  d B  d Bt  d Bn  d Bn dd dd dd dd n dd dd dd • Phương: Là trục vịng dây • Chiều: Qui tắc đinh ốc nắm tay phải • Độ lớn: B 0 IR 2(R  h )3/2 • Điểm đặt: Tại điểm khảo sát TS Nguyễn Thị Ngọc Nữ §4.2 – BÀI TỐN XÁC ĐỊNH B VÀ H  B B M Tại tâm O 0 IR  I BO  2 3/2 2(R  h ) 2R h R Cung tròn chắn góc tâm : O I O  BO   0 I 2 2R §4.2 – BÀI TỐN XÁC ĐỊNH B VÀ H Mơmen từ dịng điện kín:    pm pm  I S  pm có phương vng góc mp dịng điện; có chiều xác định theo qui tắc đinh ốc nắm tay phải §4.3 – ĐƯỜNG CẢM ỨNG TỪ - TỪ THÔNG – Đường cảm ứng từ (đường sức từ): Là đường mà tiếp tuyến với điểm trùng với phương vectơ cảm ứng từ điểm Chiều đường cảm ứng từ chiều B TS Nguyễn Thị Ngọc Nữ §4.3 – ĐƯỜNG CẢM ỨNG TỪ - TỪ THÔNG Đặc điểm đường cảm ứng từ: • Các đường cảm ứng từ khơng cắt • Mật độ đường cảm ứng từ tỉ lệ với độ lớn B • Đường cảm ứng từ đường khép kín, cực N, vào cực S nam châm Tập hợp đường sức từ gọi từ phổ I o P I Vaøo Nam TS Nguyễn Thị Ngọc Nữ Ra Bắc §4.3 – ĐƯỜNG CẢM ỨNG TỪ - TỪ THƠNG – Từ thơng:   n Từ thơng gởi qua yếu tố diện tích dS     d m  BdS cos   B d S B  dS d S  n dS Từ thông gởi qua mặt (S) bất kì: m      Bd S (S) B (S) Đơn vị đo từ thông vêbe (Wb) §4.3 – ĐƯỜNG CẢM ỨNG TỪ - TỪ THÔNG Ý nghĩa: Từ thông cho biết số đường sức từ gởi qua mặt (S) m     Bd S (S) Từ thông từ trường gởi qua diện tích phẳng m  BS.cos  TS Nguyễn Thị Ngọc Nữ §4.3 – ĐƯỜNG CẢM ỨNG TỪ - TỪ THÔNG – Định lý O – G (đl Gauss): Từ thơng gởi qua mặt kín ln khơng  m    Bd S  (S) Ý nghĩa: • Khơng tồn “từ tích” • Đường cảm ứng từ phải ng khộp kớn ã T trng l trng xoỏy Đ4.4 – ĐỊNH LÍ DỊNG TỒN PHẦN – Định lí dịng tồn phần: Lưu thơng vectơ cường độ từ trường dọc theo đường cong kín tổng đại số dòng điện xuyên qua diện tích giới hạn đường cong kín    Hd  (C) I k k Qui ước: Theo chiều lấy tích phân, dịng tn theo qui tắc đinh ốc có dấu + §4.4 – ĐỊNH LÍ DỊNG TỒN PHẦN 2–Từ trường lịng ống dây điện: Toroid Solenoid H N I  nI 2r H N I  nI L n: mật độ vòng dây (số vòng quấn mét chiều dài) TS Nguyễn Thị Ngọc Nữ §4.5 – LỰC TỪ TÁC DỤNG LÊN DỊNG ĐIỆN  – Cơng thức Ampère: Lực từ tác dụng lên phần tử dòng điện:   dF  B   d F  Id  B  Id • Phương: vng góc với mp chứa phần tử dđ vectơ cảm ứng từ  • Chiều: theo qui tắc bàn tay trái dF • Độ lớn: dF  BId sin  • Điểm đặt: Tại trung điểm dℓ Lực từ tác dụng lên dịng điện bất kì:    F dF dd §4.5 – LỰC TỪ TÁC DỤNG LÊN DÒNG ĐIỆN 2-Từ trường tác dụng lên dòng điện thẳng       F F  d F  I( x B) dd I B  I • Chiều: vng góc với mp chứa dđ vectơ cảm ứng từ theo qui tắc bàn tay trái • Độ lớn: F  BI sin  • Phương: F B  F0 F  BI     IB • Điểm đặt: trung điểm