Nội dung Từ trường tĩnh Lê Quang Nguyên www4.hcmut.edu.vn/~leqnguyen nguyenquangle@zenbe.com Dòng ñiện Từ trường Lực từ Định luật Gauss ñối với từ trường Định luật Ampère Dipole từ Từ trường quanh ta 1a Vectơ mật ñộ dòng ñiện • Xét dòng hạt mang ñiện q chuyển ñộng với vận tốc v Vectơ mật ñộ dòng ñiện là: j = nqv = ρv • n mật ñộ hạt mang ñiện, ρ = nq mật ñộ ñiện tích • j hướng theo chiều chuyển ñộng hạt mang ñiện dương • j.n ñiện lượng ñi qua ñơn vị diện tích có pháp vectơ n ñơn vị thời gian 1b Cường ñộ dòng ñiện j v n (S) v v • Cường ñộ dòng ñiện qua mặt (S) ñiện lượng ñi qua mặt ñó ñơn vị thời gian: I = ∫ j ⋅ n dS j n j dS (S ) • Với j, n mật ñộ dòng pháp vectơ dS • n hướng theo chiều chuyển ñộng ñiện tích dương (S) 1c Sức ñiện ñộng 1d Định luật Ohm • Sức ñiện ñộng ε nguồn ñiện công mà nguồn thực dịch chuyển ñơn vị ñiện tích dương thành dòng kín mạch: • Định luật Ohm xác ñịnh mối liên hệ mật ñộ dòng ñiện ñiện trường vị trí vật dẫn: ε q F + ε= dr F ⋅ dr q∫ v • với σ ñiện dẫn suất vật (nghịch ñảo ñiện trở suất) 1d Định luật Ohm (tt) • ∆V = El hiệu hai ñầu dây, R = l/σS ñiện trở ñoạn dây E v j =σ E • ñó q > 0, F lực nguồn tác ñộng lên q, dr ñộ dịch chuyển q • Xét ñoạn dây dẫn thẳng có chiều dài l, tiết diện S, ñó có mật ñộ dòng ñiện j ñều Cường ñộ dòng qua dây là: σS I = jS = σ ES = El l ∆V I= R j 2a Từ trường - vectơ cảm ứng từ (S) j E l • Chung quanh nam châm hay dòng ñiện có từ trường, khoảng không gian ñó ñiểm có vectơ cảm ứng từ B xác ñịnh • Từ trường tạo dòng ñiện dừng, có mật ñộ dòng không phụ thuộc vào thời gian, ñược gọi từ trường tĩnh (không thay ñổi theo t) • Để mô tả từ trường người ta dùng ñường sức, ñường tiếp tuyến với vectơ cảm ứng từ ñiểm 2a Từ trường – ñường sức 2b Lực từ lên ñiện tích chuyển ñộng • Xét ñiện tích ñiểm q chuyển ñộng từ trường B với vận tốc v, lực từ (lực Lorentz) tác ñộng lên ñiện tích ñiểm là: F B + v F = qv × B • B cảm ứng từ vị trí ñiện tích q, ño Tesla (T) • Lực từ vuông góc với mặt phẳng (v, B); chiều xác ñịnh quy tắc bàn tay phải • Công lực từ không 2b Lực từ lên ñiện tích chuyển ñộng (tt) + B v F 2c Lực từ lên dòng ñiện • Lực từ tác ñộng lên dòng ñiện vi phân: dF = Idl × B • Lực từ tác ñộng lên dòng ñiện bất kỳ: F= dF B I dl I ∫ Idl × B (C) (C ) • tích phân lấy theo tất dòng ñiện vi phân (C) I dl 2c Lực từ lên dòng ñiện (tt) • Đặc biệt, từ trường ñều thì:   F = I  ∫ dl  × B    (C )  B I (C) dl µ0 Idl × r 4π r • µ0 = 4π×10-7 T.m/A, ñộ từ thẩm chân không • Từ trường toàn phần tạo dòng ñiện: B= Định luật Gauss cho từ trường • Thông lượng từ trường qua mặt kín luôn không: ∫ B ⋅ ndS = (S ) • Hay dạng vi phân: divB = • Ý nghĩa: ñường sức từ trường luôn khép kín I • Từ trường tạo dòng ñiện vi phân ñược cho ñịnh luật Biot-Savart: dB = l F = Il × B • với l vectơ nối từ ñiểm ñầu ñến ñiểm cuối dòng ñiện 2d Từ trường tạo dòng ñiện dB X r dl µ0 Idl × r 4π ( C∫ ) r Định luật Ampère • (S) mặt giới hạn (C) Chiều dương pháp vectơ n chiều thuận ñối với ñịnh hướng (C) • Lưu số từ trường theo (C) tỷ lệ với cường ñộ dòng ñiện toàn phần qua (S): n (S) (C) I>0 B dr ∫ B ⋅ dr = µ I (S) tot (C ) • I > dòng ñi qua (S) theo chiều dương, I < trường hợp ngược lại (C) I