- Giải Vật Lí Lớp 11
- Giải Sách Bài Tập Vật Lí Lớp 11
- Sách Giáo Viên Vật Lí Lớp 11
- Sách Giáo Khoa Vật Lý 11 nâng cao
- Giải Vật Lí Lớp 11 Nâng Cao
- Sách Giáo Viên Vật Lí Lớp 11 Nâng Cao
- Sách Bài Tập Vật Lí Lớp 11
- Sách Bài Tập Vật Lí Lớp 11 Nâng Cao
dòng chuyển dời có hướng của các hạt tích điện tạo thành dòng điện. vậy khi hạt tích diện chuyến động trong một từ trường thì hạt ấy có chịu tác dụng của lực từ không ? 1. định nghĩa lực lo-ren-xơ ta biết rằng, dòng điện trong kim loại là dòng chuyển dời có hướng của các êlectron. khi dây dẫn có dòng điện được đặt trong một từ trường, người ta giải thích lực từ tác dụng lên dây dẫn chính là tổng hợp các lực do từ trường tác dụng lên các electron chuyển động tạo thành dòng điện. một cách tổng quát : mọi hạt điện tích chuyển động trong một từ trường, đều chịu tác dụng của lực từ. lực từ này được gọi là lực lo-ren-xơ (lorentz). có thể làm những thí nghiệm chứng minh hiện tượng này. chẳng hạn khi đặt một nam châm lại gần một máy thu hình đang hoạt động, thì lực lo-ren-xơ tác dụng lên chùm êlectron đang rọi vào màn hình làm lệch quỹ đạo của dòng êlectron. do đó, hình ảnh trên màn hình bị nhiễu loạn.2. xác định lực lo-ren-xơ tuy rằng, dòng điện trong kim loại là dòng chuyển dời ngược chiều dòng điện của các electron (mang điện – e = -1.6.10’°c), nhưng để tiện lí giải và để có thể mở rộng kết quả tìm được cho mọi trường hợp, ta coi rằng dòng điện trong dây dẫn là dòng chuyển dời theo chiều dòng điện của các hạt điện tích qu= + e, theo Bài 20, lực từ f tác dụng lên phần tử dòng điện lĩ= imm. có phương vuông góc với i và b, có chiều tuân theo quy tắc bàn tay trái và có độ lớn được xác định bởi công thức: f = iiib sin ozở đây, ta giả thiết từ trường b là đều. lực từ f là tổng hợp các lực lo-ren-xơ tác dụng lên các hạt điện tích qọ chuyển động với cùng vận tốc ủ tạo thành dòng điện theo chiều ủ (hình 22.1). như vậy, lực từ tổng hợp phân chia đều cho các hạt điện tích. nếu n là tổng số hạt điện tích trong phần tử dòng điện thì lực lo-ren-xơ tác dụng lên mỗi hạt điện tích cho bởi:if iii = – = – bsi 22.1 f n bino (22.1)ơ là góc tạo bởi b và î= m.m. giả sử n là mật độ hạt điện tích trong dây dẫn, s là tiết diện dây dẫn thì:n = n x thể tích dây dẫn = nox. simặt khác, cường độ dòng điện i biểu thị lượng điện tích chuyển qua tiết diện strong thời gian một giây (hình 22.2). trong một giây, các hạt điện tích đi được đoạn đường bằng u, vậy cường độ dòng điện i cũng được tính bằng lượng điện tích chứa trong thể tích $x u mang số hạt suno, nghĩa là:i = 40(suп0)vậy (22.1) cho ta công thức xác định lực lo-ren-xơ: f = q ovbsinox (22.2) so sánh về hướng, ta nhận thấy î và ủ cùng hướng khi qọ > 0 và ngược hướng khi q0 < 0. vậy có thể kết luận: lực lo-ren-xơ do từ trường có cảm ứng từ b tác dụng lên một hạt điện tích 40 chuyển động với vận tốc ở :a) có phương