zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Kỹ Thuật - Công Nghệ

» Điện - Điện tử

Bài giảng Trường điện từ: Chương 8 - Châu Văn Bảo (ĐH Công nghiệp TP.HCM)

Chia sẻ: Lê Văn Đức | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:51

Báo xấu

138
lượt xem 29
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mời các bạn tham khảo Bài giảng Trường điện từ: Chương 8 do Châu Văn Bảo thực hiện để nắm bắt những kiến thức về lực từ, vật liệu từ và điện cảm. Đây là tài liệu hữu ích cho các bạn chuyên ngành Điện - Điện tử, mời các bạn tham khảo bài giảng để nắm bắt nội dung chi tiết.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Trường điện từ: Chương 8 - Châu Văn Bảo (ĐH Công nghiệp TP.HCM)

CHƯƠNG 8 LỰC TỪ, VẬT LIỆU TỪ VÀ ĐIỆN CẢM 1/16/2013 Châu Văn Bảo - ĐHCN TP.HCM 1
8.1. Lực từ tác động lên điện tích chuyển động. 1. Điện trường. Một điện tích đứng yên hoặc chuyển động trong điện trường E (Fig 8.1), thì chịu tác động của lực điện trường. FE = QE (1) Figure 8.1 l Lực điện trường cùng phương với E nếu Q dương (Q > 0). l Lực điện trường ngược chiều với E nếu Q âm (Q < 0). 1/16/2013 Châu Văn Bảo - ĐHCN TP.HCM 2
8.1. Lực từ tác động lên điện tích chuyển động. 2. Lực từ. Một điện tích Q chuyển động với vận tốc v trong mật độ từ thông B (Fig 8.2), sẽ chịu tác tác động của lực từ FM = Q(v × B) (2) l Độ lớn of FM là FM = |Q|vB sinθ (3) l Phương of FM vuông góc với v và B. l Chiều cùng chiều với v × B nếu Q >0 và ngược chiều với v × B nếu Q
8.1. Lực từ tác động lên điện tích chuyển động. 3. Lực tổng hợp của điện từ và từ trường. Nếu điện tích Q tồn tại đồng thời một điện trường E và một từ trường B thì lực tổng hợp của E và B tác động lên Q là: (Fig 8.3) F = Q(E + v × B) (4) Figure 8.3 Đây là phương trình Lorentz, cho phép ta tìm quỹ đạo điện tích trong trường điện từ tổng hợp. 1/16/2013 Châu Văn Bảo - ĐHCN TP.HCM 4
8.1. Force on a moving charge. DRILL PROBLEM 9.1 The point charge Q = 18 (nC) has a velocity of 5 × 106 (m/s) in the direction av = 0.60ax + 0.75ay + 0.30az. Calculate the magnitude of the force exerted on the charge by the field: (a) B = −3ax + 4ay + 6az (mT); (b) E = −3ax + 4ay + 6az (kV/m); (c) B and E acting together. ANSWERS. (a) 660 (µN); (b) 140 (µN); (c) 670 (µN). 1/16/2013 Châu Văn Bảo - ĐHCN TP.HCM 5
8.2 Lực tác động lên phần tử dòng và phân bố dòng Xét dây dẫn mang dòng điện I và đặt trong từ trường (Fig 8.4) l dL = aLdL là độ dài vi phân của C l B là mật độ từ trường tại P. l dQ = Idt là điện tích vi phân chứa trong thể tích vi phân dv = dS dL. l v vận tốc chuyển động của dQ at P. ! dL = vdt Figure 8.4 1/16/2013 Châu Văn Bảo - ĐHCN TP.HCM 6
8.2 Lực tác động lên phần tử dòng và phân bố dòng Từ (2), Lực từ vi phân tác động lên dQ là: dF = dQ (v × B) = (Idt) (v × B) = I (vdt) × B or dF = IdL × B (5) Tương tự đối với dòng mặt K, hoặc dòng khối J, các phần tử dòng tương ứng là KdS và Jdv nên lực từ vi phân là: dF = J × Bdv (6) and dF = K × BdS (7) n Lực từ tổng hợp tác động lên các phân bố dòng là: F = Ñ∫ I dL × B = − I Ñ∫ B × dL (8) C C 1/16/2013 Châu Văn Bảo - ĐHCN TP.HCM 7
