La bàn từ hàng hải part 1

Chia sẻ: Asdhdk Dalkjsdhak | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:10

Thêm vào BST

Báo xấu

243
lượt xem 63
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài mở đầu Chương 1 : Khái niệm cơ bản về từ trường 1.1. Từ tính và nam châm 1.2. Cường độ từ trường của nam châm thẳng. 1.3. Sự tác dụng lẫn nhau của hai thanh nam châm đặt trong từ trường đều. 1.4. Vật thể sắt từ - Phương pháp luyện sắt từ thành nam châm. 1.5. Từ trường của trái đất - độ lệch địa từ. 1.6. Nguyên tắc làm việc của la bàn từ. Chương 2: Lý luận độ lệch la bàn 2.1 Từ trường tàu- độ lệch la bàn từ. 2.2. Phương trình Passon. 2.3....

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: La bàn từ hàng hải part 1

Biªn so¹n : K.S NguyÔn v¨n Hßa HiÖu ®Ýnh : KS. TTr Bïi V¨n Vinh TS. TTr NguyÔn ViÕt Thµnh la bµn tõ Hµng H¶i ®¹i häc hµng h¶i 2006
Môc lôc Trang 1 Bµi më ®Çu 3 Ch−¬ng 1 : Kh¸i niÖm c¬ b¶n vÒ tõ tr−êng 1.1. Tõ tÝnh vµ nam ch©m 3 1.2. C−êng ®é tõ tr−êng cña nam ch©m th¼ng. 5 1.3. Sù t¸c dông lÉn nhau cña hai thanh nam ch©m ®Æt trong tõ tr−êng ®Òu. 8 1.4. VËt thÓ s¾t tõ - Ph−¬ng ph¸p luyÖn s¾t tõ thµnh nam ch©m. 11 1.5. Tõ tr−êng cña tr¸i ®Êt - ®é lÖch ®Þa tõ. 14 1.6. Nguyªn t¾c lµm viÖc cña la bµn tõ. 18 20 Ch−¬ng 2: Lý luËn ®é lÖch la bµn 2.1 Tõ tr−êng tµu- ®é lÖch la bµn tõ. 20 2.2. Ph−¬ng tr×nh Passon. 21 2.3. HÖ sè s¾t non. 25 2.4. C¸c lùc t¸c dông ®èi víi la bµn. 29 2.5. §é lÖch vµ c«ng thøc ®é lÖch c¬ b¶n. 35 2.6. Nguyªn lý ®é lÖch tµu nghiªng. 40 45 Ch−¬ng 3: La bµn tõ hµng h¶i vµ c¸c thiÕt bÞ khö ®é lÖch 3.1 CÊu t¹o la bµn tõ cña Liªn X«. 45 3.2. CÊu t¹o la bµn tõ cña NhËt B¶n. 53 3.3. KiÓm tra la bµn tõ. 59 3.4. §Æt la bµn tõ trªn tµu. 64 3.5. C¸c thiÕt bÞ khö ®é lÖch la bµn. 67 3.6. La bµn tõ hµng h¶i truyÒn mÆt sè. 82 3.7. TruyÒn mÆt sè vµ hÖ thèng truy theo. 87 89 Ch−¬ng 4: Ph−¬ng ph¸p khö ®é lÖch la bµn tõ 4.1. Sù cÇn thiÕt ph¶i khö ®é lÖch. 89 4.2. Nguyªn t¾c khö ®é lÖch la bµn. 89 4.3. X¸c ®Þnh ®Çu cña thanh nam ch©m khö ®é lÖch. 90 4.4. Ph−¬ng ph¸p Ery khö ®é lÖch la bµn. 91 4.5. Khö ®é lÖch c¶m øng. 96
