Giáo trình Vật lý đại cương (Dành cho sinh viên đại học chính quy ngành Y - Dược): Phần 2

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:114

Thêm vào BST

Báo xấu

70
lượt xem 11
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình Vật lý đại cương (Dành cho sinh viên đại học chính quy ngành Y - Dược): Phần 2 trang bị cho người học những nội dung cơ bản về điện từ và quang học. Thông qua phần này, người học có thể nắm bắt được những kiến thức như: Tĩnh điện, dòng điện không đổi, từ trường dòng điện không đổi, cảm ứng điện từ, dao động điện từ, sóng điện từ,... Mời các bạn cùng tham khảo.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Vật lý đại cương (Dành cho sinh viên đại học chính quy ngành Y - Dược): Phần 2

PHҪN THӬ BA: ĈIӊN TӮ CHѬѪNG 1 TƬNH ĈIӊN 1. KHÁI NIӊM MӢ ĈҪU 1.1 Sӵ nhiӉm ÿiӋn do cӑ sát: Tӯ thӃ kӹ VI trѭӟc công nguyên ngѭӡi ta ÿã nhұn thҩy khi ÿem cӑ sát thuӹ tinh, êbônit và mӝt sӕ vұt khác vào len dҥ, thì thuӹ tinh, êbônit ... có khҧ năng hút các vұt nhҽ nhѭ giҩy vөn, lông chim ... HiӋn tѭӧng ÿó gӑi là hiӋn tѭӧng nhiӉm ÿiӋn do cӑ sát. Thuӹ tinh, êbônit ... ÿѭӧc gӑi là vұt nhiӉm ÿiӋn. Qua sӵ nhiӉm ÿiӋn do cӑ sát ngѭӡi ta thҩy chӍ xuҩt hiӋn 2 loҥi ÿiӋn tích: - Loҥi ÿiӋn tích xuҩt hiӋn giӕng nhѭ ӣ thuӹ tinh khi cӑ sát vào len dҥ gӑi là ÿiӋn tích dѭѫng (+). - Loҥi ÿiӋn tích xuҩt hiӋn nhѭ ӣ thanh êbônit khi cӑ sát vào len dҥ gӑi là ÿiӋn tích âm (-). Qua thӵc nghiӋm còn thҩy các loҥi ÿiӋn tích tѭѫng tác vӟi nhau: hai ÿiӋn tích cùng dҩu thì ÿҭy nhau, khác dҩu thì hút nhau. 1.2. Sѫ lѭӧc vӅ thuyӃt ÿiӋn tӱ: Qua nhiӅu thí nghiӋm các nhà bác hӑc ÿã ÿi ÿӃn kӃt luұn: - ĈiӋn tích trên mӝt vұt mang ÿiӋn bҩt kǤ có cҩu tҥo gián ÿoҥn, nó luôn luôn bҵng mӝt sӕ nguyên lҫn cӫa mӝt ÿiӋn lѭӧng nhӓ nhҩt gӑi là ÿiӋn tích nguyên tӕ: ÿiӋn tích nguyên tӕ có giá trӏ q 0 = 1,6.10-19 C. Các hҥt mang ÿiӋn tích nguyên tӕ có electron mang ÿiӋn tích nguyên tӕ âm, proton mang ÿiӋn tích nguyên tӕ dѭѫng: Proton và ÿiӋn tӱ (electron) ÿӅu có trong thành phҫn cҩu tҥo nguyên tӱ cӫa mӑi chҩt. Proton nҵm ӣ hҥt nhân nguyên tӱ, ÿiӋn tӱ chuyӇn ÿӝng xung quanh hҥt nhân. Ӣ trҥng thái bình thѭӡng sӕ proton và ÿiӋn tӱ cӫa mӝt nguyên tӱ luôn luôn bҵng nhau (bҵng sӕ thӭ tӵ Z cӫa nguyên tӕ trong bҧng tuҫn hoàn Mendeleep), ta nói nguyên tӱ trung hoà vӅ ÿiӋn. NӃu vì lý do nào ÿó nguyên tӱ mҩt, thu thêm ÿiӋn tӱ sӁ trӣ thành mӝt phҫn tӱ mang ÿiӋn. NӃu mҩt ÿiӋn tӱ nguyên tӱ sӁ mang ÿiӋn dѭѫng gӧi là ion (+), nӃu thu thêm ÿiӋn tӱ nguyên tӱ trӣ thành mang ÿiӋn âm gӧi là ion (-). Hӑc thuyӃt căn cӭ vào chuyӇn ÿӝng cӫa ÿiӋn tӱ ÿӇ giҧi thích các hiӋn tѭӧng vӅ ÿiӋn gӑi là thuyӃt ÿiӋn tӱ. 84 http://www.ebook.edu.vn http://tieulun.hopto.org
1.3. Ĉӏnh luұt bҧo toàn ÿiӋn tích: Các hiӋn tѭӧng vӅ ÿiӋn luôn luôn tuân theo ÿӏnh luұt bҧo toàn ÿiӋn tích: Các ÿi͏n tích không th͋ t͹ nhiên sinh ra, cǊng không t͹ bi͇n m̭t, nó ch͑ có th͋ truy͉n tͳ v̵t này sang v̵t khác ho̿c ph͛n này sang ph̯n khác cͯa v̵t. Nói mӝt cách khác: T͝ng ÿ̩i s͙ các ÿi͏n tích trong m͡t h͏ cô l̵p là không ÿ͝i . Thí dө: Khi cӑ sát thuӹ tinh vào len dҥ nӃu thuӹ tinh mang ÿiӋn dѭѫng thì ÿiӋn tӱ tӯ thuӹ tinh ÿã mҩt ÿi, có nghƭa là nó phҧi chuyӇn sang len dҥ, do ÿó len dҥ phҧi mang ÿiӋn âm. Ĉӝ lӟn ÿiӋn tích trên hai vұt luôn luôn bҵng nhau nӃu trѭӟc ÿó hai vұt ÿӅu chѭa mang ÿiӋn. 1.4. Vұt dүn ÿiӋn, vұt cách ÿiӋn 1.4.1. V̵t d̳n ÿi͏n: Là nhӳng vұt mà ÿiӋn tích có thӇ chuyӇn ÿӝng tӵ do trong toàn bӝ thӇ tích cӫa vұt. Thí dө nhѭ kim loҥi, các dung dӏch ÿiӋn phân, chҩt khí ÿã bӏ ion hoá, các cѫ thӇ sӕng... 1 .4.2. V̵t cách ÿi͏n (ÿi͏n môi) Là các vұt mà ÿiӋn tích không thӇ chuyӇn ÿӝng tӯ ÿiӇm này ÿӃn ÿiӇm kia cӫa vұt (không có ÿiӋn tích tӵ do). Thí dө: Thuӹ tinh, êbônit, cao su, gӛ, không khí khô ... Chú ý: Sӵ phân chia ra vұt dүn ÿiӋn và cách ÿiӋn chӍ có tính chҩt quy ѭӟc. Thӵc vұy trong nhӳng ÿiӅu kiӋn nhҩt ÿӏnh vұt nào cǊng có thӇ dүn ÿiӋn ÿѭӧc, chúng chӍ khác nhau là ÿӝ dүn ÿiӋn nhiӅu hay ít. Khi thay ÿәi ÿiӅu kiӋn thì tính dүn ÿiӋn thay ÿәi. Thí dө: thӫy tinh ӣ ÿiӅu kiӋn bình thѭӡng dүn ÿiӋn rҩt yӃu (không dүn ÿiӋn) nhѭng ӣ nhiӋt ÿӝ cao có thӇ dүn ÿiӋn. Ngoài ra có mӝt nhóm chҩt có tính chҩt dүn ÿiӋn trung gian giӳa vұt dүn ÿiӋn và ÿiӋn môi. Ĉó là các chҩt bán dүn. Trong chѭѫng này chӍ nghiên cӭu tѭѫng tác và tính chҩt cӫa các ÿiӋn tích ÿӭng yên (so vӟi hӋ quy chiӃu dùng ÿӇ nghiên cӭu ÿiӋn tích ÿó). 2. ĈӎNH LUҰT CULÔNG (COULOMB) Nhѭ ta ÿã biӃt các ÿiӋn tích tѭѫng tác vӟi nhau: cùng dҩu thì ÿҭy nhau, khác dҩu thì hút nhau. Tѭѫng tác giӳa hai ÿiӋn tích ÿӭng yên gӑi là tѭѫng tác tƭnh ÿiӋn (hay là tѭѫng tác Cu lông). 1875 Cu lông, nhà bác hӑc ngѭӡi Pháp bҵng thӵc nghiӋm ÿã xác ÿӏnh ÿѭӧc lӵc tѭѫng tác giӳa hai ÿiӋn tích ÿiӇm. 2.1. ĈiӋn tích ÿiӇm: Là nhӳng vұt mang ÿiӋn có kích thѭӟc nhӓ không ÿáng kӇ so vӟi khoҧng cách tӯ ÿiӇm ÿó ÿӃn nhӳng ÿiӇm hoһc nhӳng vұt mang ÿiӋn khác mà ta ÿang khҧo sát. Nhѭ vұy khái niӋm ÿiӋn tích ÿiӇm chӍ có tính chҩt tѭѫng ÿӕi, tѭѫng tӵ nhѭ khái niӋm chҩt ÿiӇm trong cѫ hӑc. 85 http://www.ebook.edu.vn http://tieulun.hopto.org
2.2. Ĉӏnh luұt Cu lông trong chân không. Giҧ sӱ có hai ÿiӋn tích ÿiӇm q1, q2 ÿҥt trong chân không cách nhau mӝt khoҧng r. Ĉӏnh luұt Cu lông phát biӇu nhѭ sau: L͹c t˱˯ng tác giӳa hai ÿi͏n tích ÿi͋m có ph˱˯ng n̹m trên ÿ˱ͥng th̻ng k͇, hai ÿi͏n tích, có chi͉u: 2 ÿi͏n tích cùng ḓu thì ÿ̱y nhau, 2 ÿi͏n tích khác ḓu hút nhau (Hình 1.1). Có ÿ͡ lͣn tͽ l͏ thu̵n vͣi tích s͙ ÿ͡ lͣn cͯa hai ÿi͏n tích, tͽ l͏ ngh͓ch vͣi bình ph˱˯ng kho̫ng cách giͷa hai ÿi͏n tích ÿó. VӅ mһt ÿӝ lӟn ta có: Trong ÿó K là hӋ sӕ tӹ lӋ. Trong hӋ SI: 1 K ÿѭӧc gӑi là hҵng sӕ ÿiӋn, có giá trӏ Z0 = 4SH 0 8,86.10-12 (N-1, C2m-2) K = 9.109 (N.C2m-2) & Ta có thӇ biӇu diӉn ÿӏnh luұt Cu lông dѭӟi dҥng véc tѫ nhѭ sau: Kҿ véc tѫ r gӕc q1 ngӑn q2 thì: 2.3. Ĉӏnh luұt Cu lông trong các môi trѭӡng. Thӵc nghiӋm cǊng chӭng tӓ nӃu hai ÿiӋn tích ÿiӇm ÿһt trong chҩt ÿiӋn môi có cùng khoҧng cách nhѭ khi chúng ÿһt trong chân không thì lӵc tѭѫng tác sӁ giҧm ÿi H lҫn. Công thӭc (1) sӁ là: Trong ÿó H ÿѭӧc gӑi là hҵng sӕ ÿiӋn môi phө thuӝc vào bҧn chҩt cӫa ÿiӋn môi, nhiӋt ÿӝ. Thí dө: Trong chân không H = 1 Không khí: H = 1,006 | 1 Nѭӟc H = 81 Chú ý: Ĉӏnh luұt Cu lông mӟi chӍ cho ta xét tѭѫng tác giӳa hai ÿiӋn tích ÿiӇm Tuy nhiên nӃu áp dөng nguyên lý tәng hӧp lӵc trong cѫ hӑc ta có thӇ xét tѭѫng tác giӳa hai vұt mang ÿiӋn bҩt kǤ. Thұt vұy, 86 http://www.ebook.edu.vn http://tieulun.hopto.org
- NӃu hӋ gӗm nhiӅu ÿiӋn tích ÿiӇm q1, q2,… qn Phân bӕ gián ÿoҥn trong không gian và mӝt ÿiӋn tích do ÿҥt trong không gian ÿó. Ta xét tѭѫng tác tӯng hӋ 2 ÿiӋn tích q1 và q0; q2 và q0 … qn và q0 ta sӁ có: - NӃu vұt mang ÿiӋn bҩt kǤ. Ta có thӇ chia vұt thành vô sӕ phҫn mang ÿiӋn rҩt nhӓ hӧp thành, mӛi phҫn nhѭ thӃ coi nhѭ ÿiӋn tích ÿiӇm. - Dӵa vào phѭѫng pháp tính toán trên ÿây ngѭӡi ta chӭng minh ÿѭӧc tѭѫng tác giӳa hai quҧ cҫu mang ÿiӋn ÿӅu có có thӇ xác ÿӏnh bҵng ÿӏnh luұt Cu lông song phҧi coi ÿiӋn tích cӫa mӛi quҧ cҫu nhѭ mӝt ÿiӋn tích ÿiӇm nҵm ӣ tâm quҧ cҫu ÿó. 3. ĈIӊN TRѬӠNG CӪA CÁC ĈIÊN TÍCH ĈIӆM 3.1. Khái niӋm vӅ ÿiӋn trѭӡng. Ta