CHUONG 14 TU TRUONG DIEN TRUONG - Tài Liệu Text - 123doc

Tải bản đầy đủ (.pdf) (33 trang)

1. Trang chủ
>>
2. Giáo án - Bài giảng
>>
3. Vật lý

CHUONG 14 TU TRUONG DIEN TRUONG

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (918.33 KB, 33 trang )

CHƢƠNG 14:I.II.III.IV.V.VI.VII.VIII.TỪ TRƢỜNGTƢƠNG TÁC TỪ1.Thí nghiệm.2.Ðịnh luật Ampère về lực tương tác giữa hai dòng điện.TỪ TRƢỜNG(VÉCTƠ CẢM ỨNG TỪ - VÉCTƠ CƢỜNG ÐỘ TỪ TRƢỜNG.1.Khái niệm về từ trường.2.Véctơ cảm ứng từ.3.Nguyên lý chồng chất.4.Véctơ cường độ từ trường.5.Tính từ trường của dòng điện.ÐƢỜNG CẢM ỨNG TỪ. TỪ THÔNG. ÐỊNH LÝ OSTROGRADSKY-GAUSS1.Ðường cảm ứng từ.2.Từ thông.3.Ðịnh lý Otrogradski-Gauss .ÐỊNH LUẬT AMPÈRELỰC TỪ TÁC DỤNG LÊN DÕNG ÐIỆNSỰ TỪ HÓADÕNG ÐIỆN PHÂN TỬTHUẬN TỪ VÀ NGHỊCH TỪI. TƢƠNG TÁC TỪ1 Thí nghiệmTOPÐầu thế kỷ XIX, nhà vật lý Pháp Ampère phát hiện rằng: hai dây dẫn mang dòng điện cũng tươngtác với nhau. Hai dây dẫn đặt song song với nhau sẽ hút nhau nếu trong hai dây có dòng điện chạy cùngchiều, và chúng đẩy nhau nếu dòng điện chạy ngược chiều (Hình14.3). Như vậy, cuộn dây có dòng điệnchạy qua cũng hút hoặc đẩy nhau. Mỗi cuộn dây có dòng điện chạy qua, tương đương với một nam châm,cũng có hai cực. Cực tương đương với cực Bắc của nam châm được gọi là cực bắc của cuộn dây, đó là cựcmà nếu nhìn từ ngoài vào cuộn dây, ta thấy dòng điện đi ngược chiều kim đồng hồ (Hình14.4). Hai cuộndây có dòng điện chạy qua hút nhau nếu hai cực khác tên của chúng gần nhau, và đẩy nhau nếu hai cựccùng tên gần nhau.2 Ðịnh luật Ampère về lực tƣơng tác giữa hai dòng điệnTOPLực tương tác giữa hai dòng điện phụ thuộc vào cường độ dòng điện, vào hình dạng của dây dẫncó dòng điện và vào khoảng cách giữa hai dây dẫn. Vì thế không thể xác định được một cách tổng quát lựctác dụng giữa hai dòng điện bất kỳ. Ta chỉ có thể xác định được định luật về lực tương tác giữa hai nguyêntố dòng điện.Ðộ lớn và hướng của lực phụ thuộc vào hướng của các nguyên tố. Ta hãy xét hai nguyên tố xếp đặtbất kỳ trong không gian như trên hình 14 .5.Tổng hợp những kết quả trên đây, ta có thể xác định lực tác dụng giữa hai nguyên tố mạch điệnnhư sau:Các biểu thức (14.1) và (14.2) chính là biểu thức của định luật Ampère về lực tương tác giữa hainguyên tố dòng điện. Ðó là định luật cơ bản về từ, đóng vai trò giống như định luật Coulomb trong tĩnhđiện. Nhờ định luật này, ta có thể tính lực tương tác giữa các dòng điện có hình dạng bất kỳ.II. TỪ TRƢỜNG - VÉCTƠ CẢM ỨNG TỪ - VÉCTƠ CƢỜNG ÐỘ TỪ TRƢỜNG.1 Khái niệm về từ trƣờngTOPKhi xét sự tương tác giữa các dòng điện, chúng ta đặt ra một số câu hỏi như sau: khi một dây dẫncó dòng điện đặt gần nó một dòng điện khác thì giữa chúng có lực tương tác; nhưng tại sao lại có lựctương tác đó? lực tương tác truyền từ dòng điện này sang dòng điện khác như thế nào? khi chỉ có mộtdòng điện, thì trong không gian quanh nó có gì biến đổi không? Câu trả lời cũng giống như với tương táctĩnh điện. Sở dĩ giữa hai dòng điện có tương tác từ vì xung quanh mỗi dòng điện đều có từ trường. Khi cómột dòng điện đặt trong từ trường thì dòng điện đó chịu tác dụng lực của từ trường.Từ trường xuất hiện xung quanh dòng điện ngay cả khi không có mặt những dòng điện khác. Khi đó trongkhông gian xung quanh dòng điện có những biến đổi nhất định. Sau này, chúng ta sẽ thấy rằng từ trường,cũng như điện trường, có những tinh chất vật lý xác định và từ trường cũng là một dạng tồn tại của vậtchất.TOP2 Véctơ cảm ứng từ.