TRƯỜNG ĐẠI HỌC AN GIANG
KHOA SƯ PHẠM
N
Ng
gư
ườ
ời
i
t
th
hự
ực
c
h
hi
iệ
ện
n
:
:
NGUYỄN TẤN TÀI
M
MS
SS
SV
V
:
:
DLY021333
XÁC ĐỊNH ĐIỂM ĐẶT TƯƠNG
ĐƯƠNG CỦA LỰC TỪ
G
Gi
iá
áo
o
v
vi
iê
ên
n
h
hư
ướ
ớn
ng
g
d
dẫ
ẫn
n
:
:
Th.S VŨ TIẾN DŨNG
AN GIANG ,THÁNG 07 NĂM 2004
LỜI CẢM TẠ
Trước hết tôi gởi lời cảm ơn chân thành tới BGH trường Đại học An
Giang, Hội đồng khoa học trường Đại học An Giang, khoa Sư Phạm đã tạo
cơ hội cho tôi tham gia nghiên cứu khoa học. Đồng thời tôi xin gởi lời cảm ơn
sâu sắc nhất tới thầy Vũ Tiến Dũng, đã giúp đỡ tôi hoàn thành đề tài này.
Cuối cùng tôi xin cảm ơn tất cả bạn bè, người thân đã động viên và giúp đỡ
tôi trong suốt thời gian thực hiện đề tài. Hy vọng đề tài này sẽ giúp ích được
phần nào trên con đường tự học, tự rèn luyện của bạn đọc. Xin chân thành
cảm ơn.
Nguyễn Tấn Tài
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU...................................................................................... Trang 1
I. Lý do chọn đề tài.................................................................... Trang 1
II. Mục đích nghiên cứu................................................... ......... Trang 1
III Đối tượng nghiên cứu........................................................... Trang 1
I\/. Nhiệm vụ nghiên cứu........................................................... Trang 1
\/. Phạm vi nghiên cứu............................................................... Trang 1
\/I. Giả thiết khoa học................................................................ Trang 2
\/II. Phương pháp nghiên cứu.................................................... Trang 2
NỘI DUNG NGHIÊN CỨU...................................................... .. Trang 3
I. Cơ sở lý thuyết................................................................. ...... Trang 3
1. Trường vectơ................................................. ..................... Trang 3
2. Từ trường............................................................................ Trang 3
3. Tác dụng của từ trường lên dòng điện................................ Trang 4
II. Nội dung ............................................................................... Trang 5
1. Điểm đặt của lực từ tác dụng lên một đoạn dây dẫn
mang dòng điện.... ............................................................ Trang 5
1.1. Đoạn dây dẫn thẳng...................................................... Trang 5
1.1.1. Tổng quát................................................................ Trang 5
1.1.2. Các trường hợp riêng.............................................. Trang 7
1.1.2.1.
B
r
không đổi theo toạ độ .................................. Trang 7
1.1.2.2.
B
r
biến đổi theo một phương............................ Trang 8
1.2. Đoạn dây dẫn cong phẳng ............................................ Trang 10
1.2.1. Lực từ tác dụng lên các bậc thang vuông góc
với Ox................................................................... Trang 11
1.2.2. Lực từ tác dụng lên các bậc thang song song với
Ox ......................................................................... Trang 11
1.2.3. Hợp lực tác dụng lên dây AB ................................. Trang 11
2. Điểm đặt của lực từ tác dụng lên các vòng dây dẫn mang
dòng điện .......................................................................... Trang 12
2.1. Từ trường tác dụng lên toàn bộ khung dây .................. Trang 12
2.1.1. Khung dây hình chữ nhật ....................................... Trang 12
2.1.2. Khung dây phẳng ................................................... Trang 13
2.1.3. Khung dây gồm nhiều sợi dây mảnh phân bố đều
trên đường tròn ..................................................... Trang 15
2.1.3.1. Điểm đặt tương đương của lực từ .................... Trang 15
2.1.3.2. Chuyển động trong từ trường ........................... Trang 18
2.2. Từ trường tác dụng lên một phần của khung dây......... Trang 19
2.2.1. Khung dây hình chữ nhật ....................................... Trang 19
2.2.2. Khung dây là đường tròn có đường kính AB ......... Trang 21
3. Điểm đặt của lực từ tác dụng lên đĩa.................................. Trang 23
3.1. Đĩa quay trong từ trường không đổi............................. Trang 23
