Tóm tắt bài giảng Vật lý A1 - Chương 8: Từ trường của dòng điện không đổi - Trần Anh Tú

Nội dung text: Tóm tắt bài giảng Vật lý A1 - Chương 8: Từ trường của dòng điện không đổi - Trần Anh Tú

1. Tóm tắt bài giảng Vật lý A1 1 CHƯƠNG 8: TỪ TRƯỜNG CỦA DÒNG ĐIỆN KHÔNG ĐỔI 8.1 Khái niệm cơ bản: 8.1.1 Dòng điện: Là dòng chuyển dời có hướng của các điện tích. Theo quy ước chiều dòng điện là dòng chuyển dời của điện tích (+). a/ Dòng điện trong kim loại:dòng các e− tự do. b/ Dòng điện trong dung dịch điện phân: dòng các ion (+), (−). ion (+) → Cathode ion (−) → Anode c/ dòng điện trong chất khí: dòng các ion (+), (−) và các e− tự do. 8.1.2 Cường độ dòng điện I: Là số điện lượng đi qua diện tích S trong 1s. dq ⎛⎞C I = ⎜⎟()A dt ⎝⎠s r 8.1.3 Vectơ mật độ dòng điện: J có phương, chiều của dòng điện r dI r * Độ lớn: J = A S dS ( m 2 ) dSn r rrrr r Sn J dI== J cos. dS J dSα = J dSn 8.1.4 Suất điện động của nguồn: r r r * o ξ =≠∫ Edl*.0 ⇒ E : trường xoáy ()C r r r o ∫ Edl.0= ⇒ E : trường thế. C Suất điện động là công của 1 lực điện trường E * dịch chuyển điện tích +1C đi 1 vòng quanh mạch kín của nguồn đó. r E * : trường xoáy (điện trường biến đổi theo thời gian) r 8.1.5 Phần tử dòng điện: I.dl Phần tử dòng điện là 1 đoạn rất ngắn của dòng điện có phương, chiều của dòng điện và có độ lớn I.dl 8.2. Định luật ampe (Định luật tương tác giữa 2 phần tử dòng điện): r r Xét 2 phần tử dòng điện : I00.dl và I.dl cách nhau 1 đoạn r thì sẽ chịu bởi cặp lực r r tương tác dF0 và dF (được gọi là lực Ampe hay lực từ) r r r r Idl. r μμ. I00 dl××() I dl r r dF = 0 . dF 0 4π r3 rr r r r μμ. I dl××() I00 dl r 0 r dF = 0 . dF 4π r3 0 0 r Idl00. ĐH Bách Khoa TP.HCM – Th.S TRẦN ANH TÚ 1
2. Tóm tắt bài giảng Vật lý A1 3 r r r μμ Idl× r μμ I. dl Idl→→ M dB =00 sin ⇒ dB = θ 4.ππrr32 4. μμ. Iad αα cos day→→= M B dB = 0 ∫∫4cosπα2 a2 cos2 α μμ IIα2 μμ Bd==+00.cos.α ααα .sinsin() 44ππaa∫ 21 −α1 • điểm đặt: tại M r ⎧ BM M • phương: đường thẳng vuông góc (dây, M) ⎪ r ⎪ • chiều: quy tắc vặn nút chai α2 α1 BM ⎨ μ.μ0 .I a • độ lớn: B = ()sinα ± sinα M 4π.a 2 1 ⎪ Dấu +: hình chiếu M trên dây ⎪ ⎩ Dấu −: hình chiếu M ngoài dây r Vd3: Cho 1 cung tròn (0, R) góc chắn α,?BO = . Dài: l = R.α r BO r r μ.μ Idl. O Idl→→ O dB dB = 0 .sin900 4π r 2 μ μμμI I ⇒=BdB =00 dl = l ϕ ∫∫44ππRR22 α dây r μμ I Bradian= 0 ()αα : 4.π R r Idl • ⎧ Điểm đặt: tại 0 ⎪ • Phương: đường thẳng vuông góc mặt phẳng (dây, 0) r ⎪ B • Chiều: quy tắc vặn nút chai 0 ⎨ r ⎪ r μ.μ .I B I • Độ lớn: B = 0 .α ⎪ 0 r ⎩ 4π.R I B r Vd4: Cho dây dẫn dài vô hạn có dòng điện I chạy qua được uốn như hình vẽ. Tính BO rrrr BBBBO =++123 ⇒ BBB 0 =+ 23 ⇓ 2 0 ⊕ ⊕ 1 μ μμμμμ000III BO =+=+ 1ππ() 4.π RRR 4 ππ 4. I O 3 ĐH Bách Khoa TP.HCM – Th.S TRẦN ANH TÚ 3
