Ạ Ọ Ộ Ố Đ I H C QU C GIA HÀ N I
ƯỜ Ạ Ọ Ụ TR NG Đ I H C GIÁO D C
Ậ Ể TI U LU N
Ể ƯƠ PHÂN TÍCH VÀ TRI N KHAI CH NG TRÌNH
Ổ Ậ V T LÝ PH THÔNG
ươ ọ ị ế H c viên: V ng Th Hu
ả ạ ậ L p:ớ QH – 2015 – S LL& PP gi ng d y V t lí
ả ị ề Gi ng viên: TS. Lê Th Thu Hi n
ộ Hà N i 10/2016
Ủ Ầ Ậ Ả PH N NH N XÉT C A GI NG VIÊN
…………………………………………………………………………......
…………………………………………………………………………......
…………………………………………………………………………......
…………………………………………………………………………......
…………………………………………………………………………......
…………………………………………………………………………......
…………………………………………………………………………......
…………………………………………………………………………......
…………………………………………………………………………......
…………………………………………………………………………......
ĐI MỂ
ố ằ ữ ằ B ng s B ng ch
ộ Hà N i, ngày …. tháng …. Năm 2016
ả Gi ng viên
ề ị TS. Lê Th Thu Hi n
Ụ Ụ M C L C
ứ ủ ụ ệ ươ I. Nhi m v nghiên c u c a ch ng t ừ ườ tr ng……………………………
ứ ề ế ử ể ị ọ II. L ch s phát tri n khoa h c nghiêm c u v ki n th c t ứ ừ ọ h c
ơ ồ ứ ế ươ III. S đ logic (graph) ki n th c ch ng t ừ ườ tr ng
ứ ế ẩ ươ IV. Chu n ki n th c, kĩ năng ch ng t ừ ườ tr ng
ứ ế ấ ộ ươ V. Phân tích c u trúc và n i dung ki n th c ch ng t ừ ườ tr ng
ạ ế 1. Nhìn l ứ i ki n th c THCS
ứ ế ạ ấ ươ ủ 2. Phân tích m ch logic c a ki n th c, c u trúc ch ng t ừ ườ tr ng
ữ ạ ọ ị ươ 3. Xác đ nh nh ng khó khăn trong d y h c ch ng t ừ ườ tr ng
ệ ổ ứ ạ ộ ữ ư ề ề ấ ậ ấ ọ 4. Đ xu t nh ng l u ý trong vi c t ứ ch c ho t đ ng nh n th c cho h c sinh; đ xu t
ươ ứ ạ ứ ế ọ ươ ph ng pháp và hình th c d y h c các ki n th c ch ng t ừ ườ tr ng
ậ ế VI. K t lu n
ệ ả V. Tài li u tham kh o
I.
Ừ ƯỜ T TR NG
ụ ủ ệ ươ Nhi m v c a ch ng t ừ ườ tr ng
ệ ừ ọ h c, nghiên c u t
ạ ấ ộ
ệ ề ươ ng v ph ng di n tác ụ tác d ng lên m t đo n ể ụ ắ
ữ ộ ạ ệ ủ ệ ộ ừ ườ ầ ng là m t ph n trong Đi n t T tr ụ ể ự ươ ụ d ng l c. C th , ch ừ ườ ẳ ệ tr dòng đi n th ng, t ề ủ ự ừ ừ ườ ị đ nh chi u c a l c t , t ứ ừ ườ tr ề ự ừ ng này trình bày nh ng v n đ l c t ệ ng tác d ng lên m t h t mang di n chuy n đ ng, qui t c xác tr ộ ẳ ng c a dòng đi n th ng, dòng đi n tròn.
ứ ữ ng " T tr tr ạ ng do các h t
ầ ệ ườ ƣơ ộ ệ ủ ủ ụ ẫ ứ ể ng c a dòng đi n, t ề ề ừ ườ ng" nghiên c u nh ng v n đ v t ủ ừ ng c a nam châm, t ng lên dây d n có
II.
ủ ừ ườ ộ ể ụ ệ ạ ấ ừ ườ ế Ph n ki n th c ch đi n tích chuy n đ ng và các nam châm gây ra, c th : T tr ấ ng c a Trái đ t, tác d ng c a t tr ệ dòng đi n, tác d ng c a t ụ ể ừ ƣờ tr ng lên h t đi n tích chuy n đ ng ừ ườ tr ủ ừ ườ tr
ứ ề ừ ọ ể ủ ử ọ ị L ch s phát tri n c a khoa h c nghiên c u v t h c
ộ ừ ọ ượ ứ r t s m mà đ u tiên
ố ử ộ ố ị
nh ng năm 625 đ nế 545 tr ườ ừ ấ ớ c ng d ng trong cu c s ng con ng i t ậ ữ ớ ướ c công nguyên song song v i
ộ ố ụ
ấ ử ụ ng Đông,
ờ ạ nhà Chu, 1122 256
i vi c s d ng các đá nam châm là
ắ ừ ờ ạ ủ Chu Công (th i đ i ạ ế ỷ ứ ệ ử ụ ướ ầ ỷ ố ử (th y d y c a
ữ ơ ớ ng NamB c t th i đ i c a ứ ố c Công nguyên), và cu n sách chính th c ghi l ạ ủ Tôn T nẫ ) vào th k th 4 tr ườ c công nguyên ệ ử ụ ả ề ầ i châu Âu đ u tiên mô t
ướ v la bàn và vi c s d ng la bàn Peter Peregrinus de Maricourt vi ng vào năm 1187. Vào năm 1269, tế
ế ầ ượ ữ ậ
c coi là m t trong nh ng lu n thuy t đ u tiên v ượ ậ ề nam ả c th o lu n
ộ ấ ủ ị ườ ộ ầ ụ T h c là m t ngành đ là ở Trung Hoa và Hy L pạ c đ i. ạ ề ừ ổ ạ Ở Hy L pạ , l ch s ghi nh n nh ng đ i tho i v t ọ ừ ữ ữ Aristotle và Thales t h c gi a ệ ử ụ nam châm vĩnh c uử (là nh ng đá thiên nhiên) cho m t s m c đích khác vi c s d ng nhau[1] Ở ươ ph Trung Hoa là n i s m nh t s d ng các đá nam châm làm kim ỉ ể ỉ ươ ch nam đ ch ph ướ tr cu nố Qu C c t Alexander Neckham là ng ệ ị cho vi c đ nh h cu nố Epistola de magnete, đ châm và la bàn. Năm 1282, các tính ch t c a các nam châm và la bàn khô đ ậ ở b i AlAshraf, m t nhà v t lý, thiên văn, đ a lý ng i Yemeni
ố ế ầ ả ứ ệ ượ ề t đ u tiên v các hi n t ng là
ệ ừ ề ề ệ
ấ ả do ông xây ướ ự ị ế ề ừ ườ ả ờ ố t v t thi ng tr
Cu n sách kh o c u chi ti cu nố DeMagnete,MagneticisqueCorporibus, et de Magno Magnete Tellure (On the Magnet and Magnetic Bodies, and on the Great Magnet the Earth) c aủ William Gilbert xu t b n ậ năm 1600 ở Anh Qu cố . Cu n sách th o lu n v nhi u thí nghi m đi n t ả ủ Trái Đ tấ , nguyên nhân gây ra s đ nh h ồ ự d ng, đ ng th i gi ng c a ắ ủ NamB c c a các la bàn.
ươ ượ ầ ng ng tác gi a ữ dòng đi nệ và t ầ ừ ườ l n đ u tiên đ ệ c phát hi n và mô t
ả ở Hans b i ệ tr ạ ọ
(Đan M chạ ). Ông đã phát hi n ra ẫ
ng khi đ t g n m t dây d n mang dòng đi n. Thí nghi m này ượ ặ ặ ầ ử ướ ặ ệ ệ Thí nghi m ệ c đ t tên là c coi là b
ị ệ ị c ngo t trong l ch s ngành t ạ ộ ừ ọ h c, và đ ế ọ ệ T Christian Oersted, m tộ giáo sư Đ i h c Copenhagen ướ ệ vi c kim la bàn b l ch h ượ đ Oersted. Sau Oersted, hàng lo t các nhà khoa h c đã ti n hành các thí nghi m và các công
ứ ề ố ừ ườ tr ng nh
ệ ữ ẫ ứ ơ ả ệ ế ữ ệ ế
ư AndréMarie Ampère, Carl trình nghiên c u v m i quan h gi a đi n và t ề ừ Friedrich Gauss, Michael Faraday d n đ n vi c hình thành nh ng ki n th c c b n v t ọ h c cũng nh ừ ườ . ng ư t tr
ổ ệ tr ng
ể ừ ườ , đi n tr ng ng đi n t
ể ử ụ ợ ế ổ ậ ế ươ ườ , và quang ệ ừ. Vào năm 1905, Albert thuy t t
ế ỷ ế ề t James Clerk Maxwell đã t ng h p các lý thuy t v ườ ề tr h cọ đ phát tri n thành lý thuy t t ng quát v ự ể ị ữ Einstein đã s d ng nh ng đ nh lu t này đ xây d ng lý ạ ẽ ừ ệ ạ ể ừ ọ ượ h c đ
ế ỷ ệ ừ ự
ế ủ c h c l h c ng t
c phát tri n m nh m t ề ệ ượ ế ự các lý thuy t vi mô v hi n t ấ ắ như lý thuy t vi t ế ử và v t lý ch t r n ươ ụ ả ổ , ph n s t t ng tác trao đ i ừ ấ ạ
ố ẹ . ng đ i h p ậ vi c t o ra các v t ừ d a trên các lý ng t ừ ọ , lý thuy t v ế ề ả ắ ừ,... Đi kèm v i nó ớ ấ ừ ủ và đo đ c các tính ch t t c a ữ ờ ự , ngành m iớ spintronics ra đ i d a trên nh ng
III.
