Khái niệm từ trường là gì?

Từ trường là môi trường tự nhiên vật chất xung quanh các hạt mang điện, có sự chuyển động như nam châm hút từ vĩnh cữu, dòng điện,… Từ trường gây ra lực từ tác động lên những vật có từ tính đặt trong nó.

Bạn Đang Xem: Từ trường là gì ? Tổng hợp kiến thức từ trường vật lý 11

Thực chất của từ trường do là vì xung quanh các điện tích chuyển động có từ trường gây ra. Vậy nên xung quanh hạt mang điện đứng yên chỉ có điện trường, hạt mang điện chuyển động có cả điện trường và từ trường.

Cách nhận diện từ trường

Thí nghiệm tác dụng từ của dòng điện

Sẵn sàng:

• Một cuộn dây dẫn điện
• Một la bàn hoặc có thể là cục nam châm hút từ để kiểm tra tính chất từ của dòng
• Một nguồn điện một chiều có nguồn điện áp là 5V
• Biến trở

Cách tiến hành:

Mắc cuộn dây qua một chiếc biến trở và sau đó lắp vào nguồn điện một chiều như hình minh họa.

Kết quả:

Khi mở công tắc nguồn nguồn có dòng điện đi qua tất cả chúng ta thấy kim của la bàn lệch đi.

Kết quả này cho thấy cuộn dây sinh ra từ trường và la bàn định hướng theo từ trường của cuộn dây.

Cách nhận diện từ trường

Tất cả chúng ta không thể thấy từ trường bằng mắt thường. Do vậy, để sở hữu thể nhận diện được từ trường trong không gian thường sẽ sử dụng kim nam châm hút từ (nam châm hút từ thử).

Công thức tính từ trường

Từ trường của dòng điện chạy trong dây dẫn thẳng dài có công thức là:

Trong số đó:

• B: cảm ứng từ (T)
• I: cường độ dòng điện (A)
• r: khoảng tầm cách từ dòng điện đến vị trí ta cần xét (m)

Từ trường của dòng điện chạy trong dây dẫn uốn thành vòng tròn

Nếu sườn dây tròn tạo bởi N vòng dây sít nhau thì sẽ có được công thức:

Trong số đó:

• B: cảm ứng từ (T)
• I là cường độ dòng điện (A)
• R là nửa đường kính vòng dây mang dòng điện(m)
• N là số vòng dây

Từ trường của dòng điện chạy trong ống dây dẫn hình trụ sẽ có được độ lớn bằng:

Trong số đó:

• B: cảm ứng từ (T)
• I là cường độ dòng điện (A)
• N là tổng số vòng dây
• l là chiều dài ống dây (m);
• n = Nl : số vòng dây quấn trên một đơn vị dài của ống dây

Một số khái niệm khác liên quan tới từ trường

Ngoài tìm hiểu về tri thức từ trường là gì? Các em cũng cần phải tìm hiểu một số khái niệm khác liên quan như: đường sức từ, cảm ứng từ và từ trường đều

1. Đường sức từ là gì?

Khái niệm

Đường sức từ là những đường cong kín hoặc thẳng dài vô tận không cắt nhau ở trong không gian có từ trường. Chúng đáp ứng tham gia tiếp tuyến tại mỗi điểm sẽ được đặt theo hướng trùng với vị trí hướng của từ trường nằm tại điểm đó.

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

Các ví dụ về đường sức từ

Nam châm từ thẳng

Đường sức từ bên phía ngoài nam châm hút từ thẳng sẽ là những đường cong có hình dạng đối xứng nhau qua trục của nam châm hút từ, có chiều đi ra từ cực bắc và đi vào cực nam.

Nam châm từ chữ U

Đường sức từ bên phía ngoài nam châm hút từ chữ U là những đường cong có hình dạng đối xứng qua trục của thanh nam châm hút từ, có chiều đi ra từ cực Bắc và đi vào cực là Nam.

Đường sức từ của từ trường trong khoảng trống không gian gian giữa hai cực của nam châm hút từ hình chữ U là những đường thẳng song song cách đều nhau. Từ trường trong khu vực đó là từ trường đều.

Tính chất của đường sức từ

• Đường sức từ là những đường cong hoặc thẳng ở trong không gian có từ trường, sao cho tại mỗi điểm được đặt theo hướng trùng với vị trí hướng của từ trường tại điểm đó và qua mỗi lăn tay có thể vẽ được một đường sức từ.
• Đường sức từ của từ trường tạo bởi dòng điện chạy trong dây dẫn có dạng là các đường tròn đồng tâm.

2. Cảm ứng từ là gì?

Hiện tượng lạ cảm ứng điện từ là hiện tượng kỳ lạ hình thành một suất điện động (hay còn gọi là điện áp) trên một vật dẫn khi vật dẫn này được đặt trong một từ trường biến thiên.

