Chuong 8 tu truong compatibility mode

HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SƯ BỘ MÔN VẬT LÝ VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG Chương 8: TỪ TRƯỜNG Khái niệm từ trường Cảm ứng từ dòng điện Đường cảm ứng từ - Từ thông Các định lý quan từ trường Lực từ tác dụng lên dòng điện Điện tích chuyển động từ trường Công lực từ KHÁI NIỆM TỪ TRỪỜNG a Tương tác từ - Từ trường: Tương tác từ: tương tác dòng điện với dòng điện, dòng điện với nam châm nam châm Từ trường môi trường vật chất xung quanh dòng điện tác dụng lực từ lên dòng điện khác đặt KHÁI NIỆM TỪ TRỪỜNG b 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 B Đơn vị đo cảm ứng từ B T (tesla) H  Đơn vị đo cường độ từ trường H A/m (ampe mét)   CẢM ỨNG TỪ CỦA DÒNG ĐIỆN a Định luật Biot – Savart - Laplace: Vectơ cảm ứng từ gây phần tử dòng điện:    dB  (Id  x r ) 4r  r   dB O   dB M  Id  • Có phương: vuông góc với mp chứa phần tử dđ điểm khảo sát •Có chiều: theo qui tắc đinh ốc nắm tay phải • Độ lớn:  Idl dB  sin  4r • Điểm đặt: điểm khảo sát CẢM ỨNG TỪ CỦA DÒNG ĐIỆN b Nguyên lý chồng chất từ trường:  Vectơ cảm ứng từ gây dòng điện bất kì:   dB  M r  B  dB I  Id  dd Vectơ cảm ứng từ gây nhiều dòng điện:  B B  B2  B  i i  B1 CẢM ỨNG TỪ CỦA DÒNG ĐIỆN c Vectơ cảm ứng từ dòng điện thẳng: B h   r  Id   2 1 A  B   B  dB M  +d B •Có chiều: • Độ lớn: dd dd   h.cot  d  • Có phương:  B  dB   dd  Id.sin  4r h.d h ; r  sin  sin  Vuông góc với mp chứa dđ điểm khảo sát Qui tắc đinh ốc nắm tay phải  I B (cos 1  cos 2 ) 4h • Điểm đặt: Tại điểm khảo sát CẢM ỨNG TỪ CỦA DÒNG ĐIỆN B 2 M h  +B I 1 A  I B 2h  I B (cos 1  cos 2 ) 4h M thuộc Nửa đt đthẳng chứa dđ B0  I B 4h A M A M I B A I B I B M CẢM ỨNG TỪ CỦA DÒNG ĐIỆN  d Vectơ cảm ứng từ dòng điện tròn:  d Bn dB   d Bt M r h R         Id B  dB  dB.cos   cos     4r   B  d B  d B t  d Bn  d B n dd dd dd dd n dd dd dd O I • Có phương: Là trục vòng dây  B •Có chiều: Qui tắc đinh ốc nắm tay phải • Độ lớn:  IR B 2(R  h )3/2 • Điểm đặt: Tại điểm khảo sát LỰC TỪ TÁC DỤNG LÊN DÒNG ĐIỆN d Từ trường tác dụng lên khung dây: TH1: Mặt phẳng khung dây vuông góc với đường sức từ:  F2 I I    F3 B F1 I + I I   F1 I  F2   B F3 I  F4 I F4 Lực từ có xu hướng làm khung dây bị biến dạng LỰC TỪ TÁC DỤNG LÊN DÒNG ĐIỆN TH2: Mặt phẳng khung dây không vuông góc với đường sức từ: Lực từ làm quay khung dây Mômen lực từ:    M  pm x B M  p m B.sin   BIS.sin  CÔNG CỦA LỰC TỪ      A  Fdx  BI.dx  BIdS  I.d m A  I. m F I dx  +B ĐIỆN TÍCH CĐ TRONG TỪ TRƯỜNG a Lực Lorentz:    F L  q[v, B]    FL • Có phương: vuông góc với mp chứa vectơ (v, B) theo qui tắc bàn tay trái đt +, •Có chiều: bàn tay phải đt - • Độ lớn: F | q | B.v.sin  L • Điểm đặt: điện tích ĐIỆN TÍCH CĐ TRONG TỪ TRƯỜNG b.