ự ủ ừ ọ Th k 20 cũng là th k mà t ứ đa ch c năng, xây d ng li u t ơ ọ ượ thuy t c a đômen từ, vách đômen, v t li u s t t ỹ ự là s phát tri n c a nhi u k thu t ch p nh c u trúc t ậ ệ v t li u. Cu i thành t u c a t ậ ậ ệ ắ ừ, t ậ , đ uầ th k 21 ế ỷ ệ ử ọ . h c đi n t ề ể ủ ố th k 20 ế ỷ h c và
IV.
ơ ồ ế ứ ươ S đ ki n th c ch ng t ừ ườ tr ng
ứ ế ẩ Chu n ki n th c, kĩ năng
ấ tr i
ồ ạ ở ng t n t c t ủ ườ ể c các đ c đi m c a đ ẳ c a thanh nam châm th ng, c a nam ệ ẳ ạ ủ ệ c đ nh nghĩa và nêu đ ng, chi u c a c m ng t ộ i m t ươ ả ứ ượ ơ ừ ể ứ ế Ki n th c ượ ừ ườ Nêu đ ượ ủ ặ Nêu đ ng s c t ữ châm ch U, c a dòng đi n th ng dài, c a ng dây có dòng đi n ch y qua. ượ ể ượ ị ừ ạ Phát bi u đ t ị ủ ừ ườ tr đi m c a t đâu và có tính ch t gì. ứ ừ ủ ủ ố c ph c đ n v đo c m ng t ề ủ ả ứ . ng. Nêu đ
ộ ứ ừ ườ tr ạ ẳ ở ệ ả ứ ạ ể ừ ạ i m t đi m trong t t ể c công th c tính c m ng t ộ ng gây b i ố i m t đi m trong lòng ng dây có dòng đi n
ẫ ạ ạ ệ ụ ự ừ tác d ng lên đo n dây d n có dòng đi n ch y ứ c công th c tính l c t ừ ườ tr ứ ề ng đ u. ơ ự ế ượ t đ c công th c tính l c này. c l c Lorenx là gì và vi
ườ ủ ng c a thanh nam châm th ng, c a bi u di n t tr ễ ừ ườ ệ tr ộ ươ ủ ạ c m ng t ẳ ề ng đ u. ể i m t đi m trong ứ ừ ể c các đ ng s c t ẳ ủ ố ượ ộ ớ c đ l n, ph ệ ở ạ ố i m t đi m trong lòng ng dây có
ụ ệ ạ ẫ ẳ ộ tác d ng lên m t đo n dây d n th ng có dòng đi n ạ ề ủ ự ơ ị ề ng đ u. ng, chi u c a l c Lorenx tác d ng lên m t ộ ườ ụ ớ ặ ng ế ượ t đ Vi ệ dòng đi n th ng dài vô h n và t ạ ch y qua. ế ượ t đ Vi ặ qua đ t trong t ượ ự Nêu đ Kĩ năng ẽ ượ V đ ệ ủ ừ ườ dòng đi n th ng dài, c a ng dây có dòng đi n ch y qua và c a t ơ ả ứ ị ừ ạ ề ủ ng, chi u c a vect Xác đ nh đ t ể ộ ẳ ừ ườ ng gây b i dòng đi n th ng dài và t t tr ạ ệ dòng đi n ch y qua. ơ ự ừ ượ ị l c t c vect Xác đ nh đ ừ ườ ượ ặ c đ t trong t ch y qua đ tr ộ ươ ượ ườ ng đ , ph c c Xác đ nh đ ẳ ớ ậ ố trong m t ph ng vuông góc v i các đ ộ ể ệ đi n tích q chuy n đ ng v i v n t c ề ứ ủ ừ ườ ng đ u. s c c a t tr
V.
ứ ế ấ ộ ươ Phân tích c u trúc và n i dung ki n th c ch ng t ừ ườ tr ng
ạ ế 1. Nhìn l ứ i ki n th c THCS
ứ ế ạ ấ ươ ủ 2. Phân tích m ch logic c a ki n th c, c u trúc ch ng t ừ ườ tr ng
ươ ừ ườ ạ ượ ế ệ ồ ư ặ Ch ng “T tr ứ ng” g m hai nhóm ki n th c chính: các khái ni m, đ i l ng đ c tr ng
ự ừ ậ ụ ể ả ạ ự ế ể ủ ừ ườ c a t tr ng và các d ng l c t , v n d ng chúng đ gi i quy t các bài toán. Đ xây d ng
ệ ộ ố ể ệ ả ơ ạ ớ ể khái ni m t ừ ườ tr ng, ta có th làm m t s thí nghi m đ n gi n ngay t ể i l p đ HS có th
ể ư ữ ự ả ộ ồ ờ ừ quan sát. Đ ng th i GV cũng có th đ a ra nh ng hình nh tr c quan sinh đ ng t Website
ế ế ẵ ặ ệ ủ ể ả ầ ạ đã thi t k s n. Đ c bi t trong ph n này, có minh ho hình nh c a các electron chuy n
ủ ự ụ ạ ẫ ị ộ đ ng trong dây d n kim lo i ch u tác d ng c a l c Lorentz
ị ữ 3. Xác đ nh nh
Ừ ƯỜ T TR NG
ươ ừ
1 1 T
ng tác t
ệ ượ ượ ừ ệ Các hi n t i s m phát hi n. Ng c loài ng đã đ ườ i
ậ ấ ng tác t ả ườ ớ ậ ượ
ữ ậ ầ
ặ ấ ự ỏ ằ ắ c các v t nh b ng s t. Không ượ ọ c g i là "đá ế t. S
ẩ ẩ ự nhiên mà ngày nay chúng ta đã bi ươ ượ ữ ừ ớ ươ ng liên quan t i t ặ ta nh n th y các m t s m u qu ng có kh năng hút đ nh ng v y, các m u qu ng này còn hút và đ y l n nhau Ban đ u chúng đ nam châm'', đó th c ch t là các nam châm t ọ ươ c g i là t t ộ ố ẫ ẫ ự ng tác gi a các nam châm đ ng tác t .
ọ ữ
ọ ệ ầ ủ ơ ộ
ứ Năm 1600, nhà bác h c Ginb t (William Gillbert, 1540 – 1603) đã trình bày nh ng ế ạ h c đ u tiên. Ginb t đã ch t o m t nam châm mà ông ớ
ơ ừ ọ ầ ủ ụ ớ ừ ữ ấ ộ ứ
ệ ượ ệ ố ừ ế
ệ ng đi n và t ớ ấ ươ ư ậ
ộ ệ ượ gi a chúng. Ginb t cũng nghiên c u các hi n t ế , ông đã đi đ n k t lu n r ng chúng ơ ng tác ệ ấ ạ ươ ừ ư ố ữ ng tác khác nhau, song ông ch a th y m i quan h gi a
ươ ệ ượ ừ ơ ở c s ban đ u c a đi n h c và t ọ g i là “terralla” và nghiên c u tác d ng c a m t kim nam châm v i “terralla”. Ông th y ệ ụ ự ằ ng đi n m t cách r ng có s tác d ng t ậ ằ ả có h th ng. Khi kh o sát các hi n t ế ứ h t s c khác nhau và không có gì liên quan v i nhau. Nh v y, Ginb t đã th y t ệ đi n và t các hi n t ng tác t ệ ng đi n và t là hai lo i t .
ậ ườ i Đan M ch
ươ ệ ế ằ ặ ộ
ệ ạ ồ ộ
ấ ẫ ệ ề ệ ề ạ ổ ạ Ơ xtét (Han Christian Oersted, 17771851) phát 1820, nhà v t lý ng ẫ ở ớ ệ hi n dòng đi n và nam châm có t ng tác v i nhau. Ông th y r ng n u đ t m t dây d n ạ c nh m t kim nam châm r i cho dòng di n ch y qua dây d n thì kim nam châm s quay ệ l ch đi. Khi đ i chi u dòng đi n ch y qua, kim nam châm l ch theo chi u ng ẽ ượ ạ c l i.
ư ậ ự ươ ấ ữ ớ
ự ớ ữ ệ ươ ươ ệ ng tác gi a dòng đi n v i nam châm, ọ ng tác đó g i chung là t ng tác
ệ Nh v y, th c nghi m cho th y có s t ữ gi a hai dòng đi n v i nhau, gi a các nam châm, các t từ.
ộ ệ ượ ữ ặ M t đi u h t s c l u ý là m c dù gi a các hi n t
ệ ng đi n và t ươ ư ệ ả ế ứ ư ừ ng tác t
ng tác đi n. T ệ ớ ươ ộ ớ ươ ệ ủ ụ ị ừ ệ ố ừ có m i liên h ấ ệ ng tác đi n xu t ươ ng tác t
ụ ệ ệ ệ ấ ộ ề ấ ớ v i nhau nh ng t có b n ch t khác v i t ệ ộ hi n khi có các đi n tích và ph thu c vào v trí, đ l n c a các đi n tích đó. T ỉ ch xu t hi n khi có các dòng đi n và ph thu c vào các dòng đi n đó.
