Chương 3: Từ trường không đổi doc

3.1 TƢƠNG TÁC TỪ CỦA DÒNG ĐIỆN – ĐỊNH LUẬT
BIO-SAVART-LAPLACE
3.2 LƢU SỐ CỦA VECTƠ CƢỜNG ĐỘ TỪ TRƢỜNG –
ĐỊNH LÝ AMPERE VỀ DÒNG ĐIỆN TOÀN PHẦN
3.3 TỪ THÔNG
3.4 TÁC DỤNG CỦA TỪ TRƢỜNG LÊN DÒNG ĐIỆN
3.5 ĐIỆN TÍCH CHUYỂN ĐỘNG TRONG TỪ TRƢỜNG
KHÔNG ĐỔI

3.1 TƢƠNG TÁC TỪ CỦA DÒNG ĐIỆN
ĐỊNH LUẬT BIO-SAVART-LAPLACE
3.1.1 Tƣơng tác từ của dòng điện
Tương tác …
Tác nhân
2 dòng cùng chiều 2 dòng ngược chiều
_ Phần tử dòng điện:
3.1 TƢƠNG TÁC TỪ CỦA DÒNG ĐIỆN
ĐỊNH LUẬT BIO-SAVART-LAPLACE
3.1.2 Định luật Bio-Savart-Laplace
I
I
d
Dòng điện là tập hợp vô số
các phần tử dòng điện
_ Định luật:
Id
r


Bd


dB 
Phương:…………………
Chiều: theo quy tắc………….
Độ lớn:
Bd

2
0
r
sin.Id
4
dB





:
0

:
hằng số từ,









m
H
10.4
7
0
độ thẩm từ của môi trường
)TeslaT( 
Id
3.1 TƢƠNG TÁC TỪ CỦA DÒNG ĐIỆN
ĐỊNH LUẬT BIO-SAVART-LAPLACE
3.1.2 Định luật Bio-Savart-Laplace
_ Nguyên lý chồng chất từ trường :
Từ trường gây bởi dòng điện


)dien.d(
BdB

Từ trường gây bởi N dòng điện



N
1i
i
BB

i
B(


: từ trường gây bởi ……………… )
3.1.3 Vectơ Cƣờng độ từ trƣờng
H 
(Đơn vị: …….)
Ví dụ 1: Từ trường gây bởi dòng điện thẳng
h
I
0
2
0
r
sin.Id
4
dB





 gcot.h
d 
2
2
0
sin
h
sin.d
sin
h
I

4
dB














)dien.d(
BdB



)dien.d(
dBB








2
1
dsin
h4
I
B
0
Dòng điện thẳng dài vô hạn:
B 
1

2

Ví dụ 2: Từ trường gây bởi dòng điện tròn tại
điểm M cách dòng điện 1 khoảng h
I
0
M
B

2
3
22
2
0
M
)Rh(2
IR
B




Tại tâm vòng dây: (h=0)
O
B 
R
h
3.2 LƢU SỐ CỦA VECTƠ CƢỜNG ĐỘ TỪ TRƢỜNG
ĐỊNH LÝ AMPERE VỀ DÒNG ĐIỆN TOÀN PHẦN
_ Lƣu số của vectơ cƣờng độ từ trƣờng
Xét 1 đường cong kín (C) bất kì nằm trong từ trường
d
H
)C(

)C(
d.H 

: ……….của vectơ cường độ từ trường
dọc theo đường cong kín (C)


)C()C(
cos.d.Hd.H 


_ Định lý Ampère về dòng điện toàn phần
C
Hd
()

. 

Xét dấu dòng điện theo
chiều lấy tích phân
Ví dụ:
3
I
1
I
2
I
4
I




N
1i
i
)C(
Id.H 


Áp dụng : Tính cảm ứng từ trong lòng ống dây hình xuyến (n vòng)
(C)
R


)C(

d.H 


)C(
d.H 


)C(
dH 
R2.H 
nI
R2
nI
H


HB
0

R2
nI
0


InB
00


R2
n

Tổng số vòng dây
Chiều dài của ống
0
n
với
Bài tập: Tính cảm ứng từ trong lòng ống dây hình
xuyến (n vòng)
0
nI
B
2R
  

3.3 TỪ THÔNG
3.3.1 Đƣờng cảm ứng từ
Những đường cong vẽ ra trong từ trường:
Tiếp tuyến của nó tại mỗi điểm
…… với phương của
B

B

B

B

Chiều: …… chiều với
B

Mật độ đường sức……

Đường sức từ trường là
những đường cong ………
Một số hình ảnh về từ phổ
3.3 TỪ THÔNG
3.3.2 Từ thông (thông lƣợng từ trƣờng)
Từ thông gửi qua 1 diện tích bất kỳ:
Sd.Bd
m



 cos.dS.B


)S()S(
mm
Sd.Bd




)S(
cos.dS.B
B đều
S phẳng
m

Đơn vị: …………….
Định lý O-G đối với từ trường
kin

m
S
B dS
()
.  

