Bài giảng điện học : chương v từ trường không đổi

1
V. Từ trường không đổi

2
Lịch sử về từ trường trái đất
 Hiệntượngkimla bànluônchỉ
theo hướng bắc-nam đượcphát
hiệnvàokhoảng năm 1000.
 1600: William Gilbert làm thí
nghiệmvàchỉ ra rằng hiệntượng
trên có thể giảithíchnếugiả
thiếtcả trái đấtlàmột nam châm
cựclớn.
“The Earth is a huge magnet, and
its magnetic influence extends far
into space”
3
Nội dung
 Tương tác giữacácdòngđiện.
 Từ trường. Véc tơ cảm ứng từ.
 Định luậtBiot-Savart-Laplace.
 Từ trường củadòngđiệnthẳng, dòng điệntròn. Lưỡng cựctừ.
 Định luậtvề dòng toàn phần đốivớitừ trường. Ứng dụng nó để
tính từ trường của ống dây điệnthẳng, của ống dây điệntròn.
 Định lý Ostrogradsky-Gauss đốivớitừ trường.
 Tác dụng củatừ trường lên dòng điện. LựcAmpere.
 Dòng điệnkíntrongtừ trường. Cơ sở củacácdụng cụđo điện.
4
Mụctiêu
 Nắm được quy luật tương tác giữa các dòng điện (điện
tích chuyển động) thông qua định luật Ampere.

 Hiểu được khái niệm từ trường, các tính chất của từ
trường.
 Biết vận dụng các kiến thức trên trong một số trường
hợp cụ thể.
5
V.1
Tương tác giữacácdòngđiện.
6
1. Sự tồntạicủatương tác từ
 Hai thanh nam châm có thể hút nhau hoặc đẩy nhau, nam châm
có thể hút các vụnsắt.
→ Nam châm có từ tính và tương tác giữa chúng là tương tác từ.
 1820 (Oersted): dòng điện điqua mộtdâydẫncũng có thể hút
hoặc đẩymột kim nam châm, và ngượclại nam châm có thể hút
hoặc đẩymộtcuộndâycódòngđiệnchạyqua
→ Dòng điệncũng có từ tính như nam châm.
7
2. Tương tác giữacácdòngđiện
 Tương tự như hai nam châm, hai dòng điệncũng có thể hút
nhau nếu cùng chiềuhoặc đẩy nhau nếungượcchiều.
→ Tương tác giữacácdòngđiệncũng đượcgọilàtương tác từ.
8
3. Quan hệ giữacáchiệntượng điệnvàtừ
 Các lựcxuấthiệnkhi
mộtdòngđiệntácdụng lên mộtdòng
điện
, mộtdòngđiện
tác dụng lên một nam châm
,
mộtnam

châm tác dụng lên mộtdòngđiện
,
mộtnamchâmtácdụng
lên một nam châm
đều có cùng mộtbảnchất.
 Các lựctương tác này đượcgọilàtừ lực.
9
V.2
Từ trường. Véc tơ cảm ứng từ.
10
1. Khái niệmtừ trường
 Tương tự nhưđiệntrường, mộtsố vấn đề cũng nảy sinh:
-Trongtrường hợphaidòngđiện, lựctương tác giữa chúng
được truyềnnhư thế nào ?
-Vớimộtdòngđiện, tính chấtcủa không gian xung quanh
dòng điệncóbị thay đổi không ?
 Chương trình VậtlýPT: thôngthường khi xảyratương tác
giữahaivậtthì:
-cácvậtphảitiếp xúc nhau,
-hoặcgiữacácvậtphảicómộtmôitrường vậtchất trung
gian.
11
Khái niệmtừ trường (cont. 1)
 Các giả thuyếtvàkhái niệmtừ trường:
- Thuyếttácdụng xa: từ lực được truyềnmộtcáchtứcthờitừ
dòng điệnnàytớidòngđiệnkiamàkhôngcầnmôitrường
trung gian, tứcvậntốctruyền →∞.
- Thuyếttácdụng gần: không gian bao quanh các dòng
điệnbị biến đổivàtồntạimột dạng đặcbiệtcủavậtchấtgọi
là từ