ơ ệ ệ ươ ụ ộ ộ
ấ ủ ừ ấ ữ Chính xác h n, t ể ươ ệ
ể ệ ừ ớ ộ xu t hi n khi các đi n tích chuy n đ ng và ph thu c ệ vì dòng đi n là các vì trong nam
ừ ng tác t ố ọ ệ . Ngày nay, dòng đi n
ữ ể ậ i c a các h t mang đi n trong nguyên
ộ ạ ủ ộ ậ ử ượ đ ạ ộ ậ ủ ể ượ ệ ỉ i này ch có th đ c làm
ử ể ng tác t ộ ng tác t vào tính ch t c a chuy n đ ng đó. Gi a các dòng đi n có t ươ ệ ữ dòng đi n tích chuy n đ ng. Gi a nam châm v i dòng đi n có t ệ châm cũng có nh ng dòng đi n mà Am pe g i là dòng đi n nguyên t phân t ử t rõ trong khuôn kh c h c l ệ ạ ệ c hi u là dòng đi n do v n đ ng n i t ộ ạ ấ ả và h t nhân gây ra. B n ch t và quy lu t c a v n đ ng n i t ổ ơ ọ ượ ng t .
ặ ằ ầ ươ ươ ừ ệ ng tác đi n và t
ng tác t ố ư ng tác nh ng ạ ươ ng tác
ạ ươ c hai lo i t ầ ủ ự ươ ươ ừ ộ là hai lo i t ấ ượ là m t ph n c a l c t ng tác t ng tác
ng tác đi n t ể ệ ạ Cũng c n nói thêm r ng, m c dù t ắ sau này M cxoen (James Clerk Maxell, 1831 1879) đã th ng nh t đ ọ này và g i chung là t ệ ừ ữ đi n t ệ ừ ự ươ . L c t ộ gi a các h t tích đi n chuy n đ ng.
ừ ườ
2 2 T tr
ạ ẫ t
ng tác t ạ ệ ệ ộ ườ ừ ng , ể ươ i có th t i sao hai dây d n mang dòng đi n không i ta quan tâm ớ ng tác v i nhau? Không gian quanh m t dòng đi n có gì
ạ ế ng ươ Khi xét t ớ ch m v i nhau mà l ổ bi n đ i không?
ể ụ ng tác xa, dòng đi n I
ở ệ ấ ả ệ 1 s n có nh ng kh năng tác d ng lên dòng ệ 1 xa thì dòng đi n I
ậ ứ ầ ụ ở ự ế ổ ữ ẵ ệ 2 xu t hi n, dù ng tác. Khi dòng đi n I 2. Không gian xung quanh không có s bi n đ i và không
ươ ươ Theo quan đi m t ề ươ I2 xa nó, không c n truy n t ngay l p t c tác d ng lên dòng I ng tác. tham gia vào quá trình t
ể ươ ượ Quan đi m t
ệ ớ
ậ ấ ặ
ụ ắ c Mo cxoen hoàn ộ ệ ồ ạ i m t ừ ườ ở ạ ng t o b i tr ệ 2 tác d ngụ i dòng đi n I
ươ ượ ạ c l ệ 1 và I2 t
1 cũng thông qua t T tr
ừ ườ ư ệ ủ ề ườ ệ ớ ng. Dòng đi n I ự ệ ừ ườ tr ng c a nó. Hai dòng đi n I ắ ng luôn g n li n v i dòng đi n cũng nh đi n tr ớ ng tác v i nhau ng luôn ng.
ầ ượ c Phara đây nêu lên và sau đó đ ng tác g n đ ệ ươ ở ng tác v i nhau vì xung quanh dòng đi n t n t thi n . Theo đó, s dĩ hai dòng đi n t ừ ườ ằ ệ 2 n m trong t ệ ạ d ng v t ch t đ c bi tr t đó chính là t dòng đi n Iệ 1 nên chi u tác d ng l c gây b i dòng đi n này. Ng ở ệ lên dòng đi n Iệ ừ ườ thông qua t tr ệ ớ ề ắ g n li n v i đi n tích.
ạ ệ ậ ự ả ờ ậ V t lý h c hi n đ i đã xác nh n s đúng đ n c a cách tr l i th hai. V y, t
ứ ấ ơ ả ạ
ừ ắ ủ ể ủ ừ ng xung quanh h t mang đi n chuy n đ ng. Tính ch t c b n c a t ể ọ ườ ụ ộ ộ ừ ệ ạ ườ ườ ậ ng là môi tr ng là có tác d ng t ệ lên h t mang đi n khác chuy n đ ng trong nó. tr tr
ộ ượ ể ng không ph i ch là m t khái ni m tr u t ng dùng đ mô t ng tác t
ừ ườ T tr ự ộ ừ ư ệ ườ ệ ả ồ ạ ể ậ ệ ỉ ố i khách quan gi ng nh đi n tr ả ươ ừ t ứ ng. Đi n tích đ ng yên là mà là m t th c th v t lý t n t
ố ủ ừ ệ ể ệ ồ ộ ng tĩnh. Các đi n tích chuy n đ ng v a là ngu n g c c a đi n
ườ ố ủ ừ ườ ố ủ ngu n g c c a đi n tr ừ tr ệ ồ ồ ườ ng v a là ngu n g c c a t tr ng.
ậ tr ả ng c m
ứ ườ ng có các đ
Nghiên c u t ườ ữ là nh ng đ ộ ườ ng xoáy. Do đó, t
ế ữ ườ ườ ấ ườ i ta nh n th y các đ ng các dòng đi n, ng ườ ộ ừ ườ tr ng s c khép kín ng xoáy hay có tính ch t xoáy và đây ư ng. Nh ta đã bi ứ ng s c
ạ ừ ườ tr ệ các h t mang đi n d
ậ ườ ạ ả
ườ ườ ả ứ ng c m ng t ậ ừ ừ ự ừ ở
ế ạ
ồ
ư ứ ấ ừ ả
ườ ằ i ta đã cho r ng trong t ừ ố ạ ạ các lo i h t mang t ạ ừ
ư ậ ẽ ồ ạ ế ừ ườ ạ tr ừ ng tĩnh ) thì các đ cũng ướ ẳ c là "t ng (quy ng" ch ng ư ậ ở ả ng cong h . ệ , song cho đ n nay ch a phát hi n và ch i nh ng nam châm đ n c c t ế
ữ ơ ự ừ ế ề ừ ứ ừ ng t ọ g i là m t tr ơ ả ể là đi m khác nhau c b n gi a đi n tr ừ ệ ng tĩnh đi ra t đi n tr ở ng cong h . Vì v y, đi n tr là các đ ườ ữ là nh ng đ đ ườ ể đi m t n cùng. T đó, ng ố ồ tích là ngu n g c sinh ra t vì n u nh có các h t mang t ườ ệ ệ đi n tích đ ng yên là ngu n g c sinh ra đi n tr ươ ừ ẽ tích d s ph i xu t phát t ậ ạ h n) và t n cùng trên các h t mang t Và nh v y s t n t ạ ượ t o đ ệ ứ ừ ổ ủ ừ ườ ph c a t ng cong khép khép kín. Mà m t t ấ ộ ườ ng là m t tr ừ ườ t, các đ ng và t tr ệ ạ ệ ươ ng và đi vào các h t mang đi n âm, chúng ộ ườ ệ i các ng xoáy. Trái l ng tĩnh không ph i là m t tr ấ ể ng cong kín, chúng không có đi m xu t phát cũng không có ồ ạ tích". B i nhiên không t n t i các "t ố ư ng (gi ng nh các h t mang ườ ả ứ ng c m ng t ươ ừ tích d ườ ữ tích âm và nh v y ph i là nh ng đ ư ỏ ị tích" đã b bác b . ơ ự ừ ả thuy t v "t c các nam châm đ n c c t và gi
ứ ừ
3 3. Đ ng s c t ườ
ườ ứ ừ
4 3.1. Đ nh nghĩa đ ị
ng s c t
ươ ứ ự ể ườ ả ừ ườ tr i ta
ng t ệ nh đ ườ ứ ừ ệ ng s c đi n, đ mô t ộ ễ ừ ườ t ể ọ ự T dùng khái ni m đ ư ườ ng s c t . Đó là m t mô hình bi u di n t ng m t cách tr c quan, ng ằ ng b ng hình h c. ộ tr
ứ ừ ườ ẽ ướ ng đ
ng cong có h ườ c v trong t ớ ướ ng sao cho h ơ ả ứ i b t k đi m nào trên đ ướ ượ ng cũng trùng v i h ừ ườ tr ủ ng c a vect c m ng t ủ ng c a ừ ạ i t
ế ể ườ Đ ng s c t là đ ế ạ ấ ỳ ể ti p tuy n t đi m đó.
ấ ử ị
ứ
ệ ự ườ ng theo các đ ừ ườ tr nam
ứ ừ ừ ự ườ ề sang
ng đó. Chi u đ ủ ử ằ Th c nghi m cho th y các nam châm th đ nh ề ế ự ắ ng s c. S s p x p nhi u nam ạ ừ ườ ộ ẳ tr ng m t ng (ch ng h n t ứ ừ ủ ừ ề ườ ng s c t c a t ề c c Nam là chi u đi t ừ ằ
ướ h ử châm th trong t ẳ châm th ng) cho ta hình dung v đ ườ ng s c t tr ự c c B c c a nam châm th n m cân b ng trong t ườ tr ắ ng.
