Chương 5 TỪ TRƯỜNG TĨNH pot

Chương 5
TỪ TRƯỜNG TĨNH

MỤC TIÊU
•
Xác định độ lớn, chiều cảm ứng từ do dây dẫn
mang dòng điện thẳng, tròn, ống dây gây ra tại
một điểm.
•
Từ trường, lực từ tác dụng lên dòng điện, dòng
điện cảm ứng và các qui tắc xác định chiều.
•
Công của lực từ
•
Chuyển động của điện tích trong từ trường

NỘI DUNG
1. Tương tác từ – định luật Ampe
2. Đường cảm ứng từ. Từ thông. Định lí OG
3. Định lí Ampe về lưu thông của B và H
4. Lực do từ trường tác dụng lên dòng điện
5. Công của lực từ. Thế năng của mạch điện
6. Lực Lorentz

5.1 – TƯƠNG TÁC TỪ – ĐỊNH LUẬT AMPE
1. Tương tác từ
Là tương tác giữa các dòng điện với dòng điện,
giữa nam châm với dòng điện, giữa nam châm với
nam châm gọi là tương tác từ .

Trong đi ra
+
Ngoài đi vào
Kí hiệu

θ
1
O
1 1
I d
→
l
r
→
Định luật Ampe
Phương của dF vuông góc mp
Chiều dF tiến theo đinh ốc xoay từ
đến theo góc nhỏ θ
2
Điểm đặt tại yếu tố dòng
θ
2
d F
→
2 2
I d
→
l
n
→

( )
22
dI,n 


( )
3
1122
0
r
rdIdI
4
Fd






××
π
µµ
=
2
212112
0
r
sinsinddII
4
dF

θθ
π
µµ
=

22
dI 

22
dI 

n

n

pháp tuyến của mp
( )
r,dI
11



Độ lớn
)m/H(10.4
7
0
−
π=µ
Hằng số từ

2. Từ trường
a. Khái niệm : từ trường là môi trường vật chất tồn tại xung quanh dòng điện hoặc nơi có đ.tich c.động.

Vectơ cảm ứng từ tại 1 điểm là đại lượng đặc
trưng cho từ trường tại điểm đó.
B
r

Định lí Biot-Savart-Laplacce : vectơ cảm ứng từ
gây bởi một phần tử dòng điện có điểm đặt tại
điểm khảo sát, vuông góc với mp chứa , có
chiều theo qui tắc đinh ốc: xoay đinh ốc từ đến
theo góc nhỏ thì mũi nhọn đi theo chiều của vecto
Bd



d.I
( )
r;d.I





d.I
r

Bd




d.I
θ
r

Bd

+
+


d.I
Bd

Bd



d.I
+
Bd

Bd

b. Nguyên lí chồng chất từ trường
Do nhiều dòng điện gây ra tại một điểm
∑
=
=+++=

n
1i
in21
BB BBB

c. Vectơ cường độ từ trường (A/m)
0
B
H
µµ
=


)m/H(10.4
7
0
−
π=µ
H
r
µ độ từ thẩm của môi trường, µ
ck
= µ
kk
= 1
H B↑↑
r r
Hằng số từ :
Đơn vi B (T)

d. Moment từ của dòng điện kín
SIP
m


=
S diện tích giới hạn (m
2
), P
m
(Am
2
)
m
Pn


↑↑
n

m
P

I

Đặt đinh ốc xoay theo chiều
dòng điện thì chiều tiến của
đinh ốc là chiều của
m
P



TƯƠNG QUAN ĐIỆN – TỪ:
ĐIỆN TỪ
Xung quanh điện tích có
điện trường
Xung quanh dòng điện có
từ trường.
Đặc trưng cho điện trường
tại mỗi điểm là vectơ
cường độ điện trường
Đặc trưng cho từ trường tại
mỗi điểm là vectơ cảm
ứng từ
Vectơ cđđt gây bởi một
điện tích điểm:
Vectơ cưđt gây bởi một
yếu tố dòng điện:
E
→
B
→
0
2
d B [Id , r ]
4 r
→ → →
µµ
=
π

l
r
r
Q
kE
3


ε
=

TƯƠNG QUAN ĐIỆN – TỪ
ĐIỆN TỪ
Hằng số điện:
ε
0
= 8,85.10
– 12
F/m
Hằng số từ:
µ
0
= 4π.10
– 7
H/m
Hệ số điện môi: ε Hệ số từ môi: µ
Vectơ cảm ứng điện: Vectơ cường độ từ
trường:
Đường sức điện trường Đường sức từ trường
Điện thông Φ

