Please enable JavaScript.
Coggle requires JavaScript to display documents.
Bài 7: từ trường của dòng điện không đổi - Coggle Diagram
Bài 7: từ trường của dòng điện không đổi
từ trường
giải thích
Điện tích chuyển động
-> Điện trường cũng chuyển động
-> Điện trường cũng chuyển động
-> Xuất hiện từ trường.
Ví dụ: chiếc thuyền đứng yên trên hồ.Nó tạo sóng không? Không , Bây giờ thuyền chạy.Sóng.Sóng xuất hiện vì chiếc thuyền chuyển động.
Tại sao electron chuyển động thì lại sinh ra từ trường
đó là một định luật cơ bản của tự nhiên
hình dạng
Từ trường → giống những vòng dây quấn quanh một sợi dây điện.
định nghĩa
Khi các electron không đứng yên mà chạy thành dòng điện, xung quanh dòng điện sẽ xuất hiện thêm một vùng không gian mới gọi là từ trường.
Từ trường phụ thuộc vào cường độ dòng điện
lực từ
lực tương tác giữa 2 từ trường là lực từ : ví dụ 2 dây đẫn điện cùng chiều hút ngược chiều đẩy , đẩy và hút là lực từ
Dòng điện không đổi
Electron chạy đều.Không đổi theo thời gian.Đó gọi là Dòng điện không đổi (DC - Direct Current).
Điện từ trường
(Trường điện từ (Electromagnetic Field).)
Nhìn ở trạng thái đứng yên
thấy điện trường
Khi điện tích chuyển động
thấy thêm từ trường
mối liên hệ từ trường và điện trường
từ trường
1 dòng điện có từ trường
2 dòng điện gần nhau hút hoặc đẩy
dòng điện A vào từ trường của dòng điện B sẽ bị lực từ tác động hút hoặc đẩy => tác dụng lực từ lên dòng điện A
điện trường
1 điện tích có điện trường
2 điện tích gần nhau hút hoặc đẩy
điện tích A vào điện trường của điện tích B sẽ bị lực từ tác động hút hoặc đẩy => tác dụng lực điện lên điện điện tích B
định luật Ampère.về tương tác từ
Từ trường của dây 1 sẽ tác dụng lên dòng điện ở dây 2
Đồng thời từ trường của dây 2 cũng tác dụng lên dây 1.
Vì vậy hai dây sẽ hút hoặc đẩy nhau.
Electron và dòng điện luôn ngược chiều nhau.
Chiều dòng điện là một quy ước lịch sử, được giữ lại để thống nhất trong khoa học và kỹ thuật. Vì vậy khi làm bài tập, nếu đề nói "chiều dòng điện", bạn hãy luôn hiểu là chiều quy ước từ cực dương sang cực âm, không phải chiều electron di chuyển.
proton đứng im mà
Định luật Ohm
giải thích thêm
Pin Pin tạo ra
Điện trở
Điện trở là mức độ cản trở sự chuyển động của electron trong vật liệu.
Electron có dễ tách khỏi nguyên tử không?
Khi chạy trong vật liệu, electron có bị va chạm nhiều với các nguyên tử không
tưởng tượng
đường A Phẳng Ít ổ gà.Xe chạy rất nhanh.Điện trở nhỏ.
Đường B Rất nhiều ổ gà. Xe cứ va chạm.Chạy chậm.Điện trở lớn.
Electron trong kim loại cũng vậy.Nó chạy qua một "rừng" nguyên tử.Càng va chạm nhiều.Càng khó đi.Điện trở càng lớn.
Với cùng một điện áp, trong vật liệu có điện trở nhỏ hơn thì sẽ có nhiều electron đi qua hơn trong mỗi giây.
Ví dụ. pin 10V Đồng Điện trở 5Ω
Sắt 10Ω Sắt cản electron nhiều hơn.