vuông góc với ủ và b :22. xác định lực lo-ren-xơhình 22.2xác định cường độ döng điện qua tiết diện s135 b) có chiêu tuản theo quy tắc bàn tay trái: để bàn tay trái mở rộng sao cho từ trưởng hướng vào lòng bản tay, chiều từ cổ tay đến ngón giữa là chiếu của ủ khi qụ > 0 và ngược chiếu. ở khi q < 0. lúc đó, chiêu của lực lo-ren-xơ là chiếu ngón cái choảỉ ra :c) có độ lớn :f= |q|ubsino. (22.3) trong đó o là góc tạo bởi 0 và b (hình 22.3),b. 11; gf 22.3 xao dinh lục lo-ren-x0 tác dụng lên điện tích: a), q > 0, b) q < 0. ii - chuyên đông của hat điên tích trong tu truờng đêu 1. chú ý quan trọng*) khi nào lực loren-xơ bằng 0? giả sử một hạt điện tích qọ khối lượng m chuyển động dưới tác dụng duy nhất của lực lo-ren-xơ. khi đó, lực tác dụng fluôn luôn vuông góc với vận tốc u,ος nh lực lo-ren-xơ trên do đó công suất tức thời của lực tác dụng:hình ܢ ܓ , - fö α κ0 luôn bằng 0. vậy động năng của hạt (theo định lí biến thiên động năng) được bảo toàn, nghĩa là độ ンへ lớn vận tốc của hạt không đổi, chuyển động của hạt b. y ། là chuyển động đều. hình 224 2. chuyển động của hạt điện tích trong từtrường đềubây giờ ta hãy khảo sát chuyển động của một hạt điện tích q0, khối lượng m trong một từ trường đều b với giả thiết là vận tốc ban đầu của hạt vuông góc với từ trường. giả thiết hạt chịu tác dụng duy nhất của từ trường, phương trình chuyển động của hạt được viết:тd = f (22.4) vớifđược xác định theo hình 22.3.136 chọn hệ quy chiếu quán tính là oay2, sao cho cảm ứng từ b hướng dọc theo trục oz (hình 22.5). khi đó, nếu gọi thành phần của gia tốc theo phương 2 là a, thì theo (224), vì ā | b nghĩa làả || oz, nên:a,= 0, suy ra: u, = constkết quả cho thấy thành phần của vận tốc ở theo phương - không thay đổi. vì lúc đầu (t=0): u, = 0 (vận tốc ban đầu vuông góc với b) nên ta luôn có リ= 0, nghĩa là vectơ vận tốc ở luôn nằm trong mặt oyy : chuyển động của hạt điện tích là chuyểnăng động phăng trong mặt phăng vuông góc với từ trường.trong mặt phẳng đó, lực lo-ren-xơ luôn vuông góc với vận tốc ủ, nghĩa là đóng vai trò lực hướng tâm : 2f=" = alth (22.5)với r là bán kính cong của quỹ đạo. "c8vì độ lớn của vận tốc không đổi nên bán kính cong r của quỹ đạo không đổi, nói cách khác quỹ đạo là một đường tròn.kết luận : quỹ đạo của một hạt điện tích trong một từ trường đều, với điều kiện vận tốc ban đầu vuông góc với từ trường, là một đường tròn nằm trong mặt phẳng vuông góc với từ trường, có bán kính (cho bởi công thức (22,5)):(22.6)z lực lo-ren-xơ có nhiều ứng dụng trong khoahọc và công nghệ: đo lường điện từ, ống phóng điệntử trong truyền hình, khối phổ kế, các máy gia tốc,...v hình 22,5 chuyển động của hạt diện tích trong tử trưởng đều* hình 226 là quỹ đạo tròn của một êlectron trong một mặt phẳng vuông góc với từ trường đều b. xác định chiều của b.v hình 22,6|c4. từ công thức (226), hãy tính chu kì của chuyển động tròn đều của hat chứng tỏ rằng, chu kì đó không phụ thuộc vận tốc hạt (trong khi bán kính quỹ đạo tỉ lệ với vận tốc hạt).137 ܕܫܦܝ ܢܝ ܩ . . . . ܢܝܬܐ ܢܝܬܐܝ .