Hệ thống quản trị đào tạo trực tuyến
Nội dung
Các yêu cầu hoàn thành
2.1. Khái niệm về từ trường
Từ trường là một dạng vật chất tồn tại xung quanh các hạt mang điện chuyển động (dòng điện) hoặc các vật có từ tính (nam châm).
Đặc điểm: Tác dụng lực từ lên một dòng điện hoặc một điện tích chuyển động đặt trong nó.
Đại lượng đặc trưng: Cường độ từ trường $\vec{H}$ (đơn vị: $A/m$) và Cảm ứng từ $\vec{B}$.
2.2. Từ thông ($\Phi$)
2.2.1. Khái niệm chung
Từ thông là đại lượng đo lường tổng lượng từ trường đi qua một diện tích bề mặt $S$ nhất định.
$$\Phi = \int_{S} \vec{B} \cdot d\vec{S}$$
Đơn vị: Weber ($Wb$).
2.2.2. Mật độ từ thông (Cảm ứng từ $\vec{B}$)
Mật độ từ thông chính là Vector cảm ứng từ $\vec{B}$. Nó thể hiện độ mạnh yếu và hướng của từ trường tại một điểm.
Mối quan hệ với $H$: $\vec{B} = \mu \vec{H}$ (với $\mu$ là độ từ thẩm của môi trường).
Đơn vị: Tesla ($T$).
2.2.3. Mối quan hệ giữa mật độ từ thông và lực từ
Một điện tích $q$ chuyển động với vận tốc $\vec{v}$ trong từ trường $\vec{B}$ sẽ chịu tác dụng của lực Lorentz:
$$\vec{F} = q(\vec{v} \times \vec{B})$$
Nếu là một đoạn dây dẫn dài $l$ có dòng điện $I$ chạy qua: $\vec{F} = I(\vec{l} \times \vec{B})$.
2.2.4. Các quy tắc xác định chiều
Để xác định mối quan hệ giữa chiều dòng điện và chiều đường sức từ:
Quy tắc vặn nút chai: Tiến nút chai theo chiều dòng điện, chiều quay của tay cầm là chiều đường sức từ.
Quy tắc nắm tay phải: Nắm bàn tay phải sao cho ngón cái choãi ra chỉ chiều dòng điện, các ngón còn lại khum lại chỉ chiều của đường sức từ.
2.3. Định lý Gauss đối với từ trường
Khác với điện trường, đường sức từ là những đường cong khép kín (không có điểm bắt đầu hay kết thúc). Do đó, tổng từ thông ra khỏi một mặt kín $S$ bất kỳ luôn bằng 0:
$$\oint_{S} \vec{B} \cdot d\vec{S} = 0 \quad \text{hay} \quad \text{div}\vec{B} = 0$$
Ý nghĩa: Không tồn tại đơn cực từ (không có hạt "từ tích" riêng lẻ như điện tích).
2.4. Định lý Biot-Savart
Dùng để tính toán cảm ứng từ $\vec{B}$ do một phần tử dòng điện $Id\vec{l}$ gây ra tại một điểm cách nó một khoảng $r$:
$$d\vec{B} = \frac{\mu_0}{4\pi} \frac{I d\vec{l} \times \vec{a}_r}{r^2}$$
Định lý này là nền tảng để tính toán từ trường cho các hình dạng dây dẫn phức tạp (vòng tròn, ống dây, dây dẫn thẳng dài).
2.5. Định luật Ampere
Định luật này phát biểu rằng lưu số của vector cường độ từ trường $\vec{H}$ dọc theo một đường cong kín $C$ bằng tổng các dòng điện xuyên qua diện tích giới hạn bởi đường cong đó:
$$\oint_{C} \vec{H} \cdot d\vec{l} = \sum I$$
Ứng dụng: Rất hữu ích để tính nhanh từ trường của các vật dẫn có tính đối xứng cao (như dây dẫn thẳng dài vô hạn, ống dây Solenoid).
Bài học này chưa được mở.