trường, vậntốc truyềnlàhữuhạnvàbằng vậntốcánh
sáng trong chân không.
 Tính chấtcơ bảncủatừ trường: mọidòngđiện đặttrong
từ trường đềubị mộttừ lựctácdụng.
12
2. Các cách tạotừ trường
13
3. Định luật Ampere
 Ý nghĩa: cho biếtsự tương tác giữahaiphầntử dòng điện.
 Phầntử dòng điện: là một đoạnrấtngắnd
s
củadâydẫncó
dòng điệnI chạyqua → biểudiễnphầntử dòng điệnlàvector
I.d
s
nằmtrênchínhđoạnd
s
đang xét, có phương chiềucủa
dòng điệnvàcóđộ lớnbằng I.ds.
14
Định luật Ampere (cont. 1)
 Định luật: Từ lựcdo phầntử dòng điệnI
1
.d
s
1
tác dụng lên phần
tử dòng điệnI
2
.d

s
2
cùng đặt trong chân không là một vector dF:
-cóphương vuông góc vớimặtphẳng chứaphầntử I
1
.d
s
1
và
pháp tuyến n.
-cóchiềusaochobavector d
s
1
, n và dF
0
tạo thành mộttam
diệnthuận.
-cóđộ lớnbằng:
trong đó µ
0
= 4π×10
-7
H/m - hằng số từ.
 Mở rộng cho mộtmôitrường: dF = µ.dF
0
trong đó µ là độ từ thẩmcủamôitrường.
2
222111
0
0

sin.sin
4
r
dsIdsI
dF
θ
θ
π
µ
=
15
Định luật Ampere (cont. 2)
 Biểuthứccường độ từ lực:
 Biểuthứctổng quát dạng vector:
2
222111
0
sin.sin
4 r
dsIdsI
dF
θ
θ
π
µ
µ
=
3
1122
0

)(
4 r
rsdIsdI
Fd
r
r
r
r
×
×
π
µ
µ
=
16
4. Vector cảm ứng từ.
 Ý nghĩa: đặctrưng cho từ trường về mặt định lượng.
 Vector cảm ứng từ:
-Liênhệ giữa điệntrường và từ trường
- Đơnvị vector cảm ứng từ: Tesla (T).
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
επε
==→
⎟
⎠

⎞
⎜
⎝
⎛
επε
=
r
r
r
q
q
F
E
r
r
r
qq
F
r
r
r
r
r
2
00
2
0
0
4
1

.
4
1

3
0
3
11220
4
)(
4
r
rsId
Bd
r
rsdIsdI
Fd
r
r
r
r
r
r
r
×
π
µ
µ
=→
×

×
π
µµ
=
17
Vector cảm ứng từ (cont. 2)
 Định luậtBiot-Savart:
Vector cảm ứng từ dB do phầntử
dòng điệnI.d
s
gây ra tại điểm P cách
phầntử mộtkhoảng r là mộtvector:
-cógốctại điểmP.
-cóphương vuông góc vớimặtphẳng
chứaphầntử I.d
s
và điểmP.
-cóchiềusaochobavector d
s
, r và dB
tạothànhmột tam diệnthuận.
-cóđộ lớnbằng:
3
0
4
r
rsId
Bd
r
r

r
×
π
µ
µ
=
18
5. Nguyên lý chồng chấttừ trường
 Nguyên lý:
Vector cảm ứng từ B do mộtdòngđiệnbất kì gây ra tạimột
điểmbằng tổng các vector cảm ứng từ dB do tấtcả các phần
tử nhỏ củadòngđiện gây ra tại điểm ấy.
 Trường hợptừ trường do nhiềudòngđiệnsinhra:
Vector cảm ứng từ B của nhiềumộtdòngđiệnbằng tổng các
vector cảm ứng từ do từng dòng điệnsinhra.
∑
=
=+++=
n
i
in
BBBBB
1
21

rrrrr
19
6. Vector cường độ từ trường
 Ý nghĩa: là đạilượng vector không phụ thuộcvàotínhchất
củamôitrường trong đó đặtdòngđiện.

 Định nghĩa:
Vector cường độ từ trường H tạimột điểm trong từ trường
là mộtvector bằng tỉ số giữa vector cảm ứng từ B tại điểm
đóvàtíchsố µ
0
µ:
Đơnvị: A/m.
µµ
=
0
B
H
r
r
20
VI.4
Từ trường củadòngđiệnthẳng, tròn.
21
Từ trường củadòngđiệnthẳng.
22
Từ trường củadòngđiệntròn.
23
Bài tập
24