LUẬN văn sư PHẠM vật lý KHẢO sát từ TRƯỜNG của ỐNG dây sử DỤNG bộ GIAO TIẾP COBRA3 BASIC UNIT

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (3.32 MB, 80 trang )

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA SƯ PHẠM
BỘ MÔN VẬT LÝ

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
Ngành: Sư phạm Vật lí

KHẢO SÁT TỪ TRƯỜNG CỦA
ỐNG DÂY SỬ DỤNG BỘ GIAO TIẾP
COBRA3 BASIC UNIT

Giáo viên hướng dẫn:
Thầy Vương Tấn Sĩ

Sinh viên thực hiện:
Nguyễn Thị Diệu Hiền
MSSV: 1080222
Lớp: Sư phạm Vật lí 02 – K34
Cần Thơ 05/2012

---

---

Em xin gửi lời cảm ơn đến quý thầy cô trong bộ môn Vật lí đã tận tình dạy dỗ,
cung cấp kiến thức chuyên môn cho em trong suốt thời gian bốn năm học tại trường.
Đặc biệt, em xin chân thành cảm ơn Thầy Vương Tấn Sĩ đã tạo điều kiện để em
thực hiện đề tài và tận tình theo dõi, hướng dẫn em trong suốt thời gian làm đề tài.
Em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô phản biện đã nhận xét, góp ý giúp em
chỉnh sửa những thiếu sót trong đề tài và hoàn thiện luận văn.

Em xin cảm ơn gia đình và bạn bè đã giúp đỡ, ủng hộ, động viên em rất nhiều giúp
em hoàn thành tốt đề tài.
Kính chúc quý thầy cô và các bạn sức khỏe, thành công.
Một lần nữa, em xin chân thành cảm ơn!
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Thị Diệu Hiền

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................

.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................

............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................

2. Mc ớch ca ti ................................................................................................1
3. Phng phỏp v phng tin nghiờn cu ti ......................................................1
4. Gii hn ti .......................................................................................................2
5. Cỏc bc thc hin ti .......................................................................................2
PHN Lí THUYT
CHNG 1: T TRNG
1.1. Tng tỏc t .......................................................................................................3
1.1.1. Khỏi nim v tng tỏc t .............................................................................3
1.1.2. nh lut Ampere ..........................................................................................3
1.1.2.1. Phn t dũng in .....................................................................................3
1.1.2.2. Tng tỏc gia hai phn t dũng in .......................................................3
1.2. T trng ...........................................................................................................5
1.2.1. Khỏi nim t trng ......................................................................................5
1.2.2. Vector cm ng t .........................................................................................5
1.2.3. Nguyờn lý chng cht t trng ....................................................................6
1.2.4. Vector cng t trng ............................................................................6
1.3. ng cm ng t, t thụng, nh lý Ostrogradsky Gauss (O G) ... 7
1.3.1. ng cm ng t ........................................................................................7
1.3.2. T thụng .......................................................................................................7
1.3.3. Tớnh cht xoỏy ca t trng .........................................................................7
1.3.4. nh lý Ostrogradsky Gauss (O G) ..........................................................8
1.4. Lu thụng ca vector cm ng t ........................................................................8
1.4.1. nh lý dũng ton phn (nh lý v lu s vector B) .....................................8
1.4.1.1. nh lý .....................................................................................................8
1.4.1.2. Xột mt ng cong phng, kớn (L) nm trong mt phng thng gúc v bao
quanh mt dũng in thng di vụ hn cú cng I ................................................8
1.4.1.3. Nu ng cong (L) khụng bao quanh dũng in I ...................................9
1.4.1.4. Trng hp tng quỏt, (L) l mt ng cong cú dng bt kỡ ...................9
GVHD: Vơng Tấn Sĩ

- Trang i -

SVTH: Nguyễn Thị Diệu Hiền

Luận văn tốt nghiệp

Khảo sát từ trờng của ống dây
sử dụng Bộ giao tiếp Cobra3 Basic Unit

1.4.2. Vớ d ........................................................................................................... 10
1.4.2.1. Cm ng t ti mt im bờn trong Toroide (ng dõy hỡnh xuyn) ......... 10
1.4.2.2. Cm ng t ti mt im bờn trong v bờn ngoi mt dõy dn di vụ hn,
bỏn kớnh R, cng dũng in I ............................................................................ 11
1.4.2.3. Cm ng t ca ng dõy in thng (xụlờnụớt) ....................................... 12
CHNG 2: IN TCH CHUYN NG
2.1. Kho sỏt t trng ca in tớch chuyn ng ................................................... 13
2.2. Lc t tỏc dng lờn cỏc in tớch chuyn ng .................................................. 13
2.3. Chuyn ng ca ht trong t trng ................................................................ 14
2.3.1. Ht chuyn ng trong t trng u .......................................................... 15
2.3.1.1. Trng hp B = const , E = 0, v B .......................................................... 15
2.3.1.2. Trng hp B = const , E = 0 , v khụng vuụng gúc vi B ........................ 16
2.3.2. S lch ca ht trong in trng v t trng ............................................ 17
2.3.2.1. Trong in trng ( E 0, B = 0 ) ............................................................ 17
2.3.2.2. Trong t trng ( E = 0, B 0 ) ............................................................... 19
2.4. Hiu ng Hall ................................................................................................... 20
2.5. Mỏy gia tc Cylotron ........................................................................................ 21
2.5.1.Cu to ......................................................................................................... 21
2.5.2. Nguyờn tc hot ng .................................................................................. 21
2.6. ng dng .......................................................................................................... 22

2.6.1. Xỏc nh in tớch riờng ca ht ................................................................... 22
2.6.1.1. in tớch riờng ca chựm tia õm cc ...................................................... 22
2.6.1.2. in tớch riờng ca chựm ion ................................................................. 23
2.6.2. ng dng k thut: Dao ng kớ in t ...................................................... 23
CHNG 3: T TRNG CA MT S DNG DềNG IN N GIN
3.1. nh lut Biot Savart Laplace ..................................................................... 25
3.2. T trng ca dõy dn thng di vụ hn mang dũng in .................................. 26
3.3. T trng ca dũng in trũn gõy ra ti mt im nm trờn trc ca vũng dõy .. 26
3.4. T trng ca ng dõy di ................................................................................ 27
CHNG 4: CM NG IN T
4.1. Hin tng cm ng in t .............................................................................. 29
4.1.1. Thớ nghim Faraday .................................................................................... 29
4.1.2. nh lut Lenz ............................................................................................ 29
4.1.3. Sut in ng cm ng. nh lut Faraday ................................................ 30
4.1.3.1. Mch ng yờn trong t trng bin thiờn theo thi gian ...................... 30
GVHD: Vơng Tấn Sĩ

- Trang ii -

SVTH: Nguyễn Thị Diệu Hiền

Luận văn tốt nghiệp

Khảo sát từ trờng của ống dây
sử dụng Bộ giao tiếp Cobra3 Basic Unit

4.1.3.2. Mch chuyn ng trong t trng khụng i ....................................... 30
4.2. Mt s ng dng ca hin tng cm ng in t ............................................. 31
4.2.1. T thụng k ................................................................................................. 31

