5. Tổ chức của luận văn
2.2.3.Vectơ trong SGK Vật lý 11
Trong chương trình vật lí 11 vectơ được dùng để biểu diễn các đại lượng vectơ: cường độ điện trường và cảm ứng từ.
Khái niệm vectơ cường độ điện trường được đưa vào ở bài 3 “Cường độ điện trường” trong chương “Điện tích –Điện trường”. Trước hết, SGK đưa ra khái niệm điện trường. Tiếp theo các tác giả đưa ra khái niệm cường độ điện trường:
“Cường độ điện trường tại một điểm là đại lượng đặc trưng cho tác dụng lực của điện trường tại điểm đĩ. Nĩ được xác định bằng thương số của độ lớn lực điện F tác dụng lên một điện tích thử q (dương) đặt tại điểm đĩ và độ lớn của q: E F
q
= trong đĩ E là cường độ điện trường tại điểm mà ta xét” (SGK Vật lí 11 trang 16)
Từ đĩ đưa ra khái niệm vectơ cường độ điện trường:
“Vì lực F là đại lượng vectơ, cịn điện tích q là đại lượng vơ hướng, nên cường độ điện trường E cũng là đại lượng vectơ. Cường độ điện trường được biểu diễn bằng một vectơ gọi là vectơ cường độ điện trường: E F
q
=
Vectơ cường độ điện trường E
cĩ:
-phương và chiều trùng với phương và chiều của lực điện tác dụng lên điện tích thử q dương;
- chiều dài(mơđun) biểu diễn độ lớn của cường độ điện trường theo một tỉ xích nào đĩ.”( SGK Vật lí 11 trang 16)
Khái niệm vectơ cảm ứng từ được trình bày ở bài 20 “Lực từ. Cảm ứng từ” trong chương IV “Từ trường”. Đầu tiên SGK đưa ra thí nghiệm xác định lực từ. Tiếp đến SGK đưa ra khái niệm cảm ứng từ:
“Thí nghiệm mơ tả ở mục trên cho phép xác định lực từ F
do từ trường tác dụng lên đoạn dây dẫn M1M2 = l cĩ dịng điện cường độ I chạy qua.
Tiếp tục tiến hành thí nghiệm trong đĩ cho I và l thay đổi, kết quả cho thấy thương số
F
Il khơng thay đổi. Thương số đĩ chỉ phụ thuộc vào tác dụng của từ trường tại vị trí đặt đoạn dây dẫn M1M2. Nĩi cách khác, cĩ thể coi thương số đĩ đặc trưng cho tác dụng của từ trường tại vị trí khảo sát. Người ta định nghĩa thương số đĩ là cảm ứng từtại vị trí đang xét, kí hiệu là B: B F
Il
= ”( SGK Vật lí 11 trang 126)
- Sau đĩ SGK đưa ra khái niệm vectơ cảm ứng từ:
“Người ta biểu diễn cảm ứng từ bằng một vectơ gọi là vectơ cảm ứng từ, kí hiệu là
B
. Vectơ cảm ứng từ B
tại một điểm:
-cĩ hướng trùng với hướng của từ trường tại điểm đĩ; -cĩ độ lớn là: B F
Il
= ”( SGK Vật lí 11 trang 126) (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Cường độ diện trường và cảm ứng từ là hai đại lượng trừu tượng. Vectơ cường độ điện trường và vectơ cảm ứng từ cĩ vai trị mơ tả trực quan đặc trưng của các đại lượng này tại một điểm trong điện trường hoặc từ trường.
Ngồi ra cơng cụ vectơ cịn được dùng để xác định cường độ điện trường tổng hợp và cảm ứng từ tổng hợp tại một điểm nhờ vào các nguyên lý chồng chất điện trường và từ trường.
-Giống như khi đưa ra các khái niệm vectơ vận tốc và vectơ gia tốc, SGK Vật lí 11 xuất phát từ mối liên hệ về đặc trưng số giữa các đại lượng để định nghĩa cường độ điện trường và cảm ứng từ, sau đĩ gắn cho các đại lượng này các đặc trưng về phương và chiều, từ đĩ định nghĩa vectơ cường độ điện trường và vectơ cảm ứng từ. Chúng tơi tìm thấy trong cách trình bày này một mâu thuẫn khi ban đầu SGK định nghĩa cường độ điện trường “bằng
thương sốcủa độ lớn lực điện F tác dụng lên một điện tích thử q (dương) đặt tại điểm đĩ và
độ lớn của q: E F q
= ”, cịn cảm ứng từ: “thương số đĩ là cảm ứng từ tại vị trí đang xét, kí
hiệu là B: B F Il
= ”, sau đĩ lại khẳng định bản chất vectơ của những đại lượng này. Mâu thuẫn này chỉ cĩ thể được giải thích rằng từ “ cường độ điện trường”, “cảm ứng từ” vừa được dùng để chỉ đại lượng vectơ vừa để chỉ độ lớn của đại lượng này. SGK nhấn mạnh cường độ điện trường là đại lượng vectơ nhưng “quên” khẳng định tương tự khi nĩi về đại lượng cảm ứng từ. Lời giải thích về bản chất vectơ của cường độ điện trường tương tự lời giải thích về bản chất vectơ của gia tốc trong SGK Vật lý 10. Ở đây ta cũng bắt gặp cách viết “thương số” E F
q
=
tương tự như trong định nghĩa vectơ gia tốc tức thời. Rõ ràng với
lời giải thích và quy trình đưa vào vectơ biểu diễn như trên đã tiếp tục củng cố quan niệm cĩ thể chuyển từ biểu thức mơ tả đặc trưng số của các đại lượng vectơ sang biểu thức vectơ chỉ bằng cách thêm vào các dấu vectơ (dấu mũi tên).
-Vì các vectơ này liên kết với một điểm cố định trong điện trường hoặc từ trường nên chúng cũng là các vectơ buộc.