Lực từ. Cảm ứng từ SVIP

1. PHƯƠNG VÀ CHIỀU CỦA LỰC TỪ TÁC DỤNG LÊN DÒNG ĐIỆN

Khi có dòng điện có cường độ $I$ chạy qua đoạn dây dẫn đặt trong từ trường thì xuất hiện lực từ \(\overrightarrow{F}\) tác dụng lên đoạn dây dẫn mang dòng điện.

Lực từ \(\overrightarrow{F}\) có phương vuông góc với đoạn dây dẫn mang dòng điện đặt trong từ trường và vuông góc với đường sức từ.

Lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn mang dòng điện đặt trong từ trường đều có:

- Điểm đặt là tại trung điểm của đoạn dây.

- Phương vuông góc với mặt phẳng chứa đoạn dây dẫn mang dòng điện và vectơ cảm ứng từ.

- Chiều được xác định bằng quy tắc bàn tay trái: Đặt bàn tay trái sao cho vectơ cảm ứng từ \(\overrightarrow{B}\) hướng vào lòng bàn tay, chiều từ cổ tay đến các ngón tay trùng với chiều dòng điện, thì ngón tay cái choãi ra 90^o chỉ chiều của lực từ \(\overrightarrow{F}\) tác dụng lên dây dẫn mang dòng điện. 

Hình vẽ mô tả quy tắc bàn tay trái

2. ĐỘ LỚN CẢM ỨNG TỪ

Đoạn dây dẫn mang dòng điện hợp với vectơ cảm ứng từ \(\overrightarrow{B}\) một góc \(\alpha\)

Công thức của định luật Ampere về lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn mang dòng điện đặt trong từ trường đều:

\(F=BILsin\alpha\)        (1)

Trong đó: $B$ là cảm ứng từ; $I$ là cường độ dòng điện; $L$ là chiều dài đoạn dây mang dòng điện đặt trong từ trường, \(\alpha\) là góc hợp bởi đoạn dây mang dòng điện và vectơ cảm ứng từ \(\overrightarrow{B}\).

Trong hệ SI, đơn vị cảm ứng từ là tesla (T).

Trong công thức (1), $F$ đo bằng niutơn (N), $I$ đo bằng ampe (A) và $L$ đo bằng mét (m).

\(1T=\dfrac{1N}{1m.1A}\)

Vì \(1N=1kg.m.s^{-2}\) nên \(1T=1N/A.m=1kg/A.s^2=1kg.A^{-1}.s^{-2}\).

➤ Độ lớn cảm ứng từ của một số dòng điện có dạng đặc biệt đặt trong không khí

- Độ lớn cảm ứng từ tại một điểm cách dòng điện thẳng dài vô hạn một đoạn $r$:

\(B=2.10^{-7}\dfrac{I}{r}\)

- Độ lớn cảm ứng từ tại tâm dòng điện tròn có $N$ vòng dây và có bán kính $R$:

\(B=2\pi.10^{-7}\dfrac{NI}{R}\)

- Độ lớn cảm ứng từ bên trong ống dây có chiều dài $L$ và $N$ vòng dây (chiều dài ống dây rất lớn so với bán kính vòng dây):

\(B=4\pi.10^{-7}\dfrac{NI}{L}\)

với $I$ là cường độ dòng điện trong dây dẫn.

Nguyên lí chồng chất từ trường

Xét hệ có $n$ dây dẫn lần lượt mang các dòng điện có cường độ dòng điện là \(I_1,I_2,...,I_n\).

Cảm ứng từ do mỗi dòng điện gây ra tại điểm M trong không gian là \(\overrightarrow{B}_1,\overrightarrow{B}_2,...,\overrightarrow{B}_n\). Khi đó cảm ứng từ tổng hợp tại điểm M là:

\(\overrightarrow{B}_M=\overrightarrow{B}_1+\overrightarrow{B}_2+...+\overrightarrow{B}_n\)

1. Lực từ \(\overrightarrow{F}\) tác dụng lên đoạn dây dẫn dài \(L\) mang dòng điện có cường độ \(I\), đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ \(\overrightarrow{B}\) có:

- Điểm đặt tại trung điểm của đoạn dây mang dòng điện;

- Phương vuông góc với \(\overrightarrow{I}\) và \(\overrightarrow{B}\);

- Chiều tuân theo quy tắc bàn tay trái;

- Độ lớn: \(F=BILsin\alpha\).

2. Vectơ cảm ứng từ \(\overrightarrow{B}\) của từ trường tại một điểm:

- Có phương trùng với phương của nam châm thử đặt tại điểm đó.

- Có chiều đi từ cực Nam sang cực Bắc của nam châm thử đặt tại điểm đó.

- Có độ lớn \(B=\dfrac{F}{ILsin\alpha}\).