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

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:132

Thêm vào BST

Báo xấu

6
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tiếp nội dung phần 1, Giáo trình Vật lý đại cương: Phần 2 (dành cho sinh viên ĐH chính quy ngành Y - Dược) cung cấp cho người đọc 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; cơ sở của quan hình học-dụng cụ quang học; giao thoa ánh sáng; nhiễu xạ ánh sáng; phân cực sánh sáng. 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: Phần 2 (dành cho sinh viên ĐH chính quy ngành Y - Dược)

P h a n thCr b a m e n T if 95
Chuong 1 TlNH DIEN ■ 1. Khai niem m d dau 1.1. Sir nhi£m dien do co sat Tir the ky VI trudc cong nguyen, ngudi ta da nhan thay khi dem co sat thuy tinh, ebonit va mot so vat khac vao len da, thi thuy tinh, ebonit... co kha nang hut cac vat nhe nhu giay vun, long chim... Hien tupng do goi la hien tupng nhiSm dien do co sat. Thuy tinh, ebonit... dupe goi la vat nhiim dien. Qua su nhiim dien do co sat, nguai ta thay chi xuat hien 2 loai dien tfch: - Loai dien tfch xuat hien giong nhu a thuy tinh khi co sat vao len da goi la dien tfch duang (+)• - Loai dien tfch xuat hien nhu d thanh ebonit khi co sat vao len da goi la dien tfch am (-). Qua thuc nghiem con thay cac loai dien tfch tuang tac vai nhau: hai dien tfch cung dau thi day nhau, khac dau thi hut nhau. 1.2. Sa lirac ve thuyet dien tir Qua nhieu thi nghiem cac nha bac hoc da di den ket luan: - Dien tfch tren mot vat mang dien bat ky co cau tao gian doan, no luon luon bang mot sd nguyen lan cua mot dien lupng nhd nhat goi la dien tfch nguyen to: dien tfch nguyen to cd gia tri |q0| = 1,6.10'19C. Cac hat mang dien tfch nguyen to cd electron mang dien tfch nguyen to am, proton mang dien tfch nguyen to duang. - Proton va dien tir (electron) deu cd trong thanh phan cau tao nguyen tir cua moi chat. Proton nam d hat nhan nguyen tir, dien tir chuyen dong xung quanh hat nhan. - 6 trang thai binh thudng so proton va dien tir cua mot nguyen tir luon luon bang nhau (bang sd thu tu Z cua nguyen to trong bang tuan hoan Mendeleep), ta ndi nguyen tir trung hoa ve dien. Neu vi ly do nao dd nguyen tir mat. thu them dien tir se trd thanh mot phan tir mang dien. Neu mat dien tir nguyen tir se mang 97
dien duong goi la ion (+), neu thu them dien tir nguyen tir trd thanh mang dien am goi la ion (-)• Hoe thuyet can cu: vao chuyen dong cua dien tir de giai thfch cac hien tuong ve dien goi la thuyet dien tir. 1.3. Dinh luat bao toan dien tich Cac hien tupng v6 dien luon luon tuan theo dinh luat bao toan dien tfch: Cac dien tich khdng the tit nhien sinh ra, cung khong tit bien ma't, no chi cd the truyen tit vat nay sang vat khac hoac phan nay sang phan khac ciia vat. Noi mot cach khac: Tong dai so cac dien tich trong mot he cd lap Id khdng doi . Thf du: Khi co sat thuy tinh vao len da, neu thuy tinh mang dien duong thi dien tir tir thuy tinh da mat di, co nghla la no phai chuyen sang len da, do do len da phai mang dien am. Do ldn dien