4.2.2. Mỏy phỏt in xoay chiu ........................................................................... 32
4.3. Hin tng t cm ............................................................................................ 32
4.3.1. T cm ........................................................................................................ 32
4.3.2. H s t cm ............................................................................................... 32
4.3.2.1. Khỏi nim .............................................................................................. 32
4.3.2.2. Vớ d ..................................................................................................... 33
4.3.3. Sut in ng t cm ................................................................................. 33
4.3.4. Hin tng t cm khi úng mch v khi ngt mch ................................... 34
4.4. Dũng in Foucault ........................................................................................... 34
4.4.1. Dũng in Foucault ..................................................................................... 34
4.4.2. Hiu ng da ................................................................................................. 35
4.5. H cm ............................................................................................................. 35
4.6. Nng lng t trng ........................................................................................ 36
4.6.1. Nng lng riờng ca dũng in .................................................................. 36
4.6.2. Nng lng t trng .................................................................................. 37
PHN THC HNH
I. Mc ớch .............................................................................................................. 38
II. C s lý thuyt .................................................................................................... 38
1. T trng to bi vũng dõy ................................................................................ 38
2. T trng to bi ng dõy .................................................................................. 38
III. Thit b thớ nghim ............................................................................................. 39
1. Thit b thớ nghim .......................................................................................... 39
2. B trớ thớ nghim .............................................................................................. 39
IV. Thc hin thớ nghim ......................................................................................... 43
1. Kho sỏt t trng B(z) ti cỏc im M nm trờn trc ca 3 ng dõy cú cựng
ng kớnh, cựng mt vũng, cú chiu di l = 55mm,110mm,165mm .................. 43
a. Mc ớch ........................................................................................................ 43
b. C s lý thuyt ............................................................................................... 43
c. Tin hnh thớ nghim ...................................................................................... 43
d. Kt qu thớ nghim ......................................................................................... 44

e. Nhn xột ......................................................................................................... 47
2. Kho sỏt t trng B(z) ti cỏc im M nm trờn trc ca 3 ng dõy cú cựng
ng kớnh, cựng chiu di, cú s vũng dõy n = 75 vũng, 150 vũng, 300 vũng ......... 48
GVHD: Vơng Tấn Sĩ

- Trang iii -

SVTH: Nguyễn Thị Diệu Hiền

Luận văn tốt nghiệp

Khảo sát từ trờng của ống dây
sử dụng Bộ giao tiếp Cobra3 Basic Unit

a. Mc ớch ........................................................................................................ 48
b.C s lý thuyt ................................................................................................ 48
c. Tin hnh thớ nghim ...................................................................................... 48
d. Kt qu thớ nghim ......................................................................................... 48
e. Nhn xột ......................................................................................................... 52
3. Kho sỏt t trng B(z) ti cỏc im M nm trờn trc ca 3 ng dõy cú cựng s
vũng dõy, cựng chiu di, cú ng kớnh d = 26mm, 33mm, 41mm ......................... 53
a. Mc ớch ........................................................................................................ 53
b. C s lý thuyt ............................................................................................... 53
c. Tin hnh thớ nghim ...................................................................................... 53
d. Kt qu thớ nghim ......................................................................................... 53
e. Nhn xột ......................................................................................................... 57
PHN KT LUN ................................................................................................ 59
PH LC: DNG PHN MM MEASURE X Lí TH ......................... 60
PH LC: CC THIT B CA HNG PHYWE (C) DNG TRONG

TH NGHIM .......................................................................................................... 67
TI LIU THAM KHO ....................................................................................... 70

GVHD: Vơng Tấn Sĩ

- Trang iv -

SVTH: Nguyễn Thị Diệu Hiền

Luận văn tốt nghiệp

Khảo sát từ trờng của ống dây
sử dụng Bộ giao tiếp Cobra3 Basic Unit

DANH MC BNG
Bng 1 T trng ca 3 ng dõy cú chiu di khỏc nhau .......................................... 47
Bng 2 T trng ca 3 ng dõy cú s vũng khỏc nhau ............................................ 52
Bng 3 T trng ca 3 ng dõy cú ng kớnh khỏc nhau....................................... 57
DANH MC HèNH
PHN Lí THUYT
Hỡnh 1.1 Phn t dũng in .......................................................................................3
Hỡnh 1.2 Tng tỏc t gia hai phn t dũng .............................................................4
Hỡnh 1.3 T trng c to ra bi phn t dũng in ..............................................6
Hỡnh 1.4 ng sc t ca nam chõm thng v dũng in trũn .................................7
Hỡnh 1.5 Khỏi nim t thụng ......................................................................................7
Hỡnh 1.6 nh lý Gauss ..............................................................................................8
Hỡnh 1.7 (L) bao quanh dũng in .............................................................................9
Hỡnh 1.8 (L) khụng bao quanh dũng in ...................................................................9
Hỡnh 1.9 (L) cú hỡnh dng bt k ...............................................................................9

Hỡnh 1.10 T trng ca Toroide ............................................................................ 10
Hỡnh 1.11 T trng ca mt dũng in thng dỏi vụ hn ........................................ 11
Hỡnh 2.1 T trng ca nguyờn t dũng in ........................................................... 13
Hỡnh 2.2 T trng ca in tớch chuyn ng ........................................................ 13
Hỡnh 2.3 Lc t tỏc dng lờn nguyờn t dũng in ................................................... 13
Hỡnh 2.4 Lc t tỏc dng lờn in tớch chuyn ng ................................................ 14
Hỡnh 2.5 Ht chuyn ng t trng u, v B ...................................................... 15
Hỡnh 2.6 Bỏn kớnh qu o t l vi vn tc ca ht ................................................. 16
Hỡnh 2.7 Ht chuyn ng trong t trng u, v khụng B ................................. 17
Hỡnh 2.8 S lch ca ht trong in trng .............................................................. 18
Hỡnh 2.9 S lch ca ht trong t trng ................................................................. 19
Hỡnh 2.10 Hiu ng Hall .......................................................................................... 20
Hỡnh 2.11 Cu to ca mỏy gia tc Cylotron ............................................................ 21
Hỡnh 2.12 ng phúng tia õm cc ............................................................................. 22
Hỡnh 2.13 Chuyn ng ca ion trong in t trng ............................................... 23
Hỡnh 2.14 ng phúng in t ................................................................................... 24
Hỡnh 3.1 T trng to ra bi phn t dũng in ..................................................... 25
Hỡnh 3.2 T trng ca dũng in thng .................................................................. 26
Hỡnh 3.3 T trng ca dũng in trũn .................................................................... 27
Hỡnh 3.4 T trng ca ng dõy di ......................................................................... 27
Hỡnh 4.1 Thớ nghim Faraday .................................................................................. 29
GVHD: Vơng Tấn Sĩ

