Chuong XI. Hi n tu ng c m ng di n t 222 CHUONG XI. HI N T NG C M NG ÐI N T Trong chuong tr c ta dã bi t r ng dòng di n t o ra xung quanh nó m t t tr ng. V y ng c l i , t tr ng có t o ra dò ng di n không? Nam 1831 , nhà v t lý h c Faraday dã ch ng t , b n thân t tr ng không t o ra dò ng di n nhung s bi n d i c a t tr ng (t ng quá t hon là bi n d i c a t thông ) thì có th t o ra m t dòng di n . Dòng di n dó d c g i là dòng di n c m ng và hi n t ng dó d c g i là hi n t ng c m ng di n t . Chuong nà y s xét chi ti t hi n t ng c m ng di n t và các tr ng h p riêng c a hi n t ng nà y. § 1. CÁ C Ð NH LU T V HI N T NG C M NG ÐI N T 1. Hi n t ng c m ng di n t a. Cá c thí nghi m Thí nghi m g m m t ng dây n i ti p v i m t di n k thành m t m ch kí n (Hì nh 11 - 1 ). Phí a trên ng dây ta d t m t thanh nam châm NS . Thí nghi m ch ng t : Khi dua c c N (c c b c ) c a thanh nam châm l i g n ng dây thì kim di n k b l ch , ch ng t trong m ch dã xu t hi n m t dòng di n (hì nh 11 -1a ). Dò ng di n nà y d c g i là dò ng di n c m ng I c . S S N v N v B ' B ' I c I c B B ' B a) b) Hì nh 1 1-1 Thí nghi m Faraday v c m ng di n t b . K t lu n Qua nh ng thí nghi m d ó , Faraday rú t ra k t lu n t ng quá t sau dây: Sau dó ta dua thanh nam châm ra xa ng dây , dòng di n c m ng có chi u ng c l i (hì nh 1 1- 1b). Di chuy n thanh nam châm cà ng nhanh , c ng d I c c a dòng di n c m ng cà ng l n. Cho thanh nam châm d ng l i: Dò ng di n c m ng bi n m t. N u thay nam châm b ng m t ng dây di n , ho c gi thanh nam châm d ng yên , cho ng dây d ch chuy n so v i thanh nam châm , ta c ng thu d c nh ng k t qu tuong t nhu trên. Chuong XI. Hi n tu ng c m ng di n t 223 a. S bi n d i c a t thông qua m ch kí n là nguyên nhân sinh ra dòng di n c m ng trong m ch d ó. b . Dòng di n c m ng ch t n t i trong th i gian t thông g i qua m ch thay d i. c . C ng d dò ng di n c m ng t l thu n v i t c d bi n d i c a t thông. d . Chi u c a dòng di n c m ng ph thu c vào t thông g i qua m ch tang hay gi m. 2. Ð nh lu t Lentz Lenx ( Lentz ) dã tìm ra d nh lu t t ng quát v chi u c a dò ng di n c m ng, g i là d nh lu t Lenx , phá t bi u nhu sau: Dòng di n c m ng có chi u sao cho t tr ng do nó gây ra có tá c d ng ch ng l i nguyên nhân dã gây ra nó . V n d ng d nh lu t này , và qui t c v n nú t chai , ta có th tìm chi u c a dò ng di n c m ng trong cá c tr ng h p hì nh 1 1-1a , và 11- 1b. Trong hình (11-1a) , do t thông qua vòng dây tang , dò ng c m ng I c gây ra t tr ng B ' ng c chi u v i B ch ng l i s tang t thông qua vò ng dây. Trong hình (11-1b) , dò ng c m ng I c gây ra B ' cùng chi u v i B ch ng l i s gi m c a t thông qua vò ng dây. 3. Ð nh lu t co b n c a hi n t ng c m ng di n t a. Su t di n d ng c m ng S xu t hi n c a dòng di n c m ng ch ng t trong m ch t n t i m t su t di n d ng. Su t di n d ng gây ra dò ng di n c m ng d c g i là su t di n d ng c m ng. b. Ð nh lu t co b n c a hi n t ng c m ng di n t 12 -2 Theo d nh lu t b o toàn nang l ng, công dA’ d c chuy