Từ trường - Định luật Ampère và Lực từ

MỤC LỤC

TỪ TRƯỜNG I. TƯƠNG TÁC TỪ

ÐỊNH LUẬT AMPÈRE

Ðây là nội dung của định luật Ampere; Nó cho thấy lưu số của cảm ứng từ theo một đường cong kín nói chung là khác không trong khi đó lưu số của điện trường tĩnh thì luôn luôn bằng không. Khi có dòng điện đặt trong từ trường thì dòng điện đó chịu tác dụng của lực từ trường. Lực nầy phụ thuộc vào hình dạng của dòng điện và vị trí của nó trong từ trường.

Lực từ tác dụng lên điện tích chuyển động được Lorentz xác định đầu tiên, cho nên công thức (14.24) còn được gọi là công thức Lorentz. Ðiều cần chú ý làĠ là vận tốc trung bình của chuyện động định hướng của điện tích, song công thức Lorentz vẫn đúng trong trường hợpĠ là vận tốc riêng của điện tích đó. Cho hai dây dẫn song song, dài vô hạn, cách nhau một đoạn d có dòng điện lần lượt là I1 và I2 chạy qua.

Mỗi dòng điện sẽ nằm trong từ trường của dòng điện kia, nên nó chịu tác dụng của lực từ. Vậy ta kết luận: nếu hai dòng điện I1 và I2 cùng chiều thì chúng hút nhau và nếu chúng ngư ợc chiều thì chúng sẽ đẩy nhau. Khi từ môi chưa bị từ hóa, các mômen từ phân tử phân bố hỗn loạn, nên tác dụng từ của chúng triệt tiêu lẫn nhau.

Nếu đặt từ môi vào trong từ trường thì các mômen từ phân tử sắp xếp theo hướng của từ trường. Vì vậy, khi vật bị từ hóa nó bao gồm một hệ thống các dòng điện phân tử được định hướng (Hình 14.23). Toàn bộ vật có mômen từ bằng tổng tất cả mômen từ phân tử, cường độ từ trường trong từ môi càng mạnh thì những dòng điện phân tử được định hứơng càng mạnh vì thế tổng mômen từ phân tử trong một đơn vị thể tích càng lớn.

DếNG éIỆN PHÂN TỬ TOP Như ta biết mọi nguyên tử đều cấu tạo bởi hạt nhân mang điện dương và các electron mang điện âm. Ở điều kiên bình thường nguyên tử trung hòa về điện, nghiã là số electron bằng số prôton trong hạt nhân. Ðiện tích hạt nhân và số electron trong nguyên tử có liên hệ mật thiết với vị trí của nguyên tố trong Bảng tuần hoàn.

Một nguyên tố có số thứ tự là Z thì điện tích ở hạt nhân là +Ze ( e: điện tích của electron). Vì các electron trong nguyên tử chuyển động không ngừng, và một cách gần đúng, có thể xem các electron chuyển động quanh hạt nhân theo những quỹ đạo tròn hay elip tương tự như chuyển động của hành tinh xung quanh mặt trời.

THUẬN TỪ VÀ NGHỊCH TỪ TOP

Nếu ta nhúng ông thuỷ tinh đựng dung dịch Clorua sắt vào một bình khác cũng đựng dung dịch nầy nhưng đậm đặc hẳn rồi đưa vào giữa thanh nam châm thì ống sẽ bị đẩy nằm ngang giống như chất nghịch từ (Hình14.28). Ðể làm thí nghiệm về nghịch từ, ta dùng một chiếc đũa bằng Bismut treo ở trong từ trường giữa hai cực của nam châm thì thấy đũa bị đẩy ra miền từ trường yếu và nằm vuông góc với phương của từ trường (Hình 14.29). 3 Giải thích sự từ hóa của chất thuận từ TOP Chất thuận từ là những chất có mô men từ nguyên tử khác không.