SVTH: Nguyễn Thị Diệu Hiền

Luận văn tốt nghiệp

Khảo sát từ trờng của ống dây
sử dụng Bộ giao tiếp Cobra3 Basic Unit

Hỡnh 4.2 Vt dn chuyn ng trong t trng ........................................................ 31
Hỡnh 4.3 Nguyờn tc o t thụng ............................................................................. 31
Hỡnh 4.4 Hin tng t cm khi úng, ngt mch .................................................... 34
Hỡnh 4.5 H cm ...................................................................................................... 35
PHN THC HNH
Hỡnh 1 th B(z) ca ng dõy 11006.05: n=100 vũng d=41mm l=55mm ........ 44
Hỡnh 2 th B(z) ca ng dõy 11006.04: n=200 vũng d=41mm l=110mm ...... 45
Hỡnh 3 th B(z) ca ng dõy 11006.01: n=300 vũng d=41mm l=165mm ...... 45
Hỡnh 4 th tng hp t trng ca 3 ng dõy kho sỏt theo chiu di .................. 46
Hỡnh 5 th tng hp t trng ca 3 ng dõy kho sỏt theo chiu di cú hin th cỏc
im thc nghim .................................................................................................... 46
Hỡnh 6 th B(z) ca ng dõy 11006.07: n=75 vũng d=26mm l=165mm ........ 49
Hỡnh 7 th B(z) ca ng dõy 11006.06: n=150 vũng d=26mm l=165mm ...... 49
Hỡnh 8 th B(z) ca ng dõy 11006.03: n=300 vũng d=26mm l=165mm ...... 50
Hỡnh 9 th tng hp t trng ca 3 ng dõy kho sỏt theo ng s vũng ......... 51
Hỡnh 10 th tng hp t trng ca 3 ng dõy kho sỏt theo s vũng cú hin th cỏc
im thc nghim .................................................................................................... 51
Hỡnh 11 th B(z) ca ng dõy 11006.01: n=300 vũng d=41mm l=165mm .... 54
Hỡnh 12 th B(z) ca ng dõy 11006.02: n=300 vũng d=33mm l=165mm .... 54
Hỡnh 13 th B(z) ca ng dõy 11006.03: n=300 vũng d=26mm l=165mm .... 55
Hỡnh 14 th tng hp t trng ca 3 ng dõy kho sỏt theo ng kớnh ............ 56
Hỡnh 15 th tng hp t trng ca 3 ng dõy kho sỏt theo ng kớnh cú hin th
cỏc im thc nghim .............................................................................................. 56

GVHD: Vơng Tấn Sĩ

SVTH: Nguyễn Thị Diệu Hiền

Luận văn tốt nghiệp

Khảo sát từ trờng của ống dây
sử dụng Bộ giao tiếp Cobra3 Basic Unit

PHN M U
1. Lớ do chn ti:
Trờn th gii, nn khoa hc k thut rt phỏt trin. Nhiu cụng ty ln sn xut ra
nhng thit b, nhng dng c hin i phc v cho mc ớch nghiờn cu v hc tp.
Nhng thit b ny rt a dng, d s dng vi mu mó p v chớnh xỏc cao. ú l
iu kin rt thun li cho ngi hc.
t nc ta ang thi kỡ cụng nghip húa hin i húa. Xó hi ngy cng phỏt
trin v i mi. Trong ú, giỏo dc l mi quan tõm hng u. Phi i mi
phng phỏp dy v hc, i mi sỏch giỏo khoa nh th no nõng cao cht lng
hc tp? Nh nc ta ang thc hin i mi vi phng phỏp dy v hc tớch cc .
Mun vy ngoi vic ci cỏch sỏch giỏo khoa, phi cú nhiu nhng dng c, nhng
thit b hay cỏc phn mm h tr khỏc.
Xu hng dy hc hin nay l dy hc sinh khỏm phỏ kin thc theo phng phỏp
nhn thc khoa hc. Vỡ th, vic ging dy bng thớ nghim, bng mụ hỡnh rt c
chỳ trng, c bit l i vi Vt lớ mt mụn khoa hc thc nghim.
Trong nc, nhiu cụng ty, c s sn xut cng cho ra i nhng dng c thớ
nghim, dựng dy hc rt a dng vi chớnh xỏc khỏ cao. Nhiu trng i hc
cũn t ch to c mt s dng c, thit b phc v cho nghiờn cu v hc tp ca
sinh viờn. Hu ht tt c cỏc trng ph thụng u cú phũng thớ nghim v cỏc dng c
thớ nghim c s dng rng rói phc v cho vic hc tp ca hc sinh. Ngoi cỏc
thit b c sn xut trong nc, cỏc trng cũn t nhng b thớ nghim, dng c t
cỏc hóng nc ngoi nh Pasco, Phywe.
Tip xỳc vi nhiu thớ nghim, ú l c hi chỳng ta lm quen vi dng c, tỡm
hiu chc nng ca chỳng. T ú, chỳng ta cú th t to cỏc dng c dy hc n gin,
thit k mt s thớ nghim trong quỏ trỡnh dy hc trng ph thụng.

L mt sinh viờn nm cui, chun b ra trng i dy, nhn thy c vai trũ quan
trng ca thớ nghim trong dy hc Vt lớ v tn dng ngun dng c sn cú trờn
phũng thớ nghim, cựng vi s hng dn ca thy Vng Tn S, tụi quyt nh chn
ti lun vn tt nghip ca mỡnh vi thớ nghim Kho sỏt t trng ca ng dõy
s dng B giao tip Cobra3 Basic Unit.
2. Mc ớch ca ti:
Kho sỏt s ph thuc ca t trng ng dõy vo cỏc i lng nh: chiu di l ca
ng dõy, s vũng dõy n (hay mt vũng dõy n/l) v ng kớnh d ca ng dõy.
o t trng ca cỏc ng dõy v so sỏnh vi kt qu thu c t thớ nghim vi kt
qu tớnh toỏn trờn lý thuyt.
GVHD: Vơng Tấn Sĩ

- Trang 1 -

SVTH: Nguyễn Thị Diệu Hiền

Luận văn tốt nghiệp

Khảo sát từ trờng của ống dây
sử dụng Bộ giao tiếp Cobra3 Basic Unit

Xỏc nh hng s t à0 v so sỏnh vi hng s t à0 cho trờn lý thuyt.
3. Phng phỏp v phng tin nghiờn cu:
a. Phng phỏp nghiờn cu:
Nghiờn cu lý thuyt trong sỏch, giỏo trỡnh, nhng trang web cú liờn quan n
ti.
Tỡm hiu dng c thớ nghim: cu to, chc nng s dng chỳng mt cỏch
thnh tho trong quỏ trỡnh tin hnh thớ nghim.
Tỡm hiu ti liu hng dn thc hnh, cỏc phn mm h tr.

Phõn tớch kt qu thớ nghim, so sỏnh vi kt qu thc t vi kt qu trờn lý
thuyt t ú rỳt ra kt lun.
b. Phng tin nghiờn cu:
Sỏch Vt lớ, giỏo trỡnh v T trng, in t hc.
Dng c thớ nghim trờn phũng Thớ nghim in hc.
Cỏc ti liu hng dn thc hnh.
Phn mm Measure, phn mm SnagIt.
T in.
Internet.
4. Gii hn ca ti:
ti ny kho sỏt s ph thuc ca t trng ng dõy vo s vũng dõy (mt
vũng dõy), chiu di v ng kớnh ng dõy. ng thi o giỏ tr t trng ca cỏc
ng dõy, t ú xỏc nh hng s t à0 so sỏnh vi hng s t trờn lý thuyt.
5. Cỏc bc thc hin ti:
Nhn ti.
Tỡm ti liu lý thuyt v thc hnh cú liờn quan.
Tỡm hiu dng c thớ nghim.
Tin hnh thớ nghim, thu kt qu v x lớ s liu.
Vit bi, np cho giỏo viờn hng dn chnh sa.
iu chnh, b sung v hon thin bỏo cỏo.
Bỏo cỏo lun vn.