n thành nang l ng c a dò ng di n c m ng c .I c . dt , trong d ó c là su t di n d ng c m ng, nên ta có : c .I c .dt = - I c . d m Ta gi s d ch chuy n m t vò ng dây d n kí n (C ) trong t tr ng. Khi dó t thông qua vòng dây thay d i . Gi s trong th i gian dt t thông qua vòng dây thay d i m t l ng d m và trong vòng dây xu t hi n dòng di n c m ng c ng d I c . Công c a t l c tá c d ng lên dò ng di n c m ng trong quá trì nh d ó là : dA = I c . d m dây s d ch chuy n c a vòng dây là nguyên nhân gây ra dò ng c m ng , do dó công c a t l c tá c d ng lên dò ng c m ng là công c n . Vì v y , d ch chuy n vòng dây , c n ph i có ngo i l c th c hi n m t công dA’ có tr s b ng nhung ng c d u v i công c n dó : dA’ = - dA = - I c . d m Hình 1 1-2 Vò ng dây d n d ch chuy n trong t tr u ng Chuong XI. Hi n tu ng c m ng di n t 224 T dó ta suy ra bi u th c c a su t di n d ng c m ng: c = - d dt m (1 1- 1) Ðó là d nh lu t co b n c a hi n t ng c m ng di n t , phá t bi u nhu sau: Su t di n d ng c m ng luôn luôn b ng v tr s nhung ng c d u v i t c d bi n thiên c a t thông g i qua di n tí ch c a m c h di n. D u tr trong công th c (1 1-1 ) th hi n d nh lu t Lentz. c. Ð nh ngh a don v t thông Vê - be (Weber) Trong h don v SI don v c a c c ng là vôn (V ). Còn don v c a t thông là vêbe (Wb). Gi s trong th i gian t , t thông g i qua di n tí ch c a m ch di n gi m u t tr s m v 0, theo (11 -1 ) ta có c = - d dt m = - 0 t = m t Khi d ó, ta suy ra: m = c t. N u t = 1giây, c = 1 vôn, thì m = 1vôn. 1giây =1vêbe (Wb). T dó ta có d nh ngh a vêbe nhu sau: Vêbe là t thông gây ra trên 1 vòng dây d n bao quanh nó m t su t di n d ng c m ng 1 vôn khi t thông d ó gi m u xu ng không trong th i gian 1 giây. Trong th c t , hi n t ng c m ng di n t d c ng d ng t o ra dòng di n xoay chi u , có nh h ng r t quan tr ng trong d i s ng và khoa h c k thu t. d . Dò ng di n Fu - cô (Foucault) Khi ta d t m t v t d n có kích th c l n vào trong m t t tr ng bi n d i theo th i gian , trong th tí ch c a v t d n dó c ng xu t hi n dòng di n c m ng khé p kín , g i là dò ng di n xoáy hay dòng di n Foucault. Vì v t d n có kích th c l n nên di n tr c a nó nh , do dó c ng d c a cá c dòng di n Foucault th ng khá l n . T tr ng bi n d i càng nhanh, dò ng di n nà y cà ng l n . Vì v y , dò ng di n Foucault có vai trò quan tr ng trong k thu t. Trong cá c máy bi n th và d ng co di n , lõi s t c a chúng th ng ch u tá c d ng c a t tr ng bi n d i , làm xu t hi n trong chú ng cá c dòng di n Foucault. Cá c dòng di n nà y làm cho máy mau b nóng lên , m t ph n nang l ng b hao phí vô í ch , hi u su t c a má y b gi m, tu i th c a máy gi m nhanh. Ð gi m tá c h i này , ng i ta không dù ng c kh i s t l n mà dùng nhi u lá s t m ng son cách di n ghé p l i v i nhau sao cho cá c lá s t c t song song v i các d ng s c t , t c là vuông góc v i cá c dòng di n xoáy . Nh v y , dòng di n xoá y ch ch y d c trong t ng lá s t m ng, c ng d dò ng di n xoá y gi m nhi u so v i dò ng di n xoá y trong kh i s t l