Giáo án vật lý đại cương
Bài 4. LƯU SỐ CỦA VECTƠ CƯỜNG ĐỘ TỪ TRƯỜNG –
ĐỊNH LÝ VỀ DÒNG ĐIỆN TOÀN PHẦN
Giáo án số:10 số tiết: 01
(Thực hiện ngày 24 tháng 04 năm 2009)
Tên bài học: Bài 4. LƯU SỐ CỦA VECTƠ CƯỜNG ĐỘ TỪ TRƯỜNG –
ĐỊNH LÝ VỀ DÒNG ĐIỆN TOÀN PHẦN
A. MỤC TIÊU
• Kiến thức
Sau khi học xong tiết này sinh viên biết được định nghĩa về lưu số của vectơ cường độ từ trường dọc theo một đường cong kín;
phát biểu được định lý về dòng điện toàn phần; nêu được ý nghĩa của định lý về dòng điện toàn phần.
• Kỹ năng
Sinh viên nắm được cách thiết lập định lý về dòng điện toàn phần.
Sinh viên biết vận dụng định lý về dòng điện toàn phần để tính lưu số của vectơ cường độ từ trường.
B. PHƯƠNG TIỆN ĐỒ DÙNG DẠY HỌC
– Giáo án, giáo trình, bài giảng
– Phấn, bảng, máy chiếu
C. TIẾN TRÌNH LÊN LỚP
I. Ổn định lớp: (thời gian: 1 phút)
Số người vắng: - Có lý do: Tên:
- Không lý do: Tên:
II. Kiểm tra bài cũ: (thời gian: 4 phút) Tên: Lớp: CĐ Hóa – Khóa 31 Điểm:
Câu hỏi: Hãy trình bày tính chất xoáy của từ trường.
III. Giảng bài mới:
Thời Phương Hoạt động của người Hoạt động của Phương tiện
Các nội dung giảng gian pháp d ạy người học đồ dùng dạy
(phút) học
Bài 4. LƯU SỐ CỦAVECTƠ CƯỜNG ĐỘ - Gợi ý vào bài mới: Tính - Nhớ lại tính chất
TỪ TRƯỜNG – ĐỊNH LÝ VỀ DÒNG ĐIỆN chất xoáy của từ trường xoáy của từ trường
TOÀN PHẦN sẽ được thể hiện ở bài đã học.
4.1. Lưu số của vectơ cường độ từ trường 8 Thuyết học. - Vẽ hình vào vở. - Phấn, bảng.
* Mục đích: trình + - Giới thiệu hình vẽ minh - Máy chiếu.
- Giúp sinh viên biết được định nghĩa về lưu Diễn giải họa.
số của vectơ cường độ từ trường dọc theo
một đường cong kín. -Nghe và ôn tập lại
* Nội dung: - Nhắc lại định nghĩa lưu
4.1.1. Định nghĩa số của vectơ cường độ
- Nêu định nghĩa lưu số của vectơ cường độ điện trường. - Nghe trình bày.
từ trường dọc theo đường cong kín (C). -Trình bày định nghĩa. - Nêu lại định
4.1.2. Ví dụ nghĩa lưu số của
* Kết quả: véc tơ cường độ từ
- Sinh viên phải thuộc định nghĩa, viết đúng trường.
công thức tính lưu số của vectơ cường độ từ -Cho ví dụ. Yêu cầu sinh - Vẽ vectơ cường
trường dọc theo đường cong kín (C). viên vẽ vectơ cường độ từ độ từ trường.
4.2. Định lý về dòng điện toàn phần trường. - Phấn, bảng.
* Mục đích: -Giới thiệu định lý về - Nghe giới thiệu. - Máy chiếu.
- Giúp sinh viên nắm được cách thiết lập định dòng điện toàn phần cho
lý về dòng điện toàn phần, từ đó phát biểu biết giá trị của lưu số của
được định lý về dòng điện toàn phần, sau vận vectơ cường độ từ trường
dụng định lý tính lưu số của vectơ cường độ dọc theo đường cong kín
từ trường bất kì dọc theo một đường cong kín bất kì.
bất kì; hiểu được ý nghĩa của định lý về dòng -Yêu cầu sinh viên vẽ - Vẽ hình vào vở.
điện toàn phần. hình. -Trả lời câu hỏi.
* Nội dung: -Đặt câu hỏi: Cách xác
4.2.1. Thiết lập định lý về dòng điện toàn 12 Minh họa định H do dòng điện
phần Phân tích thẳng dài vô hạn gây ra
Trình bày cách thiết lập định lý về dòng điện Phát vấn tại một điểm. Nhận xét - Nghe giáo viên
toàn phần. câu trả lời . trình bày.
4.2.2. Phát biểu định lý về dòng điện toàn 12 Tổng hợp -Trình bày cách thiết lập.
phần -Ghi nhớ định lý.
Phát biểu định lý và viết công thức. Giải bài tập ví dụ
4.2.3. Ý nghĩa của định lý về dòng điện toàn 4 Diễn giải
phần - Nêu định lý. Cho ví dụ -Nghe giáo viên
Nêu ý nghĩa của định lý (dạng bài tập) ứng dụng. trình bày. Ghi nhớ
* Kết quả: tính chất xoáy của
- Sinh viên phải thiết lập và phát biểu được -So sánh với lưu số của từ trường.
định lý về dòng điện toàn phần; vận dụng vectơ cường độ điện
được định lý để tính lưu số của vectơ cường trường, nêu ý nghĩa của
độ từ trường; phải nêu được ý nghĩa của định định lý về dòng điện toàn
lý. phần. Nhấn mạnh tính
chất xoáy của từ trường
dựa vào định lý về dòng
điện toàn phần.