GVHD: Vơng Tấn Sĩ

- Trang 2 -

SVTH: Nguyễn Thị Diệu Hiền

Luận văn tốt nghiệp

Khảo sát từ trờng của ống dây
sử dụng Bộ giao tiếp Cobra3 Basic Unit

PHN Lí THUYT
Chng 1: T TRNG
1.1 TNG TC T
1.1.1 Khỏi nim v tng tỏc t
T xa ngi ta ó bit mt s mu qung st cú kh nng hỳt cỏc vt bng st,
chỳng cng cú kh nng hỳt, hoc y nhau (tựy theo cỏch t mu qung y tng i
vi nhau). Cỏc mu ny c gi l nhng nam chõm. Mi nam chõm cú 2 cc: cc
Bc (N), cc Nam (S). Khi hai nam chõm t gn nhau, nu hai cc cựng tờn thỡ y
nhau, khỏc tờn thỡ hỳt nhau. S tng tỏc gia cỏc nam chõm vi nhau gi l tng tỏc
t.
Nm 1820, Oersted, nh vt lớ ngi an Mch, ó phỏt hin ra rng kim nam
chõm ca mt la bn khi t gn mt dõy dn cú dũng in chy qua nú cng b lch.
Nu i chiu dũng in thỡ kim nam chõm lch theo chiu ngc li. Ngoi ra, ta cũn
thy khi a nam chõm li gn cun dõy cú dũng in chy qua thỡ cun dõy cng b
lch. iu ny chng t nam chõm v dũng in cú th tng tỏc nhau.
Vo u th k th 19, nh vt lớ ngi Phỏp Ampere ó phỏt hin c rng hai
dõy dn mang dũng in t song song cng cú th tng tỏc nhau. Hai dõy dn t
song song vi nhau s hỳt nhau nu trong hai dõy cú dũng in chy cựng chiu, v
chỳng y nhau nu dũng in chy ngc chiu. Nh vy, cun dõy cú dũng in
chy qua cng hỳt hoc y nhau. Mi cun dõy cú dũng in chy qua, tng ng
vi mt nam chõm, cng cú hai cc. Cc tng ng vi cc Bc ca nam chõm
c gi l cc bc ca cun dõy, ú l cc m nu nhỡn t ngoi vo cun dõy, ta
thy dũng in i ngc chiu kim ng h. Hai cun dõy cú dũng in chy qua hỳt
nhau nu hai cc khỏc tờn ca chỳng gn nhau, v y nhau nu hai cc cựng tờn gn
nhau.
S tng tỏc gia nam chõm vi nam chõm, gia nam chõm vi dũng in v gia

dũng in vi dũng in cú cựng bn cht: u l tng tỏc gia cỏc in tớch chuyn
ng (dũng in) ta gi chung l tng tỏc t.
Tng tỏc t khỏc vi tng tỏc tnh in:
- Tng tỏc tnh in xy ra gia cỏc in tớch ng yờn v nú ph thuc vo v
trớ, ln ca cỏc in tớch, xy ra tuõn theo nh lut Coulomb.
- Tng tỏc t xy ra gia cỏc in tớch chuyn ng v nú ph thuc vo tớnh
cht ca chuyn ng ú, xy ra tuõn theo nh lut Ampere. Khi xột bn cht t ca
nam chõm l do cỏc phõn t khộp kớn trong cỏc mu st t to ra.
1.1.2 nh lut Ampere:
1.1.2.1. Phn t dũng in: l mt on nh dũng in cú chiu di dl v tit din
khụng ỏng k so vi khong cỏch t phn t n
im

r
Id l
ta kho sỏt, c biu din bng mt vector Idl cú:
- ln: Idl
- Phng: tip tuyn vi ng cong ti im
kho sỏt trờn dũng in
Hỡnh 1.1 Phn t dũng in
- Chiu: l chiu ca dũng in trờn dõy
Khỏi nim v phn t dũng in (yu t dũng in) trong cỏc nh lut v tng
tỏc t úng vai trũ nh in tớch im trong cỏc nh lut tng tỏc in.
1.1.2.2. Tng tỏc gia hai phn t dũng in:
GVHD: Vơng Tấn Sĩ

- Trang 3 -

SVTH: Nguyễn Thị Diệu Hiền

Luận văn tốt nghiệp

Khảo sát từ trờng của ống dây
sử dụng Bộ giao tiếp Cobra3 Basic Unit

Xột hai dõy dn hỡnh dng bt kỡ t trong chõn khụng cú dũng in cng I1,
r
r
I2. Trờn hai dũng in ú ta ly hai phn t dũng in I 1 dl1 v I 2 dl 2 cỏch nhau mt
r
khong r .
r
t r = OM
r
r
V (P) l mt phng cha I 1 dl1 , OM . Quy c phỏp tuyn n ca mt phng (P) ti
M cú chiu tuõn theo quy tc vn cỏi inh c: xoay cỏi inh c theo chiu t vector
r
r
phn t dũng in I 1 dl1 n vector bỏn kớnh r theo gúc nh nht thỡ chiu tin ca cỏi
r
inh c l chiu ca vector phỏp tuyn n .
r
r r
Gi: 1 l gúc hp bi ( I 1 dl1 , OM ); 2 l gúc hp bi ( I 2 dl 2 , n ).
r
nh Lut Ampere c phỏt biu nh sau: Lc t do phn t dũng in I 1 dl1 tỏc
r
dng lờn phn t dũng in I 2 dl 2 cú:

r
- im t: ti phn t dũng in I 2 dl 2
r r
- Phng: vuụng gúc vi mt phng cha ( I 2 dl 2 , n )
r r r
- Chiu: sao cho ( I 2 dl 2 , n , dF12 ) to thnh tam din thun
r
I dl sin 1 .I 2 dl 2 sin 2
- Tr s: dF12 = k . 1 1
.
(1.1)
2
r

n

2

I2

M

I 2 dl 2

r

I

d F12
O

1

I 1 dl 1
P

Hỡnh 1.2 Tng tỏc t gia hai phn t dũng
i n

k: h s t l ph thuc vo h n v m ta chn. Trong h SI thỡ k =

à0
vi
4

à 0 = 4 .10 7 H/m (hng s t).
Trong mt mụi trng khỏc mụi trng chõn khụng thỡ:
r
àà 0 I 1 dl1 sin 1 .I 2 dl 2 sin 2
dF12 =
.
(1.2)

4
r2
Trong ú à l t thm ca mụi trng. i vi chõn khụng à = 1 ; i vi cht
st t à >> 1 ; i vi cht thun t v nghch t thỡ t thm dao ng hn kộm
xung quanh n v à 1 .
r
r
r
àà 0 I 2 dl 2 (I 1 dl1 r )
Ta cú th biu din lc dF12 di dng vector: dF12 =
.
4
r3

GVHD: Vơng Tấn Sĩ

- Trang 4 -

(1.3)