ấ ủ ườ ứ ừ
ứ ừ ườ ng s c t ấ
5 3.2 Tính ch t c a đ Đ ng s c t
có các tính ch t sau:
ể ạ ỗ ể ẽ ượ ộ ườ ứ ừ T i m i đi m trong t ừ ườ tr ng, có th v đ c m t đ ng s c t ỉ ộ đi qua và ch m t
mà thôi;
ườ ứ ừ ườ ng s c t tr
ườ ng h p t ở ự ắ Các đ ở ngoài nam châm các đ ườ ữ là nh ng đ ứ ừ ng s c t ng cong kín. Trong tr ừ ự đi ra t c c B c, đi vào ợ ừ ườ ng nam ủ c c Nam c a nam
châm, châm;
ườ ứ ừ Các đ ng s c t ắ không c t nhau;
ơ ừ ớ ẽ ơ ơ N i nào c m ng t ng s c t ơ đó v mau h n (dày h n), n i
ả ứ ừ ỏ ơ ơ ườ ứ ừ ở ẽ ư ơ ả ứ nào c m ng t nh h n thì các đ l n h n thì các đ ứ ừ ở ng s c t ườ đó v th a h n.
ấ ừ ứ ủ ườ ứ ừ ấ ể
th nh t có th suy ra t ậ ấ ả ứ ừ ị ề ể ẽ ượ ườ ể ừ ng cũng có c m ng t đ nh nghĩa c a đ , vì v y đ u có th v đ ng s c t c đ . B t kì đi m nào ậ ng cong nh n nó làm
Tính ch t t ừ ườ tr ế trong t ế ti p tuy n.
ủ ườ ấ ứ ừ ự ể ệ ủ ừ ườ ấ ứ Tính ch t th hai c a đ ng s c t là s th hi n tính ch t xoáy c a t tr ng.
ằ ứ ỗ
ừ ạ t ả
ấ ủ ả ứ ở ể ẫ ứ ắ ề ớ ả ứ ừ ậ ể i m i đi m. Th t ế ế đi m đó ph i có hai ti p tuy n, ấ là duy nh t,
ả ấ ả Tính ch t th ba nh m đ m b o tính duy nh t c a c m ng t ườ ả ử ạ ể ộ ng s c c t nhau thì s t i m t đi m có hai đ ơ ả ứ ể ừ ạ t c m ng t i đi m đó đi u này mâu thu n v i c m ng t ể ạ ừ ườ tr i đi m đó. ng t ậ v y, gi do đó có hai vec t ư ặ đ c tr ng cho t
ứ ứ
ấ ể ẽ ườ ậ ườ ư ẫ đi qua thì m t đ các đ ẻ ứ ừ ng s c t ế ả ph i nh
ậ ằ ứ ừ ng s c t ầ ạ ơ
ư ố ch là mô hình, mau hay th a ch là so sánh t
ậ ộ ơ ư ươ ứ ấ ề ng s c t ướ ứ ư ữ ề ấ ẫ ấ ấ Tính ch t th nh t và th ba có v nh mâu thu n nhau theo l p lu n r ng: n u b t ư ứ ể c đi m nào cũng có th v đ ể ằ ể nhau và đ u vô h n, không th so sánh mau h n hay th a h n. Tuy nhiên c n hi u r ng ư ỉ ườ đ ng đ i, vi c v mau hay th a là quy ứ ừ ỉ c, do đó không h có mâu thu n gi a tính ch t th nh t và th t ệ ẽ .
ầ ự ng pháp toán h c thu n túy. Trong th c
ph xác đ nh nh trên là dùng ph ươ ư ứ ừ ườ ọ ệ
6 4 Khái ni m t ệ ừ ổ ườ ứ ừ Đ ng s c t ườ ị , đ xác đ nh đ
ị ng s c t i ta dùng ph ng ế ể t ươ ự ng pháp th c nghi m.
ạ ắ ắ ề
ẹ ấ ả ậ ườ ổ ủ ừ ấ ặ Dùng m t s t r c đ u lên m t t m mica đ t trên nam châm, gõ nh t m mica ta th y ườ ng ng cong. Hình nh các "đ t o thành các đ ế ự ắ ph c a nam châm. V y, s s p x p ừ ườ tr
ng nam châm g i là t ứ ừ ủ ườ ạ ắ ả ọ ộ ấ ế ậ ự ạ ộ ạ ắ ắ các m t s t s p x p m t cách có tr t t ượ ạ ắ c trong t m t s t" thu đ ả ủ c a m t s t cho ta hình nh c a đ ọ trong không gian. Hình nh đó g i là t ng s c t ừ ổ ph .
ủ ả ứ ừ ủ ẳ ng s c t c a nam châm th ng và nam châm hình
ườ D i đây là hình nh c a đ ữ ướ ự ọ móng ng a (còn g i là nam châm ch U).
Ả Ứ Ừ C M NG T
ậ ơ
ư ệ ể ng có đ c tr ng là tác d ng l c t
lên h t mang đi n chuy n đ ng trong nó. ả ứ ự ừ ề ặ ạ ượ ặ ư ạ ụ ự ừ
7 1 Đ nh lu t Biô Sava Laplax ụ ừ ườ ng v m t tác d ng l c là c m ng t tr
ị ừ ườ T tr ặ ậ ng v t lý đ c tr ng cho t ộ . Đ i l
ươ ự ư , có vai trò t
ệ là m t đ i l ườ ộ ạ ượ ừ ng vec t ứ ị ậ ườ ừ ả ứ C m ng t ng trong đi n tr ơ ng t ề ươ ng. T công th c đ nh lu t Ampe v t ơ ườ nh vec t c ữ ng tác gi a hai ph n t ộ ệ ng đ đi n ầ ử
tr dòng đi n:ệ
ầ ử ộ ỉ ạ ệ dòng đi n t o ra t ừ ườ tr ng và vào
ầ ử ạ ủ ể ệ ứ không ch a ph n t ị v trí c a đi m M t ụ , do đó ch ph thu c vào ph n t ầ ử ặ i đó ta đ t ph n t dòng đi n .
Vec t ơ
ơ ả ứ ừ ể ạ c đ nh nghĩa là vect dòng đi n t o ra t c m ng t
ệ ạ ậ ị ứ ị ư ể ậ ứ ầ ử ượ ị do ph n t đ i M. Bi u th c (2.4.1) là ơ ộ công th c đ nh lu t Biô Sava Laplax . N i dung đ nh lu t phát bi u nh sau:
ầ ử ạ ạ ầ ử ể ệ dòng đi n t o ra t i đi m M cách ph n t ệ dòng đi n
ừ ộ ộ ả ứ C m ng t ả m t kho ng r là m t vect ộ do m t ph n t ơ có:
ể i đi m M;
dòng đi n và đi m M;
ố ạ G c t ươ Ph ề ầ ử ặ ng vuông góc v i m t ph ng ch a ph n t ợ ể ệ ậ ệ ộ này h p thành m t tam di n thu n;
ộ ớ ượ ứ ị ớ ơ Chi u sao cho ba vect Đ l n đ ứ ẳ ứ ự , và theo th t ở c xác đ nh b i công th c :
ữ ơ (q là góc gi a vec t và ). (2.4.2)
ị ủ ả ứ ơ ừ Đ n v c a c m ng t là T (Tesla).
ườ ủ ỉ ng ng ừ ườ tr
i ta nói "t ừ ủ ướ ọ ắ ể ầ ng c a..." thì ta ng m hi u đó ch là cách g i t t, ể ủ ừ ườ ng" ta cũng hi u là tr ng c a t c a...". Ngoài ra, "h
ơ ả ứ ự ướ ườ ả ứ th c ra ph i nói là "c m ng t ừ c m ng t ". "h Thông th ả ủ ng c a vec t
ị ả ứ ừ ầ ử ủ ụ , ta có th vi ể ế ạ ự t l i l c tác d ng c a ph n t ệ dòng đi n
ư ầ ử Sau khi đ nh nghĩa c m ng t ệ dòng đi n nh sau: lên ph n t
ấ ự ứ ụ ầ ử ỉ ệ ớ ả ứ v i c m ng t t l ừ do ph n tầ ừ
Bi u th c (2.4.3) cho th y l c tác d ng lên ph n t ệ ể ạ ặ ể dòng đi n gây ra t i đi m đ t .
ị ậ ả ứ ừ ầ
ư ậ ệ Nh v y, đ nh lu t Biô Sava Laplax ch cho ta tính c m ng t ệ ậ ả ứ
ả ử ụ ộ ộ do m t ph n ề ừ ủ ả ộ ặ ệ c a c m t dòng đi n ho c h nhi u ộ ư ế i m t đi m nào đó thì xác đ nh nh th nào? Khi đó ta ph i s d ng m t
ơ ỉ dòng đi n gây ra trong không gian. V y c m ng t ể ồ ọ ừ t ạ ệ dòng đi n gây ra t nguyên lí g i là nguyên lí ch ng ch t t ấ ừ ườ tr ị ng.