dịng điện §4.5 – LỰC TỪ TÁC DỤNG LÊN DÒNG ĐIỆN 3-Tương tác dòng điện thẳng song song: I1 I2 I1 I2 d Hai đđ // chiều hút, ngược chiều đẩy Lực tương tác mét chiều dài: f F  TS Nguyễn Thị Ngọc Nữ 0 I1I2 2d §4.5 – LỰC TỪ TÁC DỤNG LÊN DÒNG ĐIỆN – Từ trường tác dụng lên khung dây: a) Mặt phẳng khung dây vng góc với đường sức từ:  F2 I I  F1   B F3 + I I  F2    B F3 F1 I  F4 I  I I F4 Lực từ có xu hướng làm khung dây bị biến dạng §4.5 – LỰC TỪ TÁC DỤNG LÊN DỊNG ĐIỆN b) Mặt phẳng khung dây khơng vng góc với đường sức từ: Lực từ làm quay khung dây Mômen lực từ: M  pm B.sin   NISBsin     M  pm x B §4.5 – LỰC TỪ TÁC DỤNG LÊN DÒNG ĐIỆN – Công lực từ:     A  Fdx  BI dx  BIdS  I.d m A  I.m  I.(m2  m1 ) TS Nguyễn Thị Ngọc Nữ §4.6– ĐIỆN TÍCH TRONG TỪ TRƯỜNG  B – Lực Lorentz: FL    B  v  v  FL  q(v B) q0 • Phương:  • Chiều: FL FL   Vng góc với mp chứa (v,B) Qui tắc bàn tay trái đt dương bàn tay phải điện tích âm FL | q | B.v.sin  • Độ lớn: • Điểm đặt: Tại điện tích §4.6– ĐIỆN TÍCH TRONG TỪ TRƯỜNG 2- Điện tích chuyển động từ trường đều:  a) Nếu vectơ vận tốc đầu v0 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 +    v Lực F | q | B.vo  ma n  m o Lorentz: L r v0 FL Bán kính quĩ đạo: r 2m r mvo |q|B Chu kì: T  | q | B §4.6– ĐIỆN TÍCH TRONG TỪ TRƯỜNG   c) Nếu vectơ vận tốc đầu v o tạo với B góc    v vo    B v  Theo phương B lực Lorentz = nên đt chuyển động thẳng  Theo phương  B lực Lorentz làm đt chuyển động tròn → Quĩ đạo điện tích đường xoắn lị xo TS Nguyễn Thị Ngọc Nữ 10 §4.6– ĐIỆN TÍCH TRONG TỪ TRƯỜNG Bán kính xoắn: r  Chu kì: T  mv mv0 sin   |q|B |q|B 2m |q|B h Bước xoắn: h  v T  v0 cos  2m |q|B §4.6– ĐIỆN TÍCH TRONG TỪ TRƯỜNG – Hiệu ứng Hall: +++++++  j + + - - - -  B Hiện tượng xuất điện tích trái dấu bề mặt vật dẫn tải điện đặt từ trường gọi hiệu ứng Hall Nguyên nhân: lực Lorentz tác dụng lên đt chuyển động từ trường §4.6– ĐIỆN TÍCH TRONG TỪ TRƯỜNG Hiệu điện Hall Fd  FL | q | E | q | Bv UH j B d n 0q UH  RH  TS Nguyễn Thị Ngọc Nữ Bjd  R H Bjd n 0q n 0q h/số Hall 11 ... cos 2 ) 4? ??h • Điểm đặt: Tại điểm khảo sát ? ?4. 2 – BÀI TỐN XÁC ĐỊNH B VÀ H 2 0 I (cos 1  cos 2 ) 4? ??h M thuộc Nửa đthẳng dđ chứa dđ thẳng B B h M  + B I 1 A B 0 I 2h B 0 I 4? ??h A M... A/m (ampe mét) 0  4? ??.107 H / m ? ?4. 1 – TỪ TRƯỜNG VECTƠ CẢM ỨNG TỪ – Định luật Biot – Savart - Laplace:  Vectơ cảm ứng từ gây phần tử dòng điện:     (Id x r ) dB  4? ?? r3   dB dB M r... dấu + ? ?4. 4 – ĐỊNH LÍ DỊNG TỒN PHẦN 2–Từ trường lịng ống dây điện: Toroid Solenoid H N I  nI 2r H N I  nI L n: mật độ vòng dây (số vòng quấn mét chiều dài) TS Nguyễn Thị Ngọc Nữ ? ?4. 5 – LỰC