Ðể đặc trưng cho từ trường một cách định lượng, người ta dùng một đại lượng mới là cảm ứng từ.Ðể xác định độ lớn của cảm ứng từ, người ta dựa vào tính chất cơ bản của từ trường là sự tác dụng của từtrường lên dòng điện.Ta có thể tiến hành giống như khi ta đưa ra khái niệm cường độ điện trường của điện tích điểm.Trong công thức của định luật Ampère (14.2), ta hãy xét riêng véctơ:Ðó là nội dung của định luật Biot-Savart-Laplace về cảm ứng từ gây bởi một nguyên tố dòng điện.Từ (14.3), ta thấy độ lớn của cảm ứng từ là:3. Nguyên lý chồng chất.TOPCũng như điện trường, từ trường tuân theo nguyên lý chồng chất.Ứng dụng các công thức (14.3) và (14.4), ta có thể tính được véctơ cảm ứng từ gây bởi một hệthống các dòng điện có hình dạng bất kỳ tại một điểm trong không gian.TOP4 Véctơ cƣờng độ từ trƣờng.5. Tính từ trƣờng của dòng điện.Tích phân trên lấy trên toàn độ dài L của dòng điện.Sau đây, ta sẽ xét một vài ví dụ áp dụng các biểu thức trên cho một số trường hợp.TOPVì dòng điện luôn khép kín, nên thực tế không có dòng điện thẳng dài vô hạn nhưng khi xét từtrường của một phần thẳng của dòng dây điện sao cho độ dài của nó là lớn hơn rất nhiều so với khoảngcách từ nó đến điển M thì có thể bỏ qua từ trường của phần dây còn lại (xem như ở qúa xa M) và phầnthẳng của dòng dây điện xem như dài vô hạnb/ Dòng điện tròn:Khi đó cảm ứng từ có giá trị như nhau ở mọi điểm trên trục và và xung quanh trục ống dây. Từtrường ở đó là từ trường đều.Trong các trường hợp đã xét ở trên, phương của véctơ cảm ứng từ đều trùng với phương của trụcống dây, và chiều của nó thuận với chiều của dòng điện trên ống theo quy tắc vặn nút chai.Ðối với một ống dây, ta đặt tên cho hai đầu của nó là đầu Bắc và đầu Nam. Ðầu Bắc là đầu màvéctơ cảm ứng từ đi ra khỏi ống dây, đầu Nam là đầu mà véctơ cảm ứng từ đi vào ống dây.III. ÐƢỜNG CẢM ỨNG TỪ. TỪ THÔNG. ÐỊNH LÝ OSTROGRADSKY-GAUSS1. Ðƣờng cảm ứng từ.TOPÐường cảm ứng từ là đường vẽ trong từ trường mà tiếp tuyến với nó ở mỗi điểm trùng với véctơcảm ứng từ tại điểm đó. chiều dương của đường cảm ứng từ trùng với chiều của véctơ cảm ứng từ tại mỗiđiểm. Vì véctơ cảm ứng từ có giá trị, phương, chiều hòan tòan xác định tại mỗi điểm, nên các đường cảmứng từ không bao giờ cắt nhau.Giống như với đường sức điện trường, ta có thể vẽ các đường cảm ứng từ sao cho mật độ của chúng chobiết độ lớn của cảm ứng từ tại mỗi điểm.Phương pháp thực nghiệm để xác định đường cảm ứng rất đơn giản và hay được dùng. Người tarắc mạt sắt lên một tấm bìa cứng có dòng điện xuyên qua. Dưới tác dụng của từ trường do dòng điện sinhra, mặt sắt bị từ hóa, biến thành những nam châm nhỏ. Những nam châm này, chịu tác dụng của lực từ sẽđịnh hứớng dọc theo các đường cảm ứng từ nếu ta gõ nhẹ vào tấm bìa. Sự sắp xếp của mặt sắt cho ta hìnhảnh của đường cảm ứng. Hình ảnh đó gọi là từ phổ. Trên hình 14.14, ta có từ phổ của ống dây (xôlênôit).Các đường cảm ứng từ luôn là những đường cong khép kín tức là không có điểm xuất phát và không cóđiểm tận cùng. Do tính chất đó từ trường được gọi là một trường xóay. Trái lại điện trường là một trườngthế, các đường sức điện trường không khép kín nó xuất phát hoặc tận cùng từ các điện tích cho nên điệntích là thực thể có thật. Cảm ứng từ là khép kín nên không có điểm xuất phát hay tận cùng cho nên trongthực tế không có từ tích.TOP2 . Từ thông3 Ðịnh lý Otrogradski-GaussTOPMặc khác các đường cảm ứng từ là khép kín nên có bao nhiêu đường đi vào trong mặt kín thì cũngcó bấy nhiêu đường ra khỏi mặt kín đó. Vậy độ lớn của từ thông do các đường cảm ứng đi vào bằng độlớn từ thông ứng với các đường cảm ứng đi ra nhưng trái dấu cho nên tổng của chúng là bằng không.CHƢƠNG 14:I.II.III.IV.V.VI.VII.VIII.TỪ TRƢỜNGTƢƠNG TÁC TỪTỪ TRƢỜNG(VÉCTƠ CẢM ỨNG TỪ - VÉCTƠ CƢỜNG ÐỘ TỪ TRƢỜNG.ÐƢỜNG CẢM ỨNG TỪ. TỪ THÔNG. ÐỊNH LÝ OSTROGRADSKY-GAUSSÐỊNH LUẬT AMPÈRE1.Khái niệm về lưu số.2.Lưu số của véctơ cảm ứng từ dọc theo một đường cong kín.3.Thí dụ áp dụng.LỰC TỪ TÁC DỤNG LÊN DÕNG ÐIỆN1.Tác dụng của từ trường lên một nguyên tố dòng điện2.Tác dụng của từ trường lên một điện tích chuyển động.3.Tác dụng tương hỗ giữa hai dòng điện thẳng song song, dài vô hạn.4.Tác dụng của từ trường lên dòng điện kín.SỰ TỪ HÓA1.Véctơ từ hóa2.Cường độ từ trường trong từ môiDÕNG ÐIỆN PHÂN TỬTHUẬN TỪ VÀ NGHỊCH TỪ1.Hiệu ứng nghịch từ .2.Giải thích sự từ hóa của chất nghịch từ.3.Giải thích sự từ hóa của chất thuận từ.IV. ÐỊNH LUẬT AMPÈRE1 Khái niệm về lƣu sốTOP2 Lƣu số của véctơ cảm ứng từ dọc theo một đƣờng cong kínTOPÐể đơn giản, chúng ta hãy xét lưu số của véctơ cảm ứng từ của một dòng điện thẳng dài vô hạn, cócường độ I. Ta xét một đường cong kín (L) phẳng bao quanh dòng điện (Hình 14.16) Trên đường cong Lta chọn một chiều dương.trong đó IK mang dấu dương nếu nó liên hệ với chiều dương của đường cong L theo qui tắc vặn nút chaivà ngược lại. Ðây là nội dung của định luật Ampere; Nó cho thấy lưu số của cảm ứng từ theo một đườngcong kín nói chung là khác không trong khi đó lưu số của điện trường tĩnh thì luôn luôn bằng không.Ðiều đó nói lên sự khác nhau cơ bản giữa điện trường và từ trường.3. Thí dụ áp dụngTOPTừ định luật Ampere (14.20), ta có thể tính từ trường của một dòng điện nào đó theo các bước sau:chọn một đường cong kín L để tính lưu số củaĠdọc theo L, sau đó tìm tổng số cường độ dòng xuyên quaL, cuối cùng cân bằng hai biểu thức để tính giá trị của B.V. LỰC TỪ TÁC DỤNG LÊN DÕNG ÐIỆNTOPKhi có dòng điện đặt trong từ trường thì dòng điện đó chịu tác dụng của lực từ trường. Lực nầy phụthuộc vào hình dạng của dòng điện và vị trí của nó trong từ trường. Ta hãy xét tác dụng của từ trường lênmột số dòng điện có dạng đơn giản:1 Tác dụng của từ trƣờng lên một nguyên tố dòng điện2 Tác dụng của từ trƣờng lên một điện tích chuyển độngTOPTOPLực từ tác dụng lên điện tích chuyển động được Lorentz xác định đầu tiên, cho nên công thức (14.24)còn được gọi là công thức Lorentz. Ðiều cần chú ý làĠ là vận tốc trung bình của chuyện động định hướngcủa điện tích, song công thức Lorentz vẫn đúng trong trường hợpĠ là vận tốc