Từ trường SVIP

I. KHÁI NIỆM TỪ TRƯỜNG

1. Tính chất từ của nam châm

Nam châm vĩnh cửu thường được làm bằng một số chất (hoặc hợp chất của chúng) như sắt, cobalt, nickel,...

Trong thực tiễn, nam châm điện cũng được dùng phổ biến. Nam châm điện đơn giản nhất là một cuộn dây có dòng điện. Để tăng từ trường của nam châm điện, lõi của cuộn dây được làm bằng vật liệu từ, ví dụ như sắt pha silicon (silic).

Trên một nam châm, có những miền hút vụn sắt mạnh nhất: đó là các cực từ của nam châm. Mỗi nam châm bao giờ cũng có hai loại cực từ phân biệt. Một loại được đặt tên là cực từ bắc, kí hiệu N (viết tắt của North, theo tiếng Anh), loại kia là cực từ nam, kí hiệu S (viết tắt của South).

Nam châm có thể hút hoặc đẩy nam châm khác. Hai cực của hai nam châm được đưa lại gần nhau sẽ đẩy nhau khi chúng cùng loại và sẽ hút nhau khi chúng khác loại. Lực hút hoặc đẩy này được gọi là lực từ. Lực hút hoặc đẩy giữa nam châm và dòng điện, giữa dòng điện và dòng điện cũng được gọi là lực từ.

2. Định nghĩa từ trường

Lực điện tương tác giữa các điện tích thông qua điện trường. Lực từ cũng tác dụng thông qua một trường được gọi là từ trường (trường từ).

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

Định nghĩa này cho thấy, đặc trưng của từ trường là gây ra lực từ tác dụng lên nam châm hay dòng điện đặt trong nó.

Mặt khác, ta đã biết dòng điện là dòng chuyển dời có hướng của các điện tích. Vì vậy có thể suy ra từ trường của dòng điện chính là từ trường của các điện tích chuyển động tạo thành dòng điện đó.

Hiện nay lí thuyết và thực nghiệm đã chứng minh được rằng xung quanh điện tích chuyển động có từ trường.

Để phát hiện sự tồn tại của từ trường trong một khoảng không gian nào đó, người ta sử dụng kim nam châm nhỏ đặt tại những vị trí bất kì trong khoảng không gian ấy.

II. ĐƯỜNG SỨC TỪ

Đường sức từ là những đường vẽ trong không gian có từ trường, sao cho tiếp tuyến với nó tại mỗi điểm có phương trùng với phương của kim nam châm nhỏ nằm cân bằng tại điểm đó.

Quy ước: chiều của đường sức từ tại một điểm là chiều từ cực từ nam đến cực từ bắc của kim nam châm nhỏ nằm cân bằng tại điểm đó.

Hình dạng và chiều đường sức từ của một thanh nam châm

✽ Đường sức từ của 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

✽ Đường sức từ của 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.

✽ Đường sức từ của từ trường đều

Từ trường đều là từ trường mà các đường sức từ của nó là những đường thẳng song song và cách đều nhau.

Từ trường giữa hai cực của một nam châm hình chữ U có thể coi là từ trường đều.

Hình dạng và chiều đường sức từ của nam châm hình chữ U

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 và biểu hiện cụ thể là sự xuất hiện của lực từ tác dụng lên dòng điện hay nam châm khác đặt trong đó.

2. Đường sức từ là những đường vẽ trong không gian có từ trường, sao cho tiếp tuyến với nó tại mỗi điểm có phương trùng với phương của kim nam châm nhỏ nằm cân bằng tại điểm đó.

3. Chiều của đường sức từ tại một điểm là chiều từ cực từ nam đến cực từ bắc của kim nam châm nhỏ nằm cân bằng tại điểm đó.