tfch tren hai vat luon luon bang nhau neu trudc dd hai vat d£u chua mang dien. 1.4. Vat d in dien, vat cach dien 1.4.1. Vat ddn dien La nhung vat ma dien tfch cd the chuyen dong tu do trong toan bo the tfch cua vat. Thf du nhu kim loai, cac dung dich dien phan, chat khf da bi ion hoa, cac co the song... 1.4.2. Vat cach dien (dien mdi) La cac vat ma dien tfch khdng thi chuyen dong tir diem nay den didm kia cua vat (khdng cd dien tfch tu do). Thf du: Thuy tinh, ebonit, cao su, gd, khdng khf kho... C hi y: Su phan chia ra vat din dien va each dien chi cd tfnh chat quy udc. Thuc vay trong nhung dieu kien nhat dinh vat nao cung cd the dan dien dupe, chung chi khac nhau la do dan dien nhieu hay ft. Khi thay ddi dieu kien thi tfnh dan dien thay doi. Thf du: thuy tinh d dieu kien binh thudng dan dien rat yeu (khong dan dien) nhung d nhiet do cao cd the dan dien. Ngoai ra, cd mot nhom chat cd tfnh chat dan dien trung gian giua vat dan dien va dien mdi. Dd la cac chat ban dan. Trong chuong nay chi nghien cuu tuong tac va tfnh chat ciia cac dien tfch dung yen (so vdi he quy chieu dung de nghien cuu dien tfch dd). 98
2. Djnh lu at Culdng (Coulomb) Nhir ta da biet cac dien tfch tuang tac vai nhau: cung dau thi day nhau, khac dau thi hut nhau. Tuang tac giua hai dien tfch durng yen goi la tuong tac tinh dien (hay la tuong tac Culong). Nam 1875, Culong nha bac hoc nguai Phap bang thuc nghiem da xac djnh duoc luc tuong tac giua hai dien tfch diem. 2.1. Dien tich diem La nhung vat mang dien co kfch thuoc nho khong dang ke so v6i khoang cach tur diem do den nhung diem hoac nhung vat mang dien khac ma ta dang khao sat. Nhu vay, khai niem dien tfch diem chi co tfnh chat tuong doi, tuong tu nhu khai niem chat diem trong co hoc. 2.2. Djnh luat Culong trong chan khong Gia sir co hai dien tfch diem q,, q2 dat trong chan khong cach nhau mot khoang r. Dinh luat Culong phat bieu nhu sau: Luc tuang tac giua hai dien tich diem co phuong nam tren dudng thdng noi hai dien tich, co chieu: 2 dien tich cung dau thi day nhau, 2 dien tich khac dau hut nhau (hinh 1.1). Co do Ion ty le thuan voi tich so do Ion cua hai dien tich, F2. +q, f„ ty le nghich voi binh phuong khoang cach
2.3. Dinh luat Culong trong cac moi trudng Thuc nghiem cung chting to neu hai dien tich diem dat trong chat dien moi co cung khoang cach nhu khi chting dat trong chan khong thi luc tuong tac se giam di e lan. Cong thtic (1) se la: F = __ !__ M i l (3) 1 47t£0.£ r2 r 2 trong do, £ dupe goi la hang so dien moi phu thuoc vao ban chat cua dien moi, nhiet do. Thi du: Trong chan khong £ = 1 Khong khf: e = 1,006 «1 Nude £ = 81 Chu y: Dinh luat Culong mdi chi cho ta xet tuong tac giua hai dien tich diem. Tuy nhien neu ap dung nguyen ly tong hop luc trong co hoc, ta cd the xet tuong tac giua hai vat mang dien bat ky. That vay: - Neu he gdm nhieu dien tfch diem q b q2,... qn phan bo gian doan trong khdng gian va mot dien tfch q0 dat trong khdng gian dd. Ta xet tuong tac tting he 2 dien tfch q, va q(); q2 va q„, , qn va q(), ta se cd: F = F +F 0 3 +.... +FO 'l0 '2 +F 0 n P -± * . 