Khái niệm từ trường SVIP

1. TỪ TRƯỜNG

➤ Khái niệm từ trường

Từ trường là một dạng vật chất tồn tại xung quanh dòng điện hoặc nam châm, có khả năng tác dụng lực lên dòng điện hoặc nam châm khác đặt trong nó.

➤ Từ phổ

Để quan sát trực quan từ trường, người ta thường rắc mạt sắt mịn lên khu vực có từ trường.
Khi đó, các mạt sắt bị nhiễm từ, trở thành những nam châm nhỏ, giúp hiển thị hình ảnh về hình dạng và hướng của từ trường. Hình ảnh này gọi là từ phổ.

Từ phổ cho ta một hình ảnh trực quan về cấu trúc và hướng của từ trường trong không gian.

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

2. CẢM ỨNG TỪ

➤ Khái niệm cảm ứng từ

Để mô tả tác dụng lực của từ trường, người ta sử dụng một đại lượng vectơ gọi là cảm ứng từ, kí hiệu là \(\overset{\rightarrow}{B}\).

Chiều của \(\overset{\rightarrow}{B}\): được quy ước trùng với chiều từ cực Nam đến cực Bắc của kim nam châm thử đặt trong từ trường.

Độ lớn: Tại điểm nào lực từ tác dụng mạnh hơn lên dòng điện hoặc nam châm, thì giá trị cảm ứng từ \(\overset{\rightarrow}{B}\) tại điểm đó cũng lớn hơn.

Ví dụ:

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

Cảm ứng từ tại một điểm do dòng điện thẳng dài vô hạn gây ra có các đặc điểm sau:

- Là một vectơ nằm trong mặt phẳng (α) vuông góc với dây dẫn có dòng điện.

- Phương: có phương là tiếp tuyến với đường tròn đi qua điểm đang xét.

- Chiều của vectơ cảm ứng từ: được xác định theo chiều từ cực Nam sang cực Bắc của kim nam châm tại điểm đó.

➤ Đường sức từ

Đường sức từ là đường cong trong không gian từ trường, sao cho tiếp tuyến tại mỗi điểm trùng với hướng của vectơ cảm ứng từ.
Chiều của đường sức là chiều của vectơ \(\overset{\rightarrow}{B}\).

  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

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

Đặc điểm của đường sức từ:

- Mỗi điểm trong từ trường chỉ có một đường sức đi qua.

- Đường sức từ là các đường cong khép kín.

- Từ trường mạnh: đường sức dày; Từ trường yếu: đường sức thưa.

Từ trường đều là từ trường có cảm ứng từ \(\overrightarrow{B}\) tại mọi điểm đều bằng 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.

- Có dạng là các đường tròn nằm trong mặt phẳng vuông góc với dây dẫn.

- Tâm của đường tròn là điểm giao giữa dây dẫn và mặt phẳng chứa đường sức.

- Chiều đường sức từ được xác định theo 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 uốn thành vòng tròn gọi là dòng điện tròn.

Quy ước về mặt nam và mặt bắc của dòng điện tròn:

- Mặt nam: là mặt mà khi nhìn vào thấy dòng điện chạy theo chiều kim đồng hồ

- Mặt bắc: là mặt mà khi nhìn vào thấy dòng điện ngược chiều kim đồng hồ

Chiều đường sức từ:

- Đi vào mặt nam

- Đi ra từ mặt bắc của vòng dây

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.