Điện tích chuyển động từ trường đều:    - Nếu vectơ vận tốc đầu v0  B  FL  Đt cđ thẳng theo hướng cũ   - Nếu vectơ vận tốc đầu v0  B: Điện tích chuyển động tròn r  FL +  B+  FL r  v0  v0 Lực Lorentz: v FL | q | B.v  ma  m r Bán kính quĩ đạo: 2m Chu kì quay: T  |q|B mv r |q|B ĐIỆN TÍCH CĐ TRONG TỪ TRƯỜNG   - Nếu vectơ vận tốc đầu v0 tạo với B góc     Theo phương  B lực Lorentz = nên v v0 đt chuyển động thẳng   v  B  Theo phương  B lực Lorentz làm đt chuyển động tròn h Kết quả: quĩ đạo điện tích đường xoắn lò xo mv  mv sin   Bán kính xoắn: r  |q|B |q|B 2m Bước xoắn: h  v T  v0 cos  |q|B Chu kì: T  2m |q|B ĐIỆN TÍCH CĐ TRONG TỪ TRƯỜNG c Điện tích c/đ từ trường không – bẫy từ: Theo ĐL bảo toàn mômen động lượng: mv 2 L x  mrv    const | q | B(x)  0 1/2  B(x)  v v    v   v0   B(x) B0  Bo  (1) Lực Lorentz không làm thay đổi tốc độ, nên: v  v2  v 2  v 02 x (2) Mà v  v cos ; v   v sin ; v 0  v0 sin 0 1/2 (1), (2) suy ra: v  v0 1  B(x) sin 0  B0   O x  v  v   v ĐIỆN TÍCH CĐ TRONG TỪ TRƯỜNG 1/2  B(x)  v  v   sin 0  B0   (3) (3) suy ra: điện tích xuyên qua miền có B(x) lớn Nó bị phản xạ ngược trở lại điểm có hoành độ xh có B(x) = Bh thỏa mãn: B0 Bh  sin 0 x O x Nếu từ trường có dạng đối xứng qua mp x = hạt điện tích rơi vào từ trường bị bắt bẫy, chuyển động xoắn ốc qua lại hai mặt phẳng x = xh x = – xh Ta nói hạt điện tích bị rơi vào bẫy từ ĐIỆN TÍCH CĐ TRONG TỪ TRƯỜNG d Hiệu ứng Hall:  + + j Nguyên nhân: lực Lorentz tác dụng lên đt chuyển động từ trường +++++++ + + - - - -  j  B Hiện tượng xuất điện tích trái dấu bề mặt vật dẫn tải điện đặt từ trường gọi hiệu ứng Hall ĐIỆN TÍCH CĐ TRONG TỪ TRƯỜNG Hiệu điện Hall Fd  FL | q | E | q | Bv UH j B d n 0q Bjd UH   R H Bjd n 0q RH  n 0q h/số Hall TƯƠNG QUAN ĐIỆN – TỪ ĐIỆN Xung quanh điện tích có điện trường TỪ Xung quanh dòng điện có từ trường Đặc trưng cho điện trường Đặc trưng cho từ trường tại điểm vectơ vectơ cảm  điểm  cường độ điện trường E ứng từ B Vectơ cđđt gây điện tích điểm:  Q r Q  Ek  e r r r 40r  Vectơ cảm ứng từ gây phần tử dòng điện: 0   dB  [Id , r] 4r  TƯƠNG QUAN ĐIỆN – TỪ ĐIỆN TỪ Hằng số điện: 0 = 8,86.10 – 12 F/m Hệ số điện môi:  Hằng số từ: 0 = 4.10 – H/m Hệ số từ môi:  Vectơ cảm ứng điện: Vectơ cuờng độ từ trường:   D  0 E  B H   Đường sức điện Đường sức từ Điện thông E Từ thông m TƯƠNG QUAN ĐIỆN – TỪ ĐIỆN TỪ  Lực điện trường:  Lực từ: d F  [Id  , B]   F  qE   Dd S  (S) q   FL  q[v, B] Định lý O – G:    Định lý O – G:  trong(S)   Bd S  (S) Lưu số vectơ cđđt  AB   E d   U AB Lưu số vectơ cđtt  (C)   Hd   I k k Bắc cực quang Bắc cực quang chiếu sáng hồ Bear Nam cực quang Nam cực quang châu Nam Cực Ảnh chụp nam cực quang từ tàu vũ trụ tháng 5/1991 Hình ảnh cực quang Trái Đất ÔN TẬP + Phần lý thuyết gồm nội dung: Định luật Ampe Từ trường loại dòng điện đơn giản Định luật Bio - Savart – Laplace Khái niệm Từ thông Định lý O – G từ trường Định lí dòng điện toàn phần Công từ lực Lực Lorenxơ + Phần tập: Các tập tối thiểu yêu cầu sinh viên ôn tập (Sách BTVLĐC tập 2): 4.1 – 4.8, 4.10, 4.11, 4.13, 4.17, 4.18, 4.21, 4.26, 4.27, 4.29, 4.30, 4.37, 4.38, 4.40, 4.42, 4.43, 4.48 ... mét chiều dài) 3 ĐƯỜNG CẢM ỨNG TỪ - TỪ THÔNG a Đường cảm ứng từ (đường sức từ): Là đường mà tiếp tuyến với điểm trùng với phương vectơ cảm ứng từtại điểm Chiều đường cảm ứng từ chiều B ĐƯỜNG CẢM... xuyên qua diện tích giới hạn đường cong kín    Hd    I k Hay k (C)  rot H  j Qui ước: dòng tu n theo qui tắc đinh ốc có dấu +  (C)   Hd   I k k   I1  I  I3 I1 I2 I3 (C) LỰC TỪ