4.6. Ph−¬ng ph¸p C« l«ng ga khö ®é lÖch la bµn. 98 4.7. So s¸nh −u nh−îc ®iÓm gi÷a hai ph−¬ng ph¸p Ery vµ c« l«ng ga. 102 4.8. Khö gÇn ®óng b»ng ph−¬ng ph¸p c« l«ng ga trªn hai h−íng ®i la bµn chÝnh 103 vu«ng gãc víi nhau. 4.9. Khö §é lÖch gÇn ®óng trªn hai h−íng tõ chÝnh ng−îc nhau. 104 4.10. Nh÷ng nguyªn nh©n lµm ®é lÖch b¸n vßng thay ®æi. 106 4.11. Khö ®é lÖch khi tµu thay ®æi vÜ ®é tõ. 108 4.12. Khö ®é lÖch khi tµu nghiªng. 109 112 Ch−¬ng 5: C«ng t¸c hiÖu chØnh la bµn vµ ph−¬ng ph¸p lËp b¶ng ®é lÖch cßn l¹i 5.1. Nh÷ng tr−êng hîp cÇn thiÕt ph¶i hiÖu chØnh la bµn 112 5.2. Thø tù khö c¸c lùc ®é lÖch 112 5.3. C«ng t¸c hiÖu chØnh la bµn tõ 114 5.4. Ph−¬ng ph¸p lËp b¶ng ®é lÖch cßn l¹i 115
Bµi më ®Çu Sù ph¸t triÓn vµ tÇm quan träng cña la bµn tõ trªn tµu biÓn La bµn tõ lµ mét thiÕt bÞ hµng h¶i cã t¸c dông dïng ®Ó chØ h−íng ®i vµ x¸c ®Þnh vÞ trÝ tµu trªn biÓn. C¨n cø vµo tÝnh chÊt ®Þnh h−íng cña thµnh phÇn nh¹y c¶m theo h−íng kinh tuyÕn tõ. Con ng−êi ®· lîi dông tÝnh chÊt nµy ®Ó chÕ t¹o la bµn tõ ®Çu tiªn vµo cuèi thÕ kØ XII. La bµn ®−îc cÊu t¹o gåm mét tÊm s¾t tõ g¾n vµo mét chiÕc phao, ®−îc th¶ vµo trong mét chËu n−íc. §Çu thÕ kØ XIV, cÊu t¹o la bµn tõ ®−îc thay ®æi. Kim tõ cña la bµn ®−îc g¾n vµo mét chiÕc phao. C¶ phao vµ kim tõ ®−îc ®ì trªn mét ®Ønh kim trô th¼ng ®øng. Trªn mÆt phao ®−îc g¾n thªm mét vµnh trßn b»ng giÊy hoÆc b»ng ®ång, trªn ®ã ®−îc chia h−íng theo tõng ca vµ tõng ®é tõ 0O ®Õn 360O. Toµn bé hÖ thèng kim tõ ®−îc th¶ vµo mét chËu dung dÞch gåm cån vµ n−íc cÊt. Cuèi thÕ kØ XV, c¸c nhµ khoa häc hµng h¶i ®· ph¸t hiÖn ra kim la bµn kh«ng chØ chÝnh x¸c theo h−íng b¾c, nam thËt mµ chØ lÖch ®i mét gãc, gãc ®ã ®−îc gäi lµ ®é lÖch ®Þa tõ. Cuèi thÕ kØ XVIII cïng víi sù ph¸t triÓn cña ngµnh ®ãng tµu b»ng s¾t thÐp. La bµn tõ ®−îc trang bÞ trªn tµu, c¸c nhµ hµng h¶i ®· ph¸t hiÖn ra la bµn chØ h−íng mang sai sè lín. Nguyªn nh©n g©y ra sai sè la bµn lµ do ¶nh h−ëng cña tõ tr−êng s¾t thÐp trªn tµu t¸c dông vµo kim la bµn lµm kim la bµn chØ lÖch khái kinh tuyÕn tõ mét gãc, gãc nµy gäi lµ ®é lÖch riªng la bµn. §Ó khö bít gãc lÖch nµy, ng−êi ta ®−a thªm c¸c thiÕt bÞ khö vµo th©n la bµn. HiÖn nay trªn c¸c tµu hiÖn ®¹i, ngoµi la bµn tõ trªn tµu cßn ®−îc trang bÞ thªm nhiÒu thiÕt bÞ chØ h−íng hiÖn ®¹i kh¸c nh−: la bµn con quay, hÖ thèng ®Þnh vÞ toµn cÇu GPS, hÖ thèng SATELLITE COMPASS, ho¹t ®éng víi ®é chÝnh x¸c cao, song ®iÒu ®ã kh«ng lµm gi¶m vai trß cña la bµn tõ trªn tµu biÓn. Do −u ®iÓm ®Æc biÖt lµ ®é tin cËy rÊt cao nªn la bµn tõ ®−îc c¸c nhµ hµng h¶i gäi lµ la bµn chuÈn. NÕu thiÕu la bµn chuÈn trªn tµu, theo quy ph¹m cña ®¨ng kiÓm hµng h¶i th× tµu ®ã kh«ng ®ñ ®iÒn kiÖn ch¹y biÓn. 1
Cïng víi sù ph¸t triÓn cña ngµnh hµng h¶i, la bµn tõ ngµy cµng ph¸t triÓn kh«ng ngõng. La bµn tõ truyÒn mÆt sè ra ®êi ®· ®−îc sö dông vµo ngµnh hµng h¶i. Nã cã t¸c dông truyÒn chØ sè h−íng ®i cña la bµn tíi m¸y l¸i tù ®éng ®Ó tù ®éng ®iÒu khiÓn tµu. C¸c lo¹i la bµn tõ ®−îc trang bÞ trªn tµu biÓn +La bµn chuÈn ®−îc ®Æt trªn boong th−îng +La bµn l¸i ®−îc ®Æt trong buång l¸i hoÆc ®−îc thay thÕ b»ng la bµn ®iÖn +La bµn xuång ®−îc ®Æt trªn xuång cøu sinh +La bµn l¸i sù cè ®−îc ®Æt trong buång l¸i sù cè §Æc ®iÓm cña la bµn tõ trang bÞ trªn tµu biÓn ViÖt Nam gåm nhiÒu lo¹i NhËt, Liªn X«, §øc, Trung Quèc v.v. VÒ cÊu t¹o la bµn c¬ b¶n gièng nhau, cßn c¸c thiÕt bÞ khö tuú theo tõng lo¹i la bµn, tõng n−íc s¶n xuÊt ®−îc bè trÝ kh¸c nhau. Gi¸o tr×nh la bµn tõ nµy sÏ giíi thiÖu c¬ b¶n vÒ lý thuyÕt, cÊu t¹o vµ ph−¬ng ph¸p khö ®é lÖch la bµn. Ngoµi ra gi¸o tr×nh cßn giíi thiÖu s¬ l−îc vÒ nguyªn lý cÊu t¹o la bµn truyÒn mÆt sè. Gi¸o tr×nh nµy lµm tµi liÖu nghiªn cøu vµ häc tËp cho sinh viªn §¹i häc Hµng h¶i ngµnh §iÒu khiÓn tµu biÓn, ®ång thêi cã thÓ lµm tµi liÖu nghiªn cøu vµ tham kh¶o cho nh÷ng ng−êi lµm c«ng t¸c hµng h¶i, c«ng t¸c ®¸nh c¸ trªn biÓn. MÆc dï ®· cã rÊt nhiÒu cè g¾ng song gi¸o tr×nh nµy kh«ng tr¸nh khái thiÕu sãt rÊt mong ®−îc sù ®ãng gãp vµ phª b×nh cña b¹n ®äc. Xin ch©n thµnh c¶m ¬n Ng−êi biªn so¹n: NguyÔn V¨n Hßa Bé m«n Hµng h¶i - Khoa §iÒu khiÓn tµu biÓn 2
