Bài giảng Vật lý đại cương - Chương IV: Từ trường không đổi (Phần 1)

Nội dung text: Bài giảng Vật lý đại cương - Chương IV: Từ trường không đổi (Phần 1)

1. Bμigiảng Vật lý đại c−ơng Tác giả: PGS. TS. Đỗ Ngọc Uấn ViệnVậtLýKỹthuật Đại Học Bách Khoa Hμ nội Ch−ơng IV Từ tr−ờng không đổi
2. 1. T−ơng tác từ của dòng điện, định luật Ampe 1.1. Thí nghiệm về t−ơng tác từ T−ơng tác từ T−ơng tác từ của dòng điện - -+ +
3. 1.2. Định luật Ampe rr = OM r nr r r r d lv , rμ ntheo thứ tự nμy I d l θ r 0 0 hợp thμnh tam diện thuận r θ Or M 0 ĐLAmpe trong hânc không: Id l r P d0 F r r r Id ltác dụng lênI0 d 0 llựcd 0 F có : r r x Ph−ơng vuông góc với mặt phẳng chứand , 0 l r r r Có chiềuy v d saod F l0 , nμ cho theo0 n thứμ tạo tự y th tamμ nh diện thuận I dl sinθ Idlθ sin z Có độ lớn bằng dF =k0 . 0 0 0 r 2 μ k = 0 μ =4π.10-7 H/m - Hằng ốs ừt 4π 0
4. r r r Iμ d lì ( Id ìr l r ) Biểu thức: d F= 0. 0 0 0 4π r 3 r r r r | Id lì r | = Idl| I . d r θ l sin0ì n 0 | = I0 0 dl . θ 0 sin r r r Iμ d μ lì ( Id ìr l r ) Trong môi tr−ờng: d F= 0. 0 0 4π r3 μ - Hằng số từ môi hay độ từ thẩm tỷ đối của môi tr−ờng nói lên khả năng dẫn từ μKK≈1; μFe rất lớn Định luật Ampe lμ định luật cơ bản trong t−ơng tác từ (t−ơng ứng Đ/L Culông trong t−ơng tác điện) Đúng với t−ơng tác giữa các dòng điện hữu hạn
5. 2.Véc tơ cảm ứng từ vμ véc tơ c−ờngđộtừ tr−ờng 2.1. Khái niệm về từ tr−ờng: •T−ơng tác giữa các dòng thực hiện nh− thế nμo? • Có 2 thuyết: Thuyết t−ơng tác xa, vμ Thuyết t−ơng tác gần Thuyết t−ơng tác xa: Không thông qua môi tr−ờng nμo, tức thời vtt =∞, Dòng điện không gây biến đổi môi tr−ờng => Trái với tiền đề Anhxtanh Thuyết t−ơng tác gần: Dòng điện lμmmôitr−ờng xung quanh biến đổi, gây ra một từ tr−ờng lan truyền với v=c, Từ tr−ờng gây từ lực lên dòng điện khác vtt =c; Đúng
6. 2.2. Véc tơ ảmc ứng từ Tr−ờng tĩnh điện, lực t−ơng tác tĩnh điện r r r 1 q . qr r r F 1 q . r F= . 0 ⇒ E = = . 3 q 4πε εr 3 4πε0 ε r 0 0 Lực t−ơng tác từ ủac 2 dòng điện r r r Iμ d μ lì ( Id ìr l r ) d F= 0. 0 0 4π r 3 r r d B Idgây l ra từ tr−ờng θ r O r r M với écv tơ cảm ứng Id l r P từ r μ μId lì r r d B= 0 . 4π r 3
7. Định lý Biô-xava-Laplatz: r r r r d B d Bdo Id gây l ra tại M cáchr lμ r O r một véc tơ có: r M Idθ l x Gốc tại M P r r r y Ph−ơngd B⊥ P chứaId v lμ r r r z Chiều sao cho 3 véc tơ vrr,ld μ dtheo B thứ tự đó hợp thμnh tam diện thuận Qui tắc vặn ren phải: Chiều vặn của từ tr−ờng, Chiều tiến của dòng điện μ0μIdl sinθ r r r { Giá trị dB= . d⇒ F I =0 d 0 l ì d B 4π r 2
8. 2.3. Nguyên lý chồng chất từ tr−ờng r Véc tơ cảm ứng từB do một dòng điện bất kỳ r gây ra tại M bằng tổng các véc tơ cảm ứng từd B do tất cả các phần tử nhỏ của dòng điện gây ra: r r B= ∫ d B cả dòng điện Trong các bμi toán cụ thể: Œ Xác định ph−ơng, chiều bằng hình vẽ.  Tính tích phân xác định giá trị của B. Véc tơ cảm ứng từ do nhiều dòng điện gây ra r r r rn r B= B +1 B 2 + +n ∑ B =i B i= 1
9. 2.4. Véc tơ c−ờngđộtừtr−ờng Véc tơ cảm ứng từ chứa μ nên mật độ đ−ờng sức thay đổi => Véc tơ c−ờng độ từ tr−ờng không r phụ thuộc vμomôitr−ờng: r B H = μ μ 2.5. ứng dụng: 0 a, Cảm ứng từ của một dòng điện thẳng θ B 2 μ μI dl sinθ B B = 0 . r ∫ 2 B 4π AB r R ì l θ rr l Rdθ R dl =cot θ g ⇒ dl = r = θ R sin2 θ sin θ A 1
10. θ I 2 I μ0 μdθ sin θμ0 μ θ2 B= . = (− cos θ θ ) | 4π ∫ R 4π R 1 θ1 μ μI B = (cos0 θ − cos θ ) 4π R 1 2 Dòng điện thẳng :dμ n ạ ôhθ iv1=0, θ2=π μ μI I 1 A B = 0 ,H = , I=1A, 2πR=1m H = 2π R 2π R 1 m A/m lμ c−ờng độ từ tr−ờng sinh ra trong hânc không bởi một dòng điện chạy qua một dây dẫn thẳng dμi ôv hạn, thiết diện tròn tại các điểm trên vòng tròn đồng trục với dây có chu i lvμ 1m
11. b, Dòng điện tròn r r dB dB r dB = 2dB cosβ 2 dB1 1 r R μ μ Idl sin θ r r β cosβ = dB = 0 . r h r r 1 4π 2 dl2 r r R n 1 r 2 2 π dl r = (R + h ) 2 sin θ = sin = 1 1 2 r μ0μ Idl.R r μ0μPm dB = . 2 2 3/ 2 B = 2π (R + h ) 2π(R 2 + h2 )3/2 μ μIR πR μ μIπR 2 r B = 0 dl = 0 S = S.nr 2π(R 2 + h2 )3/2 ∫ 2π(R 2 + h2 )3/ 2 0 r r Pm = IS