Bài giảng Tĩnh điện học - Chương 9: Lực Lorentz

1Trường Đai học Quốc Gia TpHCM
Đại học Bách Khoa
2Câu hỏi: Nêu đặc điểm của lực từ tác dụng lên
một đoạn dây dẫn mang điện đặt trong từ
trường.
Trả lời
• Điểm đặt: tại trung
điểm đoạn dây.
• Phương: vuông góc với
mặt phẳng (B,I).
• Chiều: xác đònh theo
quy tắc bàn tay trái.
S
N
I
3Quy tắc bàn tay trái:
Đặt bàn tay trái duoãi
thẳng sao cho:
- Các đường cảm ứng từ
xuyên vào lòng bàn tay.
- Chiều từ cổ tay đến các
ngón tay trùng với chiều
dòng điện.
Khi đó, ngón cái choãi ra
900 chỉ chiều của lực từ.
IBF
Ôn tập một chút
4I
F
B
5Câu hỏi: Nêu đặc điểm của lực từ tác dụng lên
một đoạn dây dẫn mang điện đặt trong từ
trường đều
Trả lời
• Điểm đặt: tại trung điểm
đoạn dây.
• Phương: vuông góc với
mặt phẳng ( ,I).
• Chiều: xác đònh theo
quy tắc bàn tay trái.
• Độ lớn: F=B.I.l.sin( ,I)
S
N
FI
B
ur
B
ur
Ôn tập một chút
6F
Minh họa chuyển động của dây
daããn dưới tác dụng của lực từ:
B
I
71. Khái niệm lực Lorentz.
2. Đặc điểm lực Lorentz:
a) Điểm đặt.
b) Phương.
c) Chiều.
d) Độ lớn.
8B
Đoạn dây
daãn mang
dòng điện đặt
trong từ
trường
seõ
chòu tác dụng
của lực từ
Nếu ngắt điện
thì lực từ
cuõng bò triệt
tiêu.
F
1. LỰC LORENTZ
9Kết luận:
Lực từ chỉ xuất hiện khi có
trong đoạn dây đang xét.
dòng điện
1. LỰC LORENTZ
10
Nhắc lại bản chất dòng
điện trong kim loại:
Là dòng các electron tự do
chuyển động có hướng.I
e - V
e - V
e - V
e - V
e - V
e - V
e - V
e - V
e - V
e - V
1. LỰC LORENTZ
11
Vậy mỗi electron chuyển động
Tổng hợp các lực
từ tác dụng lên
mỗi electron
chuyển động tạo
thành lực từ tác
dụng lên đoạn dây
mang
dòng điện.
I
e-
e-
e-
e-
e-
e-
e-B
F
f
f
f
f
f
f
f
1. LỰC LORENTZ
sẽ chịu tác dụng của lực từ.
12
Kết luận:
Mỗi điện tích tự do chuyển
động trong từ trường sẽ chịu
tác dụng của lực từ.
Lực này gọi là LỰC LORENTZ
1. LỰC LORENTZ
13
Lực Lorentz là lực từ
tác dụng lên hạt mang
điện chuyển động
trong từ trường.
1. LỰC LORENTZ:
14
MỐI TƯƠNG QUAN GIỮA LỰC TỪ TÁC
DỤNG LÊN ĐOẠN DÂY DẪN MANG ĐIỆN
VÀ LỰC LORENTZ:
I v
Lực từ Lực Lorentz
Dây dẫn Điện tích
Lực tổng hợp Lực thành phần
Đối tượng
tác dụng
Điều kiện
xuất hiện Có dòng điện Có chuyển động
Quan hệ
Xác đònh đặc điểm của lực Lorentz dựa vào
đặc điểm của lực từ tác dụng lên dây dẫn.
15
2a. Điểm đặt của lực
Lorentz:
Tại điện tích
chuyển động.
16
Phương và chiều của lực Lorentz tác
dụng lên mỗi hạt mang điện chuyển 
động trong đoạn dây daãn trùng với
I
e-
e-
e-
e-
e-
e-
e-B
F
f
f
f
f
f
f
f
2b. PHƯƠNG CỦA LỰC LORENTZ:
phương và chiều 
của lực từ tác 
dụng lên 
đoạn dây 
dẫn đó.
17
vr
B
e-
e-
e-
e-
e-
e-
e-
f
f
f
f
f
f
f
F
Phương của lực
vuông góc với mp(B, )
từ tác dụng lên
đoạn dây daãn mang dòng điện
I
Lorentz tác dụng
lên một điện tích chuyển
động
2b.PHƯƠNG CỦA LỰC LORENTZ:
18
Lực Lorentz có phương
vuông góc với mặt phẳng
chứa vector vận tốc của hạt
mang điện và vector cảm ứng
từ
B
ur
v
r
B
ur
mp( , ) v
r
F
ur
2b. PHƯƠNG CỦA LỰC LORENTZ:
19
Chiều của lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn mang
dòng điện
Đặt bàn tay trái duỗi thẳng:
Lòng bàn tay:
Chiều từ cổ tay đến các ngón
tay:
Ngón cái choãi 900:
xác đònh theo quy tắc bàn tay trái.
hứng các
đường cảm ứng từ
chiều của dòng điện
chiều
của lực từ.