Ch−¬ng 1 Kh¸i niÖm c¬ b¶n vÒ tõ tr−êng Ch−¬ng 1 kh¸i niÖm c¬ b¶n vÒ tõ tr−êng 1.1 Tõ tÝnh vµ nam ch©m 1.1.1 Kh¸i niÖm. Bé phËn chÝnh cña la bµn tõ lµ thµnh phÇn nh¹y c¶m. Thµnh phÇn nh¹y c¶m gåm c¸c thanh nam ch©m vÜnh cöu, chóng kÕt cÊu víi nhau thµnh mét hÖ thèng gäi lµ hÖ thèng kim tõ. Lùc ®Þnh h−íng cña thµnh phÇn nh¹y c¶m ®−îc ph¸t sinh d−íi sù ¶nh h−ëng cña tõ tr−êng tr¸i ®Êt. Tõ tr−êng cña tr¸i ®Êt ®−îc h×nh thµnh do sù cÊu t¹o vµ ho¹t ®éng cña lßng ®Êt gåm nhiÒu má quÆng, kim lo¹i. Nh÷ng lo¹i quÆng hót ®−îc m¹t s¾t gäi lµ s¾t tõ. C¸c lo¹i vËt thÓ kh¸c cã tÝnh chÊt nh− trªn: s¾t, thÐp vµ mét sè hîp kim cã tÝnh chÊt tõ ®−îc luyÖn tõ theo ph−¬ng ph¸p nh©n t¹o. Nh÷ng vËt thÓ cã tõ tÝnh nh− vËy gäi lµ nam ch©m. VËy nh÷ng vËt thÓ hót ®−îc s¾t, thÐp gäi lµ vËt thÓ cã tõ tÝnh. S¾t, thÐp mang tõ tÝnh gäi lµ nam ch©m. Nam nam ch©m gåm hai lo¹i: - Nam ch©m tù nhiªn - Nam ch©m nh©n t¹o. 1.1.2 TÝnh chÊt cña nam ch©m. Gi¶ sö ®−a mét thanh s¾t Fe2O3vµo trong mét tõ tr−êng, sau mét thêi gian thÝch hîp ®−a thanh s¾t ra khái tõ tr−êng, trong thanh s¾t tån t¹i mét l−îng tõ d− lµm thanh s¾t trë thµnh nam ch©m vÜnh cöu cã nh÷ng tÝnh chÊt sau: - Thanh nam ch©m cã 2 ®iÓm tËp trung tõ lùc m¹nh nhÊt gäi lµ tõ cùc. Tõ cùc c¸ch ®Çu thanh nam ch©m 1 kho¶ng b»ng 1/12 cña 2 (2l lµ kho¶ng c¸ch 2 cùc thanh nam ch©m). - §−êng ®i qua hai tõ cùc gäi lµ trôc tõ. - Bé phËn gi÷a thanh nam ch©m kh«ng cã tõ tÝnh gäi lµ phÇn trung tÝnh. Treo thanh nam ch©m b»ng mét sîi chØ th× mét ®Çu thanh nam ch©m quay vÒ h−íng b¾c ®Þa lý ng−êi ta quy ®Þnh ®ã lµ ®Çu b¾c (N) s¬n mµu ®á, cßn ®Çu kia thanh nam ch©m lµ ®Çu nam (S) s¬n mµu xanh (mang tÝnh chÊt gi÷ h−íng). - Hai ®Çu thanh nam ch©m cïng tªn th× ®Èy nhau kh¸c tªn th× hót nhau. - Tõ cùc nam ch©m kh«ng thÓ c¾t rêi ®−îc, ta c¾t mét thanh nam ch©m thµnh nhiÒu ®o¹n th× mçi ®o¹n thµnh mét nam ch©m míi. 1/12 1/12 2l S(- ) (+)N • • Tõ cùc Tõ cùc PhÇn trung tÝnh H×nh 1.1 VÞ trÝ tõ cùc trªn thanh Nam ch©m 3
Ch−¬ng 1 Kh¸i niÖm c¬ b¶n vÒ tõ tr−êng 1.1.3 Søc tõ, tõ khèi , m« men tõ. - Søc tõ: Lùc ®Èy vµ lùc hót gi÷a hai cùc gäi lµ søc tõ. Quy ®Þnh søc t¸c dông cùc cïng tªn lµ (+) vµ søc t¸c dông gi÷a hai cùc kh¸c tªn lµ (-). - Tõ khèi cña nam ch©m lµ khèi l−îng tõ chøa ë hai cùc cña nam ch©m. Ký hiÖu: m * Chó ý : Søc tõ vµ tõ khèi cña thanh nam ch©m cã dÊu ng−îc nhau, trÞ sè tuyÖt ®èi b»ng nhau. - M« men tõ : M lµ tÝch sè gi÷a tõ khèi cña nam ch©m víi kho¶ng