ừ ườ ể ộ ủ ệ ươ ố ủ ệ ườ ừ ng c a đi n tích chuy n đ ng. Tính t ng đ i c a đi n tr ng và t
8 2. T tr ngườ tr
ừ ụ ở
ủ ờ ủ ấ ệ ả ướ c. Dòng đi n là các m c tr c kh o sát ự ồ ự ệ ng c a dòng đi n th c ch t là s ch ng
ệ do dòng đi n gây ra đã đ ướ ng c a các đi n tích, t ệ ệ ể ộ ả ứ C m ng t ể dòng chuy n d i có h ấ ừ ườ tr ch t t ượ ừ ườ tr ng do các đi n tích chuy n đ ng gây ra.
ệ ậ ị Xét t
ể dòng đi n gây ra, theo đ nh lu t Biô Sava Lapla ơ ừ ườ tr ừ ạ t ầ ử ộ ng do m t ph n t i đi m M cách vec t : ơ ả ứ x , c m ng t
v i ớ
ể ệ ộ ị ướ ng là vec t
M t khác , trong đó ố ạ ặ ệ ầ ử ủ c a các đi n tích, là s h t mang đi n t ậ ố ơ ậ ộ m t đ dòng đi n, là v n t c chuy n đ ng đ nh h ệ ự . do có trong ph n t
ả ứ ự i M là
ầ ử ấ Vì ph n t ừ r t bé so v i r nên c m ng t ả ứ ộ ạ ệ ạ ư ừ ớ do m t h t mang đi n gây ra t ừ do các đi n tích t ệ i M là: nh nhau. T đó, c m ng t ạ do này gây ra t (2.4.6)
ứ Ở ướ công th c (2.4.6), h
ệ
ả
ạ
ể ườ
tr
ệ
ng đ i, ph thu c vào h ng và t
ữ ng cũng có tính t
ệ
ng đ i v i h quy chi u khác. T
ệ
ữ ệ ươ , chúng cũng có tính t
ươ ệ ệ ệ
ừ ệ ế ố ố ủ ườ ệ i là t ữ ng đ i gi a đi n tr ồ . Nh v y, ngu n g c c a tính t ng và t
ế ọ ế ng tác gi a các đi n tích trong h quy chi u ể ng tác đi n nh ng trong h quy chi u mà các đi n tích chuy n ừ ươ ư ậ ệ ụ ủ ng c a còn ph ế ủ ạ ả ộ ấ ủ thu c vào d u c a đi n tích e c a h t. K t qu ừ ủ ả ứ ượ ừ ệ c a vi c kh o sát c m ng t này thu đ c t ẫ ạ ệ ứ đo n dây d n đ ng yên có dòng đi n ch y qua, ố ủ ậ ố ươ ậ ố ở ng đ i c a do đó, v n t c đây là v n t c t ớ ộ ệ ạ i quan sát h t mang đi n chuy n đ ng v i ng ể ấ ừ ườ ộ ậ ng là m t khái [4]. Vì v y, có th th y t ộ ệ ụ ố ươ ni m mang tính t ừ ườ ệ ệ ế quy chi u. Gi a khái ni m đi n tr ố ườ ươ ng đ i. Xung quanh tr ể ộ ườ ệ ị ng m t đi n tích xác đ nh có th là đi n tr ừ ể ư ế ố ớ ệ đ i v i h quy chi u này nh ng có th là t ự ố ớ ệ ườ ươ ế ng t tr ệ ố ớ ư ậ ng tác đi n và nh v y đ i v i khái ni m t ươ ố ươ ừ ươ ng đ i. T ng tác t t ệ ứ ư các đi n tích đ ng yên là t ươ ạ ộ ng tác t đ ng l ệ ườ tr ng là do vi c ch n các h quy chi u gây nên.
ỉ ứ ệ ể ộ
ụ ợ ổ ố
ườ ệ ế ườ ng và t
ườ ượ ụ ể ạ ng t
ượ ừ ườ ươ ớ ậ ỏ Công th c (2.4.6) ch áp d ng đ i v i h t mang đi n chuy n đ ng nh so v i v n ươ ượ ứ ế ươ ng ng đ i đã ch ng minh đ c tính t ớ ệ ắ ế 0 là h quy chi u g n v i ng. C th , trong h quy chi u K ế ố ớ ệ i là . Đ i v i h quy chi u quán tính K, trong đó ờ ồ ng , đ ng th i c t ng ox, quan sát đ tr
ố ớ ạ ng h p t ng quát, thuy t t ừ ườ tr ệ c đi n tr ớ ậ ố ườ ể ượ ệ ố t c ánh sáng. Trong tr ố ủ ệ đ i c a đi n tr ệ đi n tích q, ta quan sát đ ộ ệ đi n tích q chuy n đ ng v i v n t c theo ph ệ ứ ệ c đi n tr cũng quan sát đ ng . Các h th c liên h là [3]
và .
ườ ớ ậ ố ậ ố ể ế ầ ợ ỏ Trong tr ng h p v n t c nh so v i v n t c ánh sáng c, có th vi t g n đúng
ừ ủ ữ ơ ệ ạ ả ạ ả ứ 3 C m ng t c a nh ng dòng đi n trong m ch có hình d ng đ n gi n
ả ứ ể ừ ủ ộ ấ ỳ ầ ụ ệ ậ Đ tính c m ng t
ồ ậ c a m t dòng đi n có hình d ng b t k c n v n d ng đ nh lu t dòng ạ ị ầ ử ấ ừ ườ tr ng. Theo (2.4.1), các ph n t
ả ứ ệ Biô – Sava laplax và nguyên lý ch ng ch t t đi n gây ra c m ng t ơ ừ :
. (2.6.1)
ệ ầ ả ượ ử ụ ằ c tính b ng cách s d ng nguyên lý
ừ ả ứ C m ng t ồ ch ng ch t t toàn ph n do c dòng đi n gây ra đ ấ ừ ườ tr ng
(2.6.2)
ả ứ ừ ủ ệ ẫ ẳ
9 3.1 C m ng t
c a dòng đi n trong dây d n th ng ẫ ộ ộ
Xét m t dây d n th ng dài, có dòng đi n c ạ ỏ ả thi ẫ ạ ả ứ ề ị ể gây b i dây d n t ế ẫ ế t dây d n có ti t i đi m P cách dây
ả ộ ệ ườ ẳ ng đ I đi qua. Gi ở ừ ệ di n nh và chi u dài vô h n. Xác đ nh c m ng t ẫ d n m t kho ng a.
ề ỏ
ầ ử Chia dòng đi n thành các ph n t ừ ầ ử nh chi u dài ạ ệ ọ ộ ả ứ có t a đ , c m ng t do nó gây ra t (trong phép tính tích phân thay b ngằ i P là ds). Xét ph n t
.
ươ ơ ề ẳ ặ ớ ị Vect có đ l n là , ph ng vuông góc v i m t ph ng , có chi u xác đ nh theo quy
ả ộ ớ ặ ắ ắ ắ ặ t c v n nút chai (ho c t c n m tay ph i).
ỗ ầ ử ươ i P cùng ph ng,
M i ph n t ớ ọ ộ b t k luôn gây ra c m ng t ằ ả ứ ộ ề ệ dòng đi n có t a đ ơ ượ ộ đ ấ ỳ ừ ạ t ạ ố c thay b ng phép c ng đ i s : chi u v i nhau. Do đó phép c ng vec t
(2.6.3)
ỉ ố ể ệ ẫ ị trong đó, ch s i dùng đ phân bi t các v trí khác nhau trên dây d n.
ị ể ằ ằ c thay b ng phép tính tích phân. Trong phép tính tích ứ ề c thay b ng vi phân chi u dài ds. Giá tr bi u th c
ổ Vi c tính t ng này th c t ề ằ ệ ầ ử ượ ự ế ượ đ ượ ẫ đ chi u dài dây d n c tính b ng tích phân sau phân, ph n t (2.6.3) đ
ế ố ổ Đ i bi n s : .
ừ T đó:
và
. (2.6.4)
ế ượ ế ạ ậ (2.6.4) thu đ thi t dây dài vô h n nên c n tích phân l y t ấ ừ 0
ả ở K t qu ườ c khi gi ữ ạ ợ ả ng h p dây dài h u h n thì: ế đ n . Trong tr
. (2.6.5)
ậ ừ ườ ủ ệ ạ ẳ ạ ể tr ng c a dòng đi n th ng dài vô h n gây ra t ộ i đi m P cách nó m t
ả V y t kho ng a có:
Đ l n , Ph
ể ẳ ẫ ng vuông góc v i m t ph ng ch a dây d n và đi m P,
ộ ớ ươ ề ớ ặ ắ ắ ả ứ Chi u tuân theo quy t c n m tay ph i.
ẳ ệ ự ế , không có dòng đi n th ng dài vô h n mà dòng đi n bao gi
ệ ạ ự ế ượ ệ ậ ệ đ
ụ ạ ề ể ẫ ấ ộ Trên th c t ạ ữ ộ ừ ạ t
i m t đi m cách dây m t kho ng r t nh so v i chi u dài đo n dây d n đ ể ỏ ướ ự ị ằ ổ
ẳ ệ c hình d ng và chi u c a các đ ng s c t tr
ạ ẽ ướ ề ờ cũng khép ả ể kín và h u h n. Khái ni m dòng đi n th ng dài trên th c t c v n d ng đ tính c m ượ ớ ứ ng t c ử ủ ả kh o sát. B ng thí nghi m v t ng c a các nam châm th ta có th xác ệ ứ ừ ủ ừ ườ ượ ị ng do dòng đi n th ng dài c a t đ nh đ gây ra. Hình v d ẳ ả ề ừ ph và s đ nh h ườ ề ủ ấ i đây cho th y đi u đó.