n . Nh dó gi m d á ng k nang l ng hao phí vô í ch , tang hi u su t và tu i th c a má y. Dòng di n xoá y c ng có nh ng ng d ng có ích nhu dùng trong lò di n c m ng n u ch y kim lo i , dù ng rút ng n th i gian dao d ng c a kim trong cá c má y do v.v Chuong XI. Hi n tu ng c m ng di n t 225 §2. HI N T NG T C M 1. Hi n t ng t c m Hi n t ng d ó d c gi i thí ch nhu sau: Khi ng t m ch , ngu n di n ng ng cung c p nang l ng cho m ch . Vì v y, dòng di n do ngu n cung c p gi m ngay v không. Nhung s gi m nà y l i gây ra s gi m t thông qua cu n dây . K t qu là trong cu n dây xu t hi n m t dòng di n c m ng cùng chi u v i dòng di n ban d u ch ng l i s gi m c a dòng di n nà y. Vì khoá K ng t , dòng di n c m ng không th di qua K , nó ch y qua di n k theo chi u t B sang A ( ng c chi u v i dò ng di n lú c d u ). Do d ó kim di n k quay ng c phí a lú c d u , sau d ó khi dò ng c m ng t t , kim di n k m i v s không. Còn khi K dó ng m ch , dòng di n qua di n k và cu n dây u tang lên t giá tr không , làm cho t thông qua ng dây tang và do dó làm gây ra trong ng dây m t dòng di n c m ng ng c chi u v i nó . M t ph n c a dò ng di n c m ng nà y r qua di n k theo chi u t A sang B , c ng thêm v i dòng di n do ngu n gây ra , do dó làm cho kim di n k v t quá v trí a . Sau d ó , khi dò ng c m ng t t , dò ng qua di n k b ng dò ng do ngu n c p , nên kim di n k tr v v trí a. Thí nghi m này ch ng t : N u c ng d dòng di n trong m ch thay d i , thì trong m ch c ng xu t hi n m t dòng di n c m ng. Vì dòng di n này do s c m ng c a chí nh dòng di n trong m ch gây ra nên nó d c g i là dòng di n t c m, cò n hi n t ng d ó d c g i là hi n t ng t c m. Nói chung , khi dòng di n trong m ch thay d i thì trong m ch xu t hi n dòng di n t c m (t c là hi n t ng t c m). Hi n t ng t c m là m t tr ng h p riêng c a hi n t ng c m ng di n t . 2. Su t di n d ng t c m. H s t c m a . Ð nh n gh a Su t di n d ng gây ra dò ng di n t c m d c g i là su t di n d ngt c m. Vì hi n tu ng t c m là tr ng h p riêng c a hi n t ng c m ng di n t , nên nó c ung có bi u th c d ng (1 1- 1): c = - d dt m b. Bi u th c su t di n d ng t c m Xét m t m ch di n nhu hì nh v (H. 11-3) , g m m t ng dây có lõi s t và m t di n k m c song song v i nó , c hai l i m c n i ti p v i m t ngu n di n m t chi u và m t ng t di n K . Gi s ban d u m ch di n dã dó ng kín , kim c a di n k n m m t v trí "a " nào dó . N u ng t m ch di n , ta th y kim di n k l ch v quá s không r i m i quay tr l i s không dó (h.11 -3b). N u dó ng m ch di n , ta th y kim di n k v t lên quá v trí a lú c nãy , r i m i quay tr l i v trí a dó (Hình 1 1- 3c). Hì nh 11 -3 Thí nghi m v hi n t ng t c m Chuong XI. Hi n tu ng c m ng di n t 226 Vì c m ng t B gây ra b i dòng di n ch y trong m ch di n t l v i c ng d c a dò ng di n , cò n t thông g i qua m ch di n kí n thì t l v i c m ng t , do d ó t thô ng m qua m ch kí n t l thu n v i c ng d dò ng di n I d ó và có th vi t: m = L.I (1 1- 2) trong dó L là m t h s t l ph thu c hì nh d