c¸ch hai cùc : Ta cã c«ng thøc: M = 2mL (1.1) Trong hÖ thèng : cm, gam , gi©y, ®¬n vÞ m« men tõ lµ : CgsM - §Þnh luËt Cul«ng : Qua thÝ nghiÖm Cul«ng chøng minh lùc t¸c dông gi÷a hai cùc cña 2 thanh nam ch©m tû lÖ thuËn víi tÝch sè tõ khèi cña chóng vµ tû lÖ nghÞch b×nh ph−¬ng kho¶ng c¸ch gi÷a hai tõ khèi. Ta cã: m1 m2 F= (1.2) µd 2 m1 , m2 lµ khèi l−îng tõ chøa ë hai cùc cña thanh nam ch©m . d lµ kho¶ng c¸ch gi÷a hai cùc tõ. µ : lµ hÖ sè dÉn tõ phô thuéc vµo ®iÒu kiÖn m«i tr−êng : µ = 1 : m«i tr−êng trong ch©n kh«ng . µ < 1 : m«i tr−êng ph¶n tõ lùc t¸c dông lín h¬n trong ch©n kh«ng . µ > 1 : m«i tr−êng thuËn tõ lùc t¸c dông nhá h¬n trong ch©n kh«ng . 1.1.4 Tõ tr−êng - C−êng ®é tõ tr−êng - §−êng søc tõ . 1.1.4.1 Tõ tr−êng - Tõ tr−êng cña thanh nam ch©m lµ kho¶ng kh«ng gian bao quanh nam ch©m mµ ë ®ã cã tõ lùc t¸c dông. Trªn h×nh vÏ ta thÊy tõ tr−êng cña S N mét thanh nam ch©m th¼ng. NÕu trªn tÊm b×a c¸c t«ng ®−îc ®Æt trªn mét thanh nam ch©m, ta r¾c trªn ®ã c¸c m¹t s¾t ®ång thêi rung nhÑ cho c¸c H×nh 1.2 §−êng søc tõ m¹t s¾t di chuyÓn, th× d−íi t¸c dông cña tõ tr−êng c¸c m¹t s¾t ®−îc ph©n bè theo quy luËt cã d¹ng ®−êng cong. §−êng cong ®ã gäi lµ ®−êng søc tõ (h×nh 1.2). 4
Ch−¬ng 1 Kh¸i niÖm c¬ b¶n vÒ tõ tr−êng 1.1.4.2 C−êng ®é tõ tr−êng Gi¸ trÞ c¬ b¶n biÓu thÞ ®Æc tÝnh cña tõ tr−êng lµ c−êng ®é tõ tr−êng ký hiÖu lµ H. VËy c−êng ®é tõ tr−êng t¹i mét ®iÓm lµ mét lùc t¸c dông lªn 1 ®¬n vÞ tõ khèi (+) ®Æt t¹i ®iÓm ®ã. Ta cã c«ng thøc sau : F (1.3) H= m - BiÓu thÞ: NÕu tõ cùc cã tõ khèi lµ 1 ®¬n vÞ t¹i 1 ®iÓm trong tõ tr−êng bÞ t¸c dông bëi lùc F Trong hÖ thèng C.g.s.M , ®¬n vÞ H lµ Erstet ký hiÖu Oe. Trong ®¬n vÞ quèc tÕ, ®¬n vÞ c−êng ®é tõ tr−êng ®−îc tÝnh lµ Ampemet (A/M) . 1A/M = 4π.10-3Oe . r -VÐc t¬ c−êng ®é tõ tr−êng ( H ) lu«n tiÕp tuyÕn víi ®−êng søc tõ. 1.1.4.3 §−êng søc tõ - §−êng søc tõ lµ mét ®−êng nèi liÒn gi÷a c¸c h−íng cña c−êng ®é tõ tr−êng t¹i c¸c ®iÓm, trong tõ tr−êng ®Òu ®−êng søc cã d¹ng ®−êng th¼ng, trong tõ tr−êng kh«ng ®Òu ®−êng søc cã d¹ng cong. (h×nh 1.2) -Trong thùc tÕ hµng h¶i cho phÐp coi tõ tr−êng cña tr¸i ®Êt ë kh«ng gian tµu chiÕm chç lµ tõ tr−êng ®Òu. Víi gi¶ thiÕt nh− vËy ®¬n gi¶n rÊt nhiÒu cho viÖc nghiªn cøu la bµn . - §−êng søc tõ lu«n ®i vµo ë cùc nam (S) vµ ®i ra ë cùc b¾c (N). *Chó ý : Sù biÕn d¹ng cña ®−êng søc : + Trong tõ tr−êng thanh nam ch©m ®Æt mét vËt liÖu b»ng kim lo¹i th× ®−êng søc tõ bÞ biÕn d¹ng. Chøng tá gióp ta gi¶ thÝch ë nh÷ng khu vùc cã nhiÒu má quÆng kim lo¹i cã kh¶ n¨ng nhiÔm tõ m¹nh sÏ lµm cho d−êng søc tõ cña tõ tr−êng tr¸i ®Êt biÕn d¹ng m¹nh dÉn ®Õn hiÖn t−îng nhiÔu lo¹n tõ, thËm trÝ sinh ra b·o tõ g©y tæn thÊt nÆng cho c¸c thiÕt bÞ ®iÖn, tr¹m biÕn ¸p ®iÖn trªn bê còng nh− c¸c thiÕt bÞ ®iÖn trªn tµu.v.v... + §−êng søc kh«ng xuyªn qua h×nh trô rçng b»ng kim lo¹i nªn tÇu ngÇm kh«ng ®Æt ®−îc la bµn v× ë ®©y la bµn tõ kh«ng cã kh¶ n¨ng ®Þnh h−íng. 1.2 C−êng ®é tõ tr−êng cña nam ch©m th¼ng Trong la bµn tõ ng−êi ta sö th−êng sö dông c¸c thanh nam ch©m th¼ng, cã tiÕt diÖn vu«ng hoÆc trßn. Nh÷ng thanh nam ch©m nh− vËy th× trôc tõ th−êng trïng víi trôc h×nh häc cña nã. Sau ®©y ng−êi ta nghiªn cøu ba tr−êng hîp c−êng ®é tõ tr−êng cña thanh nam ch©m th¼ng t¸c dông lªn mét ®iÓm. Ba tr−êng hîp nµy th−êng phæ biÕn trªn tµu nh− sau . 1.2.1 XÐt c−êng ®é tõ t¹i mét ®iÓm ë trªn ®−êng trung trùc cña thanh nam ch©m. - XÐt thanh nam ch©m th¼ng NS cã tõ khèi lµ ± m. Kho¶ng c¸ch 2 cùc lµ 2l. XÐt ®iÓm B trªn ®−êng trung trùc thanh NS cã tõ khèi +1 ®¬n vÞ. 5
Ch−¬ng 1 Kh¸i niÖm c¬ b¶n vÒ tõ tr−êng Kho¶ng c¸ch OB = d. Gi¶ thiÕt d >> l . - Gäi c−êng ®é tõ tr−êng cña thanh nam ch©m t¸c dông lªn ®iÓm B lµ H1, gäi lùc t¸c dông 2 cùc lªn ®iÓm B lµ FN vµ FS hîp lùc cña hai lùc nµy lµ : r r r FN H 1 = FN + FS . ¸p dông ®Þnh luËt Cul«ng ta cã : B H1 m FN = FS = Fs d (d + l 2 ) 2 XÐt vÒ ®é lín : S N θ (-)m (+)m o H1 = FNcosθ + FScosθ = cosθ(FS+FN). 2l MÆt kh¸c ta cã : H×nh 1.3 l l 2m 2ml M M cosθ = ⇒ H1 = )= = = ( 2 2 l2 d +l 2 2 2 2 (d 2 + l 2 ) 3 2 d +l d +l l3 d 3 (1 + 2 ) 3 / 2 d 6 (1 + ) d d2 l2 M Tõ gi¶ thiÕt d>>l ⇒ ≅0 ⇒ H1 = . d2 d3 VËy vÐc t¬ c−êng ®é tõ tr−êng H1 cã h−íng song song víi trôc thanh nam ch©m vµ cã chiÒu h−íng vÒ cùc S. l2 *Chó ý : NÕu ®iÓm A n»m gÇn trung t©m thanh nam ch©m th× tû sè 2 kh«ng ®−îc bá d qua vµ trong tr−êng hîp ®ã ta tÝnh to¸n theo c«ng thøc gÇn ®óng sau : 3l 2 M (1.4) H 1 = 3 (1 − 2 ) d 2d l 2 −3 / 2 Cã ®−îc c«ng thøc trªn khi ta ®· triÓn khai thµnh phÇn (1 + 3 ) thµnh chuçi vµ lÊy d hai sè h¹ng ®Çu. 1.2.2 C−êng ®é tõ tr−êng cña thanh nam ch©m t¸c dông lªn mét ®iÓm trªn ®−êng trôc tõ (H×nh 1.4) - XÐt thanh nam ch©m th¼ng NS cã tõ khèi lµ ± m .(H×nh 1.4) Kho¶ng c¸ch 2 cùc lµ 2l. 1/12 1/12 Tõ khèi ®iÓm A +1 ®¬n vÞ . 2l A N S Kho¶ng c¸ch tõ A ®Õn trung FS FN O t©m thanh nam ch©m OA = d. Gi¶ d thiÕt d>>L. - XÐt c−êng ®é tõ tr−êng t¸c H×nh 1.4 dông lªn ®iÓm A lµ H2: Ta gäi lùc tõ t¸c dông cña cùc N lµ FN, cùc S lµ FS . Theo ®Þnh luËt cu l«ng ta cã: 6
Ch−¬ng 1 Kh¸i niÖm c¬ b¶n vÒ tõ tr−êng +m −m FN = ; FS = . (d − l ) 2 (d + l ) 2 r r r +m −m ⇒ H2 = FN + FS = + . H 2 = FN + FS 2 (d + l ) 2 (d − l ) m ( d + l ) 2 − m( d − l ) 2 d 2 + 2dl + l 2 − d 2 + 2dl − l 2 . H2 = =m (d 2 − l 2 ) 2 l2 2 4 d (1 − 2 ) d 4mld 2M H2 = = 2 l2 l d 4 (1 − 2 ) 2 d 3 (1 − 2 ) 2 d d l2 2M rÊt nhá cho nªn ta cã thÓ bá qua ⇒ H 2 = 3 d2 d - M lµ m« men tõ cña thanh nam ch©m. VËy vÐc t¬ c−êng ®é tõ tr−êng H2 cã ph−¬ng trïng víi ph−¬ng cña trôc däc thanh nam ch©m, chiÒu tõ ®Çu N ®i ra. l2 *Chó ý : NÕu ®iÓm A ë gÇn thanh nam ch©m th× kh«ng ®−îc bá qua thµnh phÇn 2 khi d ®ã ta tÝnh theo c«ng thøc : l2 2M (1.5) H 2 = 3 (1 + 2 2 ) d d l2 C«ng thøc nµy ®· ®−îc khai triÓn thµnh phÇn (1 − 2 ) − 2 thµnh chuçi vµ chØ lÊy hai sè d h¹ng ®Çu. 1.2.3 C−êng ®é tõ tr−êng cña thanh nam ch©m th¼ng t¸c dông lªn mét ®iÓm n»m ë vÞ trÝ bÊt kú.(H×nh 1.5) H - XÐt thanh nam ch©m NS cã tõ khèi ± m, H1 H2 kho¶ng c¸ch gi÷a hai cùc lµ 2l . XÐt ®iÓm C ë vÞ trÝ bÊt kú cã tõ khèi +1®¬n vÞ, gäi kho¶ng c¸ch OC = d C d, gi¶ thiÕt d>>l . Gi¶ sö thanh nam ch©m NS cã m« M2 φ men lµ M. Ta chiÕu vÐc t¬ M lªn 2 h−íng OC vµ (+)m - (m) h−íng vu«ng gãc víi OC ta ®−îc M1vµ M2 b»ng N S M1 c¸ch ®ã ta thay thanh nam ch©m NS thµnh 2 thanh nam ch©m N'S' vµ N"S". Mét thanh N'S' cã ®iÓm C H×nh 1.5 n»m trªn ®−êng trung trùc. Mét thanh N"S" cã ®iÓm C n»m trªn ®−êng trung trùc . Tõ h×nh vÏ ta cã : M1 = M.sinφ ; M2 = M.cosφ. ë ®©y φlµ gãc hîp bëi gi÷a trôc thanh NS vµ h−íng OC . 7