ả ứ ừ ủ ệ ẫ
10 3.2 C m ng t ệ
c a dòng đi n trong dây d n tròn ạ ẫ Xét dòng đi n có c
ả ườ ng đ I, ch y trong dây d n m nh hình tròn bán kính R (g i t ị ụ ủ ừ ể ạ ộ ọ ắ t i m t đi m M trên tr c c a khung dây gây t
ủ ộ ộ ả ứ ả là khung dây tròn). Ta xác đ nh c m ng t tròn, cách tâm c a vòng tròn m t kho ng h.
ừ ầ ử ạ ộ ớ ươ ư ễ ể ề . C m ng t ỗ do m i ph n t gây ra t i M có đ l n , ph ng, chi u bi u di n nh hình
ử ả ứ t v . ẽ
ứ
ươ ằ t ng h p c a t ng c p ph n t đ i x ng có ph
ầ ử ố ứ ặ ừ ổ ầ ử ố ứ ợ ủ ả ạ ằ ộ ớ đ i x ng nhau qua tâm khung dây có đ l n b ng ố ụ ng n m trên tr c đ i i M cũng có t ng h p c a c khung dây tròn gây ra t
ư ừ ậ Ta có nh n xét c hai ph n t ợ ủ ừ ừ ổ ả ứ nhau. C m ng t ả ứ ủ ứ x ng c a khung. Vì v y, c m ng t ươ ph ậ ng nh trên. T đó
ệ ữ ụ ổ góc gi a tr c khung dây
ầ ử ầ ử Vì các ph n t ừ ả ứ và c m ng t dòng đi n cách cách đi m M kho ng r không đ i, do các ph n t ể ệ dòng đi n gây ra t ả ư ạ i M cũng nh nhau nên
(2.6.6)
ặ M t khác
,
ượ nên (2.6.6) đ c vi ế ạ t l i
(2.6.7)
Thay giá tr ị vào (2.6.7)
(2.6.8)
ằ ạ ả ứ ừ ộ ớ ứ Khi h = 0, t c là M n m t i tâm khung dây, c m ng t có đ l n
. (2.6.9)
ả ứ ứ ị Công th c (2.6.9) xác đ nh c m ng t ừ ạ t i tâm khung dây tròn.
ặ ẳ ị
ố ệ ắ ề ố
ề ủ ả ứ Chi u c a c m ng t ớ ỉ ố ế ủ ừ ề ừ qua m t ph ng khung dây xác đ nh theo quy t c cái đinh c 2: ặ ẳ ặ đ t đinh c vuông góc v i m t ph ng khung dây, xoay cái đinh c theo chi u dòng đi n thì ề ả ứ ố chi u ti n c a đinh c ch chi u c m ng t qua khung dây.
ườ ự Đ kh o sát hình d ng và s phân b c a các đ
ả ự ị ứ ừ ng s c t ả ạ ủ ướ ệ ứ ừ
ể ổ ph và s đ nh h ổ ủ ướ ng c a nam châm th . D i đây là hình nh các đ ườ ạ , ta dùng thí nghi m t o ừ ng s c t và t ứ ừ qua tâm ườ ng s c t
ố ủ ử móc vòng qua khung dây, đ ầ ng s c t ườ ườ ừ t ườ ph c a khung dây tròn. Các đ ẳ ạ ng th ng, đ khung dây có d ng đ ứ ừ ng sát khung dây g n tròn.
ừ ủ ả ứ ố ệ ẫ ẳ
ư ụ ự ừ ạ ố
c a dòng đi n trong ng dây d n th ng ng t ỏ ạ ố ừ ỗ ỏ nh m c (2.6.1) và (2.6.2), chia ng dây thành t ng đo n nh , ạ i do m i đo n ng dây gây ra t
ề ể ằ ả
11 3.3 C m ng t ươ ế Ti n hành t ạ ỗ chi u dài , m i đo n nh có khung dây tròn. C m ng t ụ ố đi m M n m trên tr c ng dây, cách ph n t
ả ứ ộ ầ ử m t kho ng l là
.
ế ấ ổ ẽ ả ố ượ ộ ớ ả ứ c đ l n c m ng t ừ
ẳ ử ụ S d ng k t qu (2.6.10) sau đó l y t ng trên toàn ng dây s thu đ ụ ố ể ạ i đi m M trên tr c ng dây th ng t
(2.6.11)
ộ ơ ậ ộ ố ị trong đó n là s vòng dây trên m t đ n v dài (m t đ dài).
ứ ể ệ ừ ộ ị Công th c (2.6.11) th hi n c m ng t
ả ứ ề ể ả ứ ớ ọ ố ướ ụ c bé so v i chi u dài (g i là ng dây dài), c m ng t ố ph thu c vào v trí đi m M trong ng dây. ừ ạ ụ ố i tr c ng t
ế ố N u ng dây có kích th dây là
. (2.6.12)
ừ ặ ố ố ị ề ủ ả ứ Chi u c a c m ng t
ế ủ ắ ề ề ệ ố ố ỉ
ố trong ng dây xác đ nh theo quy t c cái đinh c 2: đ t đinh c ố ề ọ d c theo ng dây, xoay cái đinh c theo chi u dòng đi n thì chi u ti n c a đinh c ch chi u ừ ả ứ c m ng t ố trong ng dây.
ấ ừ ườ ệ ề ố ng trong ng dây dài là đ u. Dùng thí nghi m t ừ
Công th c (2.6.12) cho th y t ắ ủ ứ ậ ượ ự ổ tr ậ ph xác nh n đ c s đúng đ n c a nh n xét này.
ế ố ặ
ề ừ ườ tr ườ ạ ả ố ứ ừ ậ ộ ủ N u ng ng dây không đ dài ho c m t đ dài n bé thì t ự hình d ng và s phân b các đ i đây mô t ố ng trong ng xung ng s c t
ầ ố ố ẽ ướ dây g n đ u. Hình v d quanh ng dây tròn.
ừ ườ ng đ u
12 4 T tr ậ ậ
ề ị ườ
, n u các đ ươ
ả ứ ộ ớ ả ứ ề ứ ừ ườ ng s c t ế ng. N u các đ c s khác nhau. Trong th c t ơ ả ứ
ừ ạ t ơ ở ề ự ườ ệ ệ ả không ph i là các đ ng ứ ừ ườ ng s c t không cách ự ế ứ ườ , các đ ng s c ư ể ọ i m i đi m đó nh nhau. c m ng điên t ứ ừ ặ ặ ườ ho c ng s c t ng đ u d a trên hai c s ho c đ
ậ ơ ả ứ ệ ừ ườ ứ ừ ế ng s c t Th t v y, theo đ nh nghĩa đ ể ừ không th cùng ph ẳ th ng song song thì c m ng t ướ ẽ ừ ề theo quy đ u nhau thì đ l n c m ng t ồ song song và cách đ u nhau; đ ng nghĩa, vect Vì v y, khi đ a ra khái ni m đi n tr vect ư c m ng đi n t .
ể ề ọ ừ ườ tr ng
ả ứ ng có c m ng t ứ ườ ọ ề ẳ ừ ườ T tr ề đ u có các đ ừ ạ t ườ ng s c là các đ ừ ườ ề ằ ng đ u. T tr i m i đi m đ u b ng nhau g i là t ừ ể ạ ng th ng song song và cách đ u nhau. Có th t o ra t
ề ườ ẳ ặ ằ
ủ ng đ u gi a các nam châm. N u các c c khác tên càng n m g n nhau và m t ph ng c a ầ ộ
ự ế ừ ườ ớ tr ạ ắ ở ữ ườ ườ ữ ấ gi a hai c c c a nam châm là các đ l n thì t ng m t s t”
ề ự ủ ể ớ ầ ừ ổ ủ ng càng đ u. T ph c a m t nam châm ầ ng g n ả ng trong kho ng ừ ườ tr
ư ữ ự ữ tr ủ các đ u mút c a nam châm càng hình ch U cho th y các “đ nh song song v i nhau và cách nhau khá đ u. T đó, có th coi t ữ gi a hai c c nam châm hình ch U là t ừ ề ng đ u. ề ừ ườ tr
ấ ừ ồ 5 Nguyên lý ch ng ch t t
ườ ấ ồ ườ ừ ườ ng tuân theo nguyên lý ch ng ch t đi n tr ng. T tr ng cũng tuân theo
ệ Đi n tr ồ ư ấ ộ ệ nguyên lý ch ng ch t. Nguyên lí này có n i dung nh sau:
ấ ỳ ạ ạ ộ ổ ệ do m t dòng đi n b t k t o ra t
ừ ấ ả ộ ầ ử ỏ ủ ệ ấ ạ Vect ơ ả ứ c m ng t ơ ả ứ c m ng t ừ do t vect t c các ph n t nh c a dòng đi n y t o ra t ể ằ i m t đi m M b ng t ng các ể ấ ạ i đi m y
ế ừ ườ ệ ạ ề N u t tr ng do nhi u dòng đi n t o ra thì
ả ứ ụ ứ ể ị ừ ủ ệ c a h
ể ạ ấ ộ ậ V n d ng công th c (2.4.1), (2.4.4) và (2.4.5) ta có th xác đ nh c m ng t ệ dòng đi n gây ra t ể i m t đi m b t kì đi m trong không gian.
