Từ trường là gì? trong chương trình vật lí lớp 11 từ trường cũng là một môi trường đặc biệt không nhìn thấy nhưng có thể dùng đường sức từ để biểu diễn.
Từ trường là gì?
- Định nghĩa 1: từ trường là môi trường đặc biệt bao quanh các vật có từ tính (dòng điện, nam châm), biểu hiện của nó là tác dụng lên các vật có từ tính khác đặt trong đó.
- Định nghĩa 2: từ trường là môi trường đặc biệt bao quanh các điện tích chuyển động
Từ trường nằm trong chương trình vật lí lớp 11 chủ đề từ trường
Ví dụ về từ trường tồn tại quanh các vật có từ tính (nam châm, dòng điện)
Khi hai nam châm này nằm trong phạm vi từ trường của nam châm khác hoặc ngược lại thì chúng tương tác với nhau.
Vật có từ tính (màu đen) tương tác với nam châm khi đặt trong từ trường của nam châm
Nam châm điện tương tác với sắt
Tương tác từ giữa dòng điện và nam châm
Tương tác từ giữa hai dòng điện đặt trong từ trường của nhau.
Cách phát hiện và mô tả từ trường
Từ trường tương tác lên các vật có từ tính, căn cứ vào tính chất này ta cho các vật có từ tính tương đối nhỏ (mạt sắt) rắc xung quanh nam châm hay dòng điện để xem hình ảnh về từ trường.
Hình ảnh các đường sắp xếp của mạt sắt xung quanh nam châm và dòng điện thu được ở trên gọi là từ phổ.
Từ phổ là gì?
- Từ phổ là hình ảnh cụ thể về các đường sức từ, có thể thu được từ phổ bằng cách rắc mạt sắt xung quanh nam châm hoặc dòng điện.
- Từ hình ảnh từ phổ thu được chúng ta sẽ vẽ ra một đường trong không gian gọi là đường sức từ.
Các đặc điểm của đường sức từ trường
- Các đường sức từ được sử dụng để hình dung hướng và cường độ của từ trường xung quanh một nam châm.
- Các đường sức từ được vẽ sao cho hướng của từ trường tại một điểm bất kỳ tiếp tuyến với đường sức tại điểm đó.
- Cường độ của từ trường được biểu thị bằng mật độ của các đường sức, với các đường càng gần nhau cho thấy từ trường càng mạnh.
- Đường sức từ có thể được sử dụng để nghiên cứu nam châm và thiết kế các thiết bị sử dụng từ trường, chẳng hạn như động cơ điện và máy phát điện.
Hình ảnh đường sức từ (magnetic field)
Từ trường đều là từ trường có đường sức là những đường thẳng song song cách đều nhau
Hình ảnh các đường sức từ trường góc nhìn trong không gian 3 chiều.
Bài tập ví dụ về tính lực từ tác dụng lên một đoạn dây điện
Bài tập 1: Một dây dẫn có chiều dài 10m đặt trong từ trường đều B=5.10-2T. Cho dòng điện cường độ 10A chạy qua dây dẫn.
a/ xác định lực từ tác dụng lên dây dẫn khi dây dẫn đặt vuông góc với \[\vec{B}\]
b/ Nếu lực từ tác dụng có độ lớn bằng \[2,5\sqrt{3}\] N. Xác định góc giữa \[\vec{B}\] và chiều dòng điện.
Bài tập lực từ tác dụng lên đoạn dây điện
a/ F=B.I.l.sin90o=5N
b/ F=B.I.l.sinα =\[2,5\sqrt{3}\] => α=60o.
Bài tập 2: Dòng điện cường độ 10A chạy qua khung dây dẫn tam giác vuông MNP theo chiều MNPM như hình vẽ. Biết MN=30cm, NP=40cm. Từ trường đều B=0,01T vuông góc với mặt phẳng khung dây. Tính lực từ tác dụng lên các cạnh của khung dây, vẽ hình minh họa.
Bài tập lực từ tác dụng lên đoạn dây điện
F$_{MN}$ =B.I.MN.sin90o=0,03N
F$_{NP}$=B.I.NP.sin90o=0,04N
MP=\[\sqrt{MN^{2}+ NP^{2}}\]
F$_{MP}$ = B.I.MP.sin90o=0,05N