Bài giảng Tĩnh điện học - Chương 9: Lực Lorentz - Đại học Quốc gia TP.HCM

Nội dung text: Bài giảng Tĩnh điện học - Chương 9: Lực Lorentz - Đại học Quốc gia TP.HCM

1. Trường Đai học Quốc Gia TpHCM Đại học Bách Khoa 1
2. CâuCâu hhỏỏi:i: NNêuêu đđặặcc đđiiểểmm ccủủaa llựựcc ttừừ ttáácc ddụụngng llênên mmộộtt đđooạạnn ddâyây ddẫẫnn mmaangng đđiiệệnn đđặặtt ttrroongng ttừừ trtrưườờnng.g. Trả lời • Điểm đặt:tạitrung N điểm đoạndây. • Phương:vuơnggĩcvới mặtphẳng(B,I). • Chiều:xác địnhtheo I S quytắcbàntaytrái. 2
3. Ơn tập một chút QQuyuy ttắắcc bbàànn ttayay trtráái:i: Đặtbàntaytráiduỗi F I thẳngsaocho: B - Các đườngcảmứngtừ xuyênvàolịngbàntay. - Chiềutừcổtay đếncác ngĩntaytrùngvớichiều dịng điện. Khi đĩ, ngĩncáichỗi ra 900 chỉ chiềucủa lựctừ. 3
4. I F B 4
5. Ơn tập một chút CâuCâu hhỏỏi:i: NNêuêu đđặặcc đđiiểểmm ccủủaa llựựcc ttừừ ttáácc ddụụngng llênên mmộộtt đđooạạnn ddâyây ddẫẫnn mmaangng đđiiệệnn đđặặtt ttrroongng ttừừ trtrưườờnngg đđềềuu Trả lời • Điểm đặt:tạitrung điểm đoạndây. N •Phương:vuơnggĩcvới ur mặtphẳng(B ,I). •Chiều:xác địnhtheo quytắcbàntaytrái. I FS ur • Độ lớn:F=B.I.l.sin(B,I) 5
6. MMiinhnh hhọọaa cchuyhuyểểnn đđộộngng ccủủaa ddâyây dadẫãnn ddưướớii ttáácc ddụụngng ccủủaa llựựcc ttừừ:: B I F 6
7. 1. KhKhááii niniệệmm llựựcc LLoorerenntztz 2. ĐĐặặcc đđiiểểmm llựựcc LLoorerenntztz:: aa)) ĐĐiiểểmm đđặặtt bb)) PhPhươươngng cc)) CChihiềềuu dd)) ĐĐộộ llớớnn 7
8. 1. LỰCLORENTZ Đoạndây dẫnmang dịng điện đặt trongtừ Ntrếườungngắt điện thì lựctừ B sẽ F chcuịũngbtácdịtụringệt củtialêuự. ctừ 8
9. 1. LỰCLORENTZ KKếếtt luluậận:n: LLựựcc ttừừ chchỉỉ xuxuấấtt hihiệệnn kkhihi ccĩĩ dịng điện ttrrongong đđooạạnn dâydây đđaangng xxéét.t. 9
10. 1. LỰCLORENTZ NhNhắắcc llạạii bbảảnn chchấấtt dịdịngng đđiiệệnn ttrroongng kkimim loloạại:i: LLàà ddịịngng ccáácc eellececttrronon ttựự dodo cchuyhuyểểnn đđộộngng ccĩĩ hhưướớnng.g. I - V - V - V - V - e e e e e V - - V - - V - V e V e e V e e 10
11. 1. LỰCLORENTZ VVậậyy mmỗỗii eelleeccttrronon cchhuyuyểểnn đđộộngng sẽ chịutácdụng củalựctừ. TTổổngng hhợợpp ccáácc llựựcc e- B - ttừừ ttáácc ddụụngng llênên e f f I - mmỗỗii eelleeccttrronon e cchhuyuyểểnn đđộộngng ttạạoo e- f f ththàànhnh llựựcc ttừừ ttáácc e- ddụụngng llênên đđooạạnn ddâyây e- f F f mmaangng - e ddịịngng đđiiệện.n. f 11
12. 1. LỰCLORENTZ KKếếtt luluậận:n: MMỗỗii đđiiệệnn ttííchch ttựự dodo cchuyhuyểểnn đđộộngng ttrroongng ttừừ trtrưườờngng sẽ chịu tácdụngcủalựctừ. Lựcnàygọilà LỰCLORENTZ 12