11 = - Neu vat mang dien bat ky. Ta cd the chia vat thanh vd so phan mang dien rat nhd hop thanh, mdi phan nhu the coi nhu dien tfch diem. - Dua vao phuong phap tfnh toan tren day ngudi ta chting minh dupe tuong tac giua hai qua cau mang dien deu cd cd the xac djnh bang dinh luat Culong song phai coi dien tfch cua mdi qua cau nhu mot dien tfch diem nam d tam qua cau do. 3. Dien trtfdng cua cac dien tfch diem 3.1. Khai niem ve dien trudng Ta da biet cac dien tfch tuong tac vdi nhau ngay ca khi chung dat trong chan khdng. C day cd the dat ra nhieu cau hoi: Luc tuong tac dd truyen di nhu the nao? J Co can mdi trudng xung quanh khdng? Khi chi cd mot dien tfch thi mdi trudng xung quanh cd gi thay doi? 100
D e tra lai cac cau hoi tren trong qua trinh phat trien cua vat ly hoc da co hai gia thuyet doi lap nhau: Thuyet tac dung xa, thuyet tac dung gan. T heo thuyet tac dung xa, dien tfch tuang tac vai nhau khong can m ot m oi trudng trung gian ma no duoc truyen tijr dien tfch nay den dien tfch kia m ot cach tuc thai vai van toe vo cung lan. Cung theo thuyet nay neu chi co m ot dien tfch thi m oi truang xung quanh dien tfch do khong bien doi gi. Thua nhan thuyet tuang tac (tuc la truyen van dong) khong can thong qua vat chat, thuyet tac dung xa da thua nhan co van dong phi vat chat do do thuyet nay da bi bac bo. Trai vai thuyet tac dung xa, thuyet tac dung gan cho rang xung quanh m 6i dien tfch co xuat hien m ot dang vat chat “dac biet” goi la dien truang. N hd dien truang, cac dien tfch m oi tuong tac duac vai nhau, van toe truyen phai la huu han. Mot tfnh chat c o ban cua dien trudng la khi dat m ot dien tfch trong dien truang thi deu bi dien truang tac dung luc. Khoa hoc hien dai da chung minh thuyet tac dung gan la dung. V ay xung quanh dien tfch dung yen xuat hien m ot dien truang. D ien truang la mot dang cua vat chat. 3.2. Vecta cudng do dien truang 3.2.1. Dinh nghia Gia su' co m ot dien tfch q0 dat tai m ot diem trong dien trudng. D ien tfch qn rat nho de no khong lam thay doi dien truang m a ta dang xet, dien tfch q„ duac goi la dien tfch thu (q()> 0). Thuc nghiem chung to: F E = — = const (4) q0 doi vai m ot d ilm xac dinh E duac goi la vecto' cudng do dien trudng. Vay: Vecta cudng do dien trudng tai mot diem Id mot dai luong vecto co gia tri bang luc cua dien trudng tac dung len mot dan vi dien tich duong dat tai do. V i vay v e cto cudng do dien trudng dac trung cho dien trudng ve phuang dien tac dung luc. Trong he SI dan vi cua E la (V .m '). 3.2.2. Vecto cudng do dien trudng gay ra boi mot dien tich diem Gia su co m ot dien tfch diem q. X ung quanh q co m ot dien trudng. Tai mot diem M cach q m ot khoang r neu ta dat dien tfch q(). T heo dinh luat C ulong, lire tac dung cua dien trudng q len q0 la: 101
