Bài giảng Vật lý đại cương 1 - Chương 9: Trường tĩnh từ

Bài giảng Vật lý đại cương 1 - Chương 9: Trường tĩnh từ cung cấp cho người học các kiến thức về: dòng điện, cường độ dòng diện, vectơ mật độ dòng điện, suất điện động của nguồn điện, định luật Ohm dạng vi phân, phần tử dòng điện, định luật Ampere,... Mời các bạn cùng tham khảo chi tiết nội dung bài giảng.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Vật lý đại cương 1 - Chương 9: Trường tĩnh từ CHƯƠNG IXTRƯỜNG TỈNH TỪI. Dòng điện: là dòng chuyển dời có hướng của các hạt mang điện. Chiều của dòng điện theo qui ước là chiều chuyển động của các hạt mang điện tích dương , hay ngược chiều với chiều chuyển động của các hạt mang điện tích âm1. Cường độ dòng điện: CĐDĐ qua diện tích S là một đại lượng có trị số bằng điện lượng chuyển qua diện tích đó trong một đơn vị thời gian . dq i dt dq là điện lượng chuyển qua diện tích S trong thời gian dtĐiện lượng chuyển qua diện tích S trong khoảngthời gian t là: t t q   dq   idt 0 0Nếu phương chiều và cường độ của dòng điệnkhông thay đổi theo thời gian thì dòng điện đượcgọi là dòng điện không đổi và được ký hiệu là I.2. Vectơ mật độ dòng điện dSn Vectơ mật độ dòng điện tại một điểm M là vectơ có: + + j * Gốc tại M + * Có hướng là hướng chuyển động của hạt điện dương đi qua điểm đó * Có độ lớn bằng CĐDĐ đi qua một đơn vị diện tích đặt vuông góc với hướng đó dI j dSn• Cường độ dòng điện qua diện tích S I   dI   j.dS n   j.dS .cos    j.d S S S S dSn j dS là hình chiếu của dS lên mặt n phẳng thẳng góc với j dS nNếu môi trường trong đó có dòng điện do các hạt mang điện tích q với mật độ n chuyển động với vận tốc v gây ra thì: j  nqv3. Suất điện động của nguồn điện Sđđ của nguồn điện là một đại lượng có giá trị bằng công của lực điện trường do nguồn tạo ra làm dịch chuyển điện tích +1 một vòng quanh mạch kín của nguồn đó:   .ds * E (C ) E * là điện trường do nguồn tạo ra (không phải là trường tỉnh điện) Nếu điện trường này chỉ tồn tại trên một đoạn s của đoạn mạch thì:    E .ds * (s)4. Định luật Ohm dạng vi phân Xét hai diện tích nhỏ dSn nằm vuông góc với các đường dòng, và cách nhau một khoảng nhỏ dl. Gọi V và V + dV là điện thế tại hai diện tích ấy, dI là cường độ dòng điện chạy qua chúng. Theo ĐL Ohm, ta có: dl dI  V  (V  dV )/ R  dV / R dSn j dl  1   dV  V V+dV R  .  dI     .dSn dSn     dl  dI 1  dV  j    dV 1 dSn   dl  Mà:   E  j    E  E 1 dl   :điện dẫn xuất của môi trường Vì j và E luôncùng phương chiều với nhau nên: j  EĐây là dạng vi phân của định luật Ohm5. Phần tử dòng điện: Là một đoạn rất ngắn của dòng điện được biểu diễn bằng vectơ I dl nằm trên dây dẫn có phương chiều là phương chiều của dòng điện và có độ lớn bằng Idl.III. Từ trường:1. Khái niệm từ trường: Vật lý hiện đại cho rằng bất kỳ một dòng điện nào cũng tạo ra khoảng không gian xung quanh nó một dạng vật chất gọi là từ trường. Biểu hiện về sự tồn tại của TT là lực tác dụng lên một kim nam châm hay một dòng điện khi ta đặt chúng vào trong từ trường. Tương tác giữa nam châm với nam châm, nam châm với dòng điện, dòng điện với dòng điện gọi là tương tác từ2. Định luật Ampere: Lực do phần tử dòng điện I1dl1 tác dụng lên phần tử dòng điện I1dl2 đặt cách nhau một đoạn r là: I 2 dl2  ( I1dl1  r ) dF  k 3 r 0  k 4 μ0 = 4π.10-7 là hằng số từ µ là độ từ thẩm của môi trường r là vecto vẽ từ I1dl1 đến I1dl23.Vectơ cảm ứng từ: Vectơ cảm ứng từ do phần tử dòng điện I dl gây ra tại điểm M cách nó một khoảng r là : o  I dl  r dB  . 4 r 3 r là vectơ vẽ từ PTDĐ đến điểm Md B có :* Gốc tại điểm M dB* Phương vuông góc với P phần tử dòng điện và điểm M O M θ* Chiều xác định bằng qui I dl tắc vặn nút chai  o  Idl sin * Độ lớn : dB  4 r2Biểu thức trên đã được Biot – Savart – Laplaceđưa ra từ thực nghiệm, do đó còn gọi là ĐL Biot –Savart – Laplace3.Nguyên lý chồng chất từ trường Vectơ cảm ứng từ do một dòng điện bất kỳ gây ra tại điểm ...