Bài 14: Từ trường | Vật Lí 12 | CHƯƠNG III: TỪ TRƯỜNG - Lớp 12 - Kết Nối Tri Thức Với Cuộc Sống

(Trang 55)

CHƯƠNG III. TỪ TRƯỜNG

Từ trường được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như y học, công nghiệp, nông nghiệp, kĩ thuật, điện tử,... Kiến thức nào về từ trường đã làm cơ sở cho những ứng dụng này?

Nội dung

• Từ trường

• Lực từ tác dụng lên dây dẫn mang dòng điện. Cảm ứng từ

• Từ thông. Hiện tượng cảm ứng điện từ

• Máy phát điện xoay chiều

• Ứng dụng hiện tượng cảm ứng điện từ

• Điện từ trường. Mô hình sóng điện từ

(Trang 56)

BÀI 14. TỪ TRƯỜNG

I. TƯƠNG TÁC TỪ

Hình 14.1. Thí nghiệm về tương tác giữa nam châm với kim nam châm

                                                             a) Kim nam châm tự do

                                                            b) Khi hai cực cùng tên lại gần nhau

                                                            c) Khi hai cực khác tên lại gần nhau

Bắc N; Nam S

Hình 14.2. Thí nghiệm của Oersted (Ơ-xtét) về tương tác giữa dòng điện và kim nam châm

Dòng điện;

Hình 14.3. Thí nghiệm tương tác giữa hai dòng điện

Tương tác giữa nam châm với nam châm, giữa dòng điện với nam châm và giữa dòng điện với dòng điện đều gọi là tương tác từ. Lực tương tác trong các trường hợp đó gọi là lực từ.

II. TỪ TRƯỜNG

1. Khái niệm từ trường

Các thí nghiệm ở trên cho thấy khi kim nam châm đặt gần một nam châm hay một dòng điện, thì có lực từ tác dụng lên kim nam châm. Ta nói, xung quanh nam châm, xung quanh dòng điện có từ trường.

(Trang 57)

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 từ tác dụng lên một dòng điện hay một nam châm khác đặt trong nó.

2. Tính chất cơ bản của từ trường

Tính chất cơ bản của từ trường là nó gây ra lực từ tác dụng lên một nam châm hay một dòng điện đặt trong nó. Nhờ tính chất này người ta dùng kim nam châm, gọi là nam châm thử để phát hiện sự tồn tại của từ trường.

3. Cảm ứng từ

- Để đặc trưng cho từ trường về mặt tác dụng lực người ta đưa vào một đại lượng vectơ gọi là cảm ứng từ, kí hiệu là

- Ta thừa nhận rằng lực từ tác dụng lên một dòng điện (đoạn dây dẫn có dòng điện chạy qua) hay một nam châm đặt trong từ trường ở điểm nào lớn hơn thì cảm ứng từ tại điểm đó lớn hơn. Độ lớn của cảm ứng từ  được xác định ở bài sau (xem Bài 15).

- Từ trường đều là từ trường có cảm ứng từ tại mọi điểm đều bằng nhau.

III. ĐƯỜNG SỨC TỪ

1. 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 14.4. Hình ảnh các mạt sắt phân bố xung quanh nam châm thẳng

(Trang 58)

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

(Trang 60)

2. 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 vẽ ở trong không gian có từ trường sao cho tiếp tuyến với nó tại mỗi điểm trùng với phương của vector cảm ứng từ tại điểm đó. Chiều của đường sức từ là chiều của vector cảm ứng từ.

Hình 14.8. Đường sức từ

Đường sức từ về trong Hình 14.8 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.

Dùng nam châm thử đặt trên đường sức từ, ta biết được chiều của đường sức từ (Hình 14.8). Ta cũng có thể xác định chiều của đường sức từ theo quy tắc nắm bàn tay phải như sau:

+ Đối với dòng điện thẳng: Giơ ngón cái của bàn tay phải hướng theo chiều dòng điện, khum bốn ngón tay kia xung quanh dây dẫn thì chiều từ cổ tay đến bốn ngón tay đó là chiều của đường sức từ (Hình 14.9).

Đường sức từ; I

Hình 14.9. Quy tắc nắm bàn tay phải đối với dòng điện thẳng

(Trang 61)

+ Đối với dòng điện tròn và ống dây: Khum bàn tay phải sao cho chiều từ cổ tay đến các ngón tay trùng với chiều dòng điện chạy qua các vòng dây thì chiều ngón tay cái choãi ra chỉ chiều của đường sức từ (Hình 14.10).

Đường sức từ; I

Hình 14.10. Quy tắc nắm bàn tay phải đối với dòng điện tròn

? Đặt một kim nam châm nhỏ trên mặt phẳng vuông góc với dòng điện thẳng. Khi cân bằng, kim nam châm nằm ở vị trí như Hình 14.11. Hãy xác định chiều của dòng điện chạy qua dây dẫn.

Hình 14.11. Kim nam châm đặt trong từ trường của dây dẫn thẳng mang dòng điện

EM ĐÃ HỌC

◾ Từ trường là trường lực gây ra bởi dòng điện hoặc nam châm, là một 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 nó.

◾ Đường sức từ là những đường vẽ ở trong không gian có từ trường sao cho tiếp tuyến với nó tại mỗi điểm trùng với phương của vector cảm ứng từ tại điểm đó. Chiều của đường sức từ là chiều của vector cảm ứng từ.

EM CÓ THỂ

◾ Giải thích được nguyên tắc hoạt động của la bàn.

◾ Nêu được ứng dụng của nam châm trong cuộc sống như tàu đệm từ, nam châm điện.