Bài giảng Từ trường tĩnh - Lê Quang Nguyên

Chia sẻ: Sơn Tùng | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:6

Thêm vào BST

Báo xấu

99
lượt xem 6
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng "Từ trường tĩnh" cung cấp cho người học các kiến thức: Dòng điện, từ trường, lực từ, định luật Gauss đối với từ trường, định luật Ampère, Dipole từ, từ trường ở quanh ta. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Từ trường tĩnh - Lê Quang Nguyên

Nội dung 1. Dòng ñiện 2. Từ trường 3. Lực từ Từ trường tĩnh 4. Định luật Gauss ñối với từ trường 5. Định luật Ampère Lê Quang Nguyên 6. Dipole từ www4.hcmut.edu.vn/~leqnguyen 7. Từ trường ở quanh ta nguyenquangle@zenbe.com 1a. Vectơ mật ñộ dòng ñiện 1b. Cường ñộ dòng ñiện j • Xét dòng các hạt mang ñiện q j • Cường ñộ dòng ñiện qua chuyển ñộng với vận tốc v. v một mặt bất kỳ (S) là ñiện (S) n Vectơ mật ñộ dòng ñiện là: lượng ñi qua mặt ñó trong j = nqv = ρv v một ñơn vị thời gian: n j • n là mật ñộ hạt mang ñiện, ρ = v I = ∫ j ⋅ n dS dS nq là mật ñộ ñiện tích. (S ) • j hướng theo chiều chuyển • Với j, n là mật ñộ dòng và ñộng của các hạt mang ñiện (S) dương. pháp vectơ trên dS. • j.n là ñiện lượng ñi qua một • n hướng theo chiều chuyển ñơn vị diện tích có pháp vectơ ñộng của ñiện tích dương. n trong một ñơn vị thời gian.
1c. Sức ñiện ñộng 1d. Định luật Ohm • Sức ñiện ñộng ε của nguồn • Định luật Ohm xác ñịnh j ñiện là công mà nguồn thực ε mối liên hệ giữa mật ñộ v E hiện khi dịch chuyển một dòng ñiện và ñiện trường ñơn vị ñiện tích dương thành ở một vị trí trong vật một dòng kín trong mạch: q + F dẫn: v 1 dr ε= j =σ E q ∫ F ⋅ dr • trong ñó q > 0, F là lực do • với σ là ñiện dẫn suất nguồn tác ñộng lên q, dr là của vật (nghịch ñảo của ñộ dịch chuyển của q. ñiện trở suất). 1d. Định luật Ohm (tt) 2a. Từ trường - vectơ cảm ứng từ • Xét một ñoạn dây dẫn • Chung quanh một thanh nam châm hay dòng (S) j thẳng có chiều dài l, tiết ñiện có một từ trường, là khoảng không gian diện S, trong ñó có mật ñộ trong ñó ở mỗi ñiểm có một vectơ cảm ứng từ dòng ñiện j ñều. Cường ñộ dòng qua dây là: E B xác ñịnh. σS • Từ trường tạo bởi các dòng ñiện dừng, có mật I = jS = σ ES = El ñộ dòng không phụ thuộc vào thời gian, ñược l l ∆V gọi là từ trường tĩnh (không thay ñổi theo t). I= R • Để mô tả từ trường người ta cũng dùng các • ∆V = El là hiệu thế giữa hai ñường sức, là những ñường tiếp tuyến với ñầu dây, và R = l/σS là ñiện vectơ cảm ứng từ ở mọi ñiểm. trở của ñoạn dây.
2a. Từ trường – ñường sức 2b. Lực từ lên một ñiện tích chuyển ñộng • Xét một ñiện tích ñiểm q chuyển ñộng trong từ trường B với vận tốc v, lực từ (lực F B Lorentz) tác ñộng lên ñiện tích ñiểm là: + v F = qv × B • B là cảm ứng từ ở vị trí của + ñiện tích q, ño bằng Tesla (T). B v • Lực từ vuông góc với mặt phẳng (v, B); chiều xác ñịnh F bởi quy tắc bàn tay phải. • Công của lực từ bằng không. 2b. Lực từ lên một ñiện tích chuyển ñộng (tt) 2c. Lực từ lên một dòng ñiện • Lực từ tác ñộng lên một dòng ñiện vi phân: dF B dF = Idl × B I • Lực từ tác ñộng lên một dòng ñiện bất kỳ: dl I F= ∫ ×B Id (C ) l (C) • tích phân lấy theo tất cả các dòng ñiện vi phân I trên (C). dl
2c. Lực từ lên một dòng ñiện (tt) 2d. Từ trường tạo bởi dòng ñiện • Từ trường tạo bởi một dòng I • Đặc biệt, khi từ trường dB ñều thì: B ñiện vi phân ñược cho bởi X ñịnh luật Biot-Savart:   I F = I  ∫ dl  × B µ0 Idl × r   dB = r  (C )  l 4π r 3 dl • µ0 = 4π×10-7 T.m/A, là ñộ từ F = Il × B (C) thẩm của chân không. • với l là vectơ nối từ • Từ trường toàn phần tạo bởi dl ñiểm ñầu ñến ñiểm dòng ñiện: cuối của dòng ñiện. µ0 Idl × r 4π ( C∫ ) r 3 B= 3. Định luật Gauss cho từ trường 4. Định luật Ampère n • Thông lượng của từ trường • (S) là mặt giới hạn trong (C). qua một mặt kín luôn luôn Chiều dương của pháp vectơ n (S) bằng không: là chiều thuận ñối với ñịnh hướng của (C). (C) ∫ ⋅ ndS = 0 B • Lưu số của từ trường theo (C) I>0 (S ) tỷ lệ với cường ñộ dòng ñiện • Hay dưới dạng vi phân: toàn phần qua (S): B dr divB = 0 ∫ ⋅ dr = µ0 I tot B (C ) (S) (C) • I > 0 nếu dòng ñi qua (S) theo • Ý nghĩa: ñường sức từ chiều dương, I < 0 trong trường trường luôn luôn khép kín. hợp ngược lại. I
4. Định luật Ampère (tt) 5a. Dipole từ • Ngoài ra, nếu (C) ñi vòng • Dipole từ là một dòng ñiện pm I kín có kích thước nhỏ. n qua một dòng ñiện nhiều lần, thì dòng ñiện ñó phải • Momen dipole từ ñược ñịnh nghĩa như sau: (S) ñược cộng bấy nhiêu lần với dấu tương ứng. pm = NISn I • Định luật Ampère dưới dạng vi phân: • N là số vòng dây, • I là cường ñộ dòng ñiện, rotB = µ0 j • S là diện tích của một vòng dây, • là liên hệ giữa cảm ứng từ • n là pháp vectơ hướng theo và mật ñộ dòng ñiện ở từng chiều thuận ñối với chiều vị trí một. Itot = I – I = 0 dòng ñiện. 5b. Dipole từ trong từ trường 6a. Tàu chạy trên ñệm từ • Dipole từ ở trong từ trường ngoài có thế năng: U m = − pm ⋅ B • thế năng từ cực tiểu khi momen từ song song cùng chiều với từ trường. • Dipole chịu tác ñộng của momen ngẫu lực: τ = pm × B • Momen này có xu hướng quay sao cho dipole song song cùng chiều với từ trường ngoài.
6b. MRI 6c. Cực quang