13. 1. LỰCLORENTZ: LLựựcc LLoorreenntztz llàà llựựcc ttừừ ttáácc ddụụngng llênên hhạạtt mmangang đđiiệệnn cchuyhuyểểnn đđộộngng ttrroongng ttừừ trtrưườờngng 13
14. MMỐỐII TTƯƠƯƠNGNG QQUUANAN GIGIỮỮAA LLỰỰCC TTỪỪ TTÁÁCC DDỤỤNGNG LLÊNÊN ĐĐOOẠẠNN DDÂYÂY DDẪẪNN MMAANGNG ĐĐIIỆỆNN VVÀÀ LLỰỰCC LLOORERENNTZ:TZ: Lựctừ LựcLorentz Đốitượng tácdụng Dâydẫn Điệntích Điềukiện xuấthiện Cĩdịng điện I Cĩchuyển động v Quanhệ Lựctổnghợp Lựcthànhphần Xác định đặc điểmcủalựcLorentzdựavào đặc điểmcủalựctừtácdụnglêndâydẫn. 14
15. 2a. Điểm đặtcủalực Lorentz: Tại điệntích chuyển động. 15
16. 2b.PHƯƠNGCỦALỰCLORENTZ: PhPhươươngng vvàà cchihiềềuu ccủủaa llựựcc LLoorerenntztz ttáácc ddụụngng llênên mmỗỗii hhạạtt mmaangng đđiiệệnn cchuyhuyểểnn đđộộngng ttrroongng đđooạạnn ddâyây ddaẫnãn trùngvới phphươươnngg vvàà cchihiềềuu e - B - e f ccủủaa llựựcc ttừừ ttáácc f I - e ddụụnngg llêênn e- f f đđooạạnn ddââyy e - - F e f ddẫẫnn đđĩĩ f e- f 16
17. 2b.PHƯƠNGCỦALỰCLORENTZ: PhPhươươngng ccủủaa llựựcc Ltừoretáncdtzụtnácdglênụng lênmđoạộntdđâiyệndtẫícnhmchuyangểndịng điện động vuơnggĩcvớimp(B,)vIr e- B e- f f e- e- f f e- e- f f F e- f 17
18. 2b.PHƯƠNGCỦALỰCLORENTZ: LLựựcc LLoorreenntztz ccĩĩ phphươươngng vvuuơơngng ggĩĩcc vvớớii mmặặttrphphẳẳngng chchứứaa vvececttoror vvậậnn ttốốcc v ccủủaa hhạạtt mmaangng đđiiệệnn vvàà vvececurttoror ccảảmm ứứngng ttừừ B ur ur r F mp(B, v ) 18
19. 2c.chiềuCỦALỰCLORENTZ: Chiềucủalựctừtácdụnglên đoạndâydẫnmang dịng điện xác địnhtheoquytắcbàntaytrái. Đặtbàntaytráiduỗithẳng: F I Lịngbàntay: hứngcác B đườngcảmứngtừ Chiềutừcổtay đếncácngĩn tay: chiềucủadịng điện Ngĩncái chỗi900: chiều củalựctừ. 19
20. 2c.ChiềuCỦALỰCLORENTZ: Chiềuchuyển độngcủahạtmang điệntựdo: ¡ Cùngchiềudịng điện khihạtmang điện V dương. V I V V ¡ Ngượcchiềudịng V V điệnkhihạtmang điệnâm. V V 20
21. 2c.CHIỀUCỦALỰCLORENTZ: xác địnhtheo quytắcbàntaytrái Đặt bàn tay trái duỗi thẳng: Các đường cảm ứng từ: xuyênvàolịngbàntay Chiều từ cổ tay đến các ngĩn tay: trùngvớichiềucủavector vậntốccủahạt Ngĩn cái chỗi ra 900 chỉ: ChiềucủalựcLorentznếuhạtmang điệndương. Chiềungượclạinếuhạtmang điệnâm f B v B v q q q>0 q<0 f 21
22. Quytắcbàntaytráidùngxác địnhlựcLorentz: f B B v v q q q>0 q<0 f 22