ừ trường b cóg lên mộ q, chuyển động trong mộ | phương g gó i w và b, có chiế heo quy tắc bàn tay trái, và có độ lớn: f= q vbsino ܐܠ ܦܝ ܢܝ ܢ ܢܝܬܐ - ܩ ܦ - ܩ - - ܪܝܫ ܝ ܢ ܧ ܢ ܘ ܦ ܦ ܓܝܐ- ܥܘ ܓܝ- ܠ - ܥܘܓ ܐ ܐ ܐܠ - ܦ - ܟ ܒ ܥ ܢܝ ܢܝ ܥܐ ܢܝܘ ܘܐܠ- ܥܘ ܠ ܢܝ ܠ ܬ ܢܝ ܡܝ ܩ ܘ ܐ ܘ ܘ ܒܝ ܬܐ ཁ, từ trường với bán kính: r _ "” 9, 8câu hởi va bai tâp1. lực lo-ren-xơ là gì ? wiết công thức của lực lo-ren-xo. 2. phát biểu quy tắc bàn tay trái cho lực lo-fen-xo.3. phát biểu nào dưới đây là sai ? lực lo-ren-x0 a. vuông gốc vởi từ trưöng. b. vuông gốc vởi vận tốc. c. không phụ thuộc vào huởng của từ trưởng. d. phụ thuộc vào dấu của điện tích.4. phát biểu nào sau đây là đúng ? hạt êlec[ion bay vä0 trong một tu trưong déu theo hướng của từ trường b thì a huởng chuyển động thay đổi b, độ lớn của vận tốc thay đổi c. động năng thay đổi d. chuyển động không thay đổi1385. mộtion bay theo quỹ đạo tròn bản kinh rtrong một mặt phẳng vuông góc với các đường sức của một từ trường đều. khi độ lớn vận tốc tăng gấp đôi thì bán kính quỹ đạo là bao nhiêu ?a b. r. c. 2r. d. 4r.6.so sánh lục điện và lực lo-ren-xơ cùng tác dụng lên một điện tích. hạt prôtôn chuyển động theo quỹ đạo tròn bán kinh 5 m dưới tác dụng của một từ trưởng đều b = 10-? t. xác định:a) tốc độ của prôtôn. b) chu kì chuyển động của prôtôn. cho m = 1672.1027 kg. 8”. trong một từ trường đều có b thảng đứng, cho một dòng các ion bắt đầu di vao từ trường từ7.điểm a và đi ra tại c, sao cho ac là duóng tròn trong mặt phẳng ngang. các ion có cùng điện tích, cùng vận tốc đầu. cho biết khoảng cách ac giữa điểm đi vào và điểm đi ra đối với ion c.h.o" là 225 cm, xác định khoảng cách ac đối với các ion c.h.oh", c.hg , oh" ; choh, ch, ch, em có biết ?кноi pнбкеkhối phố kế là một ứng dụng trực tiếp của hiện tượng nói ở Bài tập 8. đó là một thiết bị có tác dụng tách riêng các hạt tích điện (các ion) có cùng điện tích nhưng khối lượng khác nhau. muốn vậy, ta cho dòng các ion bay vào một từ trường đều theo hướng vuông góc với các đường sức. khi đó các ion cùng điện tích có khối lượng khác nhau sẽ bay theo những nứa đường tròn có bán kính khác nhau.các máy gia tocđể thực hiện các phản ứng hạt nhân, người ta phải tăng tốc cho các chùm hạt diện tích sao cho năng lượng cúa các chùm hạt này đạt tới những giá trị ngày càng lớn. muốn đạt mục đích đó, người ta sử dụng các máy gia tốc, trong đó các hạt điện tích được tăng tốc nhờ các lực điện.trong các máy gia tốc thắng, các hạt diện tích được tăng tốc nhờ lực điện mạnh. chắng hạn trong máy gia tốc thắng có chiều dài 4 km của phòng thí nghiệm stan-fot, các hạt electron được tăng tốc đến năng lượng đạt giá trị 50 gev'.trong các máy gia tốc tròn, hạt điện tích chuyển động theo các quỹ đạo tròn