Khi chưa có từ trường ngoài, do chuyển động nhiệt nên các mômen từ nguyên tử sắp xếp hoàn toàn hỗn loạn không có phương ưu tiên vì vậy mômen từ tổng hợp trong toàn bộ vật thuận từ bằng không và vật không có tính từ tính. Ðịnh luật Ampere về tương tác từ của các phần tử dòng điện, dòng điện trong chân không và các môi trường. Khái niệm từ trường, véc tơ cảm ứng từ, cách tính vận tốc cảm ứng từ (tính với dòng điện thẳng) vận tốc cường độ từ trường. Nguyên lý chồng chất, đơn vị. Ðường cảm ứng từ, tính chất, sự khác nhau giữa đường cảm ứng từ và đường sức điện trường. Từ thông và Ðịnh luật Ostrogradsky-Gauss. Lưu số của véctơ cư ờng độ từ trường H. Ðịnh lý về lưu số. Ứng dụng định lý về lưu số để tính cảm ứng từ trong cuộn hình xuyến, cuộn Xôlenoit. Biểu thức lực Lorentz, qui tắc bàn tay trái. Lực từ tác dụng lên khung dây không co giãn, cách tạo ra động cơ điện. Véctơ từ hóa, cảm ứng từ trong các môi trường. CÂU HỎI ĐIỀN THÊM. Nguyên nhân cơ bản làm xuất hiện từ trường là .. Một điện tử chuyển động cũng tạo ra trong không gian xung quanh.. Tính chất đặc trưng của các đường cảm ứng từ là .. Lưu số của véc tơ cường độ từ trường dọc theo một đường cong kín bằng.. Muốn cho từ thông qua một mạch thay đổi ta thay đổi.. Khi đặt khung dây không co dãn, có dòng điện chạy qua vào trong từ trường đều ta thấy.. đặc trưng cho từ trường tại từng điểm và không phụ thuộc vào môi trường. Ðường sức điện trường khác với đường cảm ứng từ cơ bản là.. Ðiện tử chuyển động trong từ trường đều sẽ có qũy đạo là.. Một cuộn dây hình trụ bán kính R, quấn n vòng dây điện kế sát nhau. Cho dòng điện có cường độ I chạy qua. Tìm cảm ứng từ tại một điểm M nằm trên trục của cuộn dây cách hai đầu của cuộn dây những đoạn h và h. Một dòng điện có cường độ I chạy qua dây dẫn uốn thành hình chữ nhật có các cạnh là a và 2a. Xác định cảm ứng từ tại tâm O của hình chữ nhật. Một đoạn dây dẫn có đường kính là 1mm. Cường độ của dây điện chạy qua là 6A. Hỏi phải quấn mấy lớp dây điện lên ống nếu các ống dây và các vòng dây quấn sát nhau. Một electron chuyển động với vận tốc là 108 m/s vào trong một mặt phẳng vuông góc với các đường sức của một từ trường đều có độ lớn là 1,5.10-2 T. a) Tính độ lớn lực từ tác dụng lên electron. b) Chứng minh rằng quỹ đạo của các electron là một hình tròn. Tìm độ lớn bán kính của hình tròn đó. c) Tính động năng của hạt electron.

Nếu dòng điện có cường độ thay đổi theo thời gian thì từ trường của nó tạo ra tại một điểm xác định nào đó là không đổi. Các điện tử trong nguyên tử luôn chuyển động nên luôn có lực tương tác từ giữa các điện tử đó. Từ thông qua một mặt kín S có điện tích càng lớn thì giá trị của nó càng lớn.

Bên ngoài một ống hình xuyến có dòng điện chạy qua, véc tơ cường độ từ trường bằng không. Nhân hằng số điện với hằng số từ ta được bình phương của vận tốc của ánh sáng. Từ trường qua một ống dây thì tỷ lệ với số dòng dây và cường độ dòng điện qua nó.

Ðặt hai dòng dây có hình dạng giống nhau có cùng cư ờng độ I chạy qua nhưng theo chiều ngược nhau thì không tạo ra từ trường. Véc tơ cảm ứng từ luôn hướng từ cực bắc của nam châm này tới cực nam của nam châm kia. Càng có nhiều dòng điện đi qua một đường cong kín C trong từ trường thì lưu số của H qua đường cong kín đó càng lớn.