Mangetic Fields of Curents
-
Upload
congdanso7 -
Category
Documents
-
view
216 -
download
0
description
Transcript of Mangetic Fields of Curents
Chương 6. TỪ TRƯỜNG CỦA DÒNG ĐIỆN KHÔNG ĐỔI
Từ trường của Trái Đất bảo vệ các sinh vật khỏi ảnh hưởng
của các hạt mang điện ngoài vũ trụ.
http:// www.truongvatly.blogspot.com Copyright Trường Vật Lý
+ tương tác nam châm - nam châm + tương tác nam châm - sắt
http:// www.truongvatly.blogspot.com Copyright Trường Vật Lý
+ tương tác dòng điện - dòng điện: Ampère (1826)
+ tương tác nam chân - dòng điện: Oersted (1820)
http:// www.truongvatly.blogspot.com Copyright Trường Vật Lý
+ Phần tử dòng điện (hay nguyên tố dòng điện) là một dòng
điện chạy trong dây dẫn hình trụ có chiều dài dℓ và tiết diện
ngang dS rất nhỏ: .dI
http:// www.truongvatly.blogspot.com Copyright Trường Vật Lý
I
d
Bài 1. TỪ TRƯỜNG VÀ VÉCTƠ CẢM ỨNG TỪ
1. Khái niệm từ trường
+ Từ trường là môi trường vật chất đặc biệt tồn tại
xung quanh các dòng điện (hay xung quanh các điện
tích chuyển động) và tác dụng lực từ lên các dòng điện
khác đặt trong nó.
http:// www.truongvatly.blogspot.com Copyright Trường Vật Lý
2. Vectơ cảm ứng từ
+ đặc trưng cho từ trường tại mỗi điểm về phương diện tác dụng lực
0
34
Id rdB
r
+ Phương: vuông góc với mp
+ Chiều: qui tắc bàn tay phải
+ Điểm đặt: tại điểm khảo sát.
+ Độ lớn:
0
2
sin
4
IddB
r
+ Đơn vị : T (Tesla)
,Id r
http:// www.truongvatly.blogspot.com Copyright Trường Vật Lý
http:// www.truongvatly.blogspot.com Copyright Trường Vật Lý
3. Vectơ cường độ từ trường
0
BH
- Đơn vị :
- Điểm đặt: tại điểm khảo sát.
- Phương, chiều: trùng với ứng từ B
- Độ lớn:
0
BH
Ampe
me
A
m t
http:// www.truongvatly.blogspot.com Copyright Trường Vật Lý
7
0 4 .10 Hm
hắng số từ
4. Nguyên lý chồng chất từ trường
+ véc tơ cảm ứng từ:
http:// www.truongvatly.blogspot.com Copyright Trường Vật Lý
1 2
1
...n
n i
i
B B B B B
B dB + véc tơ cường độ từ trường:
1
n
i
i
H H
H dH
Bài toán 6.1: từ trường của dòng điện thẳng
Hướng dẫn giải
0
2
IddB sin
4 r
N N
0
2
M M
IdB dB sin
4 r
http:// www.truongvatly.blogspot.com Copyright Trường Vật Lý
+Xét một yếu tố dòng bất kỳ
trên đoạn dây MN:
Id
Xác định vectơ cảm ứng từ do dòng điện có cường độ I
chạy trong đoạn dây dẫn thẳng MN gây ra tại điểm P
cách dây MN một khoảng h.
Vậy
http:// www.truongvatly.blogspot.com Copyright Trường Vật Lý
20
2
sinsin
4
sin
N
M
hdI
Bh
.coth 2sin
hdd
sin
hr
2
1
0 sin4
IB d
h
01 2cos - cos
4
IB
h
Suy ra:
Có:
+ Dây MN rất dài
+ Điểm P nằm trên đường thẳng MN
Hệ quả:
http:// www.truongvatly.blogspot.com Copyright Trường Vật Lý
+ Dây MN như nửa đường thẳng
Bài toán 6.2: từ trường của vòng dây tròn
Xác định vectơ cảm ứng từ do dòng điện cường độ I chạy
trong vòng dây dẫn tròn tâm O, bán kính R gây ra tại điểm
P nằm trên trục của vòng dây, cách tâm O một khoảng h.
Hướng dẫn giải
00
2
IddB sin90
4 r
http:// www.truongvatly.blogspot.com Copyright Trường Vật Lý
+Xét một yếu tố dòng bất kỳ
trên vòng dây.
Id
+ Cảm ứng từ tại P :
( ) ( ) ( ) ( )
P x y x y
C C C C
B dB dB dB dB dB
http:// www.truongvatly.blogspot.com Copyright Trường Vật Lý
Phân tích thành 2 thành phần:dB
Do đối xứng trục:
( )
P x
C
B dB
0 0
2 2.cos .cos .cos
4 4P
C C C
Id IB dB d
r r
http:// www.truongvatly.blogspot.com Copyright Trường Vật Lý
Độ lớn của cảm ứng từ tại M:
0y
C
dB
Suy ra:
http:// www.truongvatly.blogspot.com Copyright Trường Vật Lý
Từ hình vẽ có:
2
0
32 2 22
P
IRB
R h
0
2.2
4P
I RB R
r r
cos =R
r
2 2r R h
0B nI
Xác định cảm ứng từ tại điểm M trên trục của ống dây
Bài toán 6.3: từ trường của ống dây (solenoid)
n là mật độ vòng dây quấn
so vongn
chieu dai ong day
http:// www.truongvatly.blogspot.com Copyright Trường Vật Lý
Bài toán 6.4: từ trường của vòng dây hình xuyến (Toroid)
0
2
NIB
r
N là tổng số vòng dây
a < r < b
http:// www.truongvatly.blogspot.com Copyright Trường Vật Lý
Bài 2. ĐỊNH LÝ OSTROGRADSKY-GAUSS
+ Đường cảm ứng từ (hay đường sức của từ trường) là đường
vẽ trong từ trường sao cho tiếp tuyến với nó tại mỗi điểm
trùng với phương của vectơ cảm ứng từ tại điểm đó.