ÿã biӃt các ÿiӋn tích tѭѫng tác vӟi nhau ngay cҧ khi chúng ÿһt trong chân không. Ӣ ÿây có thӇ ÿһt ra nhiӅu câu hӓi: Lӵc tѭѫng tác ÿó truyӅn ÿi nhѭ thӃ nào? Có cҫn môi trѭӡng xung quanh không? Khi chӍ có mӝt ÿiӋn tích thì môi trѭӡng xung quanh có gì thay ÿәi? ĈӇ trҧ lӡi các câu hӓi trên trong quá trình phát triӇn cӫa vұt lý hӑc ÿã có hai giҧ thuyӃt ÿӕi lұp nhau: ThuyӃt tác dөng xa, thuyӃt tác dөng gҫn. Theo thuyӃt tác dөng xa, ÿiӋn tích tѭѫng tác vӟi nhau không cҫn mӝt môi trѭӡng trung gian mà nó ÿѭӧc truyӅn tӯ ÿiӋn tích này ÿӃn ÿiӋn tích kia mӝt cách tӭc thӡi vӟi vұn tӕc vô cùng lӟn. CǊng theo thuyӃt này nӃu chӍ có mӝt ÿiӋn tích thì môi trѭӡng xung quanh ÿiӋn tích ÿó không biӃn ÿәi gì. Thӯa nhұn thuyӃt tѭѫng tác (tӭc là truyӅn vұn ÿӝng) không cҫn thông qua vұt chҩt, thuyӃt tác dөng xa ÿã thӯa nhұn có vұn ÿӝng phi vұt chҩt do ÿó thuyӃt ÿã bӏ bác bӓ. Trái vӟi thuyӃt tác dөng xa, thuyӃt tác dөng gҫn cho rҵng xung quanh mӛi ÿiӋn tích có xuҩt hiӋn mӝt dҥng vұt chҩt "ÿһc biӋt" gӑi là ÿiӋn trѭӡng. Nhӡ ÿiӋn trѭӡng các ÿiӋn tích mӟi tѭѫng tác ÿѭӧc vӟi nhau, vұn tӕc truyӅn phҧi là hӳu hҥn. Mӝt tính chҩt cѫ bҧn cӫa ÿiӋn trѭӡng là khi ÿһt mӝt ÿiӋn tích trong ÿiӋn trѭӡng thì ÿӅu bӏ ÿiӋn trѭӡng tác dөng lӵc. Khoa hӑc hiӋn ÿҥi ÿã chӭng minh thuyӃt tác dөng gҫn là ÿúng. Vұy xung quanh ÿiӋn tích ÿӭng yên xuҩt hiӋn mӝt ÿiӋn trѭӡng. ĈiӋn trѭӡng là mӝt dҥng cӫa vұt chҩt. 87 http://www.ebook.edu.vn http://tieulun.hopto.org
3.2.Véc tѫ cѭӡng ÿӝ ÿiӋn trѭӡng. 3.2.1. Ĉ͓nh nghƭa. Giҧ sӱ có mӝt ÿiӋn tích do ÿһt tҥi mӝt ÿiӇm trong ÿiӋn trѭӡng. ĈiӋn tích do rҩt nhӓ ÿӇ nó không làm thay ÿәi ÿiӋn trѭӡng mà ta ÿang xét, ÿiӋn tích q0 ÿѭӧc gӑi là ÿiӋn tích thӱ (q0 > 0). Thӵc nghiӋm chӭng tӓ: & ÿӕi vӟi mӝt ÿiӇm xác ÿӏnh E ÿѭӧc gӑi là véc tѫ cѭӡng ÿӝ ÿiӋn trѭӡng. Vұy: Véc t˯ c˱ͥng ÿ͡ ÿi͏n tr˱ͥng t̩i m͡t ÿi͋m là m͡t ÿ̩i l˱ͫng véc t˯ có giá tr͓ b̹ng l͹c cͯa ÿi͏n tr˱ͥng tác dͭng lên m͡t ÿ˯n v͓ ÿi͏n tích d˱˯ng ÿ̿t t̩i ÿó. Vì vұy véc tѫ cѭӡng ÿӝ ÿiӋn trѭӡng ÿһc trѭng cho ÿiӋn trѭӡng vӅ phѭѫng diӋn tác dөng lӵc. & Trong hӋ SI ÿѫn vӏ cӫa E là (V.m-1). 3.2.2. Véc t˯ c˱ͥng ÿ͡ ÿi͏n tr˱ͥng gây ra bͧi m͡t ÿi͏n tích ÿi͋m: Giҧ sӱ có mӝt ÿiӋn tích ÿiӇm q. Xung quanh q có mӝt ÿiӋn trѭӡng. Tҥi mӝt ÿiӇm M cách q mӝt khoҧng r nӃu ta ÿһt ÿiӋn tích qui. Theo ÿӏnh luұt Cu lông lӵc tác dөng cӫa ÿiӋn trѭӡng q lên q0 là: & & & Rõ ràng: q > 0 thì E cùng chiӅu r q < 0 thì E & ngѭӧc chiӅu r 3.2.3. Véc t˯ c˱ͥng ÿ͡ ÿi͏n tr˱ͥng do h͏ ÿi͏n tích ÿi͋m. Giҧ sӱ có hӋ ÿiӋn tích ÿiӇm q1, q2, … qn Tҥi mӝt ÿiӇm M trong ÿiӋn trѭӡng do hӋ ÿiӋn tích ÿiӇm trên gây ra nӃu ta ÿһt ÿiӋn tích thӱ q0. 88 http://www.ebook.edu.vn http://tieulun.hopto.org
BiӇu thӭc (6) ÿѭӧc gӑi là nguyên lý chӗng chҩt cӫa ÿiӋn trѭӡng. 3.3. Lѭӥng cӵc ÿiӋn 3.3.1. Ĉ͓nh nghƭa: L˱ͩng c͹c ÿi͏n là h͏ hai ÿi͏n tích ÿi͋m có ÿi͏n tích b̹ng nhau và trái ḓu (+q, -q) cách nhau m͡t kho̫ng 1 r̭t nh͗ so vͣi kho̫ng cách tͳ l˱ͩng c͹c ÿi͏n tͣi ÿi͋m ÿang xét. ĈӇ ÿһc trѭng cho lѭӥng cӵc ÿiӋn ngѭӡi ta dùng mӝt ÿҥi lѭӧng vұt lý gӑi là mô men lѭӥng cӵc ÿiӋn, ÿѭӧc ÿӏnh nghƭa: Ĉѭӡng thҷng nӕi giӳa q và -q ÿѭӧc gӑi là trөc lѭӥng cӵc ÿiӋn. 3.3.2.Ĉi͏n tr˱ͥng do l˱ͩng c͹c ÿi͏n gây ra: & Trong ÿó: q: là ÿӝ lӟn cӫa mӛi ÿiӋn tích l : ÿѭӧc kӇ tӯ - q ÿӃn +q. ĈӇ ÿѫn giҧn ta chӍ xét cѭӡng ÿӝ ÿiӋn trѭӡng do lѭӥng cӵc ÿiӋn gây ra tҥi nhӳng ÿiӇm nҵm trên ÿѭӡng trung trӵc cӫa 1, cách 1 mӝt khoҧng r > > 1. Theo nguyên lý chӗng chҩt cӫa ÿiӋn trѭӡng ta có: VӅ ÿӝ lӟn: & & & E có phѭѫng song song l , có chiӅu ngѭӧc chiӅu vӟi l . 89 http://www.ebook.edu.vn http://tieulun.hopto.org
3.3.3. L˱ͩng c͹c ÿi͏n trong ÿi͏n tr˱ͥng. Giҧ sӱ có mӝt lѭӥng cӵc ÿiӋn ÿһt trong ÿiӋn & trѭӡng ÿӅu véc tѫ cѭӡng ÿӝ ÿiӋn trѭӡng E làm vӟi Pe mӝt góc D . Các ÿiӋn tích q và q- sӁ chӏu mӝt lӵc tác dөng cӫa ÿiӋn trѭӡng: & & F và F làm thành mӝt ngүu lӵc có mô men ngүu lӵc & Dѭӟi tác dөng cӫa M lѭӥng cӵc ÿiӋn sӁ bӏ quay sao cho Pe trùng vӟi phѭѫng cӫa & & E và tҥi ÿó M = 0, lѭӥng cӵc ÿiӋn ӣ trҥng thái cân bҵng. * Chú ý: Trҥng thái cân bҵng cӫa lѭӥng cӵc ÿiӋn còn phө thuӝc vào chuyӇn ÿӝng nhiӋt cӫa các phҫn tӱ lѭӥng cӵc. - NӃu lѭӥngcӵc không vӳng chҳc thì trong quá trình quay, nó có thӇ bӏ biӃn dҥng. x Ӭng dөng thӵc tӃ: nҩu nѭӟng bҵng lò vi sóng. Mӝt phҫn tӱ nѭӟc (H2O) là mӝt lѭӥng cӵc ÿiӋn. Oxy và 2 nguyên tӱ hydro liên kӃt vӟi nhau không nҵm trên cùng mӝt ÿѭӡng thҷng mà tҥo thành mӝt góc chӯng 1050 (Hình 13.6). KӃt quҧ là phҫn tӱ nѭӟc có hai phía xác ÿӏnh, phía oxy và phía hydro. Ngoài ra 10 ÿiӋn tӱ trong phân tӱ nѭӟc có xu hѭӟng ӣ gҫn hҥt nhân oxy hѫn gҫn hҥt nhân hydro. ĈiӅu ÿó làm cho phân tӱ nѭӟc tҥo thành mӝt lѭӥng cӵc ÿiӋn, phía dѭѫng là hydro, phía âm là oxy. Trong nѭӟc, khi các phân tӱ có thӇ chuyӇn ÿӝng tѭѫng ÿӕi. ĈiӋn trѭӡng do mӛi lѭӥng cӵc ÿiӋn sinh ra ҧnh hѭӣng ÿӃn các lѭӥng cӵc ÿiӋn xung quanh. KӃt quҧ là các phân tӱ nѭӟc có thӇ liên kӃt thành nhóm 2 hoһc nhóm 3 phân tӱ (Hình 1.6) (vì ÿҫu âm cӫa phҫn tӱ lѭӥng cӵc này hút ÿҫu dѭѫng cӫa phҫn tӱ lѭӥng cӵc khác). Mӛi lҫn hình thành mӝt nhóm nhѭ vұy thӃ năng ÿiӋn ÿѭӧc chuyӇn 90 http://www.ebook.edu.vn http://tieulun.hopto.org
thành ÿӝng năng chuyӇn ÿӝng cӫa các phҫn tӱ. Và mӛi lҫn va chҥm khi mӝt nhóm tan rã thì năng lѭӧng lҥi chuyӇn theo chiӅu ngѭӧc lҥi. NhiӋt ÿӝ cӫa nѭӟc không thay ÿәi vì trung bình sӵ chuyӇn ÿәi năng lѭӧng tәng cӝng bҵng không. Khi lò vi sóng hoҥt ÿӝng, các sóng micromet tҥo ra trong lò ÿiӋn trѭӡng xoay chiӅu (vӟi các lò vi sóng phә biӃn hiӋn nay tҫn sӕ f- 1014Hz) NӃu trong lò có H2O. các phân tӱ lѭӥng cӵc nѭӟc quay tӟi, quay lui mӝt cách liên tөc ÿӇ ÿӏnh hѭӟng mô men lѭӥng cӵc ÿiӋn theo ÿiӋn trѭӡng. Các phân tӱ lѭӥng cӵc liên kӃt thành cһp có thӇ quay quanh mӛi liên kӃt chung, chúng có thӇ ÿӏnh hѭӟng theo ÿiӋn trѭӡng. Tuy nhiên trong các liên kӃt nhóm 3 ít nhҩt mӝt phân tӱ bӏ gãy trong nhóm liên kӃt, và lúc ÿó giҧi phóng năng lѭӧng dѭӟi dҥng nhiӋt, nѭӟc nóng lên. Vұy trong lò vi sóng năng lѭӧng sóng ÿiӋn tӯ ÿã chuyӇn thành nhiӋt năng. 4. ĈIӊN THӂ, HIӊU ĈIӊN THӂ 4.1. Công cӫa lӵc ÿiӋn trѭӡng. Giҧ sӱ có mӝt ÿiӋn tích +q. Xung quanh q có mӝt ÿiӋn trѭӡng. Ta hãy tính công cӫa lӵc ÿiӋn trѭӡng làm do dӏch chuyӇn tӯ A ÿӃn B theo mӝt ÿѭӡng bҩt Nh̵n xét: Công cӫa lӵc ÿiӋn trѭӡng không phө thuӝc vào hình dҥng ÿѭӡng ÿi, chӍ phө thuӝc vào vӏ trí các ÿiӇm ÿҫu và ÿiӇm cuӕi. Vì vұy ÿiӋn trѭӡng cǊng là mӝt trѭӡng thӃ và lӵc ÿiӋn là mӝt lӵc thӃ. 4.2. ThӃ năng ÿiӋn tích ÿiӇm trong ÿiӋn trѭӡng. Ta ÿã biӃt ÿӕi vӟi trѭӡng thӃ. Áp dөng vào ÿiӋn trѭӡng: 91 http://www.ebook.edu.vn http://tieulun.hopto.org
T͝ng quát: ThӃ năng cӫa mӝt ÿiӋn tích ÿiӇm trong ÿiӋn trѭӡng tҥi mӝt vӏ trí cách q mӝt khoҧng r là: C là hҵng sӕ tuǤ ý chӑn. Tuy nhiên trong thӵc tӃ ta không tính thӃ năng mà chӍ tính hiӋu thӃ năng, nên hҵng sӕ C ÿѫn giҧn ta chӑn bҵng 0. Do ÿó: Vұy nӃu q và q0 cùng dҩu thӃ năng dѭѫng, còn q và q0 khác dҩu thӃ năng âm. 4.3. ĈiӋn thӃ NӃu ta dùng ÿҥi lѭӧng: Tӯ biӇu thӭc: Thì rõ ràng V không phө thuӝc vào q0, chӍ còn phө thuӝc vào ÿiӋn tích q gây ra ÿiӋn trѭӡng và r tính tӯ vӏ trí xét. V ÿѭӧc gӑi là ÿiӋn thӃ. NӃu có hӋ ÿiӋn tích ÿiӇm: Trong hӋ SI ÿѫn vӏ cӫa ÿiӋn thӃ là Vôn (V) 4.4. HiӋu ÿiӋn thӃ. Vӟi khái niӋm hiӋu ÿiӋn thӃ thì công cӫa lӵc ÿiӋn trѭӡng có thӇ viӃt: Ĉҥi lѭӧng V1 -V2 ÿѭӧc gӑi là hiӋu ÿiӋn thӃ giӳa hai ÿiӇm 1 và 2 trong ÿiӋn rѭӡng, có giá trӏ bҵng công làm dӏch chuyӇn mӝt ÿѫn vӏ ÿiӋn tích dѭѫng giӳa hai ÿiӇm ÿó. Do ÿó hiӋu ÿiӋn thӃ ÿһc trѭng cho ÿiӋn trѭӡng vӅ khҧ năng sinh công. Rõ ràng ÿiӋn thӃ và hiӋu ÿiӋn thӃ cùng ÿѫn vӏ ÿo (Vôn). 92 http://www.ebook.edu.vn http://tieulun.hopto.org
