Vật lý đại cương - Mạch điện dòng một chiều phần 1 pdf

Chơng IV
Từ trờng không đổi
Bigiảng
Vật lý đại cơng
Tác giả: PGS. TS. Đỗ Ngọc Uấn
ViệnVậtLýKỹthuật
Đại Học Bách Khoa H nội
1. T−¬ng t¸c tõ cña dßng ®iÖn, ®Þnh luËt Ampe
1.1. ThÝ nghiÖm vÒ t−¬ng t¸c tõ
T−¬ng t¸c tõ
T−¬ng t¸c tõ cña dßng ®iÖn
+-
+
-
+-
1.2. Định luật Ampe

0

lId
r
00
ldI
r
n
r
r
r
P
O
M

0
Fd
r
OMr =
r
n v
r
r
r
r,ld
ĐLAmpe trong chân không:
lId
r
00
ldI
r
tác dụng lên
lực
:có
0
Fd
r
Phơng vuông góc với mặt phẳng chứa
,n
r
0
ld
r
2
000

r
sinIdlsindlI
.k


=
0
dF
Có độ lớn bằng


=
4
k
0

0
=4.10
-7
H/m - Hằng số từ
thuận diện tam thnh
tạo ny tự thứ theo Fd v cho sao chiều Có
0
theo thứ tự ny
hợp thnh tam diện thuận
r
r
r
n,ld
0

3
000
r
)rlId(ldI
.
4
r
r
r
r
ìì


=
0
Fd
Trong môi trờng:
3
000
r
)rlId(ldI
.
4
r
r
r
r
ìì

=Fd
- Hằng số từ môi hay độ từ thẩm tỷ đối của
môi trờng nói lên khả năng dẫn từ
KK
1;
Fe
rất lớn
Định luật Ampe l định luật cơ bản trong tơng
tác từ (tơng ứng Đ/L Culông trong tơng tác
điện)
Đúng với tơng tác giữa các dòng điện hữu hạn
00000
sin.dlI|nldI| =ì
r
r
=ì sinr.Idl|rlId|
r
r
Biểu thức:
2.Véc tơ cảm ứng từ v véc tơ cờngđộtừ
trờng
2.1. Khái niệm về từ trờng:
Tơng tác giữa các dòng thực hiện nh thế no?
Có 2 thuyết: Thuyết tơng tác xa, v Thuyết
tơng tác gần
Thuyết tơng tác xa: Không thông qua môi trờng
no, tức thời v
tt
=, Dòng điện không gây biến đổi

môi trờng => Trái với tiền đề Anhxtanh
Thuyết tơng tác gần: Dòng điện lmmôitrờng
xung quanh biến đổi, gây ra một từ trờng lan
truyền với v=c, Từ trờng gây từ lực lên dòng điện
khác v
t
t
=c; Đúng
3
000
r
)rlId(ldI
.
4
r
r
r
r
ìì


=Fd
2.2. Véc tơ cảm ứng từ
Trờng tĩnh điện, lực tơng tác tĩnh điện
3
0
0
r
rq.q
.

4
1
r
r

=F
3
00
r
r.q
.
4
1
q
F
r
r
r

== E
Lực tơng tác từ của 2 dòng điện
gây ra từ trờng
với véc tơ cảm ứng
từ
lId
r
3
0
r
rlId

.
4
r
r
r
ì


=Bd

lId
r
Bd
r
r
r
P
O
M

lId
r
Bd
r
r
r
P
O
M
Định lý Biô-xava-Laplatz:

Bd
r
do gây ra tại M cách l
một véc tơ có:
lId
r
r
r
Gốc tại M
Phơng P chứa v
Bd
r
r
r
lId
r
BdldIFd
00
r
r
r
ì=
Bd v
r
r
r
r,ld
Chiều sao cho 3 véc tơ theo thứ
tự đó hợp thnh tam diện thuận
Qui tắc vặn ren phải: Chiều vặn của từ trờng,

Chiều tiến của dòng điện
2
0
r
sinIdl
.
4




=dB
Giá trị
2.3. Nguyên lý chồng chất từ trờng

=
=+++=
n
1i
in21
BB BBB
rrrrr
B
r
Bd
r
Véc tơ cảm ứng từ do một dòng điện bất kỳ
gây ra tại M bằng tổng các véc tơ cảm ứng từ
do tất cả các phần tử nhỏ của dòng điện gây ra:

= BdB
r
r
cả dòng điện
Véc tơ cảm ứng từ do nhiều dòng điện gây ra
Trong các bi toán cụ thể:
Xác định phơng, chiều bằng hình vẽ.
Tính tích phân xác định giá trị của B.
2.4. VÐc t¬ c−êng®étõtr−êng
VÐc t¬ c¶m øng tõ chøa μ nªn mËt ®é ®−êng søc
thay ®æi => VÐc t¬ c−êng ®é tõ tr−êng kh«ng
phô thuéc vμom«itr−êng:
μμ
=
0
B
H
r
r
2.5. øng dông:
a, C¶m øng tõ cña mét dßng ®iÖn th¼ng
R
r
r
θ
2
θ
1
θ
×

B
r
∫
θ
π
μ
μ
=
AB
2
0
r
sindl
.
4
I
B
l
dl
A
B
θ
θ
=⇒θ=
2
sin
Rd
dlgcot
R
l

θ
=
sin
R
r
2
1
2
1
|)cos(
R4
I
R
sind
.
4
I
00
θ
θ
θ
θ
θ−
π
μμ
=
θθ
π
μμ
=

∫
B
)cos(cos
R4
I
B
21
0
θ−θ
π
μ
μ
=
Dßng ®iÖn th¼ng dμiv«h¹n:θ
1
=0, θ
2
=π
,
R2
I
H,
R2
I
B
0
π
=
π
μ

μ
=
m1
A1
H =
I=1A, 2πR=1m
A/m lμ c−êng ®é tõ tr−êng sinh ra trong ch©n
kh«ng bëi mét dßng ®iÖn ch¹y qua mét d©y dÉn
th¼ng dμi v« h¹n, thiÕt diÖn trßn t¹i c¸c ®iÓm
trªn vßng trßn ®ång trôc víi d©y cã chu vi lμ 1m
b, Dßng ®iÖn trßn
2
ld
r
2
Bd
r
R
h
2
1
22
)hR(r +=
Bd
r
β
= cosdB2dB
1
1
ld

r
1
Bd
r
r
r
r
r
β
r
R
cos =β
2
0
r
sinIdl
.
4
θ
π
μ
μ
=
1
dB
1
2
sinsin =
π
=θ

2/322
0
)hR(
R.Idl
.
2
+
π
μμ
=dB
2/322
2
0
R
0
2/322
0
)hR(2
RI
dl
)hR(2
IR
+π
πμμ
=
+π
μμ
=
∫
π

B
2/322
m0
)hR(2
P
B
+π
μμ
=
r
r
n
r
n.SS
r
r
=
SIP
m
r
r
=