SVTH: Nguyễn Thị Diệu Hiền

Luận văn tốt nghiệp

Khảo sát từ trờng của ống dây
sử dụng Bộ giao tiếp Cobra3 Basic Unit

nh lut Ampere l nh lut c bn v tng tỏc t, úng vai trũ nh nh lut
Coulomb trong tng tỏc tnh in, nú cho phộp ta xỏc nh lc tng tỏc gia hai

dũng in cú hỡnh dng bt k.
Chỳ ý: khỏi nim phn t dũng in l mt khỏi nim toỏn hc, ch cú tỏc dng
giỳp ta thun tin trong tớnh toỏn. Vỡ dũng in bao gi cng khộp kớn nờn nhng biu
thc trờn õy ch l nhng biu thc trong cỏc phộp tớnh trung gian. tớnh c lc
r
tỏc dng lờn dũng in kớn ta phi tớnh lc F = d F .
(1.4)
(ton dũng in)

1.2 T TRNG
1.2.1 Khỏi nim t trng:
gii thớch c ch tng tỏc t, trong lch s Vt lý hc ó xut hin hai quan
im khỏc nhau:
- Thuyt tỏc dng xa: cho rng tng tỏc t truyn i mt cỏch tc thi gia cỏc
dũng in v khụng cn thụng qua mt mụi trng vt cht trung gian no. Khi ch cú
mt dũng in thỡ mụi trng xung quanh khụng xy ra mt bin i no.
- Thuyt tỏc dng gn: cho rng tng tỏc t phi thụng qua mt mụi trng vt
cht trung gian bao quanh cỏc dũng in. Lc tng tỏc c truyn t phn ny sang
phn khỏc ca mụi trng vi vn tc hu hn (vn tc truyn tng tỏc). Khi ch cú
mt dũng in thỡ mụi trng xung quanh ó cú nhng bin i.
Theo quan im duy vt bin chng, ta thy rừ thuyt tỏc dng xa ó cụng nhn
tn ti chuyn ng phi vt cht. iu ny khụng th cú c. Vt lý hc hin i ó
bỏc b thuyt tỏc dng xa v cụng nhn thuyt tỏc dng gn. gii thớch c ch
tng tỏc t gia cỏc dũng in cn phi cụng nhn mt thc th vt lý lm mụi
trng trung gian truyn tng tỏc gia chỳng. Thc th vt lý ny chớnh l t trng.
T trng tn ti xung quanh cỏc dũng in, thụng qua t trng m t lc c
truyn i vi vn tc truyn tng tỏc hu hn bng vn tc ca ỏnh sỏng trong chõn
khụng.
Nh phn tng tỏc gia hai phn t dũng in trờn cng c hiu theo quan
im tng tỏc gn. Ngha l s cú mt ca dũng in I1 ó lm bin i mụi trng

xung quanh nú, ta núi dũng in I1 gõy ra xung quanh nú mt t trng v chớnh t
trng ny ó tỏc dng lc lờn phn t dũng in I 2 dl2 .
Vy t trng l mụi trng vt cht c bit tn ti xung quanh cỏc dũng in
(hay xung quanh cỏc in tớch chuyn ng) v tỏc dng lc t tỏc dng lờn cỏc dũng
in t trong nú.
T trng cng ging nh in trng ch l mt biu hin ca trng in t. ú
l mt dng vt cht cú y cỏc thuc tớnh xỏc nh m con ngi cú th nhn
c: nng lng, khi lng v xung lng.
1.2.2 Vector cm ng t:
r
Ta bit khi mt phn t dũng in ( I 1 dl1 ) tn ti thỡ khụng gian xung quanh nú
r
xut hin mt t trng. Nu cú phn t dũng in khỏc ( I 2 dl 2 ) nm trong t trng
ny thỡ theo nh lut Ampere nú s chu tỏc dng ca mt lc:
r
r r
r
r
r àà 0 I 1 dl1 rr
àà 0 I 2 dl 2 I 1 dl1 r
. T biu thc ny ta thy vector dB =
dF12 =
.
.
4
4
r3
r3
r
khụng ph thuc vo I 2 dl 2 (phn t chu tỏc dng ca t trng) m ch ph thuc vo

r
r
I 1 dl1 (phn t gõy ra t trng) v r (v trớ ca im ta xột) nờn ta cú th dựng i

(

GVHD: Vơng Tấn Sĩ

)

(

- Trang 5 -

SVTH: Nguyễn Thị Diệu Hiền

)

Luận văn tốt nghiệp

Khảo sát từ trờng của ống dây
sử dụng Bộ giao tiếp Cobra3 Basic Unit

lng ny c trng cho t
trng gõy ra bi phn t dũng
r
in I 1 dl1 v gi nú l vector
r
cm ng t dB .

r
Vy vector cm ng t dB
gõy ra bi phn t dũng in
r
Idl ti mt im M cỏch O mt
r
khong r l:
r àà 0 (Idl rr )
dB =
.
4
r3

dB

M

r

I
O

I dl
P

(1.5)
Hỡnh 1.3 T trng c to ra bi phn t dũng in

Biu thc ny ó c Biot Xavart Laplace a ra t thc nghim nờn nú cũn
c gi l nh lut Biot Xavart Laplace.
Trong h SI cm ng t cú n v l Tesla (T).
r
xỏc nh chiu ca dB ta dựng quy tc inh c: Nu chiu tin ca inh c l
r
chiu ca dũng in thỡ chiu quay ca inh c l chiu ca cm ng t dB .
1.2.3 Nguyờn lý chng cht t trng:
Cng ging nh in trng, t trng tuõn theo nguyờn lý chng cht.
r
Vector cm ng t B do mt dũng in bt kỡ gõy ra ti mt im M bng tng
r
cỏc vector cm ng t dB do tt c cỏc phn t nh ca dũng in gõy ra ti im
(1.6)
y.
B = dB
(c dũng in )

Nu t trng do nhiu dũng in gõy ra ti mt im no ú thỡ: Vector cm ng

r
t B do nhiu dũng in gõy ra bng tng cỏc vector cm ng t do tng dũng in
n

sinh ra.

B = B1 + B 2 + B 3 + ... + B n = B i

(1.7)

i =1

1.2.4. Vector cng t trng
r
Ngoi vector cm ng t B , biu din t trng ngi ta cũn dựng vector
r
cng t trng H .
r
Ta gi vector cng t trng H ti mt im M l t s gia vector cm ng
r
t B ti im ú v àà 0 :
r
r
B
H=

àà 0

(1.8)
r

Theo nh ngha trờn, ta cú vector cng t trng H ca mt phn t dũng
in Id l c xỏc nh:
r

1 I (d l r )
H=
.
4
r3
r
Ta thy H khụng ph thuc vo à , à 0 , ngha l nú c trng cho t trng do

riờng dũng in sinh ra v khụng ph thuc vo tớnh cht ca mụi trng trong ú t
dũng in.
Trong h SI, cng t trng cú n v l (A/m).
GVHD: Vơng Tấn Sĩ

- Trang 6 -

SVTH: Nguyễn Thị Diệu Hiền

Luận văn tốt nghiệp

Khảo sát từ trờng của ống dây
sử dụng Bộ giao tiếp Cobra3 Basic Unit

1.3 NG CM NG T, T THễNG, NH Lí OSTROGRADSKI
GAUSS (O G)
1.3.1 ng cm ng t
Tng t nh trong in trng, mụ t hỡnh nh t trng ngi ta dựng khỏi
nim ng sc t trng hay ng cm ng t.
ng cm ng t l nhng ng cong v trong t trng sao cho tip tuyn ti
mi im trựng vi vector cm ng t ti im ú, cú chiu l chiu ca t trng.