CHѬѪNG 2 DÒNG ĈIӊN KHÔNG ĈӘI 1. NHӲNG KHÁI NIӊM MӢ ĈҪU 1.1. Ĉӏnh nghƭa dòng ÿiӋn: Trong môi trѭӡng dүn ÿiӋn các ÿiӋn tích tӵ do luôn luôn chuyӇn ÿӝng hӛn loҥn. Dѭӟi tác dөng cӫa ÿiӋn trѭӡng ngoài các ÿiӋn tích tӵ do ÿó sӁ chuyӇn ÿӝng có hѭӟng: ÿiӋn tích dѭѫng chuyӇn ÿӝng cùng chiӅu ÿiӋn trѭӡng, ÿiӋn tích âm chuyӇn ÿӝng ngѭӧc chiӅu ÿiӋn trѭӡng. Dòng các h̩t ÿi͏n tích chuy͋n ÿ͡ng có h˱ͣng d˱ͣi tác dͭng cͯa ÿi͏n tr˱ͥng g͕i là dòng ÿi͏n. Theo quy ѭӟc chiӅu cӫa dòng ÿiӋn là chiӅu chuyӇn dӡi cӫa các hҥt ÿiӋn tích dѭѫng hay là ngѭӧc chiӅu vӟi chiӅu chuyӇn ÿӝng cӫa các hҥt ÿiӋn tích âm. 1.2. Bҧn chҩt dòng ÿiӋn trong các môi trѭӡng Bҧn chҩt dòng ÿiӋn trong các môi trѭӡng khác nhau cǊng khác nhau (Hình 2.1). Thӵc vұy nhѭ ta ÿã biӃt trong kim loҥi các nguyên tӱ liên kӃt chһt chӁ vӟi nhau tҥo thành mҥng tinh thӇ kim loҥi. Các ion dѭѫng chӍ dao ÿӝng xung quanh nút mҥng, dòng các ÿiӋn tӱ tӵ do (electron tӵ do) chuyӇn ÿӝng hӛn loҥn trong không gian giӳa các nút mҥng. Dѭӟi tác dөng cӫa ÿiӋn trѭӡng chính các ÿiӋn tӱ tӵ do này chuyӇn ÿӝng tҥo ra dòng ÿiӋn (Hình 2.1.a) Trái lҥi trong chҩt ÿiӋn phân khi chѭa có ÿiӋn trѭӡng ngoài các phân tӱ chҩt ÿiӋn phân do tѭѫng tác vӟi nhau ÿã tӵ phân ly thành ion dѭѫng, ion âm. Dѭӟi tác dөng cӫa ÿiӋn trѭӡng các ion này chuyӇn ÿӝng tҥo ra dòng ÿiӋn (Hình 2.1.b). Khӕi lѭӧng m cӫa chҩt ÿѭӧc giҧi phóng ra ӣ ÿiӋn cӵc bình ÿiӋn phân ÿѭӧc tính theo công thӭc: 1 A m(g) . .It F n Trong ÿó F là mӝt hҵng sӕ gӑi là sӕ Faraÿây: F = 96500C/mol, A là khӕi lѭӧng mӝt nguyên tӱ cӫa chҩt thu ÿѭӧc ӣ ÿiӋn cӵc. Ĉӕi vӟi chҩt khí ӣ trҥng thái bình thѭӡng các phân tӱ khí hҫu nhѭ ÿӅu ӣ trҥng thái trung hoà vӅ ÿiӋn. Tuy nhiên khi có kích thích bên ngoài các phân tӱ khí có thӇ giҧi phóng ÿiӋn tӱ thành ion dѭѫng. Các ÿiӋn tӱ ÿѭӧc giҧi phóng mӝt sӕ ӣ trҥng thái tӵ do, 93 http://www.ebook.edu.vn http://tieulun.hopto.org
mӝt sӕ kӃt hӧp vӟi nguyên tӱ trung hoà khác thành ion âm. Khi có ÿiӋn trѭӡng ngoài cҧ ion dѭѫng, ion âm, ÿiӋn tӱ ÿӅu chuyӇn ÿӝng tҥo ra dòng ÿiӋn (Hình 2.1.c). Chân không vӕn không có hҥt mang ÿiӋn. Nó chӍ dүn ÿѭӧc ÿiӋn khi ÿѭa electron vào. Dòng ÿiӋn trong chân không là dòng chuyӇn ÿӡi có hѭӟng cӫa các electron bӭt ra tӯ catӕt bӏ nung nóng do tác dөng cӫa ÿiӋn trѭӡng. Ĉһc ÿiӇm cӫa dòng ÿiӋn trong chân không là nó chӍ chҥy theo mӝt chiӅu nhҩt ÿӏnh tӯ anӕt sang catӕt. Dòng ÿiӋn trong bán dүn là dòng dӏch chuyӇn có hѭӟng cӫa các electron tӵ do và lӛ trӕng dѭӟi tác dөng cӫa ÿiӋn trѭӡng. TuǤ theo tҥp chҩt pha vào bán dүn tinh khiӃt mà bҧn dүn thuӝc mӝt trong hai loҥi là bán dүn loҥi n và bán dүn loҥi p. Dòng ÿiӋn trong bán dүn loҥi n chӫ yӃu là dòng electron, còn trong bán dүn loҥi p chӫ yӃu là dòng các lӛ trӕng.1.3. Tác dөng cӫa dòng ÿiӋn. Tuy có bҧn chҩt khác nhau nhѭng dòng ÿiӋn bao giӡ cǊng có tác dөng ÿһc trѭng giӕng nhau nhѭ tác dөng nhiӋt, tác dөng tӯ, tác dөng sinh lý, tác dөng cѫ hӑc, ... Các tác dөng này ÿѭӧc ӭng dөng nhiӅu trong y hӑc. 2. NHӲNG ĈҤI LѬӦNG ĈҺC TRѬNG CӪA DÒNG ĈIӊN 2.1. Cѭӡng ÿӝ dòng ÿiӋn. Xét mӝt diӋn tích S bҩt kǤ nҵm trong