F— 1 q gp r 4 re .e 70 r2 r Dodo: E= — = — -— .4 . - (5) q0 4 t.s0 r r .7 .8 Ro rang: q >0 thi E cung chieu r q q0 q < 0 thi E nguoc chieu r q _________________ ^ Ve do Ion: E = — -— .^y Hinh 1.2^ 4 i.e0 r 7 .e 3.2.3. Vecta cudng do dien trudng do he dien tich diem Gia su co he dien tich diem q,, q2, ... qn. Tai mot diem M trong dien trudng do he dien tfch diem tren gay ra neu ta dat dien tfch thu q0. Ta co: „ Fq, =FQq +F ( i .i +...+Fq „ ,,q F= Fq = F ° F q __ _ Fqn.i » | |_ q qo q0 q« Qo = E,+E2+....+En E=lE , (6) /=l Bieu thuc (6) duoc goi la nguyen ly chdng chat cua dien trudng. 3.3. Luong cuc dien 3.3.1. Dinh nghia Ludng cuc dien la he hai dien tich diem cd dien tich bang nhau vd trai da'u (+q, -q) cach nhau mot khoang I rat nho so vdi khoang cach tif ludng cuc dien tdi diem dang xet. De dac trung cho ludng cuc dien, ngudi ta dung mot dai luong vat ly goi la momen q-q ludng cuc dien, duoc dinh nghla: q Hi nh 1. 3 M trong do, q la do ldn cua mdi dien tfch J duoc ke tir - q den +q 102
Dudng thang noi giua q va -q duoc goi la true luong cuc dien. 3.3.2. Dien trudng do ludng cuc dien gay ra De don gian ta chi xet cuong do dien truong do luong cuc dien gay ra tai nhung diem nam tren duong trung true cua /, each / mot khoang r » /. Theo nguyen ly ch6ng chat cua dien truong ta co: E = E, +E 1 Ve do ldn: E+ = E. = 47te0e r; . r 2 =r 2 + - Vi r » / nen r2 « r2 Vay E+ = E. = —^— A 47I£0£ r" E co phuong song song vdi / , co chieu nguoc chieu vdi / c-T c c I E =E=2.E, ,cosa=2.E^.— = ------ =q./ 1 1 Pe 2r 47ie0£ r 47i£0£ r Tom lai ta cd: E=— (7) 47t£0£.r 3.3.3. Ludng cuc dien trong dien trudng Gia su cd mot ludng cuc dien dat trong dien trudng deu, vecto cudng do dien trudng E lam vdi Pc mot goc a . Cac dien +q tich +q va -q se chiu mot luc tac dung cua dien trudng: F = qE F = -q E Hinh 1.5 F va F lam thanh mot ngau luc co momen ngiu luc la: M = P E a (8 ) Dudi tac dung cua M ludng cuc dien se bi quay sao cho Pe trung vdi phuong cua E va tai dd M = 0, ludng cuc dien d trang thai can bang. 103
* Chu y: - Trang thai can bang cua ludng cuc dien con phu thuoc vao chuyen dong nhiet cua cac phan tir luong cuc. - Neu luong cuc khong vung chac thi trong qua trinh quay, no co thi bi bien dang. * ling dung thuc te: Nau nudng bang lo vi song. Mot phan tu nuoc (H20 ) la mot luong cuc dien. Oxy va 2 nguyen tu hydro lien ket vdi nhau khong nam tren cung mot duong thang ma tao thanh mot goc chung 105° (hinh 1.6). Ket qua la phan tu nude cd hai phfa xac dinh, phfa oxy va phfa hydro. Ngoai ra 10 dien tu trong phan tu nude cd xu hudng d gan hat nhan oxy hon gan hat nhan hydro. Dieu do lam cho phan tu nude tao thanh mot ludng cue dien, phfa duong la hydro, Hinh 1.6 phfa am la oxy. Trong*nudc, khi cac phan tu cd the chuyen dong tuong ddi, dien trudng do mdi ludng cue dien sinh ra anh hudng den cac ludng cue dien xung quanh. Ket qua la cac phan tir nude cd the lien ket thanh nhom 2 hoac nhom 3 phan tu (hinh 1.6) (vi dau am cua phan tu ludng cue nay hut dau duong cua phan tu ludng cue khac). Mdi lan hinh thanh mot nhom nhu vay, the nang dien dupe chuyen thanh dong nang chuyen dong cua cac phan tu'. Va mdi lan va cham khi mot nhom tan ra thi nang lupng lai chuyen theo chieu nguoc lai. Nhiet do ciia nude khdng thay doi vi