Chương IVTừ trường không đổi Bμi giảng Vật lý đại cương Tác giả: PGS.. Tương tác từ của dòng điện, định luật Ampe 1.1... Khái niệm về từ trường: • Tương tác giữa các dòng thực hiện như t
Trang 1Chương IV
Từ trường không đổi
Bμi giảng
Vật lý đại cương
Tác giả: PGS TS Đỗ Ngọc Uấn
Viện Vật Lý Kỹ thuật
Đại Học Bách Khoa Hμ nội
Trang 21 Tương tác từ của dòng điện, định luật Ampe 1.1 Thí nghiệm về tương tác từ
Tương tác từ
Tương tác từ của dòng điện
+
- +
- - +
Trang 31.2 Định luật Ampe
θ
0
θ l
Id r
0
0 d l
I r
n r r r
P
0
F
d r
OM
r =
r
n
vμ r r
r
r
,
l
d
ĐLAmpe trong chân không:
l
Id r
0
0dl
I r
tác dụng lên lực dFr0 có :
x Phương vuông góc với mặt phẳng chứa n r ,
0
l
d r
2
0 0
0
r
sin Idl
sin dl
I
= 0 dF
z Có độ lớn bằng
π
μ
= 4
k 0 μ0 =4π.10-7 H/m - Hằng số từ
thuận diện
tam thμnh
tạo nμy
tự thứ
theo F
d vμ cho
sao chiều
theo thứ tự nμy hợp thμnh tam diện thuận
r r
r
n , l
d 0
y
Trang 40 0
0
r
) r l
Id ( l
d
I 4
r r
r
π
μ
=
0
F d
Trong môi trường: 0 0 0 3
r
) r l
Id ( l
d
I 4
r r
r
π
μ
μ
= F d
μ - Hằng số từ môi hay độ từ thẩm tỷ đối của
môi trường nói lên khả năng dẫn từ μKK≈1; μFe
rất lớn
Định luật Ampe lμ định luật cơ bản trong tương
tác từ (tương ứng Đ/L Culông trong tương tác
điện)
Đúng với tương tác giữa các dòng điện hữu hạn
0 0
0 0
0d l n | I dl sin I
| r ì r = θ
θ
=
ì r | Idl r sin l
Id
Biểu thức:
Trang 52.Véc tơ cảm ứng từ vμ véc tơ cường độ từ
trường
2.1 Khái niệm về từ trường:
• Tương tác giữa các dòng thực hiện như thế nμo?
• Có 2 thuyết: Thuyết tương tác xa, vμ Thuyết
tương tác gần
Thuyết tương tác xa: Không thông qua môi trường nμo, tức thời vtt =∞ , Dòng điện không gây biến đổi môi trường => Trái với tiền đề Anhxtanh
Thuyết tương tác gần: Dòng điện lμm môi trường xung quanh biến đổi, gây ra một từ trường lan
truyền với v=c, Từ trường gây từ lực lên dòng điện khác vtt =c; Đúng
Trang 60 0
0
r
) r l
Id ( l
d
I 4
r r
r
π
μ
μ
= F d
2.2 VÐc t¬ c¶m øng tõ
Tr−êng tÜnh ®iÖn, lùc t−¬ng t¸c tÜnh ®iÖn
3
0
r q
q 4
r
ε πε
=
0
r
q 4
1 q
r
ε πε
=
=
⇒ E
Lùc t−¬ng t¸c tõ cña 2 dßng ®iÖn
g©y ra tõ tr−êng
víi vÐc t¬ c¶m øng
tõ
l
Id r
3
0
r
r l
Id 4
r
r
π
μ
μ
= B d
θ l
Id r
B
d r r r
P
Trang 7θ l
Id r
B
d r r r
P
Định lý Biô-xava-Laplatz :
B
d r
do gây ra tại M cách lμ
một véc tơ có:
l
Idr
r r
x Gốc tại M
y Phương d B r ⊥ P chứa vμ
r
r
l
Idr
B d l
d I F
ì
=
⇒
B d
vμ r r
r
r , l d
z Chiều sao cho 3 véc tơ theo thứ
tự đó hợp thμnh tam diện thuận
Qui tắc vặn ren phải: Chiều vặn của từ trường, Chiều tiến của dòng điện
2
0
r
sin
Idl
4
θ π
μ
μ
= dB
{ Giá trị
Trang 82.3 Nguyên lý chồng chất từ trường
∑
=
= +
+ +
1 i
i n
2
B
B r
B
Véc tơ cảm ứng từ do một dòng điện bất kỳ gây ra tại M bằng tổng các véc tơ cảm ứng từ
do tất cả các phần tử nhỏ của dòng điện gây ra:
∫
cả dòng điện
Véc tơ cảm ứng từ do nhiều dòng điện gây ra
Trong các bμi toán cụ thể:
Xác định phương, chiều bằng hình vẽ
Tính tích phân xác định giá trị của B
Trang 92.4 Véc tơ cường độ từ trường
Véc tơ cảm ứng từ chứa μ nên mật độ đường sức thay đổi => Véc tơ cường độ từ trường không
phụ thuộc vμo môi trường:
μ μ
=
0
B H
r r
2.5 ứng dụng:
a, Cảm ứng từ của một dòng điện thẳng
R
r
r
θ
2
θ
1
θ
ìB
AB
2
0
r
sin
dl
4
I B
l dl
A
B
θ
θ
=
⇒ θ
sin
Rd dl
g
cot R
l
θ
= sin R r
Trang 102 1 2
1
| ) cos
( R 4
I R
sin
d
4
θ
θ
θ
θ
ư π
μ
μ
=
θ
θ π
μ
μ
B
) cos
(cos R
4
I
π
μ
μ
=
Dòng điện thẳng dμi vô hạn:θ1=0, θ2=π
, R 2
I H
, R 2
I
π
= π
μ
μ
m 1
A
1
I=1A, 2πR=1m
A/m lμ cường độ từ trường sinh ra trong chân
không bởi một dòng điện chạy qua một dây dẫn thẳng dμi vô hạn, thiết diện tròn tại các điểm
trên vòng tròn đồng trục với dây có chu vi lμ 1m
Trang 11b, Dßng ®iÖn trßn
2
l
d r
2
B
d r
R
h
2
1 2 2
) h R
(
r = +
B
d r β
= 2 dB cos
1 l
d r
1 B
d r
r
r r
r
R cos β =
2
0
r
sin
Idl
4
θ π
μ
μ
=
1
dB
1 2
sin
2 / 3 2 2
0
) h R
(
R
Idl
μ
μ
= dB
2 / 3 2 2
2 0
R
0
2 / 3 2 2
0
) h R
( 2
R
I dl
) h R
( 2
IR
+ π
π μ
μ
= +
π
μ
μ
B
2 / 3 2 2
m 0
) h R
( 2
P B
+ π
μ
μ
=
r r
n r
n S
Sr = r
S I
P rm r
=