ng, kích th c c a m ch di n và và o tính ch t c a môi tr ng bao quanh m ch di n. L d c g i là h s t c m c a m ch di n. Thay m (1 1-2 ) vào bi u th c c a su t di n d ng c m ng nói chung ta d oc bi u th c c a su t di n d ng t c m: tc = - d L I dt ( . ) (1 1- 3) Bì nh th ng, m ch diên d ng yên , không thay d i d ng và d t th m c a môi tr ng không ph thu c và o dò ng di n , nên L = const , và do d ó: tc = - L dI dt (1 1- 4) C ng nhu su t di n d ng c m ng nó i chung , d u tr su t di n d ng t c m th hi n d nh lu t Lentz. c. H s t c m T công th c (1 1-2 ) ta suy công th c d nh ngh a c a h s t c m: L = m I (1 1- 5) N u cho I = 1A , thì L = m . T dó ta có d nh ngh a: H s t c a m t m ch di n là d i l ng v t lý v tr s b ng t thông do chí nh dò ng di n trong m ch g i qua di n tí ch c a m ch khi dòng di n trong m ch có c ng d b ng m t don v . T (1 1- 4) , n u L cà ng l n, tc s cà ng m nh, m ch di n có tá c d ng ch ng l i s bi n d i c a dòng di n trong m ch càng nhi u , nó i cá ch khác , "quá n tí nh " c a m ch di n cà ng l n . V y, h s t c m c a m t m ch di n là s do m c quá n tí nh c a m ch d i v i s bi n d i c a dò ng di n ch y trong m ch d ó. Trong h don v SI , don v c a h s t c m là Henry , ký hi u là H. Theo (1 1-2) , ta có: L = m I , do d ó ta có 1 H = 1 1 . Wb A = 1 Wb A . T dó ta có d nh ngh a: Henry là h s t c m c a m t m ch kí n khi dò ng di n 1 ampe ch y qua thì sinh ra trong chân không t thông 1 Wb qua m ch d ó. Trong k thu t , ng i ta cò n dùn g các don v nh hon Henry là mili Henry ( mH ) và micrô Henry ( H ): 1mH = 10 - 3 H , và 1 H = 10 -6 H d. H s t c m c a ng dây di n th ng dà i vô h n Khi có dòng di n c ng d I ch y trong cá c vòng dây d n , m i di m bên trong ng dây có vé c to c m ng t b ng nhau và b ng: Chuong XI. Hi n tu ng c m ng di n t 227 B = 0 n 0 I = 0 n l I, trong dó n o = n/l là s vòng dây ch a trên m t don v dà i c a ng dây . G i S là di n tí ch c a m t vò ng dây . T thông g i qua ng dây là : m = nBS = 0 n S l 2 I V y h s t c m c a ng dây là : L = m I = 0 n S l 2 (11 - 6) Hi n t ng t c m th ng xu t hi n khi ng t các công t c di n , d c bi t là khi ng t các c u dao di n . Khi dó ta th y có tia l a di n xu t hi n các c u dao di n . Ðó là do khi ng t m ch di n , dòng di n gi m d t ng t v giá tr không, do dó trong các cu n dây c a má y di n xu t hi n dòng di n t c m khá l n . Dòng di n nà y phóng qua l p không khí gi a hai c c c a c u dao di n gây nên tia l a di n . Hi n t ng nà y là m h ng c u dao và có th gây nguy hi m cho h th ng di n , do dó ng i ta d t c u dao trong d u ho c dù ng khí ph t m nh d d p t t cá c tia nà y. 3. Hi u ng b m t (skin - effect) Hi n t ng t c m c ng x y ra ngay trong lòng m t dây d n có dòng di n bi n d i theo th i gian . Sau dây ta xé t hi n t ng này. Gi s dò ng di n di t d i lên và dang tang (hì nh 1 1-4) , nó gây ra trong lò ng dây d n m t t tr ng có d ng c m ng t nhu hì nh v 11-4 a (d ng có ph n d t né t). T tr ng này g i qua các ti t di n ch a tr c d i