VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG A2
Chương 4
TRƯỜNG TĨNH TỪ
Giảng viên: TS. Nguyễn Thị Ngọc Nữ
NỘI DUNG
§4.1 – TỪ TRƯỜNG. VECTƠ CẢM ỨNG TỪ
§4.2 – BÀI TOÁN XÁC ĐỊNH VÀ
§4.3 – ĐƯỜNG CẢM ỨNG TỪ - TỪ THÔNG
§4.4 – ĐỊNH LÍ DÒNG TOÀN PHẦN
§4.5 – LỰC TỪ TÁC DỤNG LÊN DÒNG ĐIỆN
§4.6 – ĐIỆN TÍCH TRONG TỪ TRƯỜNG
§4.1 – TỪ TRƯỜNG. VECTƠ CẢM ỨNG TỪ
1 – Tương tác từ - Từ trường:
Tương tác từ
Từ trường là môi trường vật chất tồn tại xung quanh các dòng điện và tác dụng lực từ lên các dòng điện khác đặt trong nó.
TS. Nguyễn Thị Ngọc Nữ
1
§4.1 – TỪ TRƯỜNG. VECTƠ CẢM ỨNG TỪ
2 – Vectơ cảm ứng từ, vectơ cường độ
từ trường:
Mỗi điểm trong từ trường được đặc trưng bởi vectơ cảm ứng từ và vectơ cường độ từ trường
Đơn vị đo cảm ứng từ B là T (tesla).
Đơn vị đo cường độ từ trường H là A/m (ampe trên mét).
§4.1 – TỪ TRƯỜNG. VECTƠ CẢM ỨNG TỪ
3 – Định luật Biot – Savart - Laplace: Vectơ cảm ứng từ gây bởi một phần tử dòng điện:
M
O
• Phương:
• Chiều: Vuông góc với mp chứa phần tử dđ và điểm khảo sát. Qui tắc đinh ốc hoặc nắm tay phải.
• Độ lớn: • Điểm đặt: tại điểm khảo sát.
§4.1 – TỪ TRƯỜNG. VECTƠ CẢM ỨNG TỪ
4 – Nguyên lý chồng chất từ trường: Vectơ cảm ứng từ gây bởi một dòng điện bất kì:
M
I I
Vectơ cảm ứng từ gây bởi nhiều dòng điện:
TS. Nguyễn Thị Ngọc Nữ
2
§4.2 – BÀI TOÁN XÁC ĐỊNH VÀ
1 – Cảm ứng từ của dòng điện thẳng:
2
B
h
M +
1
• Phương: Vuông góc với mp chứa dđ và điểm khảo sát
A
• Chiều: Qui tắc đinh ốc hoặc nắm tay phải
• Độ lớn: • Điểm đặt: Tại điểm khảo sát.
§4.2 – BÀI TOÁN XÁC ĐỊNH VÀ
2
B
h
M +
1
I M thuộc đthẳng chứa dđ Nửa dđ thẳng
A
A I M M B A I I B A B M
§4.2 – BÀI TOÁN XÁC ĐỊNH VÀ
2– Cảm ứng từ của dòng điện tròn:
M
h
r
R
O
I
• Phương: Là trục của vòng dây
• Chiều: Qui tắc đinh ốc hoặc nắm tay phải
• Độ lớn: Tại điểm khảo sát. • Điểm đặt:
TS. Nguyễn Thị Ngọc Nữ
3
§4.2 – BÀI TOÁN XÁC ĐỊNH VÀ
M
h
R
O
I
Tại tâm O
O
Cung tròn chắn góc ở tâm :
§4.2 – BÀI TOÁN XÁC ĐỊNH VÀ
Mômen từ của dòng điện kín:
có phương vuông góc mp dòng điện;
có chiều xác định theo qui tắc đinh ốc hoặc nắm tay phải.
§4.3 – ĐƯỜNG CẢM ỨNG TỪ - TỪ THÔNG
1 – Đường cảm ứng từ (đường sức từ):
Là đường mà tiếp tuyến với nó tại mỗi điểm trùng với phương của vectơ cảm ứng từ tại điểm đó. Chiều của đường cảm ứng từ là chiều của .
TS. Nguyễn Thị Ngọc Nữ
4
§4.3 – ĐƯỜNG CẢM ỨNG TỪ - TỪ THÔNG
Đặc điểm của các đường cảm ứng từ:
• Các đường cảm ứng từ không cắt nhau. • Mật độ các đường cảm ứng từ tỉ lệ với độ lớn của • Đường cảm ứng từ là đường khép kín, đi ra ở cực N, đi vào cực S của nam châm.
Tập hợp các đường sức từ gọi là từ phổ.
I
o
P
I
Vaøo Nam
Ra Baéc
TS. Nguyễn Thị Ngọc Nữ
5
§4.3 – ĐƯỜNG CẢM ỨNG TỪ - TỪ THÔNG
2 – Từ thông:
dS
Từ thông gởi qua yếu tố diện tích dS là
(S)
Từ thông gởi qua một mặt (S) bất kì:
Đơn vị đo từ thông là vêbe (Wb)
§4.3 – ĐƯỜNG CẢM ỨNG TỪ - TỪ THÔNG
Ý nghĩa:
Từ thông cho biết số đường sức từ gởi qua mặt (S).