23. 2d. ĐỘ LỚN CỦALỰCLORENTZ: GọiN:sốđiệntíchchuyển độngtrong đoạndây. LLựựcc LLoorerenntztz llàà llựựcc ttừừ ttáácc ddụụngng llênên mmFỗỗ:liiựđđctiiệệừnn táttííchchcdụccnhuyhuyglênểểnnđđđoộạộnngngdâttydrroongngẫnttừừ trtrfưư:lờờựnncg.g.LoTTreổổnngngtz hhợợpp ccáácc llựựcc LLoorreenntztz ttạạoo ththàànhnh llựựcc ttừừ ttáácc ddụụngng llênên đđooạạnn ddây.ây. F Tacĩ: f = N Tìmf: • TínhF. • TínhN 23
24. 2d. ĐỘ LỚN CỦALỰCLORENTZ: TínhN: Gọin:mậtđộ hạt. Tacĩ: N= n.V V:thể tích đoạndây Để đơn giản: Xét đoạndâyABhìnhtrụ cĩtiếtdiệnthẳngS,chiều dàil: A B - V - V - V - V - e e e e e V V= S.l - - V - - V - V S e V e e V e e l FF Vậy: N= nSl f== Nn24Sl
25. 2d. ĐỘ LỚN CỦALỰCLORENTZ: TínhF: ĐĐộộ llớớnn llựựcc ttừừ ttáácc ddụụngng llênên đđooạạnn ddâyây ddẫnẫn mmaangng ddịịngng đđiiệện:n: A B - V - V - V - V - e e e e e V - - V - - V - V S e V e e V e e F = I.B.l. sin(B,I) VVớớii I:cường độ dịng điệnchạytrong đoạndây(A) B:B: ccảảmm ứứngng ttừừ ((T)T) ll:: cchihiềềuu ddààii đđooạạnn ddâyây ((m)m) ChuyểnI q,v BIlBsin,r I ( F) f= f = 25 nSl nSl
26. 2d. ĐỘ LỚN CỦALỰCLORENTZ: TínhF: XétI: Cường độ dịng điệnqchạytrong đoạndây:là điện lượngchuyểnIqu=atiếtdiệnthẳngScủadâydẫntrong một đơnvịthờigiant(1s). Trong1s:mỗiđiệntíchchuyển động đượcmộtđoạnv S S’ - V - V - V - V - V - e e e e e e V e - V - V - V - - V - V e e S e - V e V e - V e e v I= điệnlượngcủacác điệntíchnằmtronghìnhtrụ SS’ = điệntíchmỗihạtxsốhạtcĩtrongSS’= q(nSv) r BnqSvlBsIilBn,si(n,B( rII)) Vậy: I=nqSv f = f = 26 nSl nSl
27. 2d. ĐỘ LỚN CỦALỰCLORENTZ: TínhF: Xétsin(B,I): Gọi(ur ,I)= a V B V Ø q>0: v r I V B (Br,vr)=α r V Ø q<0: v I (Br,vr)=180-0 α Trong câu2 trường hợp: sin(B,v)= sin a=sin(B,I) r BBnnqSqSvlvslsiin,n( BBrI,v)r Vậy: f = ( ) r f=nSl =qBvsinB,vr nSl ( 27)
28. 2d. ĐỘ LỚN CỦALỰCLORENTZ: ur f= qBvsin(B, v r ) VVớớii f:f: llựựcc LoLorreenntztz ((N)N) q:q: đđiiệệnn ttííchch ccủủaa hhạạtt ((C)C) vv :: vvậậnn ttốốcc ccủủaa hhạạtt ((mm//s)s) B:B: ccảảmm ứứngng ttừừ (T)(T) 28
29. Làlựctừtácdụnglênmộtđiệntíchchuyển độngtrongtừtrường §§ ĐĐiiểểmm đđặặt:t: ttạạii đđiiệệnn ttííchch đđĩĩ r §§ PhPhươươngng:: vvuuơơngng ggĩĩcc vvớớii mmp(p(B,, vr)) §§ CChihiềều:u: xxáácc đđịịnhnh ththeoeo quyquy ttắắcc bbàànn ttayay trtráái.i. r §§ ĐĐộộ llớớn:n: f=f= q.q.BB vv ssiin(n(B,, v r)) 30
30. Câu1: Xác địnhlựcLorentztácdụnglêncác điệntíchchuyển độngtrongtừtrường: B v f q>0 Củngcố32
31. Câu2: Xác địnhcáccựccủanamchâm B v N? S? f q<0 Củngcố33
32. Trường Đai học Quốc Gia TpHCM Đại học Bách Khoa 34