trung binh su chuyen doi nang lupng tong cong bang khdng. Khi lo vi song hoat dong, cac song micromet tao ra trong lo dien trudng xoay chieu (vdi cac lo vi song pho bien hien nay tan so f = 10l4Hz) Neu trong lo cd H20 , cac phan tu ludng cue nude quay tdi, quay lui mot each lien tuc de dinh hudng md men ludng cue dien theo dien trudng. Cac phan tu ludng cuc lien ket thanh cap cd the quay quanh mdi lien ket chung, chung cd thi dinh hudng theo dien trudng. Tuy nhien, trong cac lien ket nhom 3 ft nhat mot phan tir bi gay trong nhom lien ket. va luc dd giai phdng nang lupng dudi dang nhiet, nude nong len. Vay trong lo vi song nang lupng song dien tir da chuyln thanh nhiet nang. 104
4. Dien the. Hieu dien the ■ ■ • 4.1. Cong cua lire dien truong Gia su co mol dien tfch +q. Xung quanh +q co mot dien truong. Ta hay tfnh cong cua lire dien truong lam q0 dich chuyen tu A den B theo mot dudng bat ky B B B A= JdA=jF.dS= Jp.dS.cosa 4 l 4.7t.e0.e r" 4 .7 t.E 0 .£ V r J r, A= qD -q (9) 4.7i.e0.£ \ ri r2 J Nhan xet: Cong cua lire dien truong khong phu thuoc vao hinh dang duong di, chi phu thuoc vao vi tri cac diem dau va diem cuoi. Vi vay, dien truong cung la mot truong the va luc dien la mot luc the. 4.2. The nang dien tich diem trong dien trucmg Ta da biet doi vai trucmg the. A |2= W t |- W t. Ap dung vao dien truang: 1 q.q0 1 q.q0 a I2= 4.7t.£0£ r, 4.7l.£0£ r2 Dat: W, = j_qq0. -y _ i q p j -q 4.7I.£0£ r, ‘2 4.71.e0£ r, Tong quat: The nang cua mot dien tfch diem trong dien truang tai mot vi trf cach q mot khoang r la: W, = — -— . M l + c 4.7l.£0£ r C la hang so tuy y chon. Tuy nhien, trong thuc te ta khong tfnh the nang ma chi tfnh hieu the nang. nen hang so C don gian ta chon bang 0. 105
Do do: W = i qq0 ( 10) 4 .7 i.E ()e r Vay neu q va q0 cung dau, the nang duong, con q va q(l khac dau, the nang am. 4.3. Dien the Tu bieu thuc: i qq0 W„ = 4 .7 t.e 06 r Neu ta dung dai lupng: q0 4 .7 1 .£ „£ r (in Thi r5 rang V khong phu thuoc vao q() chi con phu thuoc vao dien tich q gay ra dien truong va r tmh tfir vi trf xet. V dupe goi la dien the. Neu co he dien tfch diem: 1 v - E Y .- i- x i i= l 4.7T.£0£ ,=1 r. Trong he SI, don vi cua dien the la Von (V) 4.4. Hieu dien the Voi khai niem hieu dien the thi cong cua luc dien truong co the viet: / \ q q ^12 qo Ai2=q0(v . - v 2) _ A,, v,-v2 ( 12) Dai lupng V, - V, dupe goi la hieu dien the giua hai diem 1 va 2 trong dien trudng, co gia tri bang cong lam dich chuyen mot don vi dien tich duong giua hai diem do. Do do, hieu dien the dac trung cho dien truong ve kha nang sinh cong. Ro rang dien the va hieu dien the cung don vi do (Von). 106