Từ thông của từ trường đều gởi qua một diện tích phẳng.
TS. Nguyễn Thị Ngọc Nữ
6
§4.3 – ĐƯỜNG CẢM ỨNG TỪ - TỪ THÔNG
3 – Định lý O – G (đl Gauss):
Từ thông gởi qua một mặt kín bất kì thì luôn bằng không
Ý nghĩa: • Không tồn tại các “từ tích”. • Đường cảm ứng từ phải là đường khép kín. • Từ trường là trường xoáy.
§4.4 – ĐỊNH LÍ DÒNG TOÀN PHẦN
1 – Định lí dòng toàn phần:
Lưu thông của vectơ cường độ từ trường
dọc theo một đường cong kín bất kì thì bằng tổng đại số các dòng điện xuyên qua diện tích giới hạn bởi đường cong kín đó.
Qui ước: Theo chiều lấy tích phân, dòng nào tuân theo qui tắc đinh ốc sẽ có dấu +.
§4.4 – ĐỊNH LÍ DÒNG TOÀN PHẦN
2–Từ trường trong lòng ống dây điện:
Toroid
Solenoid
n: mật độ vòng dây (số vòng quấn trên mỗi mét chiều dài).
TS. Nguyễn Thị Ngọc Nữ
7
§4.5 – LỰC TỪ TÁC DỤNG LÊN DÒNG ĐIỆN
1 – Công thức Ampère: Lực từ tác dụng lên một phần tử dòng điện:
• Phương:
vuông góc với mp chứa phần tử dđ và vectơ cảm ứng từ. theo qui tắc bàn tay trái. • Chiều: • Độ lớn: • Điểm đặt: Tại trung điểm của dℓ
Lực từ tác dụng lên một dòng điện bất kì:
§4.5 – LỰC TỪ TÁC DỤNG LÊN DÒNG ĐIỆN
2-Từ trường đều tác dụng lên dòng điện thẳng
• Phương:
• Chiều: vuông góc với mp chứa dđ và vectơ cảm ứng từ. theo qui tắc bàn tay trái. • Độ lớn: • Điểm đặt: tại trung điểm của dòng điện.
§4.5 – LỰC TỪ TÁC DỤNG LÊN DÒNG ĐIỆN
3-Tương tác giữa 2 dòng điện thẳng song song:
I1
I2
I1
I2
d
Hai đđ // cùng chiều thì hút, ngược chiều thì đẩy nhau.
Lực tương tác trên mỗi mét chiều dài:
TS. Nguyễn Thị Ngọc Nữ
8
§4.5 – LỰC TỪ TÁC DỤNG LÊN DÒNG ĐIỆN
4 – Từ trường đều tác dụng lên khung dây:
I
I
a) Mặt phẳng khung dây vuông góc với đường sức từ:
+
I
I
I
I
I
I
Lực từ có xu hướng làm khung dây bị biến dạng.
§4.5 – LỰC TỪ TÁC DỤNG LÊN DÒNG ĐIỆN
b) Mặt phẳng khung dây không vuông góc với đường sức từ:
Lực từ làm quay khung dây. Mômen của lực từ:
§4.5 – LỰC TỪ TÁC DỤNG LÊN DÒNG ĐIỆN
5 – Công của lực từ:
TS. Nguyễn Thị Ngọc Nữ
9
§4.6– ĐIỆN TÍCH TRONG TỪ TRƯỜNG
1 – Lực Lorentz:
q<0 q>0
Vuông góc với mp chứa • Phương:
• Chiều: Qui tắc bàn tay trái đối với đt dương và bàn tay phải đối với điện tích âm. • Độ lớn: • Điểm đặt: Tại điện tích.
§4.6– ĐIỆN TÍCH TRONG TỪ TRƯỜNG
2- Điện tích chuyển động trong từ trường đều:
a) Nếu vectơ vận tốc đầu Đt cđ thẳng đều theo hướng cũ b) Nếu vectơ vận tốc đầu :
Điện tích chuyển động tròn đều.
r
+
Lực Lorentz:
+
r
Bán kính quĩ đạo:
Chu kì:
§4.6– ĐIỆN TÍCH TRONG TỪ TRƯỜNG
c) Nếu vectơ vận tốc đầu tạo với một góc .
Theo phương lực Lorentz = 0 nên đt chuyển động thẳng đều.
Theo phương lực Lorentz làm đt chuyển động tròn đều.
→ Quĩ đạo của điện tích là đường xoắn lò xo.
TS. Nguyễn Thị Ngọc Nữ
10
§4.6– ĐIỆN TÍCH TRONG TỪ TRƯỜNG
Bán kính xoắn:
h
Chu kì:
Bước xoắn:
§4.6– ĐIỆN TÍCH TRONG TỪ TRƯỜNG
3 – Hiệu ứng Hall:
+ + + + + + +
+ + - - - - - - - -
Hiện tượng xuất hiện các điện tích trái dấu trên bề mặt vật dẫn đang tải điện khi nó đặt trong từ trường gọi là hiệu ứng Hall.
Nguyên nhân: do lực Lorentz tác dụng lên các đt chuyển động trong từ trường.
§4.6– ĐIỆN TÍCH TRONG TỪ TRƯỜNG
Hiệu điện thế Hall
h/số Hall
