intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE

Bài giảng Chương 10: Từ trường và cảm ứng từ

Chia sẻ: Lavie Lavie | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:11

210
lượt xem
13
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Chương 10: Từ trường và cảm ứng từ giới thiệu tới các bạn về tương tác, khái niệm từ trường, định luật Bioq Savartq Laplace, nguyên lý chồng chất từ trường, đường cảm ứng từ, định lý dòng toàn phần,... Mời các bạn tham khảo.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Chương 10: Từ trường và cảm ứng từ

1.  Tương(tác(từ(<br /> !<br /> F<br /> <br /> S<br /> <br /> Chương'10'<br /> <br /> Từ'trường'<br /> <br /> S<br /> <br /> N<br /> <br /> !<br /> F<br /> <br /> !<br /> F<br /> <br /> !<br /> F<br /> N<br /> <br /> N<br /> <br /> Từ'trường'và'Cảm'ứng'từ'<br /> <br /> Tương'tác'từ'<br /> I<br /> <br /> ! !<br /> F F<br /> <br /> I<br /> <br /> !<br /> F<br /> <br /> 7/11/15'<br /> <br /> 2.  Khái(niệm(<br /> <br /> S<br /> <br /> Từ'trường'<br /> <br /> !  Một(vấn(đề(đặt(ra(là(tại(sao(lại(xuất(hiện(tương(tác(<br /> giữa(các(dòng(điện(và(sự(tương(tác(đó(thực(hiện(như(<br /> thế(nào,(có(thông(qua(môi(trường(vật(chất(nào(<br /> không?(<br /> !  Vật(lý(duy(vật(hiện(đại(quan(niệm(rằng:(Sự(tương(tác(<br /> giữa(các(dòng(điện(thực(hiện(được(thông(qua(môi(<br /> trường(vật(chất(trung(gian(được(gọi(là(từ(trường.Sự(<br /> tương(tác(diễn(ra(như(sau:(Mỗi(dòng(điện(tạo(ra(xung(<br /> quanh(nó(một(từ(trường(và(từ(trường(này(tác(dụng(<br /> một(lực(từ(lên(các(dòng(điện(khác,(lên(kim(nam(châm(<br /> hay(một(cách(tổng(quát(là(lên(các(điện(tích(chuyển(<br /> động(trong(từ(trường(này.(<br /> <br /> 7/11/15'<br /> <br /> I<br /> <br /> I<br /> <br /> !<br /> F<br /> <br /> 7/11/15'<br /> <br /> 2.  Khái(niệm(<br /> <br /> Từ'trường'<br /> <br /> !  “Vậy(từ(trường(là(một(dạng(vật(chất(tồn(tại(xung(<br /> quanh(các(dòng(điện,(và(là(nhân(tố(trung(gian(truyền(<br /> tương(tác(giữa(các(dòng(điện(với(nhau.(Từ(trường(<br /> cũng(là(một(dạng(đặc(biệt(của(trường(điện(từ”.(<br /> !  Để(đặc(trưng(cho(từ(trường(về(mặt(lực(tác(dụng(<br /> !<br /> B<br /> người(ta(sử(dụng(véc(tơ(cảm(ứng(từ(((((.(<br /> !<br /> B<br /> !  Như(vậy(véc(tơ(cảm(ứng(từ((((((cũng(tương(tự(như(véc(<br /> !<br /> E<br /> tơ(cường(độ(điện(trường((((((của(điện(trường.(<br /> !<br /> B<br /> !  