Biểu thức này là công thức Ampe về lực tác dụng của từ trường lên dòng điện. Lực
Fd d
có độ lớn:
dF IBdlsin(dl.B)
(2.7.1) Có phương vuông góc với B
và dl, có chiều liên hệ với B
và dltheo qui tắc vặn nút chai: quay cán vặn nút chai từ dl
đến B
Thông thường, người ta hay xác định chiều của dF nhờ quy tắc bàn tay trái: đặt bàn tay trái sao cho đường cảm ứng từ xuyên qua lòng bàn tay, chiều dòng điện đi từ cổ tay đến các ngón tay, thì chiều của ngón tay cái mở ra là chiều của lực từ tác dụng lên phần tử dòng điện.
* Tác dụng tương hỗ giữa hai dòng điện thẳng song song dài vô hạn
Hai dòng điện thẳng song song dài vô hạn, cách nhau khoảng d, có dòng điện I1 , I2 đi qua.
Lực tác dụng của I1 lên phần tử l2của dòng điện 2 là: 0 1 2 2 2 . 2 d I l I F (2.8) Lực tác dụng của I2 lên phần tử l1của dòng điện 1 là:
0 2 1 11 . 1 . 2 d I l I F (2.9) Nếu I1 cùng chiều với I2 thì hai dòng điện hút nhau và ngược lại.
2.1.1.2. Từ trường của điện tích chuyển động
* Cảm ứng từ do một hạt mang điện chuyển động gây ra là:
B e 4 0 [vr . ] (2.10) trong đó v
là vận tốc của hạt mang điện, r
là bán kính vectơ từ hạt mang điện đến điểm ta xét từ trường. Độ lớn của cảm ứng từ là:
0 . .sin2 4 r v e B , (2.10.1) với là góc giữa vectơ vận tốc v
và bán kính r
. Phương của véctơ cảm ứng từ B
vuông góc với vectơ v
và r
. Nếu hạt mang điện dương, chiều của véctơ cảm ứng từ
B
xác định theo qui tắc vặn nút chai: quay cán vặn nút chai theo chiều từ v
đến
r
chiều tiến của vặn nút chai là chiều của véc tơ cảm ứng từ B
.
Cảm ứng từ gây bởi điện tích âm (e<0) chuyển động có chiều ngược với qui tắc này.
* Lực từ tác dụng lên một hạt mang điện chuyển động với vận tốc v
là: fe [vB . ] , (2.11) trong đó B là cảm ứng từ, v
là vận tốc của hạt mang điện, e là giá trị đại số của điện tích chuyển động. Lực f
có giá trị:
Với là góc giữa v
và B
. Phương của lực này vuông góc với véctơ v
và B
. Chiều của lực tác dụng lên điện tích dương xác định theo qui tắc vặn nút chai: “quay cán vặn nút chai theo chiều từ v
đến B
, chiều tiến của vặn nút chai là chiều của véctơ
f
”( hoặc qui tắc bàn tay trái). Chiều của lực tác dụng lên điện tích âm, ngược với qui tắc trên.
2.1.1.3. Từ trường trong từ môi
a/ Sự từ hoá các chất
- Các chất có khả năng bị từ hoá được gọi là từ môi (hay vật liệu từ).
- Khi ta đặt từ môi vào từ trường thì nó bị từ hoá và tạo ra từ trường phụ có cảm ứng từ ,
B
. Cảm ứng từ tổng hợp B
trong từ môi là kết quả của sự chồng chất từ trường phụ ,
B
này với từ trường ban đầuB0
: B
=B0
+B,
(2.12) Căn cứ vào độ lớn, phương và chiều của véctơ ,
B
người ta phân từ môi làm 3 loại: + Chất thuận từ: , B cùng chiều với B0 và độ lớn của nó rất nhỏ so với B0 . + Chất nghịch từ: , B
ngược chiều với B0
và độ lớn của nó rất nhỏ so với B0 . + Chất sắt từ: B, cùng chiều với B0 và có thể lớn hơn B0 nhiều. * Cường độ từ trường trong từ môi:
H B J 0 , ( 2.13) trong đó J
là véctơ từ hoá. Đối với chân khôngJ
= 0, ta có: 0 B H (2.13.1)
b/ Nam châm vĩnh cửu
Mỗi nam châm vĩnh cửu có hai cực là cực Bắc và cực Nam, cực Bắc là cực có các đường cảm ứng từ đi ra, còn cực nam là cực tại đó các đường cảm ứng từ đi vào. 2.1.1.4. Hiện tượng cảm ứng điện từ
- Mỗi khi từ thông qua mạch kín biến thiên thì trong mạch xuất hiện dòng điện. Sự biến thiên này có thể xảy ra theo hai cách: hoặc là mạch kín đứng yên trong một từ trường biến thiên, hoặc là mạch kín (hay một phần mạch kín) chuyển động trong từ trường. Dòng điện phát sinh trong mạch mỗi khi từ thông qua nó biến thiên được
gọi là dòng điện cảm ứng. Hiện tượng phát sinh dòng điện cảm ứng như vậy được gọi là hiện tượng cảm ứng điện từ.
- Chiều của dòng điện cảm ứng. Định luật Lenxơ
Sự xuất hiện và tồn tại dòng điện cảm ứng trong mạch kín không phụ thuộc vào cách gây ra sự biến thiên từ thông qua mạch; tuy nhiên chiều của dòng điện cảm ứng phụ thuộc vào sự tăng hay giảm từ thông trong mạch đó.
Định luật Lenxơ: Dòng điện cảm ứng phải có chiều sao cho từ trường do nó
sinh ra có tác dụng chống lại nguyên nhân đã sinh ra nó.
- Thế điện động cảm ứng . Biểu thức toán học của định luật Faradây: cc = -
dt d
, (2.14 ) trong đó cc là thế điện động cảm ứng xuất hiện trong mạch kín, còn