E
Từ thông Φ
m
0
D E
→ →
= εε
0
B
H
→
→
=
µµ

3. Cách xác định vectơ cảm ứng từ (T)
)cos(cos
h4
I
B
21
0
θ−θ
π
µ
=
a. Dây dẫn thẳng gây ra tại một điểm
h
1
θ

2
θ
I

h2
I
B
0
π
µ
=
Dây dài
0B =
Điểm xét nằm
trên dây
π=θ
=θ
2
1
0
B

+
Phương:vuông góc mp tờ giấy
Đặt đinh ốc tiến theo chiều
thì chiều xoay của đinh ốc là
chiều
Điểm đặt tại điểm xét
B


I

B

B
r

Đường cảm ứng từ của dòng điện thẳng
B
h
+
Đường cảm ứng từ của dòng điện trong vòng dây tròn
+
I

B


17.14. Dòng điện I = 20A chạy theo đoạn thẳng AB.
Tính trị số cảm ứng từ tại điểm M nằm trên trung
trực của AB, cách dây 5cm, nhìn dây dưới góc 60
0
I
r
M
1
θ
2
θ
0

1
0
2
60
120
θ =
θ =
h 0,05m=
0
1 2
I
B (cos cos )
4 h
µ
= θ − θ
π

0
2
1
90
0
=θ
=θ
M
C
B
A
I


h4
I
B
0
BC
π
µ
=
B
AB
= 0
18.14. Dòng điện I =10A chạy trong dây như
hình, MB = 10cm. Tính trị số cảm ứng từ tại M

)cos(cos
h4
I
.4B
21
0
θ−θ
π
µ
=
I

B

θ
1

θ
2
h
+
0
2
0
1
135
45
=θ
=θ
18.17. Dòng điện I = 20A chạy trong khung
dây hình vuông cạnh 10cm. Tính trị số cảm ứng
từ tại tâm của hình vuông.
a
h 0,05m
2
= =

2/322
2
0
)hR(2
IR
B
+
µ
=
b. Dây dẫn tròn gây ra cảm ứng từ tại

một điểm nằm trên trục vòng dây
R2
I
B
0
µ
=
O
R
I

h
M
B

Tâm O
Phương là trục của vòng dây
Đặt đinh ốc xoay theo chiều dòng điện
thì chiều tiến của đinh ốc là chiều của
Điểm đặt tại điểm xét nằm trên trục vòng
dây
B

B

I

B
r
h = 0

c. Ống dây
nIB
0
µµ=
n: Số vòng trên một mét chiều dài
I

B

Phương vuông góc với tiết diện của ống dây
Đặt đinh ốc tiến theo chiều dòng điện thì chiều
tiến của đinh ốc là chiều của
Điểm đặt tại điểm xét
B

B


5.2 - ĐƯỜNG CẢM ỨNG TỪ.
TỪ THÔNG. ĐỊNH LÍ OG
B
r
1 – Đường cảm ứng từ (đường sức từ)
là những đường vẽ trong không gian để mô tả từ
trường một cách trực quan.
Mật độ đường cảm ứng từ tỉ lệ với độ lớn của vectơ
B
r
Tiếp tuyến tại mỗi điểm trùng với phương của

vectơ tại điểm đó và chiều của đường cảm ứng
từ là chiều của vectơ
B
r

Đường cảm ứng từ là đường cong khép kín,
không có điểm xuất phát và điểm kết thúc nên từ
trường là trường xoáy.
Tập hợp các đường cảm ứng từ gọi là từ phổ
Qua bất kì 1 điểm nào trong từ trường cũng vẽ được 1 đường cảm
ứng từ.
Các đường cảm ứng từ không cắt nhau.


Đường cảm ứng từ của dòng điện thẳng
B
h
+
Đường cảm ứng từ của dòng điện trong vòng dây tròn
+
I

B


dS
2 – Từ thông Φ
m
(Wb) gửi qua vi phân diện tích dS
m

d B.dS.cos B.d S
→ →
Φ = α =
m m
(S) S
d B.dSΦ = Φ =
∫ ∫
r
r
α
→
n
→
B
Từ thông là đại lượng vô hướng.
Nếu từ trường đều B = const
α=Φ cos.BS
m
( )
B,n


=α

3 – Định lí O – G đối với từ trường
Từ thông gửi qua bất kì mặt kín nào cũng bằng 0
Xét mặt kín S trong từ trường, qui ước pháp tuyến hướng
ra ngoài. Các đường cảm ứng từ khép kín nên có bao
nhiêu đường vào S thì bấy nhiêu đường ra khỏi S.
0dS.B

S
m
==Φ
∫



5.3 – ĐỊNH LÍ AMPE VỀ LƯU THÔNG CỦA
H&B

Lưu thông của vectơ dọc
theo đường cong kín bất kì
bằng tổng đại số cường độ
các dòng điện xuyên qua
diện tích giới hạn bởi
đường cong đó nhân với µ
0
B

( )
∫
∑
=
µ
=
C
n
1i
i0
d

I
Bhay



( )
∫
C
d

là chu vi
I
1
I
2
I
3
(C)
∑
∫
=
µ=
n
1i
i0
C
Id.B 