riêng của điện tích đó.3 Tác dụng tƣơng hỗ giữa hai dòng điện thẳng song song, dài vô hạnTOPCho hai dây dẫn song song, dài vô hạn, cách nhau một đoạn d có dòng điện lần lượt là I1 và I2 chạyqua. Mỗi dòng điện sẽ nằm trong từ trường của dòng điện kia, nên nó chịu tác dụng của lực từ. Hai dòngđiện tác dụng lực lên nhau.Cảm ứng từ của dòng điện I1 gây ra tại điểm đặt dòng điện I2 là:Vậy ta kết luận: nếu hai dòng điện I1 và I2 cùng chiều thì chúng hút nhau và nếu chúng ngược chiều thìchúng sẽ đẩy nhau.4 Tác dụng của từ trƣờng lên dòng điện kínTOPVI. SỰ TỪ HÓA1 Véctơ từ hóaTOPTOPKhi từ môi chưa bị từ hóa, các mômen từ phân tử phân bố hỗn loạn, nên tác dụng từ của chúng triệttiêu lẫn nhau. Nếu đặt từ môi vào trong từ trường thì các mômen từ phân tử sắp xếp theo hướng của từtrường. Vì vậy, khi vật bị từ hóa nó bao gồm một hệ thống các dòng điện phân tử được định hướng (Hình14.23). Toàn bộ vật có mômen từ bằng tổng tất cả mômen từ phân tử, cường độ từ trường trong từ môicàng mạnh thì những dòng điện phân tử được định hứơng càng mạnh vì thế tổng mômen từ phân tử trongmột đơn vị thể tích càng lớn. Vậy véctơ từ hóaĠ của một chất là tổng tất cả mômen từ phân tử trong mộtđơn vị thể tích, ta có:2 Cƣờng độ từ trƣờng trong từ môiTOPVII. DÕNG ÐIỆN PHÂN TỬTOPNhư ta biết mọi nguyên tử đều cấu tạo bởi hạt nhân mang điện dương và các electron mang điện âm.Nguyên tử hầu như tập trung toàn bộ khối lượng tại hạt nhân. Ở điều kiên bình thường nguyên tử trunghòa về điện, nghiã là số electron bằng số prôton trong hạt nhân. Ðiện tích hạt nhân và số electron trongnguyên tử có liên hệ mật thiết với vị trí của nguyên tố trong Bảng tuần hoàn. Một nguyên tố có số thứ tựlà Z thì điện tích ở hạt nhân là +Ze ( e: điện tích của electron).Vì các electron trong nguyên tử chuyển động không ngừng, và một cách gần đúng, có thể xem cácelectron chuyển động quanh hạt nhân theo những quỹ đạo tròn hay elip tương tự như chuyển động củahành tinh xung quanh mặt trời. Mỗi electron trong nguyên tử chuyển động theo những quỹ đạo khác nhau.Chúng quay trên các quỹ đạo với tần số rất lớn (30( rad/s). Chuyển động của điện tử như vậy có thể xemnhư một dòng điện kín.Trong Cơ học lượng tử, người ta tìm được kết qủa tương tự và chứng minh rằng electron trongnguyên tử chỉ chuyển động theo những quỹ đạo dừng xác định với mômen xung lượng bằng :

Tài liệu liên quan

• Chương 14: Từ trường
  • 36
  • 863
  • 4
• Chương 3.Từ trường trong máy điện một chiều: 3-1.
  • 13
  • 682
  • 6
• Tài liệu Tổng kết chương IV từ trường pdf
  • 5
  • 564
  • 1
• Tài liệu Chương IV. Từ trường pptx
  • 84
  • 562
  • 2
• Tài liệu Chương 6: Từ trường và sóng điện từ - Môn: Vật lý đại cương docx
  • 10
  • 817
  • 2
• chuong 14 - cam ung dien tu
  • 10
  • 736
  • 0
• Chương 4: Từ trường docx
  • 38
  • 563
  • 2
• Bài giảng điện học : chương v từ trường không đổi
  • 24
  • 773
  • 1
• Chương 4: Từ trường-từ trường của các loại dòng điện doc
  • 11
  • 969
  • 4
• Chương 3: Từ trường không đổi doc
  • 22
  • 401
  • 0

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

(918.33 KB - 33 trang) - CHUONG 14 TU TRUONG DIEN TRUONG Tải bản đầy đủ ngay ×