BÀI GIẢNG VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG - CHƯƠNG 4 TỪ TRƯỜNG KHÔNG ĐỔI

Chia sẻ: Nguyen Nam | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:40

Thêm vào BST

Báo xấu

299
lượt xem 55
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Dòng điện không đổi 1. Bản chất dòng điện: dòng các hạt điện chuyển động có h-ớng, chiều của hạt r d-ơng E - - - I Trong kim loại -e e -e Trong dung dịch điện phân Trong chất khí .2. Những đại l-ợng đặc tr-ng: • C-ờng độ dòng điện= điện l-ợng qua S/s dq I= dt • Véc tơ mật độ dòng điện r M tai điểm M có gốc tại M, J chiều chuyển động hạt dSn d-ơng, giá trị r r dI = JdS n = JdS dI r r J= A/m2 dS n I = dI = JdS...

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: BÀI GIẢNG VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG - CHƯƠNG 4 TỪ TRƯỜNG KHÔNG ĐỔI

Bμi gi¶ng VËt lý ®¹i c−¬ng T¸c gi¶: PGS. TS §ç Ngäc UÊn ViÖn VËt lý kü thuËt Tr−êng §H B¸ch khoa Hμ néi
Ch−¬ng IV Tõ tr−êng kh«ng ®æi
I. Dßng ®iÖn kh«ng ®æi 1. B¶n chÊt dßng ®iÖn: dßng c¸c h¹t ®iÖn chuyÓn ®éng cã h−íng, chiÒu cña h¹t r d−¬ng E -e - + -e -+ e + -- -+- e + -- - + +- + e - + - I Trong dung Trong chÊt Trong kim dÞch ®iÖn ph©n khÝ lo¹i
2. Nh÷ng ®¹i l−îng ®Æc tr−ng: • C−êng ®é dßng ®iÖn= ®iÖn l−îng qua S/s t t dq q = ∫ dq = ∫ Idt = It I= 1C=1A.1s dt 0 0 • VÐc t¬ mËt ®é dßng ®iÖn r M tai ®iÓm M cã gèc t¹i M, J chiÒu chuyÓn ®éng h¹t dSn rr d−¬ng, gi¸ trÞ dI = JdS n = JdS dI J= rr A/m2 ∫ ∫ I = dI = JdS dS n S S
èng dßng ®iÖn: n0, |e|, v , dSn r Sè h¹t ®iÖn ®i qua dSn trong v r + J mét ®¬n vÞ thêi gian: + dn = n 0 ( vdS n ) dSn dI =| e | dn =| e | n 0 ( vdS n ) J = dI / dS n = n 0 | e | v r r J = n 0 ev r r Dßng nhiÒu lo¹i h¹t: J = ∑ n 0 i e i v i i
3. §Þnh luËt Ohm ®èi víi mét ®o¹n m¹ch ®iÖn trë thuÇn rB I=(V1 -V2)/R A rE §é dÉn cña ®o¹n m¹ch: I V g=1/R V1 > 2 • §iÖn trë vμ ®iÖn trë suÊt: R=(V1 -V2)/I R=ρl/Sn Ω=V/A • D¹ng vi ph©n ®Þnh V+dV V r luËt Ohm r E dSn dI=[V-(V+dV)]/R=-dV/R J R=ρdl/dSn dl
r r J = σE J = σE dI 1 dV J= = (− ) dS n ρ dl rr T¹i mét ®iÓm bÊt k× cã J~E dßng ®iÖn ch¹y qua: - • SuÊt ®iÖn ®éng C - + Nguån ®iÖn: Duy - tr× cùc d−¬ng, ©m + =>Lùc l¹ ®Èy ®iÖn tÝch trong nguån: T−¬ng t¸c ph©n tö, c¶m øng ®iÖn tõ, lùc ®iÖn tõ => Tr−êng l¹