3.2. Đĩa đặt một phần trong từ trường biến thiên ................ Trang 24
3.2.1. Điểm đặt tương đương của lực từ........................... Trang 25
3.2.1.1. Điểm đặt tương đương của lực từ do từ
trường )(
2tB
r
tác dụng lên dòng cảm ứng
1
J
r
................................................................... Trang 27
3.2.1.2. Điểm đặt tương đương của lực từ do từ
trường )(
1tB
r
tác dụng lên dòng cảm ứng
2
J
r
................................................................... Trang 28
3.2.2. Chuyển động trong từ trường ................................. Trang 28
III. Ứng dụng............................................................................. Trang 29
1. Một số ứng dụng về tác dụng hãm chuyển động của vật
dẫn đặt trong từ trường.................................................... Trang 29
1.1. Hãm chuyển động tịnh tiến .......................................... Trang 29
1.2. Hãm chuyển động quay................................................ Trang 31
2. Một số ứng dụng về chuyển động quay của khung dây
dẫn mang dòng điện ......................................................... Trang 32
2.1. Hệ thống cửa tự động ................................................... Trang 32
2.2. Động cơ điện ................................................................ Trang 33
3. Một số ứng dụng của lực từ làm quay đĩa khi đặt đĩa
trong từ trường biến thiên................................................. Trang 36
3.1. Côngtơ điện .................................................................. Trang 36
3.2. Rơle kiểu cảm ứng ....................................................... Trang 39
KẾT LUẬN .................................................................................. Trang 41
1. Đề tài bổ sung về mặt lý thuyết tương tác từ và dòng
điện ................................................................................... Trang 41
2. Đề tài mang ý nghĩa thực tiễn trong ứng dụng kỹ thuật
của hiện tượng cảm ứng điện từ ở các động cơ điện........ Trang 41
3. Xác định điểm đặt tương đương của lực từ tạo thuận
lợi cho việc xác định momen trong một số bài toán
cũng như cơ cấu kỹ thuật sử dụng hiện tượng cảm ứng
điện từ............................................................................... Trang 42
TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................ Trang 43
Xác định điểm đặt tương đương của lực từ NGUYỄN TẤN TÀI
MỞ ĐẦU
ÑaÒ
I- Lý do chọn đề tài:
Điện và từ là một trong những phần cơ bản của Vật lý học. Đến
khoảng giữa thế kỷ XIX, qua những nghiên cứu thực nghiệm người ta đã
xác định được: các dây dẫn trong đó có dòng điện chạy qua sẽ gây ra
xung quanh chúng những từ trường và lực tác dụng giữa các dòng điện
được diễn tả bằng định luật Ampere.
Lực là một đại lượng vectơ. Vectơ lực không phải là một vectơ tự
do. Do đó lực từ cần được xác định bởi: phương, chiều, độ lớn và điểm
đặt.
Hiện nay trong các sách giáo khoa trung học phổ thông cũng như
các giáo trình Vật lý đại cương các tác giả chỉ đề cập đến hướng và độ
lớn của lực từ tác dụng lên các phân bố dòng (vật dẫn có dòng điện chạy
qua) đặt trong từ trường. Điều này gây khó khăn cho việc biểu diễn vectơ
lực từ trên hình vẽ và trong việc xác định momen lực. Khi vấn đề được
giải quyết nó trở thành một chỉnh thể đúng như mô tả cơ học; đồng thời
giải quyết được các thắc mắc trong việc dạy và học bộ môn.
II- Mục đích nghiên cứu:
Từ việc kết hợp các định luật cơ học và định lý Ampere vào một số
bài toán cụ thể, ta xây dựng phương pháp xác định điểm đặt tương
đương của lực từ. Qua đó giúp học sinh, sinh viên có cách nhìn trực quan
hơn về lực từ, tạo thuận lợi trong việc khảo sát chuyển động quay của các
phân bố dòng trong từ trường và thấy được mối tương quan giữa hai lĩnh
vực cơ học và điện từ.
III- Đối tượng nghiên cứu:
Điểm đặt tương đương của lực từ trên các phân bố dòng đặt trong
từ trường.
IV- Nhiệm vụ nghiên cứu:
Xác định điểm đặt tương đương của lực từ trên các phân bố dòng
đặt trong từ trường.
Mở rộng: xem xét chuyển động của các phân bố dòng dưới tác
dụng của lực từ và đề xuất một số ứng dụng thực tế.
V- Phạm vi nghiên cứu:
Xét các phân bố dạng sợi mang dòng điện không đổi.
Trang 1