N

S

Hỡnh 1.4 ng sc t ca nam chõm thng v dũng in trũn

Tớnh cht ca ng sc t:
- ng sc t l nhng ng cong kớn, chỳng khụng cú im bt u cng
khụng cú im kt thỳc.
- Mt ng sc (s ng sc xuyờn qua mt n v din tớch t vuụng gúc
vi trng) cho bit ln ca vect cm ng t ti mi im.
Tp hp cỏc ng sc t (ng cm ng t) gi l t ph.
1.3.2 T thụng
r
L thụng lng ca vect cm ng t B gi qua mt din tớch no ú.
r
r
Gi dS l din tớch vi cp ni m cú vector cm ng t B . Gi d l t thụng
r
xuyờn qua dS .
r r
Ta cú: d = B.dS
(1.9)
d = BdS cos = BdS n = Bn dS
(1.10)
vi: dSn: l hỡnh chiu ca dS lờn mt phng
r
vuụng gúc vi B .
r

n
r

Bn: l hỡnh chiu ca B lờn phng n .
dS
d : chớnh l s ng sc xuyờn qua dS.
B
r r
Nh vy: = d = BdS
(1.11)
S

S

Trong h SI, t thụng cú n v l Wb
(Weber).
[ ] = [Wb] = T
Cụng thc th nguyờn: [B ] =
2

[S ]

(S)
Hỡnh 1.5 Khỏi nim t thụng

[m ]

Tesla l cm ng t ca mt t thụng u 1 Vờbe xuyờn vuụng gúc qua mt mt
phng din tớch 1 một vuụng.
1.3.3 Tớnh cht xoỏy ca t trng

Nghiờn cu t ph ca t trng cỏc dũng in ta nhn thy cỏc ng cm ng t
l cỏc ng cong kớn (hoc mt ng vụ hn cng cú th coi l kớn vụ cựng). Theo

GVHD: Vơng Tấn Sĩ

- Trang 7 -

SVTH: Nguyễn Thị Diệu Hiền

Luận văn tốt nghiệp

Khảo sát từ trờng của ống dây
sử dụng Bộ giao tiếp Cobra3 Basic Unit

nh ngha tng quỏt, mt trng cú ng sc khộp kớn c gi l mt trng xoỏy.
Vy t trng l mt trng xoỏy, hay t trng cú tớnh cht xoỏy.
1.3.4 nh lý Ostrogradsky Gauss (O - G)
r
V phỏp tuyn dng n ca mt kớn hng t trong ra ngoi mt kớn. Nh vy ch
no ng sc i vo ( > 900 ) nờn t thụng s cú giỏ tr õm, cũn ch no ng sc
i ra ( < 900 ) nờn t thụng s cú du dng.
Da vo tớnh cht xoỏy ca t trng ta hóy tớnh t thụng xuyờn qua mt kớn S.
r r
r r
r r
Ta cú: = d = BdS = BdS + BdS
S

S1

S

(C)

S 2

Phn mt S1 (ng sc i vo):
r r
1 = BdS = BdS cos 1 < 0 (vỡ 1 > 900 )
S1

1

S1

2

B

B

n

Phn mt S 2 (ng sc i ra):
r r
2 = BdS = BdS cos 2 > 0 (vỡ 2 < 900 )
S 2

n

S1

S2

Hỡnh 1.6 nh lý Gauss

S 2

Vỡ cỏc ng sc l nhng ng cong khộp kớn
nờn cú bao nhiờu ng sc i vo thỡ cng cú by nhiờu ng sc i ra khi mt kớn,
hay v mt ln 1 = 2

BdS cos

= 1 + 2 =

S1

1

BdS cos

2

= 0 = Bd S = 0

S 2

(1.12)

S

Vy ni dung ca nh lut Ostrogradsky Gauss c phỏt biu: T thụng gi
qua mt mt kớn bt kỡ t trong t trng bng 0.
r r
r
M: BdS = divB.dV = 0
(1.13)
trong ú V l th tớch gii hn bi mt kớn.
r
divB = 0
Ta c dng vi phõn
ca
nh
lý
O
G:
r
r

Mt khỏc: H =

B

(1.14)

r r

r
H .dS = 0 v divH = 0

(1.15)
àà 0
í ngha: Cỏc biu thc cho thy rng t trng l mt trng xoỏy. õy l im
cho thy s khỏc bit c bn gia t trng v trng tnh in. ng sc in
trng l nhng ng cong h, chỳng bt u v kt thỳc trờn cỏc in tớch (hay vụ
cc). Cỏc ng sc t trng khụng cú im bt u v im kt thỳc, chỳng l
nhng ng cong kớn. iu ny chng t rng trong t nhiờn khụng tn ti khỏi nim
t tớch.
1.4. LU THễNG CA VECTOR CM NG T
1.4.1 nh lý dũng ton phn (nh lý v lu s vector B )
1.4.1.1 nh lý: Trong tnh in ta cú lu s ca vector cng in trng E
c nh ngha l tớch phõn Ed l . Vi mt ng cong kớn thỡ: Ed l = 0 .
L

Tng t trong t trng ngi ta nh ngha lu s ca vector cm ng t B theo
mt ng cong no ú l tớch phõn: Bd l .
1.4.1.2 Ta xột mt ng cong phng, kớn (L) nm trong mt phng thng gúc v
bao quanh mt dũng in thng di vụ hn cú cng I
Chn chiu dng (L) l chiu ca t trng B .
GVHD: Vơng Tấn Sĩ

- Trang 8 -

SVTH: Nguyễn Thị Diệu Hiền

Luận văn tốt nghiệp

Khảo sát từ trờng của ống dây
sử dụng Bộ giao tiếp Cobra3 Basic Unit
r

Trờn (L) ly mt on vi cp dl .
r
r
Bdl : lu thụng ca B dc theo ng

r

cong kớn (L).
r r
àà
Vỡ Bdl = Bdl cos = Brd v B = 0 I
2r
r r àà 0 I
àà 0 I
rd =
d
nờn Bdl =
2r
2
r r àà 0 I
Bdl =
2

dl

d

B

I
(L)

Hỡnh 1.7 (L) bao quanh dũng in

2

d = àà

0

(1.16)

I

0

r r

Nu chn chiu lu thụng ngc chiu thỡ Bdl = àà 0 I < 0.
Nh vy lu s vector B cú th cú du dng hoc õm tựy thuc vo chiu ca
dũng in. I > 0 khi chiu ly lu thụng thun chiu vi I v I < 0 khi chiu ly lu
thụng ngc chiu vi I.
1.4.1.3 Nu ng cong (L) khụng bao quanh dũng in I

r r
B
dl =

r r
B
dl +
abc

r r
B
dl

a

cda

Trờn phn (abc) thỡ gúc < / 2 nờn
rd > 0 :

r r
àà 0 I
àà 0 I
B
d
l
=
Brd
=

rd
=
d

0 2 .r
2 0
abc
àà 0 I
=
.( )
2

2

b 1
B

d

(L) B
c
Hỡnh 1.8 (L) khụng bao quanh dũng in

Trờn phn (cda) thỡ gúc > / 2 nờn rd < 0 :
r r

B
dl = Brd =

0

àà 0 I
àà0 I
( )
rd =

2 .r
2 0
cda

àà 0 I
=
.( )
2
Trong ú: l gúc nhỡn t I ti (L)

