II. CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ
1. Từ trường của dòng điện chạy trong dây dẫn có hình dạng đặc biệt
1.1. Từ trường của dòng điện thẳng dài vô hạn
Bài toán: Xác định từ trường tại điểm M do dây dẫn có dòng điện I chạy qua. Biết khoảng cách từ M đến dây dẫn là r.
Ph
ương pháp:
Lúc này từ trường gây ra bởi dây dẫn có dòng điện chạy qua, có tính chất như sau:
- Điểm đặt tại: M
- Phương: Cùng phương với tiếp tuyến của đường tròn có tâm O, bán kính r tại điểm M.
Trong đó: O là chân hình chiếu vuông góc của M lên dây dẫn.
- Chiều: Được xác định theo qui tắc nắm tay phải.
Qui tắc nắm tay phải: Giơ ngón cái của bàn tay phải hướng theo chiều dòng điện, khum bốn ngón kia xung quanh dây dẫn thì chiều từ cổ tay đến các ngón là chiều của đường sức từ.
- Độ lớn: B = 2.10-7. (T)
1.2. Từ trường của dòng điện chạy trong dây dẫn uốn thành vòng tròn
Bài toán: Ta có một dây dẫn hình tròn có dòng điện I chạy qua, biết dây dẫn có tâm tại O, bán kính là R. Tính từ trường tại tâm O.
Ph
ương pháp:
Lúc này từ trường gây ra bởi dây dẫn tròn có dòng điện chạy qua, có tính chất như sau:
- Điểm đặt: Tại O
- Phương: Vuông góc với mặt phẳng vòng dây. - Chiều: Được xác định theo qui tắc nắm tay phải.
Qui tắc nắm tay phải: Khum bàn tay phải sao cho chiều từ cổ tay đến ngón tay chỉ chiều dòng điện chạy qua ống dây, thì ngón tay cái choãi ra chỉ chiều của đường sức từ trong lòng ống dây.
- Độ lớn: Nếu lúc này khung dây tròn có N vòng dây xếp xít nhau:
B = 2.10-7 N (T)
1.3. Từ trường của dòng điện chạy trong ống dây dẫn hình trụ
Bài toán: Ta có một ống dây dẫn hình trụ có N vòng xếp xít nhau có dòng điện chạy qua. Biết ống dây hình trụ có chiều dài l. Tính từ trường trong lòng ống dây.
Ph
ương pháp:
Lúc này từ trường trong lòng ống dây hình trụ có dòng điện chạy qua, có tính chất như sau:
- Là từ trường đều.
- Chiều: Xác định theo qui tắc nắm tay phải hoặc qui ước sau:
Qui tắc nắm tay phải: Khum bàn tay phải sao
cho chiều từ cổ tay đến ngón tay chỉ chiều dòng điện chạy qua ống dây, thì ngón tay cái choãi ra chỉ chiều của đường sức từ trong lòng ống dây.
Qui ước: Khi nhìn theo phương trục ống dây, thấy dòng điện chạy theo chiều kim đồng hồ, thì đầu ống dây đó gọi là mặt Nam của ống dây, còn đầu kia gọi là mặt Bắc của ống dây. Khi đó, đường sức từ trong lòng ống dây đi ra từ mặt Bắc và đi vào mặt Nam.
Qui ước trên cũng có thể áp dụng cho dây dẫn tròn có dòng điện chạy qua. - Độ lớn: B = 4.10-7. I = 4.10-7.n.I , trong đó n = là số vòng dây quấn trên 1m của ống dây.
2. Lực từ
Dưới đây ta sẽ chỉ xét tới từ trường đều, đó là từ trường có đặc tính giống nhau tại mọi điểm. Có các đường sức từ song song và cách đều nhau. Từ trường đều xuất hiện ở đâu: Từ trường đều ta hay gặp ở miền trong của một nam châm hình chữ U hoặc trong ống dây thẳng dài có dòng điện chạy qua.
4.1. Lực từ tác dụng lên một đoạn dây có dòng điện chạy qua đặt trong từ trường đều
Lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn thẳng dài l có dòng điện I chạy qua đặt trong từ trường đều , có những tính chất sau:
- Điểm đặt: Tại trung điểm của đoạn dây - Phương: Vuông góc với mặt phẳng (I , )
- Chiều: Được xác định bởi quy tắc bàn tay trái “Xoè bàn tay trái hứng các đường cảm ứng từ sao cho chiều của dòng điện đi từ cổ tay đến ngón tay. Ngón tay cái choải ra vuông góc chỉ chiều của lực từ”.
- Độ lớn: Được xác định theo công thức Am - pe:
F = BIl.sin(I, ) = BIl.sin (N)
4.2. Lực từ tác dụng lên giữa 2 dây dẫn thẳng dài song song có dòng điện chạy qua
Là lực hút: Nếu hai dây dẫn đó có 2 dòng điện cùng chiều chạy qua. Là lực đẩy: Nếu hai dây dẫn đó có 2 dòng điện ngược chiều chạy qua.
Nếu hai dây dẫn có cường độ dòng điện lần lượt là I1 và I2 , có cùng chiều dài là l và cách nhau khoảng d. Thì lực từ có tính chất sau:
- Điểm đặt: Trung điểm của hai dây dẫn - Phương: Vuông góc với hai dây dẫn
- Chiều: Hướng về gần hoặc ra xa tùy theo đó là lực hút hay lực đẩy. - Độ lớn: F = 2.10-7.I1.I2. (N)
4.3. Lực từ tác dụng lên khung dây có dòng điện
Nếu mặt phẳng khung dây vuông góc với đường sức từ khi đó các lực tác dụng lên khung không làm quay khung mà chỉ làm biến dạng khung như dãn ra hoặc co lại.
Nếu mặt phẳng khung dây song song với đường cảm ứng từ khi đó xuất hiện ngẫu lực (là cặp lực có phương song song nhưng ngược chiều nhau) làm khung dây quay với mô men:
M = BIS.sin
Trong đó: S là diện tích khung và α là góc hợp bởi từ trường và pháp tuyến của mặt phẳng khung dây.
4.4. Lực từ tác dụng lên một điện tích chuyển động (LỰC LO - REN - XƠ)
Một điện tích q chuyển động với vận tốc trong từ trường đều sẽ chịu một lực từ tác dụng có tính chất sau:
- Điểm đặt: Tại q
- Phương: Vuông góc với mặt phẳng ( , ) - Chiều: Xác định theo qui tắc bàn tay trái.
+ Nếu điện tích dương: Cùng chiều với chiều chỉ ngón tay cái. + Nếu điện tích âm: Ngược chiều với chiều chỉ ngón tay cái. - Độ lớn: f = vB.sin(,) = vB.sin (N)