Khái niệm từ trường SVIP

1. TỪ TRƯỜNG

➤ Khái niệm từ trường

Lực tương tác giữa các nam châm, giữa nam châm và dòng điện hay giữa các dòng điện được gọi là lực từ. Dạng vật chất bao quanh một nam châm (hoặc dây dẫn mang dòng điện) được gọi là từ trường. Từ trường tác dụng lực từ lên một dòng điện hay một nam châm đặt trong nó.

Từ trường là trường lực gây ra bởi dòng điện hoặc nam châm, là một dạng của vật chất tồn tại xung quanh dòng điện hoặc nam châm mà biểu hiện cụ thể là sự xuất hiện của lực tác dụng lên một dòng điện hay một nam châm khác đặt trong đó.

➤ Từ phổ

Để có thể thấy hình ảnh trực quan của từ trường, ta sử dụng các mạt sắt mịn. Các mạt sắt mịn đặt trong từ trường bị nhiễm từ khiến chúng trở thành các nam châm thử.

Hình ảnh các mạt sắt phân bố xung quanh nam châm thẳng

Hình ảnh những đường tạo ra bởi các mạt sắt gọi là từ phổ. Từ phổ cho ta thấy hình ảnh trực quan của từ trường.

2. CẢM ỨNG TỪ

➤ Khái niệm cảm ứng từ

Để đặc trưng cho từ trường về phương diện tác dụng lực tại một điểm, người ta đưa ra khái niệm vectơ cảm ứng từ, kí hiệu \(\overrightarrow{B}\). Ta quy ước chiều từ cực Nam sang cực Bắc của kim nam châm là chiều của \(\overrightarrow{B}\).

Cảm ứng từ tại một điểm gây ra bởi một dòng điện chạy trong dây dẫn thẳng dài vô hạn là một vectơ nằm trong mặt phẳng (α) vuông góc với dòng điện, có phương tiếp tuyến với đường tròn đi qua điểm đó. Trong đó, tâm đường tròn là giao điểm của dòng điện và mặt phẳng (α), có chiều từ cực Nam sang cực Bắc của kim nam châm tại mỗi điểm đang xét.

Vectơ cảm ứng từ do dòng điện chạy trong dây dẫn thẳng dài vô hạn gây ra tại một điểm bất kì

➤ Đường sức từ

Để biểu diễn về mặt hình học của từ trường trong không gian, người ta đưa ra khái niệm đường sức từ.

Đường sức từ là những đường mô tả từ trường, sao cho tiếp tuyến tại bất kì điểm nào trên đường sức từ đều có phương, chiều trùng với phương, chiều của vectơ cảm ứng từ tại điểm đó.

  Đường sức từ của nam châm thẳng

Đường sức từ của nam châm hình chữ U

Đường sức từ của dòng điện thẳng

Đường sức từ của dòng điện chạy trong ống dây

Đường sức từ vẽ trong các hình trên tương ứng với các từ phổ của nam châm thẳng, nam châm hình chữ U, của dòng điện thẳng và dòng điện chạy qua ống dây.

Đối với nam châm, các đường sức từ ở ngoài nam châm có chiều đi ra từ cực Bắc, đi vào cực Nam.

- Các đặc điểm của đường sức từ:

+ Tại mỗi điểm trong từ trường, chỉ có thể vẽ được một đường sức từ đi qua và chỉ một mà thôi.

+ Các đường sức từ là những đường cong khép kín.

+ Nơi nào từ trường mạnh hơn thì các đường sức từ ở đó vẽ dày hơn, nơi nào từ trường yếu hơn thì các đường sức từ vẽ thưa hơn.

Từ trường đều là từ trường có vectơ cảm ứng từ tại mọi điểm đều bằng nhau. Từ trường đều có các đường sức từ song song, cách đều nhau. 

➤ Đường sức từ của một số dây dẫn đặc biệt

Dòng điện thẳng

Dòng điện chạy trong dây dẫn thẳng rất dài được gọi là dòng điện thẳng.

Đường sức từ của dòng điện thẳng rất dài với cường độ I:

+ Có dạng những đường tròn nằm trong những mặt phẳng vuông góc với dòng điện có tâm là giao điểm giữa dòng điện và mặt phẳng đó.

+ Có chiều được xác định bằng quy tắc nắm tay phải.

Để bàn tay phải sao cho ngón cái nằm dọc dây dẫn và chỉ theo chiều dòng điện, khi đó các ngón tay kia khum lại chỉ chiều của đường sức từ.

 Quy tắc nắm tay phải

Dòng điện tròn

Dòng điện chạy trong dây dẫn hình tròn được gọi là dòng điện tròn.

Người ta quy ước mặt nam của dòng điện tròn là mặt khi nhìn vào mặt đó, ta thấy dòng điện chạy theo chiều kim đồng hồ, còn mặt bắc thì ngược lại. Ta có:

Các đường sức từ của dòng điện tròn có chiều đi vào mặt nam và đi ra mặt bắc của dòng điện tròn ấy.

Đối với dòng điện tròn, quy tắc nắm tay phải được phát biểu như sau:

Khum bàn tay phải theo vòng dây của dòng điện tròn sao cho chiều từ cổ tay đến các ngón tay trùng với chiều dòng điện, khi đó, ngón cái choãi ra chỉ chiều đường sức từ.

1. Từ trường là trường lực gây ra bởi dòng điện hoặc nam châm, là một dạng của vật chất tồn tại xung quanh dòng điện hoặc nam châm mà biểu hiện cụ thể là sự xuất hiện của lực tác dụng lên một dòng điện hay một nam châm khác đặt trong đó.

2. Đường sức từ là những đường mô tả từ trường, sao cho tiếp tuyến tại bất kì điểm nào trên đường sức từ đều có phương, chiều trùng với phương, chiều của vectơ cảm ứng từ tại điểm đó.

3. Từ trường đều là từ trường có vectơ cảm ứng từ tại mọi điểm đều bằng nhau. Từ trường đều có các đường sức từ song song, cách đều nhau.