Nh vy, nu (L) khụng bao quanh dũng in thỡ Bd l = 0 .
L

1.4.1.4 Trong trng hp tng quỏt, (L) l mt ng cong cú dng bt kỡ (khụng
nm trong mt phng thng gúc vi I)
Khi
ú rta cú th chia d l thnh hai thnh phn:
I

r
r
dl = dln + dlt

Bd l = Bd l
(L)

(L)

n

+ Bd l t

dl

dlt

(L)

Thnh phn d l t song song vi dũng in I nờn
r r
vuụng gúc vi B Bdlt = 0

P

dl n
(L)

Hỡnh 1.9 (L) cú dng bt k
GVHD: Vơng Tấn Sĩ

- Trang 9 -

SVTH: Nguyễn Thị Diệu Hiền

Luận văn tốt nghiệp

Khảo sát từ trờng của ống dây
sử dụng Bộ giao tiếp Cobra3 Basic Unit
r r

Thnh phn d l n vuụng gúc vi dũng in I nờn song song vi B Bdln = àà 0 I

Bd l = àà I

Vy:

0

v

(L)

Hdl = I
(L)

Tng quỏt: Xột cho trng hp ng cong (L) bao quanh nhiu dũng in, ta cú
th ỏp dng nguyờn lý chng cht t trng. nh lý dũng ton phn c phỏt biu
nh sau:

Lu s ca vector cm ng t theo mt ng cong kớn bt kỡ bng tng i s
cng dũng in xuyờn qua xuyờn qua din tớch gii hn bi ng cong ú nhõn
vi àà0 .
r r

n

= àà 0 I k

( )Bdl

(1.17)

k =1

L

r r n
H
dl = I k

(1.18)

k =1

(L )

Quy c: Ik cú giỏ tr dng khi chiu ly lu thụng thun chiu I v ngc li cú
giỏ tr õm khi chiu ly lu thụng ngc chiu I.
Biu thc (1.17) cho thy lu s ca cm ng t theo mt ng cong kớn l khỏc

khụng trong khi ú lu s ca in trng tnh thỡ luụn luụn bng khụng. éiu ny
núi lờn s khỏc nhau c bn gia in trng v t trng.
1.4.2 Vớ d
1.4.2.1 Cm ng t ti mt im bờn trong Toroide (ng dõy hỡnh xuyn)
Gi s cun dõy gm N vũng, mi vũng cú dũng in I chy qua. Gi R1 l bỏn
kớnh trong v R2 l bỏn kớnh ngoi ca Toroide.
Gi ng trũn L (O,r), vi OM=r; R1 < r < R2.
I
Chn chiu dng ca (L) theo chiu I. Vỡ tớnh i
xng nờn vector cm ng t ti mi im trờn
R2
ng trũn (L) u cú giỏ tr bng nhau, cú
phng tip tuyn vi ng trũn , cú chiu nh
O
hỡnh v.
R1
r
n
r r
B
d
l
=
àà
I k = àà 0 NI

0

Ta cú:

r r

M

k =1

(L )

M Bdl =

2 . r

Hỡnh 1.10 T trng ca Toroide

Bdl = B 2 .r
0

àà 0 NI
N
: s vũng cho mt n v chiu di).
B=
= àà 0 nI ( n =
2 .r
2 .r
H=

B

àà 0

(1.19)
(1.20)

= nI

1.4.2.2 Cm ng t ti mt im bờn trong v bờn ngoi dõy dn thng di hỡnh tr
cú bỏn kớnh tit din thng l R, cng dũng in I
Dũng in cú tớnh cht i xng tr cho nờn ng cm ng t l nhng ng
trũn nm trong mt phng vuụng gúc vi dũng in cú tõm nm trờn trc ca dõy dn.
V qua M ng trũn tõm O, bỏn kớnh r = OM.
Xột mt im M bờn ngoi dũng in cỏch tr dõy dn mt khong r > R:
GVHD: Vơng Tấn Sĩ

- Trang 10 -

SVTH: Nguyễn Thị Diệu Hiền

Luận văn tốt nghiệp

Ta cú:

Khảo sát từ trờng của ống dây
sử dụng Bộ giao tiếp Cobra3 Basic Unit

n
r r
B
d

l
=
àà
I k = àà 0 I

0

k =1

(L )
2 .r

r r

M: Bdl =

Bdl = B 2 .r
0

àà 0 I
(1.21)
2 .r
B
I
H =
=
( B v H t l nghch vi r)
àà 0 2 .r
Xột mt im M bờn trong dũng in cỏch trc dõy dn mt khong r

B=

Ta cú:

n
r r
'
B
d
l
=
àà
0 I k = àà 0 I

k =1

(L )
2 .r

r r

M: Bdl =

Bdl = B 2 .r
0

B=

àà 0 I
2 .r

'

Vỡ I = i.S = i.2R 2
I
R2
r2
'
=

I
=
I
I ' r2
R2
àà 0 I ' àà 0 r 2 àà 0 r
B=
=
I
=
I
2 .r
2 .r R 2
2 R 2
B
Ir
( B v H t l thun vi r)
H =
=
àà 0 2 .R 2

àà I
B
I
Nu r = R thỡ B = 0
v
H=
=
2R
àà 0 2R

v I ' = i.S ' = i.2r 2

(1.22)

Ta cú th ca B theo r nh hỡnh v.
M
r
O

R
(L)

(L)

B

r
O

Hỡnh 1.11 T trng ca mt dũng in thng di vụ hn

Vy bờn trong dõy dn cm ng t t l thun vi khong cỏch r t im ang xột
n trc ca dõy dn; cũn bờn ngoi dõy dn thỡ t l nghch vi khong cỏch r.
GVHD: Vơng Tấn Sĩ

- Trang 11 -

SVTH: Nguyễn Thị Diệu Hiền

Luận văn tốt nghiệp

Khảo sát từ trờng của ống dây
sử dụng Bộ giao tiếp Cobra3 Basic Unit

1.4.2.3 T trng ca ng dõy in thng (xụlờnụớt)
ng dõy in thng di cú th xem nh l mt on ca ng dõy hỡnh xuyn trong
trng hp gii hn khi tng bỏn kớnh hỡnh xuyn lờn vụ hn.

Khi R1, R2 ta cú:
B1 B2
= 0 B1 = B2
B1

T trng trong lũng ng dõy c xem nh u, v c tớnh bi:
à NI
B= 0
= à 0 nI
2r

Trong ú: n =

(1.23)

N
l s vũng trờn mt n v di.
2r

nI l s ampevũng/một.