Để(xác(định(véc(tơ(cảm(ứng(từ((((((người(ta(áp(dụng(<br /> định(luật(BioqSavartqLaplace(<br /> <br /> 7/11/15'<br /> <br /> 3.  Định(luật(BioqSavartqLaplace(<br /> <br /> Từ'trường'<br /> <br /> !  Đinh(luật:(Véc(tơ(cảm(ứng(từ(((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((<br /> do(một(phần(tử(dòng(điện(((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((<br /> !<br /> r<br /> gây(ra(tại(điểm(M(cách(nó(((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((<br /> M<br /> ! α<br /> một(khoảng(r(có:(<br /> Id ℓ<br /> !<br /> dB<br /> <br />   Phương:(vuông(góc(với(mặt((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((<br /> !<br /> phẳng(chứa(phần(tử((((((((((và(điểm(M(<br /> Id ℓ<br /> !<br /> ! !<br /> dB<br /> Id ℓ r<br />   Chiều(sao(cho(3((véc(tơ((((((((((,(((((và((((((((((lập(thành(một(tam(<br /> diện(thuận((xác(định(theo(quy(tắc(vặn(đinh(ốc)(<br />   Độ(lớn(<br /> µ µ Idℓ ⋅ sin α<br /> dB = 0<br /> 4π<br /> r2<br /> µ0 = 4 π ×10 −7 Hm −1<br /> !  Trong(đó(((((((((((((((((((((((((((((((((((((là(hằng(số(từ(của(chân(<br /> µ<br /> không,(((((là(hằng(số(từ(tỷ(đối(của(môi(trường(<br /> <br /> 4.  Quy(tắc(vặn(đinh(ốc(xác(định(chiều(của(véc(tơ(cảm(<br /> ứng(từ(<br /> Từ'trường'<br /> <br /> !  “Đặt(cái(đinh(ốc(theo(chiều(của(dòng(điện,(nếu(quay(<br /> cho(cái(đinh(ốc(tiến(theo(chiều(dòng(điện(thì(chiều(<br /> quay(của(cái(đinh(ốc(tại(một(điểm(sẽ(là(chiều(của(véc(<br /> tơ(cảm(ứng(từ(tại(điểm(đó”(<br /> Chiều'<br /> dòng'<br /> điện'<br /> <br /> Chiều'<br /> dòng'<br /> điện'<br /> <br /> Chiều'<br /> từ'<br /> trường'<br /> <br /> 7/11/15'<br /> <br /> 5.  Nguyên(lý(chồng(chất(từ(trường(<br /> Từ'trường'<br /> <br /> !  Cho(phép(tìm(véc(tơ(cảm(ứng(từ(do(toàn(bộ(dòng(<br /> điện(gây(ra(tại(một(điểm(nào(đó.(Véc(tơ(cảm(ứng(từ(<br /> do(một(dòng(điện(bất(kỳ(gây(ra(tại(một(điểm(nào(đó(<br /> bằng(tổng(các(véc(tơ(cảm(ứng(từ(do(các(phần(tử(dòng(<br /> điện(gây(ra(tại(điểm(đó.(<br /> ! n !<br /> B = ∑ ΔBi<br /> <br /> !<br /> !<br /> !  Dưới(dạng(tích(phân( ΔBi → dBi ; n → ∞<br /> !<br /> !<br /> B=<br /> ∫ dB<br /> i =1<br /> <br /> 7/11/15'<br /> <br /> 6.  Ví(dụ:(Từ(trường(của(một(dây(dẫn((((((((((((((((((((((((((((((((((((((<br /> θ<br /> có(cường(độ(I(thẳng(dài(vô(hạn(<br /> B 2<br /> Từ'trường'<br /> <br /> ! !<br /> ! µ µ "Id ℓ × r $<br /> #<br /> %<br /> dB = 0<br /> 3<br /> 4π<br /> r<br /> B<br /> µ µ I dℓ ⋅ sin θ<br /> B = ∫ dB = 0 ∫<br /> 4π A<br /> r2<br /> <br /> 7/11/15'<br /> <br /> R<br /> !