Từ trường, Đường sức từ là gì? Quy tắc nắm tay phải để xác định chiều đường sức từ - Vật lý 11 bài 19

14:15:1627/11/2021

Trong chương I chúng ta đã nghiên cứu lực điện - lực tương tác giữa các điện tích đứng yên. Nguồn gốc của lực điện là điện trường. Một vấn đề tự nhiên được đặt ra là khi các điện tích chuyển động thì lực tương tác giữa chúng ra sao? Chúng gây ra loại trường gì?

Bài viết này sẽ giúp các em biết về từ trường, biểu diễn từ trường bằng đường sức từ, quy tắc nắm tay phải để xác định chiều của đường sức từ, các tính chất của đường sức từ và từ trường trái đất.

I. Nam châm

1. Nam châm là gì? Nam châm là loại quặng sắt có khả năng hút được sắt vụn.

Vật liệu dùng để làm nam châm thường là các chất (hoặc là các hợp chất của chúng) như: sắt, niken, côban, mangan, gađôlinium, disprôsium.

2. Trên một nam châm, có những miền hút sắt vụn mạnh nhất: đó là các cực của nam châm. Mỗi nam châm bao giờ cũng có hai loại cực phân biệt được đặt tên là cực Nam (S) và cực Bắc (N).

3. Giữa các nam châm có tương tác với nhau thông qua các lực đặt vào các cực được gọi là lực từ. Cụ thể hai cực của hai nam châm đặt gần nhau sẽ đẩy nhau khi chúng cùng tên và hút nhau khi chúng khác tên.

Lực tương tác đó gọi là lực từ và các nam châm được gọi là có từ tính.

Các loại nam châm phổ biến là: Nam châm chữ U; Nam châm thẳng; Nam châm tròn; Nam châm điện.

II. Từ tính của dây dẫn có dòng điện

Thực nghiệm chứng tỏ rằng, dây dẫn có dòng điện (gọi tắt là dòng điện) cũng có từ tính như nam châm.

- Dòng điện có thể tác dụng lực lên nam châm.

- Nam châm có thể tác dụng lực lên dòng điện.

- Hai dòng điện có thể tương tác với nhau.

→ Kết luận: Dòng điện và nam châm đều có từ tính.

III. Từ trường

1. Sự tồn tại từ trường của dòng điện và nam châm

- Xung quanh một dòng điện hay một nam châm tồn tại một từ trường. Chính từ trường này đã gây ra lực tác dụng lên một dòng điện khác hay một nam châm khác đặt trong đó.

2. Định nghĩa từ trường

- Từ trường là một dạng vật chất tồn tại trong không gian mà biểu hiện cụ thể là sự xuất hiện của lực từ tác dụng lên một dòng điện hay một nam châm đặt trong đó.

3. Hướng của 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 kỳ trong khoảng không gian ấy. Kim nam châm nhỏ, dùng để phát hiện từ trường, gọi là nam châm thử.

- Quy ước: Hướng của từ trường tại một điểm là hướng Nam - Bắc của kim nam châm nhỏ nằm cân bằng tại điểm đó.

IV. Đường sức từ

1. Định nghĩa đường sức từ

- Đường sức từ là những đường vẽ ở trong không gian có từ trường, sao cho tiếp tuyến tại mỗi điểm có phương trùng với phương của từ trường tại điểm đó.

- Quy ước chiều của đường sức từ tại mỗi điểm là chiều của từ trường tại điểm đó.

- Có thể quan sát hình dạng của những đường sức từ bằng thí nghiệm từ phổ.

2. Các ví dụ về đường sức từ

* Ví dụ 1: Từ trường của dòng điện thẳng rất dài như hình vẽ.

Đường sức từ của dòng điện thẳng

• Đặc điểm Đường sức từ của dòng điện thẳng

- Là những đường tròn nằm trong những mặt phẳng vuông góc với dòng điện và có tâm nằm trên dòng điện;

• Có chiều được xác định bởi quy tắc nắm tay phải:

- Để bàn tay phải sao cho ngón cái nằm dọc theo dây dẫn và chỉ theo chiều dòng điện, khi đó các ngón kia khum lại cho ta chiều của các đường sức từ.

Quy tắc nắm tay phải xác định chiều đường sức từ Quy tắc nắm tay phải

- Đường sức từ của dòng điện thẳng có chiều hướng về phía SAU mặt phẳng hình vẽ:

- Đường sức từ của dòng điện thẳng có chiều hướng về phía TRƯỚC mặt phẳng hình vẽ

* Ví dụ 2: Từ trường của dòng điện tròn như hình vẽ.

Ta gọi mặt Nam của dòng điện tròn là mặt khi nhìn vào ta thấy dòng điện chạy theo chiều kim đồng hồ, còn mặt Bắc thì ngược lại.

Các đường sức từ của dòng điện tròn có chiều đi vào mặt Nam và đi ra từ mặt Bắc của dòng điện tròn ấy. Đường sức từ của dòng điện tròn

3. Các tính chất của đường sức từ

a) Qua mỗi điểm trong không gian chỉ vẽ được một đường sức từ.

b) Các đường sức từ là những đường cong khép kín hoặc vô hạn ở hai đầu.

c) Chiều của các đường sức từ tuân theo những quy tắc xác định (quy tắc nắm tay phải, quy tắc vào Nam ra Bắc).

d) Người ta quy ước vẽ các đường sức từ sao cho chỗ nào từ trường mạnh thì các đường sức từ mau và chỗ nào yếu thì các đường sức từ thưa.

V. Từ trường trái đất

Kim nam châm luôn luôn chịu tác dụng của từ trường Trái Đất (địa từ trường). Do đó chúng ta có thể dùng la bàn để xác định phương hướng.

Từ trường trái đất

Trên đây KhoiA.Vn đã giới thiệu với các em về Từ trường, Đường sức từ là gì? Quy tắc nắm tay phải để xác định chiều đường sức từ. Hy vọng bài viết giúp các em hiểu rõ hơn. Nếu có câu hỏi hay góp ý các em hãy để lại bình luận dưới bài viết, chúc các em thành công.