8.2 Lực tác động lên phần tử dòng và phân bố dòng F = ∫ J × B dv (9) v F = ∫ K × B dS (10) v n Nếu một đoạn dây thẳng chiều dài L mang dòng điện I từ A tới B (Fig 8.5) trong một từ trường đều B, thì lực tác động lên dây dẫn này là (Fig 8.5) Figure 8.5 B F = I ∫ dL × B = I A ( ∫ dL ) × B B A or F=IL×B (11) where L = LAB là đọan dây thẳng từ A to B 1/16/2013 Châu Văn Bảo - ĐHCN TP.HCM 8
8.2 Lực tác động lên phần tử dòng và phân bố dòng EXAMPLE 9.1. Một vòng dây hình vuông nằm trong mặt phẳng z = 0 mang dòng I = 2(mA), đặt trong từ trường của một dây dài vô tận nằm trên trục y mang dòng I’=15A theo hướng –ay. Tìm lực từ tổng tác động lên dây. Figure 8.6 SOLUTION. Xét một điểm bất kỳ P (x,y,0) nằm trong nửa mặt phẳng z = 0, x > 0. Mật độ từ trường tại điểm P do I’ tạo ra: 1/16/2013 Châu Văn Bảo - ĐHCN TP.HCM 9
8.2 Lực tác động lên phần tử dòng và phân bố dòng aR = ax, aL = − ay, aN = aL × aR = az, R = x > 0 I' µ o I' H= a z, B = az 2π x 2π x Ta dùng công thức (8) để tính lực từ F. µ o I' µ o II' l Cạnh 1 dF1 = I dL1 × B1 = I dxa x × az = dx(−a y ) 2π x 2π x µ o II' 3 dx µ o II' F1 = ∫1 ( −a y ) = − ln 3.a y 2π x 2π µ o I' µ o II' l Cạnh 2 dF2 = I dL 2 × B2 = I dya y × az = dy a x 2π × 3 6π µ o II' 2 µ o II' F2 = ∫ o dya x = + 3π a x 6π 1/16/2013 Châu Văn Bảo - ĐHCN TP.HCM 10
8.2 Lực tác động lên phần tử dòng và phân bố dòng µ o I' µ o II' l Side 3 dF3 = I dL 3 × B3 = I dxa x × az = dx(−a y ) 2π x 2π x µ o II' 1 dx µ o II' F3 = ∫ ( −a y ) = + ln 3.a y = − F1 2π 3 x 2π µ o I' µ o II' l Side 4 dF4 = I dL 4 × B4 = I dya y × az = dy a x 2π × 1 2π µ o II' o µ o II' F4 = ∫ dy a x = − ax 2π 2 π Thus, the net force on the loop is 2µ o II' F = F1 + F2 + F3 + F4 = − ax 3π 2 × 4π × 10−7 × 15 × 2 × 10−3 =− ax 3π or F = −8ax (nN) 1/16/2013 Châu Văn Bảo - ĐHCN TP.HCM 11
8.2 Lực tác động lên phần tử dòng và phân bố dòng DRILL PROBLEM 9.2 The field B = −2ax + 3ay + 4az (mT) is present in free space. Find the vector force exerted on a straight wire carrying 12 (A) in the aAB direction, given A(1, 1, 1) and: (a) B(2, 1, 1); (b) B(3, 5, 6). ANSWERS (a) –48ay + 36az (mN); (b) 12ax – 216ay + 168az (mN) 1/16/2013 Châu Văn Bảo - ĐHCN TP.HCM 12
8.3 Lực từ giữa hai phần tử dòng In Fig C9.7: l I1dL1 and I2dL2 là hai phần tử dòng đặt lần lượt tại P1 and P2 Figure C9.7 l dH2 and dB2 = µodH2 lần lượt là từ trường vi phân và mật độ từ thông vi phân tại P2 do I1dL1 tại P1 tạo ra (theo ĐL Biot-Savart): I1dL1 a R12 µo I1dL1 a R12 dH 2  ; dB 2  4π R12 2 4π R12 2 l d(dF2) là lực vi phân trên I2dL2 do I1dL1gây ra: µo I1I 2 d (dF2 )  I 2 dL 2  dB 2  dL 2  (dL1 a R12 ) (12) 4π R12 2 1/16/2013 Châu Văn Bảo - ĐHCN TP.HCM 13
8.3 Lực từ giữa hai phần tử dòng Lực từ tổng F2 µ 0 I1I 2  a 12 × dl1  F2 = 4π ∫L2 ∫L2 R12  2  2  × dl F2 là lực do L1 tác động lên L2 và F1 là lực do L2 tác động lên L1, thì F1 = - F2. Nhưng d(dF2) ≠ - d(dF1) 1/16/2013 Châu Văn Bảo - ĐHCN TP.HCM 14