x ng c a dây (hình ch nh t g ch chéo ) m t t thông dang tang. Vì v y trong các ti t di n dó xu t hi n dòng di n t c m khé p kí n có chi u tuân theo d nh lu t Lentz (d ng li n nét có mui t ên ). Ta nh n th y , g n tr c dây d n , dòng di n t c m ng c chi u v i dòng di n bi n thiên ; cò n g n b m t dây d n , dò ng t c m cù ng chi u v i dò ng di n bi n thiên trong dây d n. Nhu v y , khi dòng di n trong dây d n t ang , dòng t c m góp ph n làm cho dòng di n g n tr c dây d n tang ch m l i nhung làm cho dòng di n g n b m t dây d n tang nhanh hon. Nó i cá ch khác , khi dó dòng t c m ch ng l i s tang c a dòng di n g n tr c dây d n và tang c ng s tang c a dò ng di n b m t dây d n. Khi dòng di n trong dây d n gi m , dòng t c m có chi u ng c l i (hình 11-4b ). Nó ng c v i chi u dòng di n bi n thiên g n b m t dây d n , do dó làm cho ph n dòng di n nà y gi m nhanh hon ; trá i l i , nó cùng chi u v i ph n dòng di n bi n thiên g n tr c c a dây d n , do dó làm cho ph n dòng di n nà y gi m í t hon. Tóm l i , khi tang c ng nhu khi gi m , dò ng di n bi n thiên trong dây d n gây ra dòng t c m có tá c d ng ch ng l i s bi n thiên c a ph n dòng di n g n tr c c a dây d n , nhung tang c ng Hìn h 1 1- 4: Hi u ng b m t a) Khi dòng di n I tang b) Khi dòng di n I gi m Chuong XI. Hi n tu ng c m ng di n t 228 ph n dòng di n g n b m t c a dây d n . T n s dòng di n càng cao (dòng di n bi n d i càng nhanh) , tá c d ng c a dòng t c m trong dây cà ng m nh , ph n dòng di n ch y trong ru t c a dây d n cà ng gi m. Khi t n s c a dòng di n khá cao , ph n dòng di n ch y trong ru t c a dây d n h u nhu b tri t tiêu , dòng di n cao t n ch ch y b m t r t m ng c a dây d n . Hi n t ng nà y d c g i là hi u ng b m t (skin - effect) . Lý thu y t và th c nghi m ch ng t : v i dò ng di n có t n s f = 1000 Hz , dò ng di n ch ch y l p b m t dà y 2 mm , còn khi f = 100.000 Hz , dòng di n ch ch y l p b m t 0 ,2 mm . Vì lý do dó , khi dù ng dòng di n cao t n , ng i ta là m các dây d n r ng ti t ki m kim lo i . Ð tang d d n di n c a b m t , ng i ta m m t l p kim lo i d n di n t t nhu b c , và ng tu theo m c dích s d ng. Trong co khí , ng i ta ng d ng hi u ng b m t tôi c ng b m t kim lo i các chi ti t má y ( nhu tr c bánh xe , bánh rang khía v.v ) nhung v n gi d d o c n thi t bên trong. § 3. HI N T NG H C M 1. Hi n tu ng Gi s có hai m ch di n kí n (C 1 ) và (C 2 ) d t c nh nhau, tr ong d ó có cá c dò ng di n I 1 , I 2 hì nh ( 1 1- 5). N u dòng di n I 1 ch y trong m ch C 1 thay d i thì t thông do dòng di n này g i qua m ch C 2 s bi n d i, gây ra trong C 2 dó m t su t di n d ng c m ng . Dò ng c m ng nà y là m cho dòng di n trong C 2 bi n d i , và t thông do nó g i qua C 1 s bi n d i , làm xu t hi n su t di n d ng c m ng trong C 1 . D dàng nh n th y r ng t thông qua m ch (C 1 ) t l v i I 2 và t th ông qua m ch (C 2 ) t l v i m ch dò ng I 1 : m12 = M 12 .I 1 (1 1- 7) m 21 = M 21. I 2 (11 - 8) v i M 12 và M 21 là các h s t l . M 12 g i là h s h c m c a hai m ch (C 1 ) và (C 2 ) , cò n M 21 là h s h c m c a (C 2 ) và (C 1 ). K t qu là , trong c hai m ch s xu t hi n dòng di n c m ng. Ng i ta g i hi n t ng nà y là hi n t ng h c m, và cá c dòng di n c m ng dó d c g i là dò ng di n h c m. 2 . Su t di n d ng h c m , h s h c m a . Ð nh ngh a Su t di n d ng gây ra dòng di n h c m d c g i là su t di n d ng h c m. G i m12 là t thông do dò ng di n I 1 gây ra và g i qua di n tí ch c a m ch (C 2 ), m 21 là t thông do dòng di n I 2 sinh ra và g i qua di n tí ch c a m ch (C 1 ). Hì nh 1 1-5 Hi n t ng h c m gi a hai m ch di n Chuong XI. Hi n tu ng c m ng di n t 229 Hai h s h c m M 12 và M 21 u ph thu c hì nh d ng, kích th c , v trí tuong d i c a hai m ch , và ph thu c và o tí nh ch t c a môi tr ng ch a hai m ch. Ng i ta d ã ch ng minh d c r ng: M 12 = M 21 = M (1 1- 9) Do d ó , su t di n d ng xu t hi n trong m ch (C 2 ) là: hc2 = - d dt m 12 = - M dI dt 1 (1 1- 10) và trong (C 1 ) là: hc1 = - d dt m 21 = - M dI dt 2 (11 - 11) So sánh (11- 10 ) và (1 1- 11 ) v i (1-4 ) ta th y h s h c m c ng có cùng don v v i h s t c m L và do d ó c ng d c tí nh b ng don v Henry (H). Hi n t ng h c m là tr ng h p riêng c a hi n t ng c m ng di n t , nó d c ng d ng ch t o máy bi n th , m t d ng c r t quan tr ng k thu t và d i s ng. § 4. NA NG L NG T TR NG 1. Nang l ng t tr ng c a ng dây di n a. Nang l ng t tr ng Cho m t m ch di n nhu hình 11-6 , g m dèn Ð , ng dây có h s t c m L và bi n tr R m c vào ngu n di n E. Gi s lúc d u m ch d c dó ng kín , di u ch nh R dèn sá ng bình th ng. Cu n dây có di n tr nh nên I L >I d . Thí nghi m cho th y n u ta ng t k , dèn Ð không t t ngay mà b ng sá ng lên r i t t t t. Hi n t ng này d c gi i thích nhu sau: Khi còn dóng k , dèn Ð sáng nh nang l ng c a ngu n cung cung c p . Khi ng t khoá k , dè n Ð cò n sáng thêm m t lú c nh dòng t c m t cu n dây phóng xu ng . Lú c này su t di n d ng t c m cung c p nang l ng cho dèn . ng th i lúc dó t tr ng trong cu n dây L gi m . V y có th nói nang l ng luu gi trong t tr ng c a cu n dây tr c khi ng t k dã bi n thành di n nang qua dèn sau khi ng t k . Nó i cá ch khác , t tr ng trong cu n dây có m t nang l ng . Ta g i là nang l ng c a t tr ng. L R Ð I d k + - E Sau dây ta tí nh nang l ng d ó: Gi s tr c khi dó ng khoá k , dòng qua cu n dây L là I , khi ng t k , dòng qua L gi m . T i th i di m t su t di n d ng t c m là E tc =-L dt dI . Nang l ng do su t di n d ng t c m cung c p cho d è n trong th i gian dt là: dW= E tc I.dt= - L.I.dI Nang l ng do su t di n d ng t c m cung c p cho dèn t lúc ng t k (có tr s là I ) n lú c I=0 là: Hì nh 1 1-6 S xu t hi n nang l ng t tr ng trong cu n dây Chuong XI. Hi n tu ng c m ng di n t 230 W m = - 0 2 1 2 I LIdI LI (1 1- 12) Nhu v y khi dó ng m ch , dòng di n trong cu n dây tang, d ng th i t tr ng trong nó c ng tang , cho n khi c ng d dòng di n b ng I thì t tr ng trong cu n dây có nang l ng b ng W m = 1 2 LI 2 . Khi ng t k , nang l ng này bi n thành di n nang c a dòng t c m di qua d èn . Ng