Chuong 2 DONG DIEN KHONG DOI ■ 1 . Nhufng khai niem md dau 1.1. Dinh nghla dong dien Trong moi truong dan dien cac dien tich tu do luon luon chuyen dong h6n loan. Dudi tac dung cua dien trudng ngoai cac dien tich tu do do se chuydn dong co huong: dien tfch duong chuyein dong cung chieu dien trudng, dien tfch am chuyen dong nguoc chieu dien trudng. Ddng cac hat dien tich chuyen dong cd huong dudi tac dung ciia dien trudng goi la ddng dien. Theo quy udc, chieu cua ddng dien la chieu chuyen ddi cua cac hat dien tich duong hay la nguoc chieu vdi chidu chuyen dong cua cac hat dien tich am. 1.2. Ban chat dong dien trong cac moi trudng Ban chat ddng dien trong cac mdi trudng khac nhau cung khac nhau (hinh 2.1). Thuc vay nhu ta da biet trong kim loai, cac nguyen tu lien ket chat che vdi nhau tao thanh mang tinh the kim loai. Cac ion duong chi dao dong xung quanh nut mang, ddng cac dien tu tu do (electron tu do) chuyen dong hdn loan trong khdng gian giua cac nut mang. Dudi tac dung cua dien trudng, chfnh cac dien tu tir do nay chuy6n dong tao ra ddng dien (hinh 2.1a) E E © -> ©- Hinh 2.1 Trai lai, trong chat dien phan khi chua co dien trudng ngoai, cac phan tir chat dien phan do tuong tac vdi nhau da tu phan ly thanh ion duong, ion a m . Dudi 107
tac dung cua dien trudng cac ion nay chuyen dong tao ra ddng dien (hinh 2.1.b). Khoi luong m cua chat dupe giai phong ra d dien cuc binh dien phan dupe tmh theo cdng thuc: m(g) = -1. —.It / * Ai F n trong do: F la mot hdng so goi la so Faraday: F = 96500C/mol, A la khoi lupng mol nguyen tir cua chat thu dupe d dien cuc. Ddi vdi chat khf d trang thai binh thudng, cac phan tir khf hau nhu deu a trang thai trung hoa ve dien. Tuy nhien, khi cd kfch thfch ben ngoai, cac phan tir khf cd the giai phdng dien tir thanh ion duong. Cac dien tir dupe giai phdng, mot so d trang thai tu do, mot sd ket hop vdi nguyen tir trung hoa khac thanh ion am. Khi cd dien trudng ngoai ca ion duong, ion am, dien tir deu chuydn dong tao ra ddng dien (hinh 2.1 .c). Chan khdng von khdng cd hat mang dien. No chi ddn dupe dien khi dua electron vao. Ddng dien trong chan khdng la ddng chuyen ddi cd hudng ciia cac electron but ra tir catot bi nung nong do tac dung ciia dien trudng. Dac diem cua ddng dien trong chan khdng la no chi chay theo mot chieu nhat dinh tir anot sang catot. Ddng dien trong ban ddn la ddng dich chuyen cd hudng ciia cac electron tu do va Id trong dudi tac dung ciia dien trudng. Tuy theo tap chat pha vao ban ddn tinh khiet ma ban ddn thuoc mot trong hai loai la ban ddn loai n va ban ddn loai p. Ddng dien trong ban ddn loai n chii yeu la ddng electron, con trong ban ddn loai p chu yeu la ddng cac Id trong. 1.3. Tac dung cua dong dien Tuy cd ban chat khac nhau nhung ddng dien bao gid cung cd tac dung dac trung giong nhau nhu tac dung nhiet, tac dung tir, tac dung sinh ly, tac dung co hoc.... Cac tac dung nay dupe ung dung nhieu trong y hoc. 2 . INh urng dai luong dac trurng cua dong dien I 2.1. Cudng do ddng dien Xet mot dien tfch S bat ky n&m trong mdi trudng cd ddng dien cha\ qua (hinh 2.2). Theo dinh nghla: Cudng do ddng dien qua dien tich S la dai luong cd tri so bang dien luong chuyen qua dien tich dy trong mot don vi thdi gian. 108