Pin tạo ra hiệu điện thế. Hiệu điện thế sinh ra điện trường trong dây dẫn. Điện trường tạo lực điện đẩy các electron tự do chuyển động thành dòng điện. Trong quá trình đó, vật liệu của dây dẫn sẽ cản trở sự chuyển động của electron. Mức độ cản trở này gọi là điện trở. Vật liệu cản càng ít thì với cùng một điện áp sẽ có càng nhiều electron đi qua trong một giây, tức là dòng điện càng lớn
Suất điện động
giải thích thêm
Trường hợp 1: Pin chưa nối vào mạch
Không có dây nối.Không có electron nào chạy.Không có dòng điện.Lúc này xảy ra điều gì?Bên trong pin, phản ứng hóa học đã tạo ra sự chênh lệch điện tích:
(+): thiếu electron
(-): thừa electron
Sau khi tạo được sự chênh lệch này, hai cực "đứng yên" ở trạng thái cân bằng. Lúc này:Không có 1 Coulomb nào đang được chuyển liên tục.Pin không phải liên tục bơm electron.Giống như bạn kéo căng một sợi dây cao su rồi giữ nguyên.Bạn đã tốn công để kéo.Nhưng sau khi giữ yên, bạn không phải tiếp tục bỏ thêm năng lượng để giữ nó căng (bỏ qua các hao hụt nhỏ).
Trường hợp 2: Nối bóng đèn
Bây giờ electron bắt đầu chạy.Ví dụ:1 Coulomb electron chạy ra khỏi cực âm.Đi qua bóng đèn.Quay về cực dương.Cực âm vừa mất 1 Coulomb electron.Nếu pin không làm gì:Sự chênh lệch điện tích sẽ giảm.Hiệu điện thế giảm.Dòng điện giảm.Cuối cùng bằng 0.Vì vậy pin phải làm việc liên tụcNgay khi 1 Coulomb quay về cực dương,pin phải dùng năng lượng hóa học để:đưa đúng 1 Coulomb đó trở lại cực âm.Quá trình này diễn ra liên tục.Đó chính là:
Suất điện động.
Nếu chỉ nối cực âm của pin mà không nối cực dương thì electron chỉ bị pin đẩy đi một đoạn rồi tích lại ở đầu dây hoặc bóng đèn. Do không có đường quay về cực dương nên electron không thể chuyển động thành một vòng kín. Lượng electron tích lại sẽ tạo ra điện trường ngược chiều với điện trường của pin, làm cân bằng lực đẩy của pin. Vì vậy dòng điện nhanh chóng bằng 0, bóng đèn không sáng và pin gần như không tiêu hao năng lượng. Chỉ khi nối cả hai cực tạo thành mạch kín, electron mới có thể đi từ cực âm qua tải rồi trở về cực dương. Lúc đó pin mới phải liên tục dùng năng lượng hóa học để đưa electron từ cực dương trở lại cực âm, duy trì sự chênh lệch điện tích giữa hai cực. Năng lượng mà pin cung cấp cho mỗi 1 Coulomb điện tích trong quá trình này chính là suất điện động của nguồn điện.
định nghĩa
**Khi chưa nối mạch, pin dùng năng lượng hóa học để tạo ra sự chênh lệch điện tích giữa hai cực (+) và (−). Sau khi đạt trạng thái cân bằng, không có dòng điện chạy nên pin gần như không phải tiếp tục tiêu hao năng lượng (chỉ có hao hụt rất nhỏ do tự phóng điện). Khi nối mạch, electron bắt đầu chuyển động từ cực âm qua tải rồi trở về cực dương. Để duy trì sự chênh lệch điện tích giữa hai cực, pin phải liên tục dùng năng lượng hóa học đưa electron từ cực dương trở lại cực âm. Lượng năng lượng mà nguồn điện cung cấp để chuyển 1 Coulomb điện tích từ cực dương về cực âm bên trong nguồn điện được gọi là suất điện động của nguồn điện.
E: suất điện động (Volt - V)
A: công của lực lạ (Joule - J)
q: điện lượng được dịch chuyển (Coulomb - C)
Pin bỏ ra:9 Jouleđể chuyển:1 Coulomb
cường độ dòng điện
Trong 1 giây có bao nhiêu điện tích đi qua tiết diện dây.