i ta ch ng minh r ng, bi u th c (1 1- 12 ) dú ng cho cu n dây b t k . b. M t d nang l ng t tr ng Lý thuy t và th c nghi m ch ng t r ng: nang l ng t tr ng d c phân b trong kho ng không gian c a t tr ng . Nhu ta dã nó i trên , t tr ng trong ng dây th ng và dà i là t tr ng u và có th coi là ch t n t i bên trong th tí ch c a ng dây . Nhu v y , n u ng dây dà i l, ti t di n S , có th tích V = l.S , thì nang l ng t tr ng trong m t don v th tí ch , t c là m t d nang l ng t tr ng bên trong ng dây là: m = W V m = 1 2 2 LI V = 1 2 0 2 2 ( . ) n S l I lS = 1 2 0 2 2 2 . . n l I Ta dã bi t c m ng t B trong ng dây là: B = 0 . n l I . Nhu v y , m t d nang l ng t tr ng b ng: m = 1 2 2 0 . B (1 1- 13) Ng i ta ch ng minh d c r ng công th c (11- 13 ) dúng d i v i t tr ng b t k . Vì v y , tính nang l ng c a m t t tr ng b t k , ta chia không gian c a t tr ng dó thà nh nh ng ph n th tích vô cùn g nh dV , sao cho trong th tí ch y ta có th coi c m ng t B không d i . Nhu v y , nang l ng t tr ng trong th tí ch dV là: dW m = m dV = 1 2 2 0 . B dV . Do d ó nangl ng c a m t t tr ng b t k chi m th tí ch V , b ng: W m = V m dW = 1 2 dV B V o 2 = 1 2 dV HB V = 1 2 dV H V o 2 (1 1- 14) trong dó tích phân d c th c h ên cho toàn b không gian trong th tí ch V c a t tr ng, H = µµ 0 B , 2 B B B = = B 2 , H H = 2 H =H 2 . HU NG D N H C CH UONG XI I. M C ÐÍCH, Y ÊU C U Nghiên c u xong ch uong này, yêu c u sinh vi ên: 1 . Hi u và gi i thí ch d c cá c thí nghi m v hi n tu ng c m ng di n t . Chuong XI. Hi n tu ng c m ng di n t 231 2. Thi t l p d c bi u th c d nh lu t co b n v hi n tu ng c m ng di n t . N m và v n d ng d c d nh lu t Lentz xá c d nh chi u c a dò ng di n c m ng. 3 . V n d ng d c các d nh lu t trên gi i thí ch các hi n t ng c m ng di n t , hi n t ng t c m , h c m trong th c t và gi i cá c bà i t p. 4 . N m d c khá i ni m và thi t l p công th c tí nh nang l ng c a t tr ng. II. TÓM T T N I DUNG 1 . Khi t thông g i qua m t m ch di n kín bi n d i thì trong m ch s xu t hi n m t dòng di n c m ng. Chi u c a dò ng di n nà y d c xác d nh theo d nh lu t Lentz : “Dò ng c m ng luôn có chi u sao cho t tr ng c a nó luôn ch ng l i nh ng nguyên nhân d ã sinh ra nó” . Su t di n d ng c m ng xu t hi n trong m ch d c xá c d nh b i bi u th c (1 1- 1): c = - d dt m . D u tr “- “ th hi n d nh lu t Lentz. M t kh i v t d n d t trong t tr ng bi n thiên , trong v t d n d ó s xu t hi n dò ng di n c m ng . Dòng di n này d c g i là dòng Foucault , hay dòng di n xoáy . Dòng di n xoá y có vai trò quan tr ng trong k thu t. 2 . N u nguyên nhân c a s bi n thiên t thông trong m ch l i do s bi n thiên dò ng di n trong b n thân m ch gây ra thì dò ng di n c m ng lú c d ó d c g i là dò ng t c m. Su t di n d ng gây ra dòng t c m d c g i là su t di n d ng t c m , nó d c xá c d nh b i bi u th c (1 1- 1) : c = - d dt m trong dó t thông m d c xác d nh b i (11-2) m = L.I , L d c g i là h s t c m c a m ch di n, nó ph thu c vào hình d ng, kích thu c c a m ch di n, vào