* Củng cố bài học: (thời gian 3 phút)
Nội dung: Qua tiết học trên, sinh viên cần phải nhớ các kiến thức sau:
- Định nghĩa lưu số của vectơ cường độ từ trường dọc theo đường cong kín.
- Phát biểu định lý về dòng điện toàn phần.
Phương pháp: Đàm thoại, diễn giải.
IV. Giao nhiệm vụ về nhà cho người học: (thời gian 1 phút)
1/- Nêu định nghĩa lưu số của vectơ cường độ từ trường dọc theo đường cong kín.
2/- Phát biểu định lý về dòng điện toàn phần.
D. RÚT KINH NGHIỆM SAU GIẢNG
Tp.Tuy Hòa, ngày 24 tháng 04 năm 2009
THÔNG QUA KHOA GIÁO VIÊN GIẢNG
Đặng Hữu Định
NỘI DUNG BÀI GIẢNG
Bài 4. LƯU SỐ CỦAVECTƠ CƯỜNG ĐỘ TỪ TRƯỜNG – ĐỊNH LÝ VỀ DÒNG ĐIỆN TOÀN PHẦN
IV.1. Lưu số của vectơ cường độ từ trường
IV.1.1. Định nghĩa
Cho một đường cong kín (C) nằm trong từ trường bất kì (h.1). Gọi dl là vectơ chuyển dời ứng với đoạn vô cùng nhỏ MM '
trên đường cong, H là vectơ cường độ từ trường trên đoạn đó. Theo định nghĩa :
uuu u
u
Lưu số của vectơ cường độ từ trường dọc theo đường cong kín (C) là đại lượng về giá trị bằng tích phân của H . dl dọc
theo toàn bộ đường cong đó :
∫ H .dl = ∫ H .dl. cos( H .dl )
(C ) (C )
(1.1)
IV.1.2. Ví dụ
Cho một đường cong kín bất kì bao quanh dây dẫn thẳng dài vô hạn có dòng điện cường độ I chạy qua, vẽ hình biểu diễn
vectơ cường độ từ trường trên đoạn vô cùng nhỏ chứa vectơ chuyển dời.
I
O
dl (C)
r dϕ ô
O
(C)
M’ M
M Hình 1 K Hình 2
M’ H
H
P
IV.2. Định lý về dòng điện toàn phần
4.2.1. Thiết lập định lý về dòng điện toàn phần
Xét trường hợp từ trường gây ra bởi một dòng điện thẳng dài vô hạn, có cường độ I, đường cong (C) là một đường cong bất
kì
nằm trong mặt phẳng P vuông góc với dòng điện (h.2). Chọn chiều dương trên đường cong là chiều của vectơ chuyển dời. Do đó,
ở công thức (1.1), dl luôn dương, vì vậy dấu của tích phân phụ thuộc vào dấu của H 1 = H . cos( H . dl )
H1>0 nếu vectơ cường độ từ trường H cùng chiều với vectơ chuyển dời dl và ngược lại. Theo bài học trước ta có :
I
H= ,
2πr
với r là khoảng cách từ dòng điện đến điểm M. Thay giá trị của H vào (1.1) ta được :
I dl cos( H . dl )
∫)H .dl = 2π (C )
(C
∫ r
,
trong đó dl cos( H .dl ) ≈ MK ≈ rdϕ với dϕ là góc ứng với dịch chuyển dl . Khi đó :
I
∫)H .dl = 2π (C )dϕ
(C
∫ (1.2)
• Trường hợp đường cong (C) bao quanh dòng điện I :
∫ dϕ = 2π
(C )
và (1.2) viết được là :
I
(C )
∫ H .dl =
2π ∫ dϕ = I
(C )
(1.3)
I>0 khi dòng điện nhận chiều dương làm chiều quay thuận; và ngược lại.
• Trường hợp đường cong (C) không bao quanh dòng điện
Ta chia đường cong làm hai đoạn (1a2 và 2b1) bởi hai đường tiếp tuyến (O1 và O2) vạch từ dòng điện đến đường cong. Khi đó ta
có :
∫ dϕ = ∫ dϕ + ∫ dϕ = ∆ϕ + (−∆ϕ ) = 0.
(C ) 1a 2 2 b1
Do đó :
∫ H .dl
(C )
=0 (1.4)
I
2
∆ϕ (C)
O b
a
P 1
Hình 3
• Trường hợp tổng quát :
Các công thức (1.3), (1.4) vẫn đúng khi dòng điện và đường cong kín (C) có hình dạng bất kì.
4.2.2. Phát biểu định lý về dòng điện toàn phần :
Nếu từ trường được gây ra bởi nhiều dòng điện có cường độ lần lượt là I1, I2, ...In thì cường độ dòng điện I trong (1.3)
n
được thay bằng ∑I
i =1
i . Khi đó ta có định lý về dòng điện toàn phần như sau:
Lưu số của vectơ cường độ từ trường dọc theo đường cong kín (C) bất kì (một vòng) bằng tổng đại số của các dòng điện
xuyên qua diện tích giới hạn bởi đường cong đó :
n
∫ H .dl = ∑ I i ,
(C ) i =1
(1.5)
trong đó Ii sẽ mang dấu dương (Ii>0) nếu dòng điện thứ i nhận chiều dịch chuyển trên đường cong (C) làm chiều quay thuận xung
quanh nó; Ii sẽ mang dấu âm (Ii
