- Trên một nam châm, có những miền hút sắt vụn mạnh nhất, đó là các cực của nam châm. Mỗi nam châm có hai cực: Cực Bắc (kí hiệu là N) và cực Nam (kí hiệu là S).
Bạn đang xem: Qua mỗi điểm trong không gian có từ trường
- Một kim nam châm nhỏ được đặt tự do và có thể quay xung quanh một trục thẳng đứng đi qua trọng tâm của kim nam châm luôn nằm định hướng theo hướng Nam - Bắc.
- Thực nghiệm chứng tỏ rằng, giữa các nam châm có tương tác với nhau thông qua các lực đặt vào các cực: 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 được gọi là lực từ và các nam châm được gọi là có từ tính.
- Các loại nam châm:
+ Nam châm chữ U
+ Nam châm thẳng
+ Nam châm tròn
+ Nam châm điện
II. Từ tính của dây dẫn có dòng điện
1. Thực nghiệm chứng tỏ rằng, dây dẫn có dòng điện (gọi tắt là dòng điện) cũng có từ tính như nam châm. Cụ thể là:
a) Dòng điện có thể tác dụng lên nam châm;
b) Nam châm có thể tác dụng lực lên dòng điện;
c) Hai dòng điện có thể tương tác với nhau.
2. Kết luận
- Giữa nam châm với nam châm, giữa nam châm với dòng điện, giữa dòng điện với dòng điện có sự tương tác từ.
- Dòng điện và nam châm có từ tính.
III. Từ trường
1. 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 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
Để biểu diễn về mặt hình học sự tồn tại của từ trường trong không gian, người ta đưa ra khái niệm đường sức từ.
1. Định nghĩa
- Đường sức từ là những đường vẽ ở trong không gian có từ trường, sao cho tiếp tuyến tại mỗi điểm có hướng trùng với hướng 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
2.1. Đặc điểm đường sức từ của nam châm thẳng:
- Bên ngoài nam châm, đường sức từ là những đường cong, hình dạng đối xứng qua trục của thanh nam châm, có chiều đi ra từ cực bắc và đi vào cực Nam.
- Càng gần đầu thanh nam châm, đường sức càng mau hơn (từ trường càng mạnh hơn).
2.2. Đặc điểm đường sức từ của nam châm chữ U:
- Bên ngoài nam châm, đường sức từ là những đường cong có hình dạng đối xứng qua trục của thanh nam châm chữ U, có chiều đi ra từ cực Bắc và đi vao cực Nam.
- Càng gần đầu thanh nam châm, đường sức càng mau hơn (từ trường càng mạnh hơn).
- Đường sức từ của từ trường trong khoảng thời gian giữa hai cực của nam châm hình chữ U là những đường thẳng song song cách đều nhau. Từ trường trong khu vực đó là từ trường đều.
2.3. Từ trường của dòng điện thẳng rất dài
a) Các 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.
b) Có chiều được xác định bởi quy tắc nắm tay phải sau đây:
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 các đường sức từ.
2.4. Từ trường của dòng điện tròn
- Các đường sức từ của dòng điện tròn đều có chiều đi vào một mặt và đi ra mặt kia của dòng điện tròn ấy.
+ Đường sức từ ở tâm dòng điện là một đường thẳng vuông góc với mặt dòng điện tròn.
+ Quy ước: 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.
+ Ta có thể dùng quy tắc nắm tay phải để xác định chiều của đường sức từ tại tâm của dòng điện tròn: Khum bàn tay phải sao cho chiều cổ tay đến ngón tay chỉ chiều dòng điện tròn, thì ngón tay cái choãi ra chỉ chiều của đường sức từ đi qua tâm của dòng điện tròn.
+ Người ta có thể dùng quy tắc cái đinh ốc hoặc quy tắc vặn nút chai phải để xác định chiều đường sức từ của từ trường của một số sòng điện dạng đơn giản.
3. Các tính chất của đường sức từ
Các đường sức từ có những tính chất sau:
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.
Sơ đồ tư duy về từ trường
Từ trường là không gian xung quanh nam châm. Nam châm là công cụ thông dụng nhất để xác định từ trường. Vậy từ trường không tồn tại ở đâu?
Câu hỏi:
Từ trường không tồn tại ở đâu?
A. xung quanh nam châm
B. xung quanh điện tích đứng yên
C. xung quanh dòng điện
D. xung quanh Trái Đất
Đáp án đúng B.
Từ trường không tồn tại ở xung quanh điện tích đứng yên, hiện nay, nam châm là công cụ thông dụng nhất để xác định từ trường, thông thường, kim nam châm sẽ luôn ở trạng thái cân bằng theo hướng N-B.
Giải thích lý do vì sao chọn B là đúng
Từ trường là không gian xung quanh nam châm, xung quanh dòng điện có khả năng tác dụng lực từ lên kim nam châm đặt trong nó. Ta nói trong không gian đó có từ trường.
Từ mỗi vị trí nhất định trong của thanh nam châm hoặc của dòng điện kim nam châm đều chỉ một hướng xác định
Cách xác định từ trường
Hiện nay, nam châm là công cụ thông dụng nhất để xác định từ trường. Thông thường, kim nam châm sẽ luôn ở trạng thái cân bằng theo hướng N-B. Tuy nhiên, nếu xuất hiện từ trường, kim sẽ bị lệch hướng, giúp người dùng dễ dàng nhận biết.
Hoặc để xác định từ trường tồn tại xung quanh dây dẫn mang dòng điện, chúng ta có 3 cách như sau:
+ Tác dụng lực lên một dòng điện khác đặt cạnh
+ Tác dụng lực lên một hạt mang điện đang chuyển động dọc theo
+ Tác dụng lực lên một kim nam châm đặt cạnh
Một số khái niệm liên quan đến từ trường
+ Đường sức từ là các đường cong kín hoặc thẳng dài vô tận không cắt nhau trong không gian xung quanh nam châm và dòng điện. Đường sức từ là đường biểu diễn mật độ của từ trường, đường sức từ càng dày độ lớn của từ trường càng lớn và ngược lại.
+ Cảm ứng từ được ký hiệu bằng B là một đại lượng vật lý có hướng tại một điểm trong từ trường, đặc trùng cho độ mạnh yếu của từ trường, hướng của từ trường và tác dụng của lực từ. Chúng được đo bằng thương số giữa lực từ tác dụng lên dây dẫn mang dòng điện được đặt vuông góc với đường cảm ứng từ tại điểm đó.
Xem thêm: Ông Có Cả Cánh Đồng - Cảm Nghĩ Về Cánh Đồng Quê Hương
+Điện trường là một trường thống nhất. Chúng gồm có 2 phần biến thiên theo thời gian và có mối quan hệ mật thiết với nhau. Hai phần biến thiên đó là điện trường biến thiên và từ trường biến thiên.