I tăng : Electron chạy nhanh hơn 1/20e,1/40e -> Dòng điện tăng -> từ trường tăng
I(i) tăng : Có nhiều electron cùng tham gia hơn Mỗi electron vẫn chạy chậm như cũ.Nhưng tổng số electron đi qua nhiều hơn.-> Dòng điện tăng. Từ trường mạnh hơn.
I: cường độ dòng điện (A)
Q: điện lượng (Coulomb - C)
t: thời gian (giây - s)
1 A = 1 C/s
Mỗi giây có 1 Coulomb điện tích đi qua một tiết diện của dây.
Trong kim loại thực tế
Electron trôi rất chậm (drift velocity chỉ khoảng mm/s).
Có hàng tỷ tỷ electron cùng chuyển động Nên dòng điện vẫn lớn
Từ trường tăng chủ yếu vì có nhiều điện tích đi qua mỗi giây
Một đoạn dây đồng ngắn khoảng 1 cm Có khoảng 10 mũ 21 đến mũ 22 electron tự do Đó là
10 000 000 000 000 000 000 000 Hàng nghìn tỷ tỷ electron.
Nhưng dây vẫn trung hòa Vì đồng thời cũng có đúng từng ấy proton trong các nguyên tử Tổng điện tích bằng 0 ko sinh ra từ trường
Vecto cường độ dòng điện
các electron chuyển động có hướng.
Dòng điện I
Có bao nhiêu điện tích đi qua mỗi giây
Vecto mật độ dòng điện
Mật độ dòng điện = Dòng điện / Diện tích tiết diện
gọi là vecto là do Electron không chỉ có số lượng.Nó còn có hướng.
J: mật độ dòng điện.
I: cường độ dòng điện.
S: diện tích tiết diện dây.
Mật độ dòng điện J Trên mỗi mét vuông tiết diện có bao nhiêu dòng điện đi qua
từ trường của dòng điện thẳng và tròn
Hình dạng của từ trường phụ thuộc vào hình dạng của dòng điện tạo ra nó. Dòng điện thẳng sinh từ trường hình tròn quanh dây, còn dòng điện tròn sinh từ trường tập trung qua tâm vòng do các từ trường của từng đoạn dây cộng lại.
Các đường sức từ sẽ đi theo trục B.
Không phải từ trường chỉ có một đường thẳng, mà ở bên trong cuộn dây, các đường sức từ gần như là những đường thẳng song song với trục của cuộn dây.
từ thông
Tạm ko nghiên cứu
Electron chạy trong dây sinh ra từ trường quay quanh dây. Người ta uốn dây thành vòng để tạo ra một diện tích cho từ trường xuyên qua. Lượng từ trường đi xuyên qua diện tích đó được gọi là từ thông
Electron chạy trong dây Sinh ra từ trường.
Đối với dây thẳng Từ trường quay quanh dây.
Bây giờ nếu uốn dây thành vòng tròn Mỗi đoạn dây đều sinh từ trường Mỗi đoạn dây đều sinh từ trường.
Các từ trường của các đoạn dây đều xuyên qua phần giữa của vòng Các từ trường cộng lại.Ở giữa vòng có từ trường mạnh.
Vậy từ thông là Lúc này người ta tưởng tượng Phần màu đen là diện tích của vòng Có bao nhiêu đường sức từ đi xuyên qua diện tích này Đó chính là từ thông
Người ta uốn dây thành vòng để tạo ra một diện tích xác định.Khi từ trường xuyên qua diện tích đó, ta có thể xác định được từ thông
định lý O-G đối với từ trường là g
Tạm ko nghiên cứu
Định lý Ampère trả lời câu hỏi
Tạm ko nghiên cứu
Electron chuyển động → sinh ra từ trường.
Dòng điện càng lớn → từ trường càng mạnh.
=> Nếu có rất nhiều dòng điện chạy, làm sao biết tổng từ trường tại một vùng?
Tổng tác dụng của từ trường dọc theo một đường kín chỉ phụ thuộc vào tổng dòng điện xuyên qua đường kín đó.
§5. Tác dụng từ trường lên dòng điện và hạt điện chuyển động
Tạm ko nghiên cứu
Điện trường: tác dụng lên mọi điện tích, kể cả đứng yên.
Từ trường: chỉ tác dụng lên điện tích đang chuyển động.
