Từ trường SVIP

I. KHÁI NIỆM TỪ TRƯỜNG

1. Tính chất từ của nam châm

Nam châm vĩnh cửu thường được làm từ sắt, cobalt, nickel hoặc hợp chất của chúng.

Nam châm điện phổ biến trong thực tế, đơn giản là một cuộn dây có dòng điện. Để tăng từ trường, người ta dùng lõi bằng vật liệu từ như sắt pha silicon.

Trên nam châm, vùng hút vụn sắt mạnh nhất gọi là cực từ, gồm hai loại:

- Cực bắc (N) – North

- Cực nam (S) – South

Tương tác giữa nam châm với nam châm, dòng điện với nam châm, hoặc dòng điện với dòng điện đều được gọi chung là tương tác từ. Lực gây ra trong các tương tác này gọi là lực từ.

2. Định nghĩa 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 trường gây ra lực từ tác dụng lên một nam châm, một dòng điện hay một hạt mang điện chuyển động đặt trong nó.

Nhờ tính chất này, người ta dùng kim nam châm (nam châm thử) để phát hiện sự tồn tại của từ trường.

II. 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 \(\overset{\rightarrow}{B}\), là chiều từ cực từ nam đến cực 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.

- 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

✽ Đường sức từ của 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.

✽ Đường sức từ của từ trường đều

Từ trường đều là từ trường có các đường sức từ là đường thẳng, song song và cách đều nhau.

Ví dụ: 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