<br /> B ℓ<br /> <br /> R<br /> ℓ<br /> Rdθ<br /> và<br /> = cot θ ⇒ dℓ =<br /> sin θ<br /> R<br /> sin 2 θ<br /> θ<br /> µ µ I 2 dθ ⋅ sin θ µ0 µ I<br /> B= 0 ∫<br /> =<br /> (cos θ1 − cos θ2 )<br /> 4 π θ1<br /> 4π R<br /> R<br /> r=<br /> <br /> µ µI<br /> θ1 = 0; θ2 = π ⇒ B = 0<br /> 2π R<br /> <br /> (Toàn dòng )<br /> <br /> !<br /> B<br /> <br /> !<br /> ! θ r<br /> Id ℓ<br /> <br /> M<br /> <br /> θ1<br /> A<br /> 7/11/15'<br /> <br /> 6.  Ví(dụ:(Từ(trường(của(một(dây(dẫn((((((((((((((((((((((((((((((((((((((<br /> có(cường(độ(I(thẳng(dài(vô(hạn(<br /> Từ'trường'<br /> <br /> 7.  Ví(dụ:(Từ(trường(của(một(vòng(dây(dẫn(hình(tròn(<br /> Từ'trường'<br /> <br /> B=<br /> <br /> µ0 µ IR<br /> <br /> !<br /> dB2<br /> <br /> 2<br /> <br /> 2 (R 2 + h 2 )<br /> <br /> !<br /> dB<br /> <br /> !<br /> dB1<br /> <br /> 3/2<br /> <br /> !<br /> r<br /> <br /> !<br /> r<br /> <br /> h<br /> <br /> !<br /> Id ℓ2<br /> R<br /> <br /> !<br /> Id ℓ1<br /> I<br /> <br /> 7/11/15'<br /> <br /> 1.  Đường(cảm(ứng(từ(<br /> <br /> Định'lý'OstrogradskiIGauss'<br /> <br /> !  Để(biểu(diễn(từ(trường(một(cách(hình(ảnh(người(ta(<br /> dùng(các(đường(cảm(ứng(từ.(Đó(là(những(đường(<br /> còng(mà(tiếp(tuyến(tại(mọi(điểm(của(nó(trùng(với(<br /> phương(của(véc(tơ(cảm(ứng(từ(tại(điểm(đó.(Chiều(của(<br /> đường(sức(từ(trường(là(chiều(của(véc(tơ(cảm(ứng(từ.(<br /> !  Quy(ước:(vẽ(số(đường(cảm(ứng(từ(qua(một(đơn(vị(<br /> diện(tích(đặt(vuông(góc(với(chúng(có(trị(số(bằng(độ(<br /> lớn(của(véc(tơ(cảm(ứng(từ(tại(điểm(đó.(<br /> !  Đặc(điểm:(đường(cảm(ứng(từ(là(những(đường(cong(<br /> kín(không(giao(nhau.(<br /> !  Chiều(đi(ra(từ(cực(bắc,(đi(vào(cực(nam(của(nam(châm(<br /> <br /> 7/11/15'<br /> <br /> 7/11/15'<br /> <br /> 2.  Từ(thông(<br /> <br /> Định'lý'OstrogradskiIGauss'<br /> <br /> !  Định(nghĩa(<br /> <br /> !<br /> n<br /> <br /> !<br /> dS<br /> <br /> !<br /> B<br /> Bn<br /> <br /> !<br /> S<br /> S<br /> <br /> ! !<br /> Φ M = B ⋅ S = Bn ⋅ S<br /> <br /> ∫ dΦ<br /> <br /> !<br /> !<br /> = ∫ B ⋅ dS<br /> <br /> !  Ý(nghĩa:(Từ(thông(có(trị(số(bằng(số(lượng(đường(cảm(<br /> ứng(từ(gửi(qua(diện(tích(S(<br /> ΦM =<br /> <br /> M<br /> <br /> 7/11/15'<br /> <br /> 3.  Định(luật(OxtrogradskyqGauss(<br /> <br /> Định'lý'OstrogradskiIGauss'<br /> <br /> !  Từ(thông(toàn(phần(gửi(qua(mặt(kín(S(bất(kì(có(giá(trị(<br /> đại(số(bằng(không.