3. Tóm tắt bài giảng Vật lý A1 5 8.4 Từ thông: 8.4.1 Đường sức của từ trường: a/ Định nghĩa: r Đường sức của B là1 đường cong mà tiếp tuyến tại mọi điểm trên đường cong trùng r r phương với B , chiều của đường sức là chiều của B . b/ Tính chất: o Các đường sức của từ trường không cắt nhau. o Đường sức của từ trường là đường cong khép kín. o Tập hợp các đường sức từ trường →từ phổ. o Người ta quy ước vẽ số đường sức lên 1 đơn vị diện tích tiết diện có giá trị = B. I I r B 8.4.2 Từ thông: r Thông lượng vectơ B gửi qua 1 diện tích dS r r r dBdSBdSφB == cosα r B r dS o dφ > 0: B đi ra r o dφ < 0 : B đi vào 8.4.3 Định lý Gauss đối với từ trường: a/ Phát biểu: r Thông lượng vecto cảm ứng B gửi qua mặt kín S bất kỳ thì bằng 0. r r ∫ B.dS = 0 (trường xoáy) ()S r r r b/ Công thức dạng tích phân, vi phân: ∫ B.dS = 0, divB = 0 ()S 8.5 Định lý ampe (định lý dòng điện toàn phần) r 8.5.1 Vectơ cường độ từ trường: H không phụ thuộc vào môi trường. r r B H = A ( m) μ.μ0 r 8.5.2 Lưu số của vectơ cường độ từ trường H dọc đường cong kín (C) bất kỳ. a/ Định nghĩa: r r r r r ∫ H.dl = ∫ H.dl.cos(H,dl )≠ 0 ⇒ H : trường xoáy ()C ĐH Bách Khoa TP.HCM – Th.S TRẦN ANH TÚ 5
4. Tóm tắt bài giảng Vật lý A1 7 8.6 Lực từ (lực Ampe): r r 8.6.1 Định nghĩa: Một phần tử dòng điện I 0 .dl0 đặt trong từ trường B sẽ chịu 1 lực từ: rrrr r * I00 dl→→ B dFO = I 00 dl × B r ⎧ Điểm đặt: tại I .dl r o 0 0 F ⎪ r r ⎪ o Phương: đường thẳng vuông góc mặt phẳng ( I 0 .dl0 ,) dF0 ⎨ r ⎪ o Chiều: quy tắc bàn tay trái B ⎩⎪ o Độ lớn: dF = I .dl .B.sinα 0 0 0 I rr r * Nếu cả dây →→B FdF = OO∫ 8.6.2 Aùp dụng: r r μ μ0 I ™ Dây đặt trong B của dây dẫn dài vô hạn: B = r 2.π x dF I r O a/ Đoạn dây I0 ,l0 đặt song song cách dây I khoảng x: Idl rrrr r 00 r Idl00→→ B dFO = Idl 00 × B l 0 FO 0 dF000== IdlB sin90 IdlB 00 . . I0 μμ I ⇒=FdFBIdlBIl = = = 0 Il 0000000.0∫∫ 2.π x x ⊕ b/ Đoạn dây I ,l đặt vuông góc dây I khoảng x:: r 0 0 B μ.μ .I dF = 0 .I .dl 0 2π.x 0 0 a+l μ.μ .I.I 0 dx μ.μ .I.I ⎛ a + l ⎞ ⇒ F = dF = 0 0 = 0 0 ln 0 0 ∫ 0 ∫ ⎜ ⎟ ⊕ 2π a x 2π ⎝ a ⎠ r B 1 1 1 1 x = dm.x = dmg.x = dp.x = dF .x G ∫∫∫∫ 0 r r m mg p F0 F dFO O 1 a+l0 μ.μ .I 1 μ.μ .I.I = 0 .I .dl .x = . 0 0 .l F ∫ 2π.x 0 0 μ.μ .I.I ⎛ a + l ⎞ 2π 0 0 a 0 0 ln⎜ 0 ⎟ 2π ⎝ a ⎠ I r l Idl I0 = 0 00 ⎛ a + l ⎞ a l0 ln⎜ 0 ⎟ ⎝ a ⎠ r ™ B đều: a/ Một đoạn dây thẳng: r r r r r I .dl → B → dF = I .dl × B I0 0 0 0 0 0 r l F 0 ⊕ ⇒ F = I dl .B = B.I .l O r 0 ∫ 0 0 0 0 r r B dFO Idl00 ĐH Bách Khoa TP.HCM – Th.S TRẦN ANH TÚ 7