8.3 Lực từ giữa hai phần tử dòng EXAMPLE 9.2. Hai phần tử điện, I1dL1 = –3ay (A.m) at P1(5, 2, 1) and I2dL2 = –4az (A.m) at P2(1, 8, 5) trong không gian. Tìm lực từ vi phân do I1dL1 tác động lên I2dL2 (Fig 9.7) SOLUTION We have l R12 = r2 – r1 = –4ax + 6ay + 4az Figure 9.7 R12 l a12  R12 Dùng biểu thức (12): 4π .107 (4a z )[(3a y ) (4a x  6a y  4a z )] d (dF2 )  . 4π (16  36  16)1.5 = 8.56ay (nN) 1/16/2013 Châu Văn Bảo - ĐHCN TP.HCM 15
8.3 Lực từ giữa hai phần tử dòng EXAMPLE C9.1. Cho hai dây điện thẳng, song song, dài vô tận mang hai dòng điện I1 và I2 ngược chiều. Tìm lực từ tác động lên mỗi mét chiều dài của từng dây. (Fig 8.8) SOLUTION. Dây dẫn C1 tạo ra B tại dây dẫn C2: µo I B2  (a x ) 2π d Vectơ chỉ phương của đoạn C2 L2 = L2 (– az) µo I 2 L2 F2  I L2a z  B 2  a y (N) Figure 8.8 2π d Lực từ do dây dẫn C1 µo I 2 f2  a y (N/m) (13) tác động lên mỗi mét của C2 is 2π d 1/16/2013 Châu Văn Bảo - ĐHCN TP.HCM 16
8.3 Lực từ giữa hai phần tử dòng DRLILL PROBLEM 9.4 Two differential current elements, I1dL1 = 3ay (µA.m) at P1(1, 0, 0) and I2dL2 = 3(–0.5ax + 0.4ay + 0.3az) (µA.m) at P2(2, 2, 2) are located in free space. Find the vector force exerted on: (a) I2dL2 by I1dL1 (b) I1dL1 by I2dL2. ANSWERS (a) (–1.333ax + 0.333ay – 2.67az)10–20 (N) (b) (4.67ax + 0.667az)10–20 (N) 1/16/2013 Châu Văn Bảo - ĐHCN TP.HCM 17
8.4. Lực từ và momen tác động lên mạch kín 1. Lực từ trường do B đều tác động lên mạch kín Bất cứ mạch kín nào mang dòng điện không đổi và đặt trong từ trường đều sẽ chịu tác động một lực bằng không F = − IB × ∫ dl = 0 L 2. Vectơ momen - Momen của F là: T = R x F z - Phương: là trục mà nó có T khuynh hướng quay quanh đó. - Chiều: theo quy tắc bàn tay 0 y phải: Nếu ngón cái chỉ chiều của F sin α T, thì 4 ngón kia chỉ chiều quay. R F -Độ lớn: T = FRsinα P α x 1/16/2013 Châu Văn Bảo - ĐHCN TP.HCM 18
8.4. Lực từ và momen tác động lên mạch kín 3. Momem do B đều tác động lên vòng dây điện Xét một vòng dây hình chữ nhật tâm 0, hai cạnh Lx, Ly song song x, y và trong mặt phẳng z = 0. Vòng dây mang dòng I và đặt trong từ trường đều B=Byay theo hướng ay. Các ngẫu lực F1=I(Lxax)×(Byay)=ILxByaz Momem đối với gốc 0 F2 = 0 T = R31×F1= (-Lxay)×(ILxByaz) F3 = - F1 T = -ILxLyByax = ISBy(-ax) F4 = 0 1/16/2013 Châu Văn Bảo - ĐHCN TP.HCM 19
8.4. Lực từ và momen tác động lên mạch kín Gọi: m = ISaz = IS là momem lưỡng cực từ của vòng dây § Phương: vuông góc với bề mặt vòng dây § Chiều: theo quy tắc bàn tay phải (ngón cái chỉ chiều của m thì 4 ngón kia chỉ chiều dòng điện I) § Độ lớn: m = IS (A.m2) § Momem T tác động lên vòng dây: T = m×B 4. B đều theo hướng bất kỳ § Giả sử vòng dây đặt trong 1 từ trường đều bất kỳ B = Bxax + Byay + Bzaz § Momem tổng do B tác động lên vòng dây T = IS(Bxay – Byax) 1/16/2013 Châu Văn Bảo - ĐHCN TP.HCM 20

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí

65 tài liệu

2431 lượt tải

THÔNG TIN

TRỢ GIÚP

HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.