• SuÊt ®iÖn ®éng cña nguån ®iÖn: lμ ®¹i l−îng cã gi¸ trÞ b»ng c«ng cña lùc ®iÖn tr−êng dÞch chuyÓn ®iÖn tÝch +1 mét vßng quanh m¹ch kÝn cña nguån ®ã. ∫ r r* r ζ = A/q A = q(E + E )ds r C E VÐc t¬ c−êng ®é tr−êng tÜnh ®iÖn r* E VÐc t¬ c−êng ®é ®iÖn tr−êng l¹ rr r* r rr ζ = A / q = ∫ Ed s + ∫ E d s ∫ Ed s = 0 C C C
SuÊt ®iÖn ®éng cña nguån ®iÖn: lμ ®¹i l−îng cã gi¸ trÞ b»ng c«ng cña lùc ®iÖn tr−êng l¹ dÞch chuyÓn ®iÖn tÝch +1 mét vßng quanh m¹ch kÝn cña nguån ®ã. r* r SuÊt ®iÖn ®éng cña nguån ζ = ∫ E d s ®iÖn =L−u sè cña tr−êng l¹ C - + Trong pin t¹i bÒ mÆt ®iÖn cùc cã hiÖu thÕ nh¶y vät: v S§§ trong pin=tæng c¸c ΔV hiÖu ®iÖn thÕ nh¶y vät ΔV ΔV
1. T−¬ng t¸c tõ cña dßng ®iÖn, ®Þnh luËt Ampe 1.1. ThÝ nghiÖm vÒ t−¬ng t¸c tõ T−¬ng t¸c tõ T−¬ng t¸c tõ cña dßng ®iÖn - -+ +
r r = OMr 1.2. §Þnh luËt Ampe rr r n r d l , r vμ n theo thø tù nμy I 0 d l0 r θ θ0 r hîp thμnh tam diÖn thuËn Or M r §LAmpe trong ch©n kh«ng: P Id l dF0 r r r Id l t¸c dông lªn I 0 d l0 lùc dF0 cã : rr x Ph−¬ng vu«ng gãc víi mÆt ph¼ng chøa n, d l0 rr r y Cã chiÒu sao cho d l0 , n vμ dF0 theo thø tù nμy t¹o thμnh tam diÖn thuËn I 0 dl 0 sin θ0 Idl sin θ z Cã ®é lín b»ng dF0 = k. 2 r μ k= μ0 =4π.10-7 H/m - H»ng sè tõ 0 4π
r rr r μ 0 I 0 d l0 × ( Id l × r ) BiÓu thøc: dF0 = . 4π r r3 rr r | I 0 d l0 × n |= I 0 dl 0 . sin θ0 | Id l × r |= Idl.r sin θ r rr r μ 0μ I 0 d l0 × ( Id l × r ) dF = . Trong m«i tr−êng: 4π r3 μ - H»ng sè tõ m«i hay ®é tõ thÈm tû ®èi cña m«i tr−êng nãi lªn kh¶ n¨ng dÉn tõ μKK≈1; μFe rÊt lín §Þnh luËt Ampe lμ ®Þnh luËt c¬ b¶n trong t−¬ng t¸c tõ (t−¬ng øng §/L Cul«ng trong t−¬ng t¸c ®iÖn) §óng víi t−¬ng t¸c gi÷a c¸c dßng ®iÖn h÷u h¹n
2.VÐc t¬ c¶m øng tõ vμ vÐc t¬ c−êng ®é tõ tr−êng 2.1. Kh¸i niÖm vÒ tõ tr−êng: • T−¬ng t¸c gi÷a c¸c dßng thùc hiÖn nh− thÕ nμo? • Cã 2 thuyÕt: ThuyÕt t−¬ng t¸c xa, vμ ThuyÕt t−¬ng t¸c gÇn ThuyÕt t−¬ng t¸c xa: Kh«ng th«ng qua m«i tr−êng nμo, tøc thêi vtt =∞, Dßng ®iÖn kh«ng g©y biÕn ®æi m«i tr−êng => Tr¸i víi tiÒn ®Ò Anhxtanh ThuyÕt t−¬ng t¸c gÇn: Dßng ®iÖn lμm m«i tr−êng xung quanh biÕn ®æi, g©y ra mét tõ tr−êng lan truyÒn víi v=c, Tõ tr−êng g©y tõ lùc lªn dßng ®iÖn kh¸c vtt =c; §óng
2.2. VÐc t¬ c¶m øng tõ Tr−êng tÜnh ®iÖn, lùc t−¬ng t¸c tÜnh ®iÖn r r r r r F 1 q. r q.q 0 r 1 ⇒E = = F= .3 .3 q 0 4πε 0 ε r 4 πε 0 ε r Lùc t−¬ng t¸c tõ cña 2 dßng ®iÖn r r r r μ 0μ I 0 d l0 × ( Id l × r ) dF = . r 4π r3 r dB Idl g©yra tõ tr−êng r θ r Or víi vÐc t¬ c¶m øng M Id l P rr tõ r μ μ Id l × r dB = 0 . 4π r3