(1) 1 dt Tir do suy ra dien lupng q di qua dien tfch S trong thoi gian t se la: t t q= Jdq= Ji.dt (2) 0 0 Neu i co phuang, chieu, do lan khong d6i theo thai gian thi dong dien do dupe goi la dong dien khong doi tir (2) neu i = I = const, ta co: t q= Ji.dt=I.t (3) Hinh 2.2 o Trong he SI, dan vi cuang do dong dien la Ampe (A), dan vi dien tfch q la Culong (C). Ngoai ra trong thuc te con dung: Kilo Ampe: lkA = 10? A Mili Ampe: 1mA = 10'3 A Micro Ampe: 1 fj. A = 10‘r,A 2.2. Vecta m at do dong dien Cuong do dong dien chi dac trung cho do manh yeu cua dong dien qua mot dien tfch nao do, chua dac trung cho do manh yeu cua dong dien tai tung diem trong moi truang. ngoai ra cuang do dong dien con chua cho ta biet phuang, chieu cac dong dien. Vi vay, ngoai cudng do dong dien, ngudi ta con dung mot dai lupng vat ly khac de dac trung cho dong dien do la vecta mat do dong dien. 2.2.1. Dinh nghia Vecto’ mat do ddng dien j tai mot diem M trong moi trudng co ddng dien la mot vecto cd goc tai M, cd phuong chieu la phuong chieu ciia dien tich duong chuyen ddng qua diem dd, cd do ldn bang cudng do ddng dien qua mdt don vi dien tich dat vuong goc vdi phuong chuyen dong dy. (hinh 2.3) Ve do Ion, ta co: Hinh 2.3 109
dl (4) J dS„ Tir (4) ta suy ra cuang do dong dien qua dien tich vuong goc Sn la: 1 Jdl=Jj.d.S„ = (5) Neu tren ca mat Sn ma j = const, ta co: I=jSn De tfnh cuang do dong dien qua dien tich S bat ky, ta phai chia dien tfch S do thanh nhung phan tir dS, sao cho tren dS, j khong doi. Goi dSn la hinh chieu dS tren phuang vuong goc vai j ; thi ro rang cuang do dong dien qua dSn cung bang cucmg do qua dS. Ta co: Hinh 2.4 dl = j.dSn = j.dS.cosa Vi: j.cosa = j n jn la hinh chieu cua j tren phap tuyen n cua dS nen dung dS la mot vecta co phuang phap tuyen n , cd do Ion bang gia tri cua dS. Theo toan hoc ta co: dl = j.dS i = Jdl= Jj.dS (6) s s Trong he SI dan vi cua j la: A/m2 2.2.2. Su lien he giua vecta mat do ddng dien vd vecta van toe cua cac dien tich chuyen dong Neu goi n0 la mat do dien tich tu do |qj la do lan m6i hat dien tfch, v la do lan van toe m6i hat thi j, n0, |q|, v co moi lien he vdi nhau. Thuc vay trong mot dan vi thdi gian sd hat dien tfch di qua dSn se la: Hinh 2.5 dn = n„. v.dS„ 110
Do do cudng do dl qua dSn se la: dI=n0.v.dSn|q| dI II" j = = n o-|q|-v n Ta co th£ bieu didn dudi dang tong quat nhu sau: j = n0-q-v (7) D6 dang nhan thay (7) dung cho ca hat mang dien tfch duong va dien tfch am. That vay: q > 0 — j cung chieu v > q < 0 - » j nguoc chieu v 111
Chuong 3 TU TRUdNG DONG DIEN KHONG DOI ■ 1 . Thi nghiem ve titong tac tuT cua dong dien Ta da biet xung quanh mot nam cham xuat hien mot tir trucmg. Nho tir truang ma cac nam cham tuang tac duac vai nhau (cac cue cung dau day nhau, khac dau hut nhau). Tuang tac cua nam cham vai nhau goi la tucmg tac tir. Cac thi nghiem sau day chung to dong dien cung co tir tfnh nhu nam cham, nghla la xung quanh dong dien cung xuat hien mot tir trudng. 1.1.Thi nghiem 1 Dat mot kim nam N cham tu do thi kim nam N cham luon luon chi theo (a) (to Hinh 3.1 huong Bdc Nam. Cang mot sai day ddn sao cho phuang cua soi day song song vai true ciia nam cham (hinh 3.1a). Neu cho dong dien khong ddi di qua sai day thi kim nam cham bi quay di 1 goc (hinh 3.1b) 1.2. Thi nghiem 2 Dua nam cham thing vao gan mot ong day ddn cd ddng dien chay thi thay nam cham cd the hut hoac day ong day dd (hinh 3.2) o' V . N S 1.3. Thi nghiem 3 Hinh 3.2 Cd hai day ddn dat song song vdi nhau. Neu cho ddng dien chay qua hai day ddn dd cung chieu thi thay hai day ddn dd hut nhau. neu ddng dien chav nguoc chieu thi hai day ddn a 4 \ % V 4— dd day nhau (hinh 3.3) \ Hinh 3.3