ồ ộ
Nguyên lí ch ng ch t tr ự ổ ế ấ ườ ng là m t nguyên lí ph bi n khi nghiên c u các tr ộ ộ ứ ượ ủ ứ ừ ấ ườ ng ậ c th a nh n
ộ ậ ủ ơ ọ ự ụ ơ ự l c. Th c ch t nguyên lí này là m t hình th c khác c a m t nguyên lí đã đ ộ r ng rãi trong c h c Niut n đó là nguyên lí đ c l p c a các l c tác d ng.
L C TỰ Ừ
ụ ầ ử ạ ệ ặ m ch đi n đ t trong t ừ ườ tr ng có vect ơ ả ứ c m ng
ứ
13 1 L c tự ừ ộ ự ừ tác d ng lên m t ph n t L c t ở ị c xác đ nh b i công th c
ừ ượ t đ
(2.7.1)
ủ ừ ườ ứ ự ệ Đây là công th c Ampe v l c tác d ng c a t tr
ặ ớ ụ ng lên dòng đi n.L c có ắ ệ ớ ng vuông góc v i và , có chi u liên h v i và theo quy t c v n nút chai : Quay cán
ề ủ ự ừ ế ặ ề ự ề ế đ n, v n nút chai ti n theo chi u c a l c . ươ ph ặ v n nút chai t
ượ ể ặ ị Ngoài ra quy t c bàn tay trái cũng đ
ừ ổ ườ ệ ắ ừ ả ứ ng c m ng t
0 là chi u c a l c t
ề ủ ề ề ủ ự ừ ụ ệ ở cho đ tay, thì chi u c a ngón tay cái m ra 90 ề c dùng đ xác đ nh chi u : Đ t bàn tay trái sao ế c tay đ n các ngón xuyên qua lòng bàn tay, chi u dòng đi n đi t ầ ử dòng đi n. tác d ng lên ph n t
a ự ở ơ ộ ớ L c này có đ l n : = I.B..sin trong đó a ợ là góc h p b i vect và.
ổ ề ướ ệ ề ạ ộ ớ ng và đ l n,
ế ề ụ ứ Tr ặ đ t trong t ẳ ườ ng h p n u đo n dòng đi n th ng, chi u dài l, không đ i v h ệ ự ừ ừ ườ tr ợ ng đ u thì công th c tính l c t ạ tác d ng lên đo n dòng đi n I là :
F = I.B.l.sin a (2.7.2)
ề ệ ở ợ trong đó, a là góc h p b i và chi u dòng đi n.
ề ự ừ ứ ụ ệ ặ ạ ẳ Đây là công th c Ampe v l c t tác d ng lên đo n dòng đi n th ng đ t trong t ừ
ườ tr ề ng đ u.
ự ươ ữ ệ ẳ
14 2 L c t
ng tác gi a hai dòng đi n th ng song song
ể
15 2.1 Đ c đi m ặ
Giả sử có hai dòng đi nệ th ngẳ song song cách nhau m tộ đo nạ r và dòng đi nệ cóc nườ
g độ , thì l cự tác d ngụ gi aữ chúng
ế ệ ế ề ẩ ượ Hai dòng đi n này hút nhau n u chúng cùng chi u và đ y nhau n u chúng ng c
chi uề
ơ ị ị
16 2.2. Đ nh nghĩa đ n v Ampe
ạ ượ ể ị ơ L c t ệ ng tác gi a hai dòng đi n th ng dài vô h n đ
ự ươ ề ệ ẳ ị ủ ườ ộ ữ ệ ơ ả c b n v đi n trong h SI, đó là đ n v c a c ị c dùng đ đ nh nghĩa đ n v ệ ampe.
ế ứ ơ ng đ dòng đi n ấ 1 = I2=I, d=1m, F=2.107N, l=1m, thì I=1A.
ườ ệ ạ ộ ộ N u trong công th c (2.7.4) l y I V y, ậ ampe là c
ệ ạ ẳ ẫ ỏ
ộ ự ủ ẫ ỗ ệ ế dây d n th ng, song song, dài vô h n, có ti ỗ cách nhau 1 m, thì gây trên m i mét c a m i dây d n m t l c là 2.10 ủ ổ ng đ dòng đi n c a m t dòng đi n không đ i, khi ch y qua hai ể ặ t di n nh không đáng k , đ t trong chân không 7N.
ạ ệ ệ ẫ ạ
ủ ệ ậ
ị ụ có tác d ng lên đo n dây d n có dòng đi n ch y qua. Mà dòng đi n chính là ờ ướ do có ủ ự ừ ệ ư ế ủ ự ừ ự ươ
17 3 L c ự Lorenxơ ự ừ L c t ể dòng chuy n d i có h ụ ch u tác d ng c a l c t
ự do bên trong nó. V y các đi n tích t này tính nh th nào? ng c a l c t ng c a các đi n tích t ế không? N u có thì ph
ự ụ ứ ể
ị ể ứ ệ ạ ử ụ ộ ẽ ệ ng. Ch ng h n, s d ng thí nghi m có s đ nh hình v có th ch ng minh đ
ủ ừ Th c nghi m đã ch ng minh các đi n tích chuy n đ ng ch u tác d ng l c c a t ơ ồ ượ ự c s ể ệ ệ ụ ạ ộ ự ẳ ườ tr ồ ạ ự ừ i l c t t n t ư tác d ng lên h t mang đi n chuy n đ ng.
ố ở ủ Khi cho dòng đi n qua vòng dây Hemhôn và s i dây đ t
ệ ộ ệ
ứ ừ ủ ệ ượ ượ ư ả bên trong bình th y tinh, ớ ẳ ặ trong bình xu t hi n m t vòng tròn sáng màu xanh n m trong m t ph ng vuông góc v i ườ i thích nh sau: đ ấ c a vòng dây Hemhôn. Hi n t ợ ằ c gi ng s c t ng đ
ố ợ ệ ạ Do b đ t nóng, s i dây đ t phát x nhi
ớ ạ
ậ
ể ộ ể t các electron. Các electron này chuy n khí trong bình. Khi va ch m, các electron iôn hóa các phân ế t qu đ o c a electron trong ng tác t ỏ ừ ườ tr
ị ố ộ ử ạ đ ng và va ch m v i các phân t ỹ ạ ủ ử khí và làm phát quang. V y vòng tròn sáng trong bình cho bi t ứ ộ ẳ ể ừ ườ ng. Electron không chuy n đ ng th ng mà chuy n đ ng tròn ch ng t tr t ự ụ d ng l c lên electron.
ể ượ ơ ị
c nhà bác h c Lorenx (Lorentz) xác đ nh t ơ ự ệ ể ệ ậ ộ ừ ự th c ừ ườ ng tr
ọ ạ c g i là l c Lorenx . V y, h t mang đi n chuy n đ ng trong t ị ủ ự ứ Bi u th c c a l c này đ ượ ọ ủ ự ọ ự ụ ơ ở ị nghi m nên đ ứ ch u tác d ng c a l c g i là l c Lorenx , xác đ nh b i công th c
ậ ố ủ ạ ủ ạ ả ứ ệ ừ Trong đó, q là đi n tích c a h t, là v n t c c a h t, là c m ng t .
ơ ộ ớ ủ ự ứ ự ừ T công th c l c Lorenx , đ l n c a l c là
f = v B sin a , (2.8.2)
ở v i ớ a ợ là góc h p b i và .
ươ ủ ự ự ơ
Ph ẳ ệ ơ ả ứ ơ ậ ố ủ ạ ằ ệ ể ặ ươ ị ng c a l c Lorenx xác đ nh b ng th c nghi m có ph ừ ạ ứ t v n t c c a h t mang đi n và vect c m ng t ớ ng vuông góc v i ả i đi m kh o sát. m t ph ng ch a vect
ị ắ ủ ự
ỗ ể ừ ườ Chi u c a l c Lorenx đ ẳ xuyên vào lòng bàn tay, chi u t
ỉ ươ ế ệ ạ
ượ ạ ế ườ ệ ắ ạ ắ ợ ớ ơ ượ ề ả ứ ng c m ng t du i th ng đ cho các đ tay cái choãi ra 900 ch chi u c a l c Loren n u h t mang đi n d ề ủ ự ng i n u h t mang đi n âm c l
ặ c xác đ nh theo quy t c bàn tay trái : Đ t bàn tay trái ế ề ừ ổ c tay đ n ngón ề ỉ ng (q> 0) và ch chi u ng h p q> 0 quy t c này trùng v i quy t c bàn ẫ ự ừ ụ ự ệ
ướ ệ ề ớ ắ tác d ng lên đo n dây d n mang dòng đi n. Và th c ch t quy t c này ề c là chi u
ươ ể ệ ộ . Trong tr ị ấ ạ tay trái xác đ nh l c t ể ể ắ cũng có th hi u là quy t c bàn tay trái v i chú ý chi u dòng đi n theo quy ủ chuy n đ ng c a đi n tích d ng.
ượ ứ ủ ự ự ứ ể ể Có th tìm đ c bi u th c c a l c Loren d a vào công th c Ampe.