môi trѭӡng có dòng ÿiӋn chҥy qua (Hình 2.2) Theo ÿӏnh nghƭa: C˱ͥng ÿ͡ dòng ÿi͏n qua di͏n tích S là ÿ̩i l˱ͫng có tr͓ s͙ b̹ng ÿi͏n l˱ͫng chuy͋n qua di͏n tích ̭y trong m͡t ÿ˯n v͓ thͥi gian. Tӯ ÿó suy ra ÿiӋn lѭӧng q ÿi qua diӋn tích S trong thӡi gian t sӁ là: NӃu i có phѭѫng chiӅu ÿӝ lӟn không ÿәi theo thӡi gian thì dòng ÿiӋn ÿó ÿѭӧc gӑi là dòng ÿiӋn không ÿәi tӯ (2) nӃu i = I = hs. Ta có: HӋ SI, ÿѫn vӏ cѭӡng ÿӝ dòng ÿiӋn là Ampe (A), ÿѫn vӏ diӋn tích q là Cu lông (C). Ngoài ra trong thӵc tӃ còn dùng: Kilo Ampe: 1Ka = 103A Mili Ampe: 1mA = 10-3 A Micro Ampe: 1P A = 10-6 A 94 http://www.ebook.edu.vn http://tieulun.hopto.org
2.2. Véc tѫ mұt ÿӝ dòng ÿiӋn. Cѭӡng ÿӝ dòng ÿiӋn chӍ ÿһc trѭng cho ÿӝ mҥnh yӃu cӫa dòng ÿiӋn qua mӝt diӋn tích nào ÿó, chѭa ÿһc trѭng cho ÿӝ mҥnh yӃu cӫa dòng ÿiӋn tҥi tӯng ÿiӇm trong môi trѭӡng, ngoài ra cѭӡng ÿӝ dòng ÿiӋn còn chѭa cho ta biӃt phѭѫng, chiӅu các dòng ÿiӋn. Vì vұy, ngoài cѭӡng ÿӝ dòng ÿiӋn ngѭӡi ta còn dùng mӝt ÿҥi lѭӧng vұt lý khác ÿӇ ÿһc trѭng cho dòng ÿiӋn ÿó là véc tѫ mұt ÿӝ dòng ÿiӋn. 2.2.1.Ĉ͓nh nghƭa. Véc t˯ m̵t ÿ͡ dòng ÿi͏n t̩i m͡t ÿi͋m M trong môi tr˱ͥng có dòng ÿi͏n là m͡t véc t˯ có g͙c t̩i M, có ph˱˯ng chi͉u là ph˱˯ng chi͉u cͯa ÿi͏n tích d˱˯ng chuy͋n ÿ͡ng qua ÿi͋m ÿó có ÿ͡ lͣn b̹ng c˱ͥng ÿ͡ dòng ÿi͏n qua m͡t ÿ˯n v͓ di͏n tích ÿ̿t vuông góc vͣi ph˱˯ng chuy͋n ÿ͡ng ̭y. (Hình 2.3) VӅ ÿӝ lӟn ta có: Tӯ (4) ta suy ra cѭӡng ÿӝ dòng ÿiӋn qua diӋn tích vuông góc Sn là: NӃu trên cҧ mһt Sn mà j = const .Ta có: ĈӇ tính cѭӡng ÿӝ qua diӋn tích S bҩt kǤ ta phҧi chia diӋn & tích S ÿó thành nhӳng phҫn tӱ dS. Sao cho trên dS, j không & ÿәi Gӑi dSn là hình chiӃu dS trên phѭѫng vuông góc vӟi j ; thì rõ ràng cѭӡng ÿӝ dòng ÿiӋn qua dSn bҵng cѭӡng ÿӝ qua dS. Ta có: & j n là hình chiӃu j trên pháp tuyӃn n cӫa dS. Nên dӵng dS là mӝt véc tѫ có phѭѫng pháp tuyӃn n, có ÿӝ lӟn bҵng giá trӏ cӫa dS. Theo toán hӑc ta có: 95 http://www.ebook.edu.vn http://tieulun.hopto.org
& Trong hӋ SI ÿѫn vӏ cӫa j là: A/m2 2.2.2. S͹ liên h͏ giͷa véc t˯ m̵t ÿ͡ dòng ÿi͏n và véc t˯ v̵n t͙c cͯa các ÿi͏n tích chuy͋n ÿ͡ng. & NӃu gӑi n0 là mұt ÿӝ ÿiӋn tích tӵ do q là ÿӝ lӟn mӛi hҥt ÿiӋn tích, v là ÿӝ lӟn vұn & tӕc mӛi hҥt thì j, n0, q , v lҥi có mӕi liên hӋ vӟi nhau. Thӵc vұy trong mӝt ÿѫn vӏ thӡi gian sӕ hҥt ÿiӋn tích ÿi qua dSn sӁ là: Do ÿó cѭӡng ÿӝ di qua dSn sӁ là: Ta có thӇ biӇu diӉn dѭӟi dҥng tәng quát nhѭ sau: DӉ dàng nhұn thҩy (7) ÿúng cho cҧ hҥt mang ÿiӋn tích dѭѫng và ÿiӋn tích âm. & & Thұt vұy: q > 0 o j cùng chiӅu v & & q < 0 o j ngѭӧc chiӅu v 96 http://www.ebook.edu.vn http://tieulun.hopto.org
CHѬѪNG 3 TӮ TRѬӠNG DÒNG ĈIӊN KHÔNG ĈӘI 1. THÍ NGHIӊM Vӄ TѬѪNG TÁC TӮ CӪA DÒNG ĈIӊN Ta ÿã biӃt xung quanh mӝt nam châm xuҩt hiӋn mӝt tӯ trѭӡng. Nhӡ tӯ trѭӡng mà các nam châm tѭѫng tác ÿѭӧc vӟi nhau (các cӵc cùng dҩu ÿҭy nhau, khác dҩu hút nhau). Tѭѫng tác cӫa nam châm vӟi nhau gӑi là tѭѫng tác tӯ. Các thí nghiӋm sau ÿây cǊng chӭng tӓ dòng ÿiӋn cǊng có tӯ tính nhѭ nam châm, nghƭa là xung quanh dòng ÿiӋn cǊng xuҩt hiӋn mӝt tӯ trѭӡng. 1.1.Thí nghiӋm 1: Ĉһt mӝt kim nam châm tӵ do thì kim nam châm luôn luôn chӍ theo hѭӟng Bҳc Nam. Căng mӝt sӧi dây dүn sao cho phѭѫng cӫa sӧi dây song song vӟi trөc cӫa nam châm (hình 3.1a). NӃu cho dòng ÿiӋn không ÿәi ÿi qua sӧi dây thì kim nam châm bӏ quay ÿi 1 góc (Hình 3.1 b) 1.2. Thí nghiӋm 2: Ĉѭa nam châm thҷng vào gҫn mӝt ӕng dây dүn có dòng ÿiӋn chҥy thì thҩy nam châm có thӇ hút hoһc ÿҭy ӕng dây ÿó (hình 3.2) 1.3. Thí nghiӋm 3: Có hai dây dүn ÿһt song song vӟi nhau. NӃu cho dòng ÿiӋn chҥy qua hai dây dүn ÿó cùng chiӅu thì thҩy hai dây dүn ÿó 1 chҥy ngѭӧc chiӅu thì hai dây dүn ÿó ÿҭy nhau. (Hình 3.3) 1.4. KӃt luұn. Qua nhiӅu thí nghiӋm chӭng tӓ nam châm tác dөng lên nam châm cǊng giӕng dòng ÿiӋn tác dөng lên nam châm, hay nam châm tác dөng lên dòng ÿiӋn hoһc dòng ÿiӋn tác dөng lên dòng ÿiӋn. 97 http://www.ebook.edu.vn http://tieulun.hopto.org