1.4. Ket luan Qua nhieu thf nghiem chting to nam cham tac dung len nam cham cung giong nhu dong dien tac dung len nam cham, hay nam cham tac dung len dong dien hoac dong dien tac dung len dong dien. Vay xung quanh nam cham va xung quanh day ddn co dong dien chay qua deu xuat hien mot tti trudng. Tuong tac giua nam cham voi nam cham, dong dien voi dong dien, hay giua nam cham vdi ddng dien d6u cd cung ban chat duoc goi la tuong tac tti. 2. Djnh lu at Am pe (Amper) ve ttfdng tac ttt cua dong dien 2.1. Phan tu dong dien Tren mot day ddn cd ddng dien I chlay qua neu ta thay mot doan nhd MN, MN coi la thing, thi phan tir ddng dien MN duoc dinh nghla la: I.dl, trong dd d1la vecto cd do dai MN, cd chieu la chieu ddng dien I cllay trong day ddn (hinh 3.4). 2.2. Dinh luat Ampe 2.2.1. Trong chan khong Gia su trong chan khdng cd 2 ddng dien I, I(). Tren day ddn cd cudng do I, tai O ta lay phan tu ddng dien I.dl, tren day ddn cd cudng do I() ta lay phdn tti ddng dien I(). dl0 tai dieim M. Ke vecto r = OM. Dung mat phdng P chtia I. dl va r . Tai M ke phap tuyen n vdi mat phdng P sao cho thti tu 3 vecto I. d l, r , n lap thanh Hinh 3.5 mot tam dien thuan. Goi 0 la goc giua I. dl va r, 0ola goc giua I0.dl0 va n (hinh 3.5) Qua thuc'nghiem chting to luc tac dung cua phan tu I. dl len phan tir I(). di^ la mot luc dF0 . - Cd phuong vuong goc vdi phan tir I(). dl0 va vuong goc vdi n . - Cd chi£u sao cho thti tu ba vecto I(). dl0 , n va dF^ lap thanh tam dien thuan. 113
- Co do ldn: I.dl.sin.0.1o.dlo.sin0o dF()= K. r2 K: la he so ty le trong he SI: K = — . 471 H |a0 duoc goi la hang so tu co gia tri: ^i0= 4^.10 7— (henri/met). m Ta co the bieu di6n bang bieu thtic toan hoc tong quat nhu sau: Ro (Ip'd^o) a (I.dl a r) (1) 4n r3 2.2.2. Trong cac moi trudng Thuc nghiem cung chting to, hai phan tti dong dien neu dat trong moi trudng, cung khoang cach so vdi khi dat chung trong chan khdng thi lire tac dung se thay doi lan. d F = li.dFg. (j. dupe goi la do tti tham cua mdi trudng. Neu (i> 1 thi mdi trudng dd goi la chat thuan tti. n < l thi duoc goi la mdi trudng nghich tti. Va dinh luat Ampe dupe viet tong quat cho cac mdi trudng la: ^ = (I0. d l j A ( I . d I A f ) 471 r3 Nhan xet: Dinh luat Ampe la dinh luat co ban cua tuong tac tti. That vay, ddng dien chfnh la tap hop cua cac phan tti ddng dien, do dd neu biet tuong tac giua hai phan tti ddng dien ta cd the tfnh dupe tuong tac gitia cac ddng dien. cung giong nhu dinh luat Culong la dinh luat co ban cua tuong tac dien tfch. 3. Vecto cam ting tuf, vecto ctfbng do tit trifbng 3.1. Vecto cam ung tir B . Tu dinh luat Ampe, neu ta xet vecto s = M _ O d l^ i (3) 4ti r 114