(<br /> Từ(thông(đi(ra(<br /> !<br /> n<br /> <br /> Từ(thông(đi(vào(<br /> <br /> !<br /> <br /> !<br /> <br /> !  Lưu(số(của(véc(tơ(cảm(ứng(từ(dọc(theo(đường(cong(<br /> kín(là(đại(lượng(về(giá(trị(bằng(tích(phân(của((((((((((((<br /> dọc(theo(toàn(bộ(đường(cong(đó(<br /> !<br /> !<br /> <br /> !<br /> <br /> !<br /> <br /> ∫<br /> " B ⋅ dS = 0<br /> <br /> I<br /> <br /> !  Định(lý(“Lưu(số(của(véc(tơ(cảm(((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((<br /> O<br /> ứng(từ(dọc(theo(một(đường(cong(((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((<br /> r<br /> !<br /> !<br /> kín(có(giá(trị(bằng(tổng(đại(số(dòng((((((((((((((((((((((((((((((((((((((<br /> dℓ<br /> B<br /> điện(xuyên(qua(mặt(cong(giới(hạn(((((((((((((((((((((((((((((((((((<br /> bởi(đường(cong(đó(nhân(với(μ0μ”(<br /> C<br /> <br /> !<br /> <br /> S<br /> <br /> !<br /> <br /> ∫<br /> ∫<br /> # B ⋅ d ℓ = (#) B ⋅ d ℓ ⋅ cos (B ⋅ d ℓ)<br /> ( )<br /> C<br /> <br /> !<br /> n<br /> <br /> ΦM =<br /> <br /> 1.  Lưu(số(của(véc(tơ(cảm(ứng(từ(<br /> <br /> Định'lý'dòng'toàn'phần'<br /> <br /> !<br /> <br /> ∫<br /> # B ⋅ d ℓ = µ µI<br /> ( )<br /> 0<br /> <br /> C<br /> <br /> 7/11/15'<br /> <br /> 2.  Chứng(minh((tham(khảo)(<br /> <br /> 3.  Áp(dụng(<br /> <br /> Định'lý'dòng'toàn'phần'<br /> <br /> !<br /> <br /> #<br /> <br /> !<br /> <br /> C<br /> <br /> # #<br /> dℓ ⋅ cos B ⋅ d ℓ = rdϕ<br /> <br /> (<br /> <br /> )<br /> <br /> I<br /> B = µ0 µ<br /> 2 πr<br /> ! !<br /> I<br /> ∫<br /> ∫<br /> !) B ⋅ d ℓ = (!) µ0 µ 2 π r ⋅ r d ϕ<br /> C<br /> (C<br /> " "<br /> I<br /> ∫<br /> ∫<br /> !) B ⋅ d ℓ = µ0 µ 2 π (!) d ϕ = µ0 µ I<br /> C<br /> (C<br /> <br /> r<br /> M<br /> !<br /> dℓ<br /> <br /> Định'lý'dòng'toàn'phần'<br /> <br /> !  Đường(cong(không(bao((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((<br /> 1<br /> quanh(dòng(điện(<br /> <br /> #<br /> <br /> ∫<br /> ∫<br /> ! B ⋅ d ℓ = (!) B ⋅ d ℓ ⋅ cos (B ⋅ d ℓ)<br /> ( )<br /> C<br /> <br /> 7/11/15'<br /> <br /> ! !<br /> B ⋅dℓ =<br /> ∫<br /> !<br /> <br /> O dϕ<br /> <br /> (C )<br /> <br /> ⇒<br /> <br /> !<br /> B<br /> <br /> ∫<br /> <br /> 1a 2<br /> <br /> " "<br /> B ⋅dℓ +<br /> <br /> "<br /> <br /> "<br /> <br /> ∫<br /> <br /> a<br /> <br /> " "<br /> B ⋅dℓ<br /> <br /> 2<br /> <br /> 2b1<br /> <br /> ∫<br /> ! B ⋅dℓ = 0<br /> ( )<br /> <br /> !  