Vào năm 1831, nhà Vật lí người Anh Michael Faraday đã chứng tỏ rằng từ trường có thể sinh ra dòng điện qua thí nghiệm cho từ thông qua một mạch kín thay đổi. Dòng điện này được gọi là dòng điện cảm ứng và hiện tượng kỳ lạ này được gọi là hiện tượng kỳ lạ cảm ứng điện từ

3. Từ trường đều là gì?

Từ trường đều là từ trường có đường sức từ thẳng song song và cách đều nhau. Do đó, độ lớn của cảm ứng từ trong từ trường đều là bằng nhau ở mọi điểm.

Từ trường Trái Đất

Có thể hiểu từ trường Trái Đất là trường từ của Trái Đất, xuất hiện do tính chất từ của vật chất Trái Đất tạo ra. Từ trường Trái Đất tồn tại ở trong tim Trái Đất đến không gian rộng lớn xung quanh Trái Đất.

Phân biệt từ trường với điện trường

Nhiều người thường nhầm lẫn giữa từ trường với điện trường, vậy nên các em cần phải làm rõ về 2 khai niệm này để giải bài tập, ứng dụng chuẩn xác. Cụ thể:

Điện trường là mô hình tưởng tượng trong điện từ học, miêu tả cho môi trường tự nhiên vật chất đặc biệt quan trọng xung quanh những diện tích quy hoạnh. Điện trường thường sẽ tác động lên tất cả những hạt mang điện tích ở trong nó, gọi là lực điện.

Còn từ trường đó chính là môi trường tự nhiên vật chất đặc biệt quan trọng được sinh ra quanh những điện tích chuyển động hay được tạo nên là sự biến thiên của khá nhiều momen lưỡng cực từ hay điện trường.

Thông qua đó ta thấy, từ trường biến thiên sinh ra điện trường và trái lại, một điện trường biến thiên sẽ tạo nên từ trường. Điều này thể hiện hai trường biến thiên này còn có mỗi quan hệ với nhau, hay về mặt thực chất thì từ trường cùng với điện trường đó chính là những biểu hiện riêng của một trường thống nhất là điện từ trường.

Hay nói cách khác, điện từ trường đó chính là một trường thống nhất gồm 2 thành phần từ trường biến thiên và điện trường biến thiên.

Ứng dụng của từ trường

Cảm ứng điện từ là một hiện tượng kỳ lạ cực kỳ quan trọng trong đời sống hàng ngày, ngoài ra nó còn đóng vai trò to lớn trong các nghành nghề như y tế, công nghiệp,… Không chỉ vậy, nhờ có điện từ mà con người đã tạo ra một cuộc cách mệnh lớn trong nghành nghề ứng dụng kỹ thuật. Cụ thể:

1. Thiết bị gia dụng

Điện từ đóng vai trò là nguyên tắc thao tác làm việc cơ bản của rất nhiều thiết bị gia dụng mà bạn sử dụng hàng ngày như đèn điện, thiết bị nhà bếp, khối hệ thống điều hòa,…

Bếp từ

Xem Thêm : Tổng hợp từ A- Z những gì cần biết về HSK 4

Từ trường dao động tạo ra một từ thông liên tục và lúc này vật được đặt trên bếp từ đóng vai trò như lõi từ của máy biến áp. Do này đã tạo ra dòng điện xoáy (dòng điện Fuco hay dòng điện Foucault) lớn ở trong vật được đặt trên bếp.

Đèn huỳnh quang quẻ

Chấn lưu được sử dụng trong đèn điện hoạt động trên nguyên tắc điện từ. Tại thời khắc khi tất cả chúng ta bật đèn, nó sẽ tạo ra một điện áp cao trên hai đầu đèn và phóng điện qua đèn. Khi này dòng điện đi qua đèn tạo thành các ion tác động lên huỳnh quang quẻ làm đèn phát sáng.

Quạt máy

Quạt máy cũng như các khối hệ thống làm mát khác đều sử dụng động cơ điện. Những động cơ này hoạt động dựa trên nguyên tắc cảm ứng điện từ và chỉ khác nhau về ngân sách dựa trên ứng dụng và kích thước.

2. Trong công nghiệp

Máy phát điện

“Trái tim” của máy phát điện đó đó chính là một cuộn dây trong từ trường. Nguyên tắc hoạt động của máy phát điện là cuộn dây điện được quay trong từ trường với tốc độ không đổi và từ này sẽ tạo ra dòng điện xoay chiều.

Tàu đệm từ

Tàu đệm từ sử dụng nguyên tắc cơ bản của nam châm hút từ như khối hệ thống treo điện từ (EMS) và khối hệ thống treo động lực học (EDS). Những nam châm hút từ này sẽ xung quanh các đường ray dẫn hướng, lực quyến rũ giữa các hướng dẫn và nam châm hút từ nâng tàu lên.

3. Trong Y tế

Trường điện từ đóng một vai trò rất quan trọng trong các thiết bị y tế dùng làm điều trị tăng thân nhiệt cho bệnh ung thư, cấy ghép và chụp cộng hưởng từ (MRI).

GIÚP CON HỌC TOÁN KẾT HỢP VỚI TIẾNG ANH SIÊU TIẾT KIỆM CHỈ TRÊN MỘT APP MONKEY MATH. VỚI NỘI DUNG DẠY HỌC ĐA PHƯƠNG PHÁP GIÚP BÉ PHÁT TