Từ trường là gì? Cảm ứng từ, đường sức từ và từ trường đều

Từ trường là gì? Cảm ứng từ, đường sức từ và từ trường đều

Trong chương trình vật lý 11, chúng ta làm quen với một chủ đề khá lạ đó là từ trường. Vậy từ trường là gì? Từ trường có những tính chất quan trọng như thế nào? Hãy cùng books tìm hiểu sâu về chủ đề này cũng như những dạng bài tập liên quan trong chương trình.

Từ trường là gì?

Từ trường là môi trường vật chất bao quanh các hạt mang điện có sự chuyển động. Từ trường gây ra lực từ tác dụng lên các vật có từ tính đặt trong nó.

Một số ví dụ về từ trường trong cuộc sống dễ hiểu:

• Hai nam châm hút nhau khi chúng đặt trong vùng từ trường của nhau.
• Lực từ tác dụng xuyên qua không gian.
• Tương tác từ giữa hai dòng điện song song cùng chiều hút nhau, ngược chiều đẩy nhau.

Nhận biết từ trường

Để phát hiện từ trường có tồn tại hay không trong cuộc sống, người ta sử dụng kim nam châm để xác định. Kim nam châm trạng thái cân bằng theo hướng N – B. Do đó, ta dễ dàng nhận biết được từ trường nhờ sử dụng dụng cụ này.

Ứng dụng từ trường

Một số vật dụng quan trọng hoạt động được nhờ tính chất của từ trường gồm có:

• Máy điện quay: máy phát điện, động cơ điện và một số loại máy móc tương tự
• Máy điện tĩnh: máy biến áp (biến thế) các loại, tụ điện,…
• Các dụng cụ ứng dụng lực hút sắt của từ trường: nam châm điện trong các cần cẩu sắt thép, các cuộn dây rơ le, cuộn dây đóng mở các van điện từ… và một số dụng cụ tương tự
• Các dụng cụ đo đạc và thăm dò tín hiệu và phát tín hiệu dùng từ trường: Phải kể đến như micrô, loa: dò và phát âm thanh, các bộ cảm biến đo độ rung, độ chấn động, còi điện, chuông báo nước,…
• Các ứng dụng sử dụng lực đẩy và lực cản của từ trường với các vật chuyển động: đệm từ trường trong xe lửa cao tốc, bộ cản dịu trong các đồng hồ đo đạc…
• Khi tần số của cảm ứng từ tăng lên đến mức nào đó, nó sẽ có thể phát ra ăng ten thành các sóng điện từ. Từ các sóng điện từ này, chúng ta có Radio, TV, điện thoại di động…
•  Ngoài ra từ trường còn được ứng dụng trong rất nhiều thiết bị Y Tế có ý nghĩa lớn.

Đường sức từ

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.

Ta có qui ước chiều của đường sức từ theo hướng: Đi ra từ cực Bắc – Đi vào từ cực Nam của thanh Nam Châm tại một điểm bất kì nào đó.

Cảm ứng từ

Cảm ứng từ là một đại lượng vật lý đặc trưng cho từ trường về phương diện tác dụng của lực từ. Nói một cách khác, cảm ứng từ là đại lượng diễn tả độ lớn của từ trường. Đơn vị của cảm ứng từ chính là Tesla (T).

Véc tơ cảm ứng từ có phương tiếp tuyến với đường sức từ tại điểm đó thì có chiều hướng từ cực nam sang cực bắc của nam châm đặt lên nó.

Từ trường đều

Từ trường có điểm chung là đặc tính  có đường sức từ song song, cùng chiều với nhau và có khoảng cách đều nhau. Do đó, độ lớn của cảm ứng từ trong từ trường đều là bằng nhau ở mọi điểm.

Trắc nghiệm cảm ứng từ, đường sức từ và từ trường đều

Câu 1. Trường hợp nào bên dưới sẽ không có sự xuất hiện của từ trường

A. Một thanh nam châm và một dòng điện không đổi đặt gần nhau.

B. Hai thanh nam châm đặt gần nhau

C. Một thanh nam châm và một thanh đồng đặt gân nhau

D. Một thanh nam châm và một thanh sắt non đặt gần nhau.

Đáp án chính xác C. Một thanh nam châm và một thanh đồng đặt gân nhau. Không có sự tạo ra từ trường ở các thanh kim loại.

Câu 2. Khẳng định nào sau đây là chính xác khi nói về từ trường

A. các cực cùng tên của nam châm thì đẩy và hút

B. Hai dòng điện không đổi, đặt song song cùng chiều thì hút nhau

C. các cực khác tên của nam châm thì đẩy nhau

D. nếu cực bắc của một nam châm hút một thanh sắt thì cực nam của thanh nam châm đẩy thanh sắt

Đáp án chính xác B. Hai dòng điện không đổi, đặt song song cùng chiều thì hút nhau

Câu 3: Phân biệt đường sức từ với điện trường tĩnh, chọn đáp án đúng nhất trong các câu dưới đây

A. Qua mỗi điểm trong không gian chỉ vẽ được một đường sức

B. các đường sức là những đường cong khép kín ( hoặc vô hạn ở hai đầu)

C. chiều của đường sức tuân theo những quy tắc xác định

D. chỗ nào từ trường ( hay điện trường) mạnh thì vẽ các đường sức mau và chỗ nào từ trường ( hay điện trường) yếu thì vẽ các đường sức thưa.

Đáp án chính xác: Các đường sức là những đường cong khép kín ( hoặc vô hạn ở hai đầu)

Câu 4: Xung quanh vật nào dưới đây không phát ra từ trường?

A. dòng điện không đổi

B. hật mang điện chuyển động

C. Hạt mang điện đứng yên

D. nam châm chữ U

Đáp án chính xác C. Hạt mang điện đứng yên

Câu 5. Hoàn thành câu sau để trở thành một khái niệm đúng. Đường sức từ có dạng là đường thẳng, song song, cùng chiều cách đều nhau xuất hiện

A. xung quanh dòng điện thẳng

B. xung quạnh một thanh nam châm thẳng

C. trong long của một nam châm chữ U

D. xung quanh một dòng điện tròn

Đáp án chính xác C. trong long của một nam châm chữ U

Làm quen với khái niệm từ trường, đồng nghĩa với việc tiếp xúc với một số dạng toán khá khó. Các dạng toán thường xuyên được sử dụng trong các đề thi THPT quốc gia, do đó, các em không thể bỏ qua những chủ đề lý thuyết trong chuyên đề này được.

Giáo dục