dưới tác dụng của một từ trường đều có hướng vuông góc với vận tốc của hạt (hình 22.7). đồng thời hạt chuyến động trong một hộp hình tròn gồm hai nửa hộp rỗng hình chữ d nối vào một hiệu điện thế xoay chiều. tất cả đều nằm trong chân không. khi đó, điện trường xoay chiều giữa hai hình d có tác dụng tăng tốc cho hạt trong quá trình chuyến động: vận tốc hạt ngày càng tăng lên. cùng với bán kính quỹ đạo. khi động năng hình 22,7 của hạt tăng lên đến giá trị đú lớn thì người ta cho chùm máy gia tốc trẻ - .ܐܒ . . ܒ - - - y gia tốc tròn hạt bắn vào một tấm "bia" để tạo ra các phản ứng hạt nhân. hiện nay, máy gia tốc (lep - lhc) lớn nhất thế giới đã được xây dựng tại trung tâm nghiên cứu hạt nhân châu âu (cern) vào cuối những năm tám mươi của thế kỉ trước. trong "nhà máy” khống lồ này, các hạt điện tích bay theo những quỹ đạo tròn nằm trong một đường hầm hình tròn, có chu vi tới 27 km, nằm sâu dưới lòng đất 100 m, giữa hai nước pháp và thuỵ sĩ.(1) ev (electron vôn), đơn vị đo năng lượng hạt. 1 ev = 1,6.1 o"°j ; 1 gev = 1 o°ev.139 | tống kết treng iv1. lực từ là lực tương tác giữa hai nam châm, giữa một nam châm và một dây dẫn có dòng điện, hay giữa hai dây dẫn có dòng điện. – trong khoảng không gian xung quanh một nam châm hay xung quanh một dòng điện, tồn tại một từ trường. biểu hiện của từ trường trong một khoảng không gian nào đó là sự xuất hiện lực từ tác dụng lên một nam châm hay một đoạn dây dẫn có dòng điện đặt tại một điểm bất kì trong khoảng không gian ấy. – hướng của từ trường tại một điểm là hướng nam - bắc của kim nam châm nhỏ nằm cân bằng tại điểm đó. - đường sức từ là những đường vẽ ở trong khoảng không gian có từ trường sao cho iếp tuyến tại mỗi điểm có phương trùng với phương của từ trường tại điểm đó. 2. để đặc trưng cho từ trường tại một điểm trong không gian xung quanh một dòng điện, người ta định nghĩa một đại lượng gọi là cảm ứng từ, kí hiệu b. đó là một vectơ: - có hướng trùng với hướng của từ trường tại điểm đỏ , - có độ lớn tỉ lệ với cường độ dòng điện sinh ra từ trường, phụ thuộc vào hình dạng của dây dẫn mang dòng điện và cũng phụ thuộc vị trí của điểm đang xét. 3. một số biểu thức của độ lớn cảm ứngtaotư trưởngtừ b do một vài dòng điện có hình dạng đặc biệt gây ra :dòng điện chạy trong dây dẫnthẳng dàidòng điện chạy trong khung dây dẫn tròn(tại tâm khung tròn)dòng điện chạy || |} = 47t. 10: 7711 trong ống dây (trong lòng dẫn hình trụ ống dây)4. lực từ tác dụng lên phần tử dòng điện ii đặt trong từ trường đều : - chiều của lực : xác định theo quy tắc bàn tay trái: – độ lớn của lực: t’ = |}/{sino. 5. lực lo-ren-xơ (lực từ tác dụng lên hạt điện tích (q0, ủ) chuyển động): - chiều của lực : tuân theo quy tắc bàn tay trái khi q > 0: – độ lớn của lực: t’ = |q|u|}sin 0. – bán kính quỹ đạo tròn của hạt điện tích (qo, ü) chuyển động trong mặt phẳng vuông góc với từ trường đều b: