Bài giảng điện tử chương Từ trường Vật lý đại cương

BÀI GIẢNG ĐIỆN TỬ VẬT LÝ
ĐIỆN - QUANG








NỘI DUNG
Chương 1. Trường tĩnh điện
Chương 2. Vật dẫn và Điện môi
Chương 3. Dòng điện không đổi
Chương 4. Từ trường không đổi
Chương 5. Hiện tượng cảm ứng điện từ
Chương 6. Tính chất sóng của ánh sáng
Chương 7. Tính chất lượng tử của ánh sáng


BÀI GIẢNG ĐIỆN TỬ VẬT LÝ
ĐIỆN - QUANG








NỘI DUNG

Chương 1. Trường tĩnh điện
Chương 2. Vật dẫn và Điện môi
Chương 3. Dòng điện không đổi
Chương 4. Từ trường không đổi
Chương 5. Hiện tượng cảm ứng điện từ
Chương 6. Tính chất sóng của ánh sáng
Chương 7. Tính chất lượng tử của ánh sáng


BÀI GIẢNG VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG
ĐIỆN QUANG

Chương 4. TỪ TRƯỜNG KHÔNG ĐỔI


Chương 4. TỪ TRƯỜNG KHÔNG ĐỔI
NỘI DUNG
4.1. TƯƠNG TÁC TỪ VÀ TỪ TRƯỜNG
4.2. ĐỊNH LÝ O-G VÀ ĐỊNH LÝ AMPERE
4.3. TÁC DỤNG CỦA TỪ TRƯỜNG LÊN DÒNG ĐIỆN


4.1. WHAT PRODUCES MAGNETIC FIELD
Điện trường sinh ra bởi hạt mang điện
Từ
trường
Dòng điện

Hạt từ

4.1. TƯƠNG TÁC TỪ & TỪ TRƯỜNG
4.1.1. Tương tác từ

Dòng điện

Từ trường

Dòng điện


4.1. TƯƠNG TÁC TỪ & TỪ TRƯỜNG

điện tích
từ tích

điện trường
từ trường

điện tích chuyển động

điện tích
từ tích
từ trường

điện tích chuyển động


4.1. TƯƠNG TÁC TỪ & TỪ TRƯỜNG

q

∆q


I.d


4.1. TƯƠNG TÁC TỪ &TỪ TRƯỜNG
4.1.2. Định luật Ampere về tương tác từ

I


I.d

Véc tơ phần tử dòng điện:
Có phương chiều của dòng điện
Có độ lớn I.dl


4.1. TƯƠNG TÁC TỪ & TỪ TRƯỜNG
4.1.2. Định luật Ampere về tương tác từ


 
 µµ I .d ∧ (I .d ∧ r) Hằng số từ: μ = 4π.10-7 (H/m)
0
dF12 = 0 2 2 31 1
Độ từ thẩm của môi trường: μ

4π
r


4.1. TƯƠNG TÁC TỪ & TỪ TRƯỜNG
4.1.3. Khái niệm từ trường
Lực tương tác giữa hai dòng điện được truyền như thế nào?
Tính chất không gian xung quanh dòng điện có bị biến đổi?
Từ trường là dạng vật chất tồn tại xung quanh dòng điện,
tác dụng lực từ lên dòng điện khác đặt trong không gian
của nó
Vận tốc truyền tương tác từ là hữu hạn, bằng vận tốc truyền
ánh sáng trong chân không.


4.1. TƯƠNG TÁC TỪ & TỪ TRƯỜNG
4.1.4. Véc tơ cảm ứng từ. Định luật Biot-Savart-Laplace
Lực tương tác giữa phần tử dòng điện I.dl tác dụng lên phần
tử I1.dl1:


 
 µµ I .d ∧ (I.d ∧ r)
dF = 0 1 1 3
4π
r

Định luật Biot-Savart-Laplace:

 

 µµ (I.d ∧ r)
dB = 0
4π
r3

Là véc tơ cảm ứng từ do phần tử dòng điện I.dl gây ra tại vị
trí r, có đặc điểm:


4.1. TƯƠNG TÁC TỪ & TỪ TRƯỜNG
4.1.4. Véc tơ cảm ứng từ. Định luật Biot-Savart-Laplace
 
Phương vuông góc với mặt phẳng chứa I.d, r
  
Chiều: I.d, r và dB lập thành tam diện thuận
Độ lớn:

µ 0µ Id
=
dB
. 2 .sin α
4π r
Véc tơ cảm ứng từ được xác định
theo qui tắc cái đinh ốc


dB

I.d

α


r


4.1. TƯƠNG TÁC TỪ & TỪ TRƯỜNG
4.1.4. Véc tơ cảm ứng từ. Định luật Biot-Savart-Laplace


4.1. TƯƠNG TÁC TỪ & TỪ TRƯỜNG
4.1.5. Nguyên lý chồng chất từ trường
Cảm ứng từ tại một điểm do một dòng điện gây ra:

∫
Cả dòng điện
B = dB

Cảm ứng từ tại một điểm do nhiều dòng điện gây ra:
n

ΣB

B = B1 + B2 + B3 + ….. +Bn =

i =1

i

4.1. TƯƠNG TÁC TỪ & TỪ TRƯỜNG
4.1.6. Véc tơ cường độ từ trường
Cảm ứng từ tại một điểm do một dòng điện gây ra phụ
thuộc vào tính chất của môi trường trong đó đặt dòng điện
Trong môi trường đồng chất và đẳng hướng, véc tơ cường
độ từ trường được định nghĩa:


B
H=
µ 0µ
 Cường độ từ trường không phụ thuộc vào tính chất môi trường


4.1. TƯƠNG TÁC TỪ. TỪ TRƯỜNG
4.1.7. Cảm ứng từ và cường độ từ trường của một số dòng điện đơn giản
Bài toán 1: Tính B, H gây bởi dòng điện thẳng:
Cảm ứng từ do phần tử Idl gây ra tại M:

μμ 0 Idl
=
dB
. 2 .sinθ
4π r
μμ 0 I
=
dB
.sinθ.dθ
4πR

Cảm ứng từ do cả dòng gây ra:
θ2

μμ 0 I
B = ∫ dB =
sinθdθ
∫
4πR θ1
dd

I


I.d

θ2

dl =


⊕ dB

R

θ
θ1

R.dθ
sin 2 θ

M

r

r=

R
sin θ


4.1. TƯƠNG TÁC TỪ & TỪ TRƯỜNG
4.1.7. Cảm ứng từ và cường độ từ trường của một số dòng điện đơn giản
Cảm ứng từ và cường độ từ trường do đoạn dòng điện gây ra:

μμ 0 I
B=
( cosθ1 − cosθ2 )
4πR

I
H=
( cosθ1 − cosθ2 )
4πR

Cảm ứng từ và cường độ từ trường do dòng điện dài vô hạn:

μμ 0 I
B=
2πR

I
H=
2πR


4.1. TƯƠNG TÁC TỪ & TỪ TRƯỜNG
4.1.7. Cảm ứng từ và cường độ từ trường của một số dòng điện đơn giản
dBn

Bài toán 2: Tính B, H gây bởi dòng điện tròn:

Cảm ứng từ do mỗi phần tử gây ra:

μμ 0 Idl
=
dB
. 2 .sinθ
4π r
μμ 0 Idl
dB =
. 2

4π r
Idl

μμ 0 Idl ⋅ R
=
dBn 2.dB.cos
=
β

. 3
2π r

1


dB 2

dB1

β

M
h

r


Idl 2

R


I


4.1. TƯƠNG TÁC TỪ & TỪ TRƯỜNG
4.1.7. Cảm ứng từ và cường độ từ trường của một số dòng điện đơn giản
Cảm ứng từ do cả dòng điện gây ra:

dBn

dB1


dB 2

μμ 0 IR
μμ 0
IR
B = ∫ dB=
=
.
dl
. 2 2 3/2 .πR
n
3 ∫
2π r
2π (R +h )
μμ 0
I.S
B=
. 2 2 3/2
r
2π (R +h )
Mômen từ của dòng điện tròn: 
 Idl1




μμ 0 Pm
Pm = I ⋅ S
B=
3
2π R 2 + h 2 2

(

)

β

M
h


S

R


I


Idl 2


4.1. TƯƠNG TÁC TỪ & TỪ TRƯỜNG
4.1.7. Cảm ứng từ và cường độ từ trường của một số dòng điện đơn giản
Bài toán 3: Tính B, H gây bởi hạt tích điện chuyển động:

Hạt điện tích q chuyển động với vận tốc v tương đương với
phần tử dòng điện I.dl, sao cho:

 
qv = I.d

Cảm ứng từ do hạt tích điện gây ra:

 
 μμ qv ∧ r
B= 0. 3
4π r


4.1. TƯƠNG TÁC TỪ & TỪ TRƯỜNG


4.1. TƯƠNG TÁC TỪ & TỪ TRƯỜNG


4.2. ĐỊNH LÝ O-G VÀ ĐỊNH LÝ AMPERE
ĐỐI VỚI TỪ TRƯỜNG

4.2.1. Đường cảm ứng từ
Định nghĩa đường cảm ứng từ:

Từ phổ:

Từ phổ của dòng điện tròn

4.2. ĐỊNH LÝ O-G VÀ ĐỊNH LÝ AMPERE
ĐỐI VỚI TỪ TRƯỜNG

4.2.1. Đường cảm ứng từ

I
O

B

Đường sức từ của dòng điện thẳng

Từ phổ của ống dây