B

)S(
B

B

3.4 TÁC DỤNG CỦA TỪ TRƢỜNG LÊN DÒNG ĐIỆN
3.4.1 Lực Ampère
_ Xét không gian có từ trường:
B

Id
Fd

BIdFd




Phương:
Chiều: theo quy tắc bàn tay trái.
Độ lớn:
Fd


)B,Id(mp




dF 

Lực từ tác dụng lên cả dòng điện :


)dien.d(
FdF

3.4 TÁC DỤNG CỦA TỪ TRƢỜNG LÊN DÒNG ĐIỆN
3.4.2 Tác dụng của dòng điện thẳng lên dòng thẳng khác:
1
B

dI
2
1
I
Fd

2
I

 sin.B.d.IdF
12


12
B.d.I 


)dien.d(
FdF


 d.B.IdFF
12
)dien.d(









r
I
2
B
1
0
1

21

IB

r
II
2
F
21
0



3.4 TÁC DỤNG CỦA TỪ TRƢỜNG LÊN DÒNG ĐIỆN
3.4.3 Tác dụng của từ trƣờng lên dòng điện kín :
B

1
F

2
F

3
F

4
F


_ Xét khung dây đặt trong từ trường đều
Khung dây có thể quay quanh trục


a
b
_ Cặp lực từ F
1
và F
3
ngược chiều nhau,
cùng độ lớn
a.B.IF 
tạo ngẫu lực làm khung quay
 sin.b.a.B.Id.FM

n

 sin.S.B.I
đặt
S.Ip
m

 sin.B.pM
m
BpM
m




Mômen từ của dòng điện
trong khung dây

Mômen ngẫu lực sẽ làm khung quay về vị trí sao cho
0M 

I
3.4 TÁC DỤNG CỦA TỪ TRƢỜNG LÊN DÒNG ĐIỆN
3.4.4 Công của lực từ :
B

P
Q
N
M
I
F

)1(
)2(
dx

_ Công dịch chuyển thanh MN dịch chuyển đoạn dx :
dx.FdA 
dx.BI
dS.BI
m
d.IdA 
(với
)dS.Bd
m

_ Công dịch chuyển thanh MN dịch chuyển từ (1) đến (2) :



2
1
m
2
1
d.IdAA
)(I
12
mm

m
.IA 
m
(
: độ biến thiên từ thông
qua diện tích mạch kín)
3.5 ĐIỆN TÍCH CHUYỂN ĐỘNG TRONG
TỪ TRƢỜNG KHÔNG ĐỔI
3.5.1 Tác dụng của từ trƣờng lên điện tích chuyển động :
_ Xét 1 hạt mang điện q chuyển động trong từ trường đều
v

B

L
F

vqId





_Lực từ tác dụng lên phần tử dòng điện
BIdFd




_Lực từ tác dụng lên hạt điện chuyển động
BvqF
L




Lực ………
Phương:
Chiều: theo quy tắc ……………với
hạt mang điện ………, quy tắc
………… với hạt mang điện ……
Độ lớn:
L
F

)B,v(mp




L
F 
v

B

L
F

3.5 ĐIỆN TÍCH CHUYỂN ĐỘNG TRONG
TỪ TRƢỜNG KHÔNG ĐỔI
3.5.2 Chuyển động của điện tích trong từ trƣờng đều :
Trường hợp 1:
Bv



BvqF
L




0
L
90sin.qvBF 
qvBF
L

const

F
L
đóng vai trò là lực hướng tâm


htL
FF 
R
v
mqvB
2

qB
mv
R 
qB
m2
v
R2
T




Bán kính quỹ đạo:
Chu kỳ chuyển động:
3.5 ĐIỆN TÍCH CHUYỂN ĐỘNG TRONG
TỪ TRƢỜNG KHÔNG ĐỔI
3.5.2 Chuyển động của điện tích trong từ trƣờng đều :
Trường hợp 2:

B//v


0sin 
0F
L

Hạt điện ……………………của lực Lorentz
Trường hợp 3:
)B,v(


)900(
0

Quỹ đạo có dạng là đường ……………
3.5 TƯƠNG QUAN ĐIỆN – TỪ
ĐIỆN TỪ

Xung quanh điện tích có
điện trƣờng
Xung quanh dòng điện
có từ trƣờng.
E
Đặc trưng cho điện trường
tại mỗi điểm là vectơ
cƣờng độ điện trƣờng
B
Đặc trưng cho từ trường tại
mỗi điểm là vectơ cảm
ứng từ
r
22
0
Q r Q
E k . e
r r 4 r



 
Vectơ cđđt gây bởi một
điện tích điểm:
0
3
dB [Id , r]
4r
  




Vectơ cảm ứng từ gây bởi
một yếu tố dòng điện:
3.5 TƯƠNG QUAN ĐIỆN – TỪ
ĐIỆN TỪ




Hằng số điện:

0
= 8,85.10
– 12
F/m
Hằng số từ:

0
= 4.10
– 7
H/m
Hệ số điện môi:  Hệ số từ môi: 
Vectơ cảm ứng điện:
0
DE

 
Vectơ cuờng độ TT:
0

B
H




Đƣờng sức điện
Đƣờng sức từ
Điện thông 
E
Từ thông 
m
3.5 TƯƠNG QUAN ĐIỆN – TỪ
ĐIỆN TỪ




Lực điện trƣờng:
Lực từ:
F qE


trong(S)
0
(S)
q
EdS






Định lý O – G:
Lƣu số của vectơ cđđt

d F [Id ,B]
  

L
F q[v,B]
  

Định lý O – G:
(S)
BdS 0



Lƣu số của vectơ cđtt

AB
AB
Ed U



k
k
(C)

Hd I