ộ ụ ự ườ ẫ ẳ
ứ ự ể
0 là m t đ h t mang đi n t
ứ ậ ẫ ơ ậ ộ ệ ệ ệ m t đ dòng đi n, S là ti
ậ ộ ạ ệ ươ ế ạ ệ ộ ng đ dòng đi n I ch y v iớ ự do trong ạ ng (n u h t mang
ạ ủ ạ ủ ệ ạ Xét l c tác d ng lên m t đo n dây d n th ng dài l, có c qua. Theo công th c Ampe, l c này có bi u th c . Trong đó ế t di n v t d n, n là vec t ộ ậ ẫ v t d n, là v n t c c a chuy n đ ng c a các h t mang đi n tích d ệ đi n tích âm thì h ậ ố ủ ướ ng ng i), q là đi n tích c a h t. ể ượ ạ c l
ự ẫ ặ ớ i
t l ệ ể ẫ ạ ẫ
ấ ự ừ ạ ươ ẫ
0 là số ạ ế ạ , v i S.= V là th tích đo n dây d n. M t khác, N= S..n ụ L c tác d ng vi ệ ự ỏ dòng đi n trong đo n dây d n đó. Vì đo n dây d n ta xét r t nh nên các ụ ươ ệ ng đ tác d ng ớ là :
ừ ng nhau. T đó, l c t ả ứ ộ ạ ừ ệ ệ ể ộ ạ h t mang đi n t ạ ạ h t mang đi n trong đo n dây d n là hoàn toàn t lên m t h t mang đi n có đi n tích q chuy n đ ng v i trong t ng có c m ng t ừ ườ tr
ứ ự ừ ụ ể
ơ ứ
ư ậ ẫ ể ệ ị
ạ tác d ng lên đo n công th c l c t ậ ố ủ ng, khi đó là v n t c trung bình c a ượ ủ ự ụ c c a l c ộ ứ ậ ố ủ ệ ủ ể ể ứ ự ừ ự Nh v y công th c l c Lorenx có th xây d ng t ừ ườ ệ ạ dây d n có dòng đi n ch y qua đ ng yên trong t tr ể ướ ộ chuy n đ ng đ nh h ng c a đi n tích. Tuy nhiên, bi u th c mà tác d ng thu đ ộ ọ ơ Lorenx đúng cho m i đi n tích chuy n đ ng và là v n t c riêng c a chuy n đ ng đó.
ỉ ằ ứ ế
ụ ự ượ ư ơ ể
ữ ệ ạ
ụ ẫ ơ
ừ ụ
ế ệ ậ ẫ ự ế ổ t cũng không có ph
ứ ự ể ừ ẫ L u ý r ng, trên đây ch là mô hình đ t công th c Ampe d n đ n công th c l c ơ ộ ẻ ệ ớ ừ chuy n đ ng trong c v i t ng đi n tích riêng l Lorenx , còn l c Lorenx áp d ng đ ậ ẫ ậ ẫ ả ệ ừ ườ ng. Ngay c khi v t d n không có dòng đi n thì nh ng h t mang đi n trong v t d n t tr ạ ể ư ệ ỗ ộ ự t h n lo n v n có l c Lorenx tác d ng lên chúng. Th nh ng do chuy n đ ng nhi ự ướ ư ệ ộ ể ng nào nên l c tác d ng lên t ng đi n tích riêng t không u tiên theo h chuy n đ ng nhi ằ ợ ụ ả ươ ư ệ bi ng u tiên. K t qu là l c tác d ng t ng h p lên v t d n cũng b ng không.
ạ ọ ươ 3. Khó khăn trong quá trình d y h c ch ng t ừ ườ tr ng
ả ấ ừ ượ ị i thích khái ni m t ng,
ượ ằ ệ ắ ừ ườ tr ườ Khó khăn khi gi ể không th quan sát đ c b ng m t ng ề ừ ườ ng, đ nh nghĩa v t tr ng r t tr u t ượ ắ ể ầ i, không th c m n m đ c
ứ ừ ườ ứ ừ ự ế ể ắ ằ ng s c t , do các đ ng s c t không th quan sát tr c ti p b ng m t
ườ ượ ọ ạ Khi d y v đ ng đ th ề ườ c nên h c sinh khó hình dung
ắ ắ ả ứ ử ụ ể ị ừ ự ừ ả S d ng các quy t c n m tay ph i, bàn tay trái đ xác đ nh c m ng t B và l c t
ệ ổ ứ ạ ộ ữ ư ề ề ấ ậ ấ ọ 4. Đ xu t nh ng l u ý trong vi c t ứ ch c ho t đ ng nh n th c cho h c sinh; đ xu t
ươ ứ ạ ứ ế ọ ươ ph ng pháp và hình th c d y h c các ki n th c ch ng t ừ ườ tr ng
ụ ữ ắ ứ ươ Từ Đ ể kh c ph c nh ng khó khăn trong vi c ệ xây d ng ự m t s ế ộ ố ki n th c ch ng “
ườ ươ tr ng” chúng tôi đ ề xu t ấ m t s ộ ố ph ng án sau:
ộ ố ứ ầ ự ủ ự ể ư ụ + Trong ph n l c Lorentz, có th đ a thêm m t s ng d ng c a l c Lorentz
ữ ể ệ ướ ủ ự ủ ệ + Tìm hi u nh ng quan ni m có tr c c a HS, phân tích s đúng sai c a các quan ni m đ ể
ế ậ ữ ợ tìm ra nh ng cách thích h p giúp HS ti p c n ki n ế th c.ứ
ữ ệ ướ ủ ể ổ ứ ố ạ ộ ự + Khai thác nh ng quan ni m có tr c c a HS đ t ch c t ế t ho t đ ng xây d ng ki n
ậ ụ ứ ứ ự ế ớ ượ th c m i và v n d ng ki n th c đã xây d ng đ c cho các em.
ế ế ệ ố ế ượ ề ậ ắ ỏ ấ + Thi t k h th ng câu h i đúng, chính xác v nghĩa v t lý và g n k t đ ề ầ c v n đ c n
ệ ớ ướ ủ tìm tòi v i quan ni m có tr ể c c a HS đ làm b c l ộ ộ chúng.
ạ ộ ọ ậ ủ ế ặ ạ ọ ị + Đ t HS vào v trí trung tâm c a ho t đ ng d y h c. Khuy n khích h c t p h p ợ tác.
ổ ứ ạ ố ợ ế ợ ế ạ ọ ươ ạ ự + T ch c d y h c ki n t o trong s ph i h p, k t h p hài hòa các ph ọ ng pháp d y h c
VI.
ệ ọ ươ ệ ặ và đ c bi t chú tr ng t ớ ph i ự ng pháp th c nghi m
ế ậ K t lu n
ọ ổ ứ ươ
ậ ị ứ
ầ ơ ả ắ ế ộ ừ ể ơ
ng trình V t lí ph thông là vi c làm quan tr ng, c n thi ệ ả ế ệ ả
ứ ủ ả ể ế ắ ầ
ả ứ ủ ứ ượ ụ ữ c m t s hi n t
ộ ố ệ ượ ệ ượ ượ ạ ủ ể ờ ố ỗ ế ố ớ ệ t đ i v i m i Nghiên c u ch ừ ầ ữ giáo viên. Qua vi c xác đ nh và phân tích nh ng ki n th c c b n trong ph n “T ườ ứ ế ộ ng” đã giúp b n thân hi u rõ các ki n th c đó m t cách sâu s c h n. T đó, m t tr ầ ạ ầ ộ ph n nâng cao ki n th c c a b n thân, m t ph n làm tài li u tham kh o khi gi ng d y ả ữ ọ ổ i ph thông sau này. Qua đó, có th giúp h c sinh n m v ng ki n th c c a ph n này, gi ư ộ ố ng trong cu c s ng, hi u đ thích đ c nh ng ng d ng cũng nh ậ ng đó trong kĩ thu t và đ i s ng. tác h i c a các hi n t
VII.
ệ ả Tài li u tham kh o
1.
ậ ụ ụ ọ ễ ậ ạ ị Nguy n Th Thu Th o, ả Lu n văn Th c sĩ Giáo d c h c: V n d ng Triz xây
ệ ố ừ ườ ạ ậ ầ ậ ạ ọ ả ự d ng h th ng bài t p sáng t o dùng cho d y h c V t lý ph n “T tr ng và c m
ứ ệ ừ ớ ồ ưỡ ằ ổ ư ọ ọ ng đi n t ” l p 11 trung h c ph thông nh m b i d ng t ạ duy sáng t o cho h c
2.
ườ ạ ọ ư ạ ố ồ sinh, tr ng đ i h c s ph m thành ph H Chí Minh
ị ươ ụ ọ ạ ậ ế ế Đinh Th Ph ng Thanh, Lu n văn Th c sĩ Giáo d c h c: Thi t k website
ọ ươ ừ ườ ệ ừ ớ ả ứ ơ ả ỗ ợ ạ h tr d y h c hai ch ng “T tr ng” và “C m ng đi n t ” l p 11 (C b n)
ự ự ự ằ ọ ườ nh m nâng cao tính tích c c, t ạ l c và sáng t o cho h c sinh , tr ạ ọ ư ng đ i h c s
3.
ố ồ ạ ph m thành ph H Chí Minh
ứ ươ ậ ổ Võ Quang Danh, ngiên c u ch ng trình v t lí ph thông, phân tích ch ươ ng
t ừ ườ tr n