GVHD: Vơng Tấn Sĩ

- Trang 12 -

SVTH: Nguyễn Thị Diệu Hiền

Luận văn tốt nghiệp

Khảo sát từ trờng của ống dây
sử dụng Bộ giao tiếp Cobra3 Basic Unit

Chng 2. IN TCH CHUYN NG
2.1. KHO ST T TRNG CA IN TCH CHUYN NG
Dũng in l dũng chuyn di cú hng ca cỏc ht mang in. Nu dũng in gõy
ra t trng thỡ chớnh ht mang inrcng to xung quanh nú mt t trng.
Xột mt nguyờn t dũng in Idl .
r
Theo nh lý Biot - Savart Laplace thỡ cm ng t ti im M cỏch Idl mt
r

khong r s l:
r
r àà0 Idl rr
(2.1)
dB =
Id l
4
r3
r
r
r
r
M Idl = iSdl = n0 qvSdl = n0 dVqv
r
r àà 0 n0 dVq (vr rr )
M
dB =
(2.2)
4
r3
dB
Vi dV = Sdl : th tớch nguyờn t dũng in.
Hỡnh 2.1 T trng ca nguyờn t dũng in
n0 V : s in t cha trong th tớch dV .
v

v

r
B

B

P

P

Hỡnh 2.2 T trng ca in tớch chuyn ng

Cm ng t do mt ht chuyn ng gõy ra:
r
r
r dB dB àà 0 q(vr rr )
B=
=
=
n
n0V
4
r3
àà
v sin
ln: dB = 0 .N q .
4
r
r r
- Phng: vuụng gúc vi mt phng (v , r ) .
r r r
- Chiu: sao cho (v , r , B ) to thnh tam din thun khi q > 0.
r r

àà0 q v sin (v , r )
- ln: B =
.
4
r2

(2.3)
(2.4)

( 2.5)

2.2. LC T TC DNG LấN CC IN TCH CHUYN NG
T trng tỏc dng lờn dõy dn mang
dng lờn ht mang in q mt lc no ú.
Chỳng ta xut phỏt t lc t tỏc dng
r
dl cú dũng in cng I chy qua.

GVHD: Vơng Tấn Sĩ

- Trang 13 -

dũng in mt lc nờn nú cng tỏc
lờn mt on dõy dn thng di

SVTH: Nguyễn Thị Diệu Hiền

Luận văn tốt nghiệp

Khảo sát từ trờng của ống dây
sử dụng Bộ giao tiếp Cobra3 Basic Unit

Gi i l mt dũng in, S l tit din ca dõy dn. Mt dũng cú th biu din
theo mt ht mang in n0 , vn tc chuyn ng nh hng v v in tớch ca
cỏc ht mang in q.
r
r
Xột mt nguyờn t dũng in Idl rtrong t trng B
r
r
Lc t tỏc dng lờn nú l: dF = Idl B
r
r
r
r
Vỡ I = i.S = n0 qvS Idl = iSdl = n0 qvSdl = n0 dVqv
r
r r
dF = n0 dVq v B

(

)

(2.6)
Lc ny l tng hp tt c cỏc lc tỏc dng lờn tt c cỏc in tớch chuyn ng cú
r
trong on dõy dn dl .
T ú,r lc trtỏc dng lờn mt ht mang in chuyn ng:

r dF
r r
dF
f =
=
= q v B v lc ny gi l lc Lorenz.
n
n0 dV
r
r r
Vy lc Lorenz c tớnh bi cụng thc: f = q. v B

(

)

(

(2.7)

)

- im t: ti in tớch q.
r r
- Phng: thng gúc vi mt phng (v , B ).
r r r
- Chiu: sao cho v , B, f to thnh tam din thun khi q > 0.

(

)

- ln: f = q vB sin

= ( B , n)

(2.8)

f

B
P

B
-

v

v

P

f
Hỡnh 2.4 Lc t tỏc dng lờn in tớch chuyn ng

Khi ht mang in chuyn ng vuụng gúc vi ng sc t thỡ lc Lorentz cú giỏ
tr ln nht: f = q vB
Khi ht mang in chuyn ng dc theo ng sc t thỡ lc Lorentz bng khụng.
Lc Lorent luụn luụn vuụng gúc vi vector vn tc ca ht mang in nờn khụng
sinh cụng. Vỡ th ng nng ca ht khụng i. Nh vy lc Lorentz ch cú tỏc dng

lm cho vn tc ca ht mang in thay i v phng m khụng thay i v ln.
r r
r
Nu ht mang in chuyn ng trong in trng E : f E = qE
r r
r r
v c t trng B : f B= q.(v B ).
r r r
r r r
Nh vy: f = f1 + f 2 = q.(E + v B )
r
r
Theo nh lut II Newton ta cú: F = ma
r
r r r
dv
q. E + v B = m
dt

(

)

(2.9)

(2.9) l phng trỡnh mụ t chuyn ng ca ht trong t trng v in trng.

2.3. CHUYN NG CA HT TRONG T TRNG
Khi mt ht mang in tớch q chuyn ng trong khụng gian, ú tn ti c in
trng v t trng thỡ nú s chu tỏc dng ca c lc in v lc t:

GVHD: Vơng Tấn Sĩ

- Trang 14 -

SVTH: Nguyễn Thị Diệu Hiền

Luận văn tốt nghiệp

Khảo sát từ trờng của ống dây
sử dụng Bộ giao tiếp Cobra3 Basic Unit

( [ ])

(2.10)

F = q E + v, B

Phng trỡnh chuyn ng ca ht s cú dng:

[ ]

dv
= qE + q v B
dt
trong ú m l khi lng ca ht, v l vn tc ca ht.
m

(2.11)

2.3.1. Ht chuyn ng trong t trng u:
r
r
r r
2.3.1.1. Trng hp B = const, E = 0, v B :
Khi mt ht mang in tớch q bay vo t trng B vi vn tc v s chu tỏc dng
r
r r
ca mt lc Lorentz: f = q.(v B )
r r
- Phng: vuụng gúc vi mt phng (v , B ).
r r r
- Chiu: sao cho v , B, f to thnh tam din thun khi q > 0.
- ln: f = q vB sin = q vB
(2.12)

(

r

)

r

r r

Vỡ f mp(v , B ) nờn ht chuyn ng trũn u v f úng vai trũ l lc hng tõm.
Di tỏc dng ca lc f , ht s chuyn ng theo mt qu o trũn cú bỏn kớnh R vi
vn tc bng vi vn tc ban u khi c bn vo t trng.
Theo nh lut II Newton ta cú: q vB = maht = m

T ú: Bỏn kớnh qu o R ca ht: R =

+

+

+

v2
R

v
q
.B
m

+

(2.13)

+

+

+

+

+

+

+

+

Bv

+

qe < 0

+

+

+

f
+

+

+

+ B +

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

Hỡnh 2.5 Ht chuyn ng trong t trng u, v B

Chu k: T =

2R 2
=
q
v
B
m

V tn s gúc Cylotron: =

(2.14)
2 q
= B
T
m

(2.15)
r

Nh vy: khi ht mang in chuyn ng theo phng thng gúc vi B trong t
trng u thỡ nú s chuyn ng trũn u vi bỏn kớnh v chu k hon ton xỏc nh.

GVHD: Vơng Tấn Sĩ

- Trang 15 -

SVTH: Nguyễn Thị Diệu Hiền

LUẬN văn sư PHẠM vật lý KHẢO sát từ TRƯỜNG của ỐNG dây sử DỤNG bộ GIAO TIẾP COBRA3 BASIC UNIT

Tài liệu liên quan

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về