Vұy xung quanh nam châm và xung quanh dây dүn có dòng ÿiӋn chҥy qua ÿӅu xuҩt hiӋn mӝt tӯ trѭӡng. Tѭѫng tác giӳa nam châm vӟi nam châm, dòng ÿiӋn vӟi dòng ÿiӋn, hay giӳa nam châm vӟi dòng ÿiӋn ÿӅu có cùng bҧn chҩt ÿѭӧc gӑi là tѭѫng tác tӯ. 2. ĈӎNH LUҰT AMPE (AMPER) Vӄ TѬѪNG TÁC TӮ CӪA ĈÒNG ĈIӊN 2.1. Phҫn tӱ dòng ÿiӋn. Trên mӝt dây dүn có dòng ÿiӋn I chҥy qua nӃu ta thҩy mӝt ÿoҥn nhӓ MN, MN coi là thҷng, thì phҫn tӱ dòng ÿiӋn MN ÿѭӧc ÿӏnh nghƭa là: I .dl trong ÿó dl là véc tѫ có ÿӝ dài MN, có chiӅu là chiӅu dòng ÿiӋn I chҥy trong dây dүn (Hình 3.4). 2.2. Ĉӏnh luұt Ampe 2.2.1. Trong chân không. Giҧ sӱ trong chân không có 2 dòng ÿiӋn I, I0. Trên dây dүn có cѭӡng ÿӝ I, tҥi O ta thҩy phҫn tӱ dòng ÿiӋn I .dl , trên dây dүn có cѭӡng ÿӝ I0 ta lҩy phҫn tӱ dòng ÿiӋn I0 ta & lҩy phҫn tӱ dòng ÿiӋn I .dl , tҥi ÿiӇm M. Kҿ véc tѫ r = OM . & Dӵng mһt phҷng P chӭa I .dl và r . Tҥi M kҿ pháp tuyӃn n vӟi mһt phҷng P sao cho thӭ tӵ 3 véc tѫ I .dl , & & r , n lұp thành mӝt tam diӋn thuұn. & Gӑi T góc giӳa I .dl và r , T0 là góc giӳa I 0 .dl 0 và & n (Hình 3.5) Qua thӵc nghiӋm chӭng tӓ lӵc tác dөng cӫa phҫn tӱ I .dl lên phҫn tӱ I 0 .dl 0 cho là mӝt lӵc dF0 . & - Có phѭѫng vuông góc vӟi phҫn tӱ I 0 .dl 0 và vuông góc vӟi n . & - Có chiӅu sao cho thӭ tӵ ba véc tѫ I 0 .dl 0 . n và dF0 lұp thành tam diӋn thuұn. Có ÿӝ lӟn: K: là hӋ sӕ tӹ kӋ trong hӋ SI: P0 ÿѭӧc gӑi là hҵng sӕ tӯ có giá trӏ: 98 http://www.ebook.edu.vn http://tieulun.hopto.org
Ta có thӇ biӇu diӉn bҵng biӇu thӭc toán hӑc tәng quát nhѭ sau: 2.2.2. Trong các môi tr˱ͥng. Thӵc nghiӋm cǊng chӭng tӓ, hai phҫn tӱ dòng ÿiӋn nӃu ÿһt trong môi trѭӡng, cùng khoҧng cách so vӟi khi chúng ÿһt trong chân không thì lӵc tác dөng sӁ thay ÿәi P lҫn. P ÿѭӧc gӑi là ÿӝ tӯ thҭm cӫa môi trѭӡng. NӃu P > 1 thì môi trѭӡng ÿó gӑi là chҩt thuұn tӯ. P < 1 thì ÿѭӧc gӑi là môi trѭӡng nghӏch tӯ. Và ÿӏnh luұt Amue ÿѭӧc viӃt tәng quát cho các môi trѭӡng là: Nh̵n xét: ÿӏnh luұt Ampe là ÿӏnh luұt cѫ bҧn cӫa tѭѫng tác tӯ. Thұt vұy dòng ÿiӋn chính là tұp hӧp cӫa các phҫn tӱ dòng ÿiӋn do ÿó nӃu biӃt tѭѫng tác giӳa hai phҫn tӱ dòng ÿiӋn ta có thӇ tính ÿѭӧc tѭѫng tác giӳa các dòng ÿiӋn, cǊng giӕng nhѭ ÿӏnh luұt Cu lông là ÿӏnh luұt cѫ bҧn cӫa tѭѫng tác ÿiӋn tích. 3. VÉC TѪ CҦM ӬNG TӮ, VÉC TѪ CѬӠNG ĈӜ TӮ TRѬӠNG 3.1.Véc tѫ cҧm ӭng tӯ B . Tӯ ÿӏnh luұt Ampe nӃu ta xét vectѫ Thì véc tѫ dB chӍ phө thuӝc vào I.dl là phҫn tӱ dòng ÿiӋn gây ra tӯ trѭӡng và vӏ trí các ÿiӇm xét, không phө thuӝc vào I 0 .dl 0 . dB ÿѭӧc gӑi là véc tѫ cҧm ӭng tӯ do phҫn tӱ dòng ÿiӋn I .dl gây ra tҥi ÿiӇm M. BiӇu thӭc (3) ÿѭӧc gӑi là ÿӏnh luұt Bio-sava-laplat. Ĉ͓nh lý ÿ˱ͫc phát bi͋u nh˱ sau: Véc t˯ c̫m ͱng tͳ do ph̯n t͵ dòng ÿi͏n gây ra t̩i m͡t ÿi͋m trong tͳ tr˱ͥng có: - Ph˱˯ng vuông góc vͣi m̿t ph̻ng chͱa ph̯n t͵ dòng ÿi͏n và ÿi͋m xét (m̿t & ph̻ng chͱa I .dl r ). & & - Chi͉u cho thͱ t͹ ba véc t˯ I .dl r , do l̵p thành tam di͏n thu̵n (chi͉u cͯa r ). - Có ÿ͡ lͣn: 99 http://www.ebook.edu.vn http://tieulun.hopto.org