Nhiều(dòng(điện(<br /> <br /> b<br /> <br /> C<br /> <br /> !<br /> <br /> !<br /> <br /> ∫<br /> ! B ⋅ d ℓ = −I<br /> ( )<br /> <br /> 1<br /> <br /> I3<br /> <br /> I1<br /> <br /> + I2 − I3<br /> <br /> C<br /> <br /> I2<br /> 7/11/15'<br /> <br /> 7/11/15'<br /> <br /> 3.  Áp(dụng(<br /> <br /> 3.  Áp(dụng:(Từ(trường(trong(lòng(cuộn(dây(hình(<br /> xuyến(<br /> <br /> Định'lý'dòng'toàn'phần'<br /> <br /> Định'lý'dòng'toàn'phần'<br /> <br /> !  Đường(cong(bao(quanh(dòng(điện(nhiều(lần(<br /> <br /> !<br /> <br /> !<br /> <br /> ∫<br /> ! B ⋅ d ℓ = µ µ ⋅ nI<br /> ( )<br /> 0<br /> <br /> C<br /> <br /> B ! d ℓ = B ⋅ 2 π R = µ0 µ ⋅ nI<br /> ∫<br /> (C )<br /> <br /> B=<br /> <br /> !<br /> <br /> !<br /> <br /> ∫<br /> ! B ⋅dℓ = 0<br /> ( )<br /> C<br /> <br /> !<br /> <br /> µ0 µ ⋅ nI<br /> 2π R<br /> <br /> n(là(số(vòng(dây(<br /> <br /> !<br /> <br /> ∫<br /> ! B ⋅ d ℓ = 2 µ µI<br /> ( )<br /> 0<br /> <br /> C<br /> <br /> 7/11/15'<br /> <br /> 3.  Áp(dụng:(Từ(trường(của(ống(dây(thẳng(((((((((((((((((((<br /> (từ(trường(của(cuộn(cảm)(<br /> Định'lý'dòng'toàn'phần'<br /> <br /> !  Ống(dây(dài(vô(hạn(≡(hình(xuyến(có(bán(kính(bằng(<br /> vô(cùng.(<br /> <br /> !  n0(=(n/2πR(là(mật(độ(số(((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((<br /> vòng(dây(trên(một(đơn((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((<br /> vị(độ(dài(của(ống(dây.(<br /> !  Trên(thực(tế(những(ống(dây(có(chiều(dài(lơn(hơn(<br /> khoảng(10(lần(đường(kính(của(nó(có(thể(coi(gần(đúng(<br /> là(có(từ(trường(đều(bên(trong(ống.(<br /> B = µ0 µn 0 I<br /> <br /> 7/11/15'<br /> <br /> 7/11/15'<br /> <br /> 1.  Lực(Ampere(<br /> <br /> Tác'dụng'của'từ'trường'<br /> <br /> !  Thực(nghiệm(cho(thấy(rằng(mọi(dòng(điện(đặt(trong(<br /> từ(trường(đều(chịu(tác(dụng(của(một(lực(từ(gọi(là(lực(<br /> Ampere.(<br /> !  Một(phần(tử(dòng(điện(dài((((((có(cường(độ(I(đặt(trong(<br /> dℓ<br /> từ(trường(có(cảm(ứng(từ(B(sẽ(chịu(tác(dụng(của(một(<br /> lực(từ(dF(<br /> !<br /> !<br /> Id ℓ<br />   Có(phương(vuông(góc(với(mặt(phẳng(chứa(((((((((và((B<br />   Có(chiều(xác(định(theo(quy(tắc(bàn(tay(trái(<br />   Có(độ(lớn:(((((((((((((((((((((((((((((((((((,(với((((((là(góc(hợp(bởi(hai(véc((((<br /> α<br /> dF<br /> ! = dℓ ⋅ B sin α<br /> !<br /> tơ((((((((((và( B<br /> Id ℓ<br /> <br /> 7/11/15'<br /> <br />
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2