Giáo trình Vật lý đại cương A2: Phần 1 - ThS. Trương Thành

Giáo trình Vật lý đại cương A2: Phần 1 gồm 6 chương trình bày các nội dung về từ trường, cảm ứng điện từ, trường điện từ, dao động và sóng, quang học sóng - giao thoa, quang học sóng - nhiễu xạ. Mời các bạn tham khảo.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giáo trình Vật lý đại cương A2: Phần 1 - ThS. Trương Thành Giáo trình Vật lý 2 ThS. Trương Thành Chương I. TỪ TRƯỜNG CỦA DÒNG ĐIỆN KHÔNG ĐỔI 1.1. TỪ TRƯỜNG CỦA DÒNG ĐIỆN KHÔNG ĐỔI, ĐỊNH LUẬT AMPERE 1.1.1. TƯƠNG TÁC TỪ Tương tác giữa: - Dòng điện với dòng điện. - Dòng điện với nam châm - Nam châm với dòng điện không phải là lực hấp dẫn, không phải là lực điện trường mà có một bản chất khác là do từ trường nên gọi là tương tác từ. Các thí nghiệm cụ thể đã được trình bày trong vật lý lớp 11 ở đây ta không nhắc lại nữa. 1.1.2. ĐỊNH LUẬT AMPERE Trước khi đi đến địnhrluật ta cần định nghĩa phần tử dòng điện: Phần tử dòng điện Idl của dòng điện I là tích số giữa cường độ dòng điện I r một đoạn chiều dài vô cùng nhỏ dl của dây dẫn. Phương và chiều với của Idl là phương và chiều của tiếp tuyến dương của dây dẫn tại điểm đang xét. Trước khi tìm biểu thức tương tác từ của hai dòng điện bất kỳ I và I0 ta hãy tìm lực từ của hai phần tử dòng điện I dl và I 0 dl0 của hai dòng điện này. r Dựng mặt phẳng P chứa phần tử I dl và r , sau đó vẽ pháp tuyến n của mặt phẳng p tại điểm M0 (như trên hình Hình I-1). Theo Ampere lực n I0 mà phần tử dòng điện I dl của θo dòng điện I tác dụng lên phần tử I 0 dl0 của dòng I0 đặt cách nó r là M0 dl 0 dF có: I r dF - Có rphương vuông góc với I 0 dl0 và pháp tuyến của mặt P O θ r phẳng chứa r và Idl dl - Có chiều rsao cho ba vector r Hình I-1 r n , I 0 dl 0 , dF lập thành một tam diện thuận. r r - Độ lớn tỷ lệ với Idl và I 0 dl0 sin θ , sin θ 0 và tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa hai phần tử dòng điện. Trong đó: θ là góc giữa dB và rr r θ 0 là góc giữa n và dl 0 2 Giáo trình Vật lý 2 ThS. Trương Thành Idl sin θI 0 dl 0 sin θ 0 Nghĩa là độ lớn của dF tỷ lệ với 2 , r kIdl sin θI 0 dl 0 sin θ 0 Trong chân không: dF = 4πr 2 kµIdl sin θI 0 dl 0 sin θ 0 Trong từ môi: dF = 4πr 2 Trong đó: k là một hệ số tỷ lệ phụ thuộc vào hệ đơn vị. Trong hệ đơn vị µ0 H -7 SI: k = với µ 0 = 4 π .10 m là hằng số từ, µ là độ từ thẩm của môi trường 4π có vai trò và ý nghĩa giống như ε trong trường tĩnh điện chẳng hạn nên: µ 0µIdl sin θI 0 dl 0 sin θ 0 dF = 4πr 2 H - Với chân không, không khí: µ = 1 + 0,03..10 −6 ( ) ≈ 1 m H - Với nước: µ = 1 − 0,72..10 −6 ( ) ≈ 1 m - v.v.... Theo như đã nói ở trên thì dạng vector của lực này là: r dF = µµ 0 4πr r r r ( I dl 0 × Idl × r . 3 0 ) (I-1). Đó là nội dung của định luật Ampere về tương tác gia hai phần tử của hai dòng điện. Nếu gọi hai dòng điện đó là I và I 0 Lực tương tác giữa hai dòng điện đó là: r r r r µµ 0 I 0 I dl 0 × (dl × r ) F = 4π ...