Giả sử cĩ đoạn mạch như hình vẽ, đi theo chiều dịng điện từ A→B ta viết như sau:
− Khi đi theo chiều dịng điện qua điện trở giá trị điện thế giảm dần, độ lớn của hiệu điện thế hai đầu điện trở bằng IR. Suy ra: UNB =IR.
− Khi đi qua nguồn điện nhận được lượng tăng thế ( )ε và vì theo chiều dịng điện nên chịu lượngï giảm thế đến từ điện trở của nguồn (−Ir). Suy ra: UAM = − +ε Ir.
− Khi đi qua máy thu nhận được lượng giảm thế (−ε') và cũng vì theo chiều dịng điện nên nhận lượng giảm thế đến từ điện trở của máy thu (Ir'). Suy ra:UNM = +ε' Ir'.
Vậy: UAB= − + + + +ε Ir ε' Ir IR' (4.17) (4.17) là biểu thức của định luật Ohm.
Ví dụ 1: Hãy viết định luật Ohm cho đoạn mạch trên theo chiều từ B→A.
§4. TƯƠNG TÁC TƯØI. Tương tác từ I. Tương tác từ
Liên quan đến điện tích, ngồi tương tác tĩnh điện như đã biết cịn một loại tương tác nữa được thể hiện qua các thí nghiệm:
− Hai nam châm cĩ thể hút nhau hoặc đẩy nhau, tùy theo các cực đặt gần nhau cùng hay khác tên. Người ta nĩi nam châm cĩ “tưø tính”.
− Hai dây dẫn đặt gần nhau khi cĩ dịng điện chạy qua chúng sẽ hút nhau hoặc đẩy nhau.
− Một kim nam châm và dây dẫn đặt gần nhau. Khi cho dịng điện chạy qua dây kim nam châm bị lệch.
Các hiện tượng xuất hiện trong ba thí nghiệm trên khơng thể giải thích bằng tương tác tĩnh điện và người ta gọi loại tương tác mới này là “tương tác
từ”. Khảo sát tỉ mỉ nhiều thí nghiệm đi đến kết luận: tương tác từ là tương tác
AB AM MN NB
B A M A N M B N
U U U U
giữa dịng điện với dịng điện, hay tương tác từ xuất hiện khi điện tích chuyển động.
Cụ thể đối với thí nghiệm đầu tiên: các nam châm hút đẩy nhau vì trong lịng khối nam châm cĩ vơ số dịng điện dịng điện phân tử khép kín, tương tác giữa hai nam châm về thực chất là tương tác giữa các dịng điện phân tử trong mỗi thanh nam châm với nhau. Cịn đối với thí nghiệm thứ ba: kim nam châm bị lệch do tương tác từ của dịng điện trong dây dẫn với các dịng điện phân tử trong lịng khối nam châm.
Vấn đề xuất hiện tiếp theo là làm sao xác định lực tương tác giữa hai nam châm, giữa hai dây dẫn cĩ dịng điện hay giữa dây dẫn mang dịng điện với kim nam châm.
II. Định luật Ampère về lực tương tác giữa hai phần tử mang
điện
1. Phần tử dịng điện: là một đoạn dịng điện vơ cùng
nhỏ, thơng thường dịng điện chạy trong dây dẫn nên người ta biểu diễn nĩ bằng vectơ I dlr nằm ngay trên phần tử dây dẫn cĩ phương chiều là phương chiều của dịng điện.
2. Định luật
Xét hai dịng điện hình dạng bất kì nằm trong chân khơng cĩ cường độ I và I . Trên
Ampère(1775-1836), nhà tốn học và vật lý học người Pháp. Kim nam châm quay theo dịng điện
Hai dịng điện hút hoặc đẩy nhau
Idlr
–
hai dịng này ta lấy bất kỳ hai phần tử dịng điện I dl1 r1 và I dl2 r2 . Gọi rrlà vectơ cĩ gốc đặt tạiI dl1 r1 , đỉnh tại I dl2 r2 .
Bằng thực nghiệm Ampère đã tìm ra được biểu thức lực từ dFr do phần tử 1 1 I dlrtác dụng lên 2 2 I dlr như sau: ( ) 2 2 1 1 3 I dl I dl r dF k r × × = r r r r (4.18)
k: hệ số tỉ lệ, trong hệ đơn vị SI, ta đặt: 0 4 k µ π = 0 µ : hằng số từ, 7 0 4 .10 µ = π − H m ; (H: Henry)
Với hai phần tử dịng điện, xác định dFr như sau:
- Vectơ I dl r1 r r1× cĩ phương nằm trên pháp tuyến mặt phẳng chứa 1 1
I dlr
và rr
cĩ chiều xác định bằng quy tắc đinh ốc, quay cái đinh ốc theo chiều từ
1 1
I dlr→
rr (trong gĩc nhỏ), chiều tiến đinh ốc là chiều của vectơ 1 1
I dl rr r× ,
cụ thể là nr.
− Vectơ dFr cĩ phương vuơng gĩc với mặt phẳng chứa
nr và 2 2
I dlr
, cĩ chiều xác định bằng quy tắc đinh ốc.
Nếu hai dịng I1 và I2 cùng đặt trong mơi trường đồng chất thì lực từ tăng lênµ lần so với lực từ cũng hai dịng ấy đặt trong chân khơng.
mơi trường chân khơng
dFr =µdFr (4.19)
µ: độ từ thẩm của mơi trường. Ví dụ:
Đối với khơng khí : µ= 1,03.10-6 H/m Đối với nước : µ= (1- 0,72.10-6) H/m
Định luật Ampère là định luật cơ bản của tương tác từ, nĩ tương tự như định luật Coulomb là định luật cơ bản của tương tác tĩnh điện.
§5. TƯØ TRƯƠØNG
I. Khái niệm từ trường
Quan niệm hiện đại về tương tác từ cho rằng: dịng điện làm cho tính chất của khơng gian xung quanh nĩ bị biến đổi, cụ thể bất kỳ dịng điện nào đặt trong vùng này cũng bị tác dụng lực.
Tương tự như điện trường, từ trường cũng được hiểu là mơi trường vật
chất đặc biệt tồn tại trong khơng gian xung quanh dịng điện, nĩ truyền tương tác từ dịng điện này sang dịng điện khác.