Lý thuyết Khái niệm từ trường - Vật lí 12 Chân trời sáng tạo

Lý thuyết Vật lí 12 Bài 9: Khái niệm từ trường

1. Từ trường

Khái niệm từ trường

Từ trường là trường lực gây ra bởi dòng điện hoặc nam châm, là một dạng của vật chất tồn tại xung quanh dòng điện hoặc nam châm 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.

Từ phổ

2. Cảm ứng từ

Khái niệm cảm ứng từ

Cảm ứng từ tại $\overrightarrow{B}$ một điểm gây ra bởi một dòng điện chạy trong dây dẫn thẳng dài vô hạn là một vectơ nằm trong mặt phẳng (α) vuông góc với dòng điện, có phương tiếp tuyến với đường tròn đi qua điểm đó. Trong đó, tâm đường tròn là giao điểm của dòng điện và mặt phẳng (α), có chiều từ cực Nam sang cực Bắc của kim nam châm tại mỗi điểm đang xét.

Đường sức từ

Đường sức từ là những đường mô tả từ trường, sao cho tiếp tuyến tại bất kì điểm nào trên đường sức từ đều có phương, chiều trùng với phương, chiều của vectơ cảm ứng từ tại điểm đó.

Tính chất của đường sức từ như sau:

- Tại mỗi điểm trong từ trường, có một và chỉ một đường sức từ đi qua điểm đó.

- Các đường sức từ là những đường cong kín. Đối với nam châm, các đường sức từ đi ra từ cực Bắc và đi vào cực Nam.

- Nơi nào từ trường mạnh hơn thì các đường sức từ ở đó mau (dày) hơn, nơi nào từ trường yếu hơn thì các đường sức từ ở đó thưa hơn.

Từ trường đều là từ trường có vectơ cảm ứng từ tại mọi điểm đều bằng nhau. Từ trường đều có các đường sức từ song song, cách đều nhau.

Đường sức từ của một số dây dẫn đặc biệt

Dòng điện thẳng

Mô hình hoá hình ảnh từ phổ ở Hình 9.6, ta thu được đường sức từ của dòng điện thẳng là những đường tròn đồng tâm với tâm là giao điểm của đoạn dây dẫn và tấm nhựa.

Quy tắc nắm tay phải: Đặt bàn tay phải sao cho ngón cái hướng theo chiều dòng điện, khum các ngón tay còn lại xung quanh đoạn dây dẫn, khi đó chiều từ cổ tay đến các ngón tay chỉ chiều của đường sức từ (Hình 9.7).

Dòng điện tròn

Mô hình hoá hình ảnh từ phổ ở Hình 9.8, ta thu được đường sức từ tại những điểm nằm trên trục vòng dây của dòng điện tròn là đường thẳng.

Quy tắc nắm tay phải: Khum bàn tay phải sao cho các ngón tay hướng theo chiều dòng điện trong vòng dây, khi đó ngón tay cái choãi ra chỉ chiều của đường sức từ trên trục vòng dây (Hình 9.9).

Dòng điện trong ống dây

Mô hình hoá hình ảnh từ phổ ở Hình 9.10, ta thu được đường sức từ tại những điểm nằm trên đường đi qua trục của ống dây là đường thẳng.

Quy tắc nắm tay phải: Khum bàn tay phải sao cho các ngón tay theo chiều dòng điện chạy qua ống dây, khi đó ngón tay cái choãi ra chỉ chiều của đường sức từ bên trong ống dây (Hình 9.11).

Trắc nghiệm: Khái niệm từ trường

PHẦN I. Câu trắc nghiệm nhiều phương án lựa chọn. Thí sinh trả lời từ câu 1 đến câu 7. Mỗi câu hỏi thí sinh chỉ lựa chọn một phương án.

Câu 1: Một thanh nam châm bao giờ cũng có

A. một loại cực từ.

B. hai loại cực từ.

C. ba loại cực từ.

D. một hoặc hai loại cực từ.

Câu 2: Khi đưa cực từ bắc của thanh nam châm này lại gần cực từ nam của thanh nam châm kia thì

A. chúng hút nhau.

B. tạo ra dòng điện.

C. chúng đẩy nhau.

D. chúng không hút cũng không đẩy nhau.

Câu 3: Phát biểu nào sau đây nói lên tính chất khác biệt của nam châm điện so với nam châm vĩnh cửu?

A. Nam châm điện có cực từ bắc và cực từ nam.

B. Nam châm điện có thể hút các vật làm bằng vật liệu từ.

C. Có thể bật hoặc tắt từ trường của nam châm điện.

D. Không thể đảo ngược được cực từ của nam châm điện.

Câu 4: Phát biểu nào sau đây mô tả đúng đường sức từ được tạo ra bởi một dây dẫn thẳng dài mang dòng điện?

A. Tia phát ra từ dây.

B. Đường tròn có tâm trên dây.

C. Đường thẳng song song với dây.

D. Hình elip có tâm trên dây.

Câu 5: Các đường sức từ xung quanh một dây dẫn thẳng dài mang dòng điện I (Hình 3.2) có hình dạng nào sau đây?

A. Các đường thẳng từ trái qua phải.

B. Các đường thẳng từ phải qua trái.

C. Các vòng tròn theo chiều kim đồng hồ.

D. Các vòng tròn ngược chiều kim đồng hồ.

Câu 6: Vật liệu nào sau đây không thể dùng làm nam châm?

A. Sắt và hợp chất của sắt.

B. Nickel và hợp chất của nickel.

C. Cobalt và hợp chất của cobalt.

D. Nhôm và hợp chất của nhôm.

Câu 7: Phát biểu nào dưới đây là sai?

A. Dựa vào hình ảnh của “đường mạt sắt” ta có thể biết chiều của đường sức từ.

B. Sử dụng quy tắc nắm bàn tay phải để xác định chiều của đường sức từ do các dòng điện gây ra.

C. Dùng nam châm thử đặt trên đường sức từ cho ta biết chiều của đường sức từ.

D. Với dòng điện thẳng các “đường mạt sắt” trên tờ bìa vuông góc với dòng điện là những đường tròn đồng tâm.

PHẦN II. Câu trắc nghiệm đúng sai. Trong mỗi ý a), b), c), d) ở mỗi câu, thí sinh chọn đúng hoặc sai

Câu hỏi: Để làm tăng từ trường của một nam châm điện, trong các phát biểu sau đây, phát biểu nào đúng, phát biểu nào sai?

a) Tăng cường độ dòng điện của nó.

b) Đảo ngược chiều dòng điện trong nó.

c) Thay lõi sắt của nó bằng lõi nhôm.

d) Giữ nguyên cường độ dòng điện, tăng số vòng dây của nó.

PHẦN III. Câu trả lời ngắn

Câu hỏi: Quy tắc bàn tay phải đối với dòng điện thẳng: Giơ ngón cái của bàn tay phải hướng …, khum bốn ngón tay kia xung quanh dây dẫn thì chiều từ … đó là chiều của đường sức từ. Điền từ có thiếu vào chỗ trống.