* Chú ý: - Vӟi khái niӋm dB thì ÿӏnh luұt Ampe có thӇ biӇu diӉn: - Rõ ràng so sánh vӟi biӇu thӭc lӵc tƭnh ÿiӋn: & Thì thҩy dB tѭѫng ÿѭѫng vӟi véc tѫ E . - Chùm cӫa vectѫ dB còn có thӇ tìm theo quy tҳc ÿinh ӕc sau ÿây: Ĉ̿t cái ÿinh ͙c theo ph˱˯ng cͯa dòng ÿi͏n và v̿n ÿinh ͙c sao cho nó ti͇n theo chi͉u dòng ÿi͏n, thì chi͉u quay cͯa cái ÿinh ͙c là chi͉u cͯa véc t˯ dB . - Trong hӋ SI ÿѫn vӏ cҧm ӭng tӯ là Tesla (T). 3.2. Nguyên lý chӗng chҩt tӯ trѭӡng. Dӵa vào ÿӏnh luұt Ampe ta có thӇ tính ÿѭӧc véc tѫ cҧm ӭng tӯ cӫa cҧ dòng ÿiӋn hoһc n dòng ÿiӋn gây ra tҥi mӝt ÿiӇm trong tӯ trѭӡng. Thұt vұy: - Ĉӕi vӟi mӝt dòng ÿiӋn: - Ĉӕi vӟi n dòng ÿiӋn: Trong ÿó B là véc tѫ cҧm ӭng tӯ do dòng ÿiӋn thӭ i gây ra. BiӇu thӭc (5) và (6) gӑi là nguyên lý chӗng chҩt cӫa tӯ trѭӡng. 3.3. Véc tѫ cѭӡng ÿӝ tӯ trѭӡng H & CǊng giӕng nhѭ ÿiӋn trѭӡng, ngoài véc tѫ E ngѭӡi ta còn dùng véc tѫ D ÿӇ ÿһc trѭng cho ÿiӋn trѭӡng. Trong tӯ trѭӡng ngoài véc tѫ B ta còn dùng mӝt ÿҥi lѭӧng véc tѫ cѭӡng ÿӝ tӯ trѭӡng H ÿѭӧc ÿӏnh nghƭa: Rõ ràng H và B cùng phѭѫng chiӅu chӍ khác nhau vӅ ÿӝ lӟn, và H không phө thuӝc vào P Trong hӋ SI ÿѫn vӏ cӫa H là Ampelmet (Anh) 3.4. Véc tѫ cҧm ӭng tӯ B và cѭӡng ÿӝ tӯ trѭӡng H trong mӝt vài trѭӡng hӧp ÿһc biӋt. Dӵa vào ÿӏnh luұt Ampe và nguyên lý chӗng chҩt cӫa tӯ trѭӡng ta có thӇ tính ÿѭӧc véc tѫ cҧm ӭng tӯ B cho các dòng ÿiӋn. Ta chӍ xét mӝt sӕ trѭӡng hӧp ÿһc biӋt sau: 100 http://www.ebook.edu.vn http://tieulun.hopto.org
3.4.1. Dòng ÿi͏n tròn. Giҧ sӱ có mӝt dây dүn hình tròn bán kính R, có dòng ÿiӋn I chҥy qua. Ta hãy tính cҧm ӭng tӯ do dòng ÿiӋn gây tҥi tâm O. Xét phҫn tӱ I .dl bҩt kǤ, ta thҩy: D = 900 vӅ ÿӝ lӟn: Còn phѭѫng chiӅu áp dөng quy tҳc ÿinh ӕc (trong trѭӡng hӧp này có phѭѫng vuông góc vӟi mһt phҷng chӭa dây dүn, chiӅu ÿi vào) (Hình 3.6). Các phҫn tӱ I .dl bҩt kǤ trên dây dүn ÿӅu gây ra ӣ O nhӳng véc tѫ cҧm ӭng tӯ dB cùng phѭѫng cùng chiӅu và có ÿӝ lӟn ÿӅu bҵng: Do ÿó: Chú ý: - ĈӇ ÿһc trѭng cho tính chҩt tӯ cӫa ÿòng ÿiӋn tròn ngѭӡi ta ra mӝt ÿҥi lѭӧng vұy lý là mô men tӯ cӫa dòng ÿiӋn tròn ÿѭӧc ÿӏnh nghƭa nhѭ sau: Trong ÿó: I là cѭӡng ÿӝ dòng ÿiӋn S là mӝt véc tѫ có cѭӡng ÿӝ lӟn bҵng diӋn tích cӫa hình tròn chӭa vòng dây có dòng ÿiӋn chҥy, chiӅu cӫa S là chiӅu cӫa B tҥi ÿó: NӃu dùng khái niӋm: Thì cҧm ӭng tӯ B do dòng ÿiӋn tròn gây ra tҥi tâm O có thӇ viӃt. 101 http://www.ebook.edu.vn http://tieulun.hopto.org
ĈӇ tìm chiӅu cӫa véc tѫ cҧm ӭng tӯ gây ra ÿӕi vӟi dòng ÿiӋn tròn ngѭӡi ta còn dùng quy tҳc kim ÿӗng hӗ nhѭ sau: Nhìn vào vòng dây, nӃu dòng ÿiӋn chҥy ngѭӧc chiӅu kim ÿӗng hӗ thì ÿó là cӵc bҳc (ÿѭӡng sӭc cҧm ӭng tӯ ÿi ra tӯ cӵc bҳc) nӃu dòng ÿiӋn chҥy cùng chiӅu kim ÿӗng hӗ ÿó là cӵc nam. BiӃt B0 ta có thӇ tính H 0 : VӅ ÿӝ lӟn: Rõ ràng theo (9) trong hӋ SI ÿѫn vӏ cӫa H sӁ là (A/m) 3.4.2. Dòng ÿi͏n th̻ng. Giҧ sӱ có dây ÿiӋn thҷng dài AB, có cѭӡng ÿӝ I ÿi qua. Hãy tính cҧm ӭng tӯ B và H do dòng ÿiӋn gây ra tҥi mӝt ÿiӇm M cách dây dүn mӝt khoҧng R (Hình 3.8) Muӕn vұy trên dây dүn tҥi mӝt ÿiӇm C bҩt kǤ ta lҩy mӝt phҩn tӱ dòng ÿiӋn I .dl thì I .dl sӁ gây ra tҥi M mӝt véc tѫ cҧm ӭng tӯ có phѭѫng chiӅu xác ÿӏnh bҵng quy tҳc ÿinh ӕc (trong hình vӁ có phѭѫng vuông góc vӟi mһt phҷng chӭa I .dl và ÿiӇm xét, chiӅu ÿi vào) Có ÿӝ lӟn: Gӑi CH = 1 ta có: Vì dl > 0 nên: 102 http://www.ebook.edu.vn http://tieulun.hopto.org
Mһt khác ta có: Do ÿó: Ta thҩy các phҫn tӱ dòng ÿiӋn trên dây dүn ÿӅu gây ra tҥi M các véc tѫ cҧm ӭng tӯ dù có cùng phѭѫng, cùng chiӅu. Do ÿó vӅ ÿӝ lӟn. NӃu dây dүn dài vô hҥn thì: Và (10) trӣ thành: Tѭѫng tӵ véc tѫ cѭӡng ÿӝ tӯ trѭӡng H do dòng ÿiên gây ra tҥi M có phѭѫng, chiӅu cùng chiӅu vӟi B. Còn ÿӝ lӟn: Và trѭӡng hӧp dây dүn dài vô hҥn: 103 http://www.ebook.edu.vn http://tieulun.hopto.org