r §Þnh lý Bi«-xava-Laplatz: r r r dB r lμ r dB do Idl g©y ra t¹i M c¸ch r Orθ mét vÐc t¬ cã: M Id l P rr x Gèc t¹i M r y Ph−¬ng dB ⊥ P chøa Id l vμ r r r r z ChiÒu sao cho 3 vÐc t¬ d l , r vμ dB theo thø tù ®ã hîp thμnh tam diÖn thuËn Qui t¾c vÆn ren ph¶i: ChiÒu vÆn cña tõ tr−êng, ChiÒu tiÕn cña dßng ®iÖn r r r μ 0μ Idl sin θ ⇒ dF = I 0 d l0 × dB { Gi¸ trÞ dB = . 4π r2
2.3. Nguyªn lý chång chÊt tõ tr−êng r VÐc t¬ c¶m øng tõ B do mét dßng ®iÖn bÊt kúr g©y ra t¹i M b»ng tæng c¸c vÐc t¬ c¶m øng tõ dB do tÊt c¶ c¸c phÇn tö nhá cña dßng ®iÖn g©y ra: r r B = ∫ dB c¶ dßng ®iÖn Trong c¸c bμi to¸n cô thÓ: X¸c ®Þnh ph−¬ng, chiÒu b»ng h×nh vÏ. TÝnh tÝch ph©n x¸c ®Þnh gi¸ trÞ cña B. VÐc t¬ c¶m øng tõ do nhiÒu dßng ®iÖn g©y ra rr r r nr B = B1 + B2 + .... + B n = ∑ Bi i =1
2.4. VÐc t¬ c−êng ®é tõ tr−êng VÐc t¬ c¶m øng tõ chøa μ nªn mËt ®é ®−êng søc thay ®æi => VÐc t¬ c−êng ®é tõ tr−êng kh«ng r r phô thuéc vμo m«i tr−êng: B H= μ 0μ 2.5. øng dông: a, C¶m øng tõ cña mét dßng ®iÖn th¼ng B θ2 μ 0μI dl sin θ .∫ B= r 4π AB r 2 B R× r Rdθ θr l R l = cot gθ ⇒ dl = r= dl sin θ θ1 sin 2 θ R A
θ2 μ 0μI dθ sin θ μ 0μI .∫ θ2 B= = ( − cos θ) |θ1 4π θ 4 πR R 1 μ 0μI B= (cos θ1 − cos θ 2 ) 4 πR Dßng ®iÖn th¼ng dμi v« h¹n:θ1=0, θ2=π μ 0μI 1A I I=1A, 2πR=1m H= B= , H= , 2 πR 2 πR 1m A/m lμ c−êng ®é tõ tr−êng sinh ra trong ch©n kh«ng bëi mét dßng ®iÖn ch¹y qua mét d©y dÉn th¼ng dμi v« h¹n, thiÕt diÖn trßn t¹i c¸c ®iÓm trªn vßng trßn ®ång trôc víi d©y cã chu vi lμ 1m
r b, Dßng ®iÖn trßn r dB r dB 2 dB = 2dB1 cos β dB1 rr β rh r μ 0μ Idl sin θ r R cos β = dB1 = . r d l2 4π r2 r Rn r π 1 sin θ = sin = 1 d l1 r = (R +2 22 h) r 2 r μ 0μPm μ 0μ Idl.R B= dB = .2 2π ( R + h )2 3/ 2 2 π( R + h ) 2 2 3/ 2 r πR μ 0μIR μ 0μIπR 2 r ∫ dl = 2π( R 2 + h 2 ) 3 / 2 S = S.n B= 2 π( R 2 + h 2 ) 3 / 2 r r 0 Pm = IS
r c, H¹t ®iÖn chuyÓn ®éng dB do phÇn tö r dßng ®iÖn r r μ 0μ Id l × r r r dn = n 0 dV = n 0S n dl dB = . r 4π r3 r rr dl + r dB μ 0μ Id l × r r Bq = = . vd l r 4π n 0S n dl.r =v 3 dn dl I = jS n = n 0 | q | vSn rr r μ 0 μ qv × r Bq = .3 r 4π r r r r q>0 B q qv r Bq r theo thø tù ®ã hîp thμnh v r tam diÖn thuËn + - I