1. Đường cảm ứng từ
http:// www.truongvatly.blogspot.com Copyright Trường Vật Lý
2. Từ thông
từ thông gửi qua :
+ mặt (S) bất kì là:
+ Đơn vị : Wb (Vêbe)
+ diện tích vi phân dS
http:// www.truongvatly.blogspot.com Copyright Trường Vật Lý
3. Định lý O – G đối với từ trường
+ Từ thông gửi qua bất kỳ mặt kín nào cũng bằng không
http:// www.truongvatly.blogspot.com Copyright Trường Vật Lý
4. Định lý Ampère về lưu số của vectơ cường độ từ trường
+ Lưu số của vectơ cường độ từ trường
dọc theo một đường cong kín (C) bất kỳ
bằng tổng đại số cường độ của các dòng
điện xuyên qua diện tích giới hạn bởi
đường cong kín đó.
1( )
n
k
kC
H d I
http:// www.truongvatly.blogspot.com Copyright Trường Vật Lý
http:// www.truongvatly.blogspot.com Copyright Trường Vật Lý
+ gợi ý bài toán (6.9) dây dẫn hình trụ:
đường cong lấy lưu số câu a
đường cong lấy lưu số câu b
Ôn tập: ĐIỆN TỪ
Bài 3. TÁC DỤNG CỦA TỪ TRƯỜNG LÊN DÒNG ĐIỆN
1. Tác dụng của từ trường lên phần tử dòng điện
+ Độ lớn:
dF Id B
http:// www.truongvatly.blogspot.com Copyright Trường Vật Lý
dF
d
- Phương: vuông góc với mặt phẳng
- Chiều: tuân theo qui tắc bàn tay phải.
- Điểm đặt: tại trung điểm của đoạn ℓ
- Độ lớn:
2. Tác dụng của từ trường lên một đoạn dòng điện thẳng
sinF BI
doan day doan day
F dF Id B
+ Xét một đoạn dây dẫn thẳng có chiều dài ℓ
,I d B
http:// www.truongvatly.blogspot.com Copyright Trường Vật Lý
+ Xét dòng điện I chạy trong khung dây hình chữ nhật
ABCD (a b), đặt trong từ trường đều B.
+ Hệ tọa độ Oxyz như hình vẽ
(O nằm ở tâm khung dây).
Giả sử khung có trục quay
Oy.
+ 2 cạnh b chịu tác dụng của
2 lực Fb theo phương Oy ngược
chiều nhau
không làm quay khung
3. Tác dụng của từ trường đều lên khung dây có dòng điện
+ 2 cạnh a chịu tác dụng của 2 lực Fa theo phương Ox,
ngược chiều nhau:Ia sinaF B
tạo mômen ngẫu lực
làm quay khung dây.
,B n
Nguyên tắc hoạt động của động cơ điện một chiều
http:// www.truongvatly.blogspot.com Copyright Trường Vật Lý
4. Tác dụng giữa hai dòng điện thẳng song song dài vô hạn
+ Xét hai dây dẫn thẳng song
song dài vô hạn, đặt cách nhau
một khoảng d.
+ Độ lớn của lực tương tác trên
một đoạn có chiều dài ℓ là:
http:// www.truongvatly.blogspot.com Copyright Trường Vật Lý
0 1 212 1 2 21
2
I IF F B I F
d
http:// www.truongvatly.blogspot.com Copyright Trường Vật Lý
Bài 4. CHUYỂN ĐỘNG CỦA ĐIỆN TÍCH TRONG TỪ TRƯỜNG
1. Lực Lorentz
+ Xét hạt mang điện tích q chuyển động trong từ trường
LF qv B
- Phương: vuông góc với mặt phẳng
- Chiều: qui tắc bàn tay phải với điện tích q > 0
- Điểm đặt: tại điện tích q.
- Độ lớn:
,v B
sinLF qvB
http:// www.truongvatly.blogspot.com Copyright Trường Vật Lý
2. Chuyển động của hạt điện tích trong từ trường đều
+ Trường hợp 1: Vectơ vận tốc ban đầu của hạt điện tíc
h vuông góc với đường sức từ trường.
- Bán kính quỹ đạo:
- Chu kỳ:
Copyright Trường Vật Lý
+ Trường hợp 2: Vectơ vận tốc ban đầu của hạt điện tíc
h không vuông góc với đường sức từ trường.
- Bán kính vòng xoắn:
- Bước xoắn:
http:// www.truongvatly.blogspot.com Copyright Trường Vật Lý
2 cos.T
mvh v
q B
Ôn tập: ĐIỆN TỪ
http:// www.truongvatly.blogspot.com Copyright Trường Vật Lý
6.1
6.2
6.4
6.6
6.9
6.11
6.13
6.14
6.3
6.5
6.7
6.15
Ôn tập: ĐIỆN TỪ
http:// www.truongvatly.blogspot.com Copyright Trường Vật Lý
Mô men lực từ của khung dây kín:
.M NI S B
Độ lớn: .sin ,M NISB S B
+ gợi ý bài toán (6.15) mô men lực từ :