I
B
F
2c. chiều CỦA LỰC LORENTZ:
20
Chiều chuyển động của hạt mang điện tự do:
I
¡ Cùng chiều dòng điện
khi hạt mang điện
dương.
¡ Ngược chiều dòng
điện khi hạt mang
điện âm.
V
V
V
V
2c. Chiều CỦA LỰC LORENTZ:
V
V
V
V
21
q> 0
Đặt bàn tay trái duỗi thẳng:
Các đường cảm ứng từ:
Chiều từ cổ tay đến các ngón tay:
Ngón cái choãi ra 900 chỉ:
xác định theo quy tắc bàn tay trái
xuyên vào lòng bàn tay
trùng với chiều của vector
vận tốc của hạt
Chiều của lực Lorentz nếu hạt mang điện dương.
B
v
q
q< 0
v
q
Bf
f
Chiều ngược lại nếu hạt mang điện âm
2c. CHIỀU CỦA LỰC LORENTZ:
22
q> 0
B
v
q
q< 0
v
q
Bf
f
Quy tắc bàn tay trái dùng xác
đònh lực Lorentz:
23
2d. ĐỘ LỚN CỦA LỰC LORENTZ:
Lực Lorentz là lực từ tác dụng lên
mỗi điện tích chuyển động trong từ
trường. Tổng hợp các lực Lorentz tạo
thành lực từ tác dụng lên đoạn dây.
Gọi N: số điện tích chuyển động trong đoạn dây.
F: lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn
f: lực Lore tz
Ff = 
N
Ta có:
Tìm f: • Tính F.
• Tính N
24
e - V
e - V
e - V
e - V
e - V
e - V
e - V
e - V
e - V
e - VS
A B
l
Xét đoạn dây AB hình trụ có tiết diện thẳng S, chiều
dài l:
Vậy:
2d. ĐỘ LỚN CỦA LỰC LORENTZ: Tính N:
Để đơn giản:
Gọi n: mật độ hạt.
V: thể tích đoạn dây
Ta có: N = n.V
V = S.l
N = nSl F Ff = =
N nSl
25
Độ lớn lực từ tác dụng lên đoạn dây daãn
mang dòng điện:
Với
I: cường độ dòng điện chạy trong đoạn dây (A)
B: cảm ứng từ (T)
l: chiều dài đoạn dây (m)
Tính F:
F = I.B.l. sin(B,I)
Chuyeån I q,v
f
l
F
nS
=
e- V
e- V
e- V
e- V
e - V
e- V
e- V
e- V
e- V
e- VS
A B
( )sin ,BIl B
f
Sl
I
n
=
r
2d. ĐỘ LỚN CỦA LỰC LORENTZ:
26
Cường độ dòng điện chạy trong đoạn dây: là điện
lượng chuyển qua tiết diện thẳng S của dây dẫn trong
một đơn vị thời gian (1s).
I= điện lượng của các điện tích nằm trong hình trụ SS’
= điện tích moãi hạt x số hạt có trong SS’
Vậy: I= nqSv
qI
t
=
= q(nSv)
Tính F:
Xét I:
Trong 1s: mỗi điện tích chuyển động được một đoạn v
S e
- V
e - V
e - V
e - V
e - V
e - V
e - V
e - V
e - V
e - V
e - V
e - V
e - V
e - V
v
S S’
( )sin ,BIl B
f
Sl
I
n
=
r( )sin ,B nqS Bvl
f
S l
I
n
=
r
2d. ĐỘ LỚN CỦA LỰC LORENTZ:
27
Gọi ( ,I )=a
Vậy:
ur
B
r r(B,v) = α
vr
( )sin ,B nqS Bvl
f
S l
I
n
=
r
V
V B
V
V
Tính F:
Xeùt sin(B,I):
Ø q>0: I
r r 0(B,v) = 180 - α
vrØ q<0: I
Trong câu 2 trường hợp: sin(B,v)= sin a=sin(B,I)
( ) ( )
r r
r rBnqSvlsin B,vf = = qBvsin B,v
nSl
2d. ĐỘ LỚN CỦA LỰC LORENTZ:
28
Với f: lực Lorentz (N)
q: điện tích của hạt (C)
v : vận tốc của hạt (m/s)
B: cảm ứng từ (T)
B
ur
vrf = qBvsin( , )
2d. ĐỘ LỚN CỦA LỰC LORENTZ:
29
30
§ Điểm đặt: tại điện tích đó
§ Phương: vuông góc với mp( , )
§ Chiều: xác đònh theo quy tắc bàn tay trái.
§ Độ lớn: f= q.B.v.sin( , )B
r
Là lực từ tác dụng lên một điện tích chuyển
động trong từ trường
B
r
vr
vr
31
32
B
Câu 1: Xác đònh lực Lorentz tác dụng lên các
điện tích chuyển động trong từ trường:
q>0
v
f
Củng cố
33
N S
Câu 2: Xác định các cực của nam châm
??
B
q<0
f
v
Củng cố
34
Trường Đai học Quốc Gia TpHCM
Đại học Bách Khoa