tính ch t c a môi tru ng bao quanh m ch. Do d ó: tc = - d L I dt ( . ) Trong tru ng h p L = const , ta có : tc = - L dI dt Hi n t ng t c m có nhi u ng d ng trong k thu t, dù ng tôi b m t kim lo i ; Khi có dòng di n cao t n ch y trong m t dây d n , dòng di n g n nhu ch t p trung b m t dây d n , do d ó ti t ki m , ng i ta dù ng dây d n r ng. 3 . V i hai vò ng dây d n d t g n nhau , n u dò ng di n trong chú ng bi n thiên theo th i gian thì gi a chú ng có s c m ng l n nhau , dó là hi n t ng h c m . Su t di n d ng h c m xu t hi n trong cá c m ch d ó d c xá c d nh theo (1 1- 10 ) và (1 1- 11): trong m ch (C 2 ) là : hc2 = - d dt m 12 = - M dI dt 1 và trong (C 1 ) là: hc1 = - d dt m 21 = - M dI dt 2 trong d ó , M d c g i là h s h c m gi a hai m ch , có cù ng don v v i h s t c m L và do d ó c ng d c tí nh b ng don v Henry (H). [...].. .Chuong XI Hi n tu ng c m ng di n t 1 ng (11-12): Wm= LI2 Nang 2 l ng này tích tr bên trong t tr ng c a cu n dây Ðó c ng chính là nang l ng c a t truong bên trong ng dây N u liên h v i các d i l ng d c trung cho... a cu n dây là 100 cm2 Tr c quay vuông góc v i tr c c a cu n dây và v i phuong c a t tru ng Tìm giá tr c c d i c a su t di n d ng c m ng c xu t hi n trong cu n dây khi nó quay trong t tru ng 232 Chuong XI Hi n tu ng c m ng di n t Ðáp s : max NBS 2 n 3,14V 2 Trong m t t tru ng d u có cu ng d t tru ng H, ngu i ta treo m t vòng dây d n ph ng sao cho m t ph ng c a vòng dây vuông góc v i các du ng s c t ... s c vuông góc v i m t ph ng c a vòng dây C m ng t B bi n thiên d u theo th i gian v i t c d 5.10-3 T/s Xác d nh di n tích c a t di n Ðáp s : q C C S dB dt 10.10 6.10 2.5.10 3 5.10 B C 10 C 233 Chuong XI Hi n tu ng c m ng di n t 8 M t khung dây d n hình ch nh t có c nh ng n là L du c d t trong m t t tru ng d u có cu ng d t tru ng H T tru ng H vuông góc v i m t khung và hu ng ra ngoài hình v M t thanh... d t trong m t t tru ng d u có c m ng t B M t ph ng c a m ch di n vuông góc v i t tru ng Ði n tr m ch di n là R Tìm di n lu ng ch y trong m ch khi quay m ch m t góc Ðáp s : q= 60 o B r 2 2R 234 Chuong XI Hi n tu ng c m ng di n t 13 Trong m t t tru ng d u có c m ng t 0,05T, ngu i ta cho quay m t thanh d n có d dài l = 1m v i v n t c góc không d i b ng 20 rad/s Tr c quay di qua m t d u thanh và song song... ng c m ng xu t hi n trong khung c Cu ng d dòng di n ch y trong khung Ðáp s : a T thông trong dó: max = BS = B 0 S.sin t = B 0 S.sin Bo S 0,01.25.10 4 2 t = B 0 S.sin100 t (Wb) T 2,5.10 5 Wb 235 Chuong XI Hi n tu ng c m ng di n t b Su t di n d ng c m ng xu t hi n trong khung: d dt trong dó: B 0 S.100 cos(100 t) (V) Bo S 100 max 2,5.10 5.314 7,85.10 3 V c Dòng di n i xu t hi n trong khung i= max R cos(100 . Chuong XI. Hi n tu ng c m ng di n t 222 CHUONG XI. HI N T NG C M NG ÐI N T Trong chuong tr c ta dã bi t r ng dòng. thí nghi m v hi n tu ng c m ng di n t . Chuong XI. Hi n tu ng c m ng di n t 231 2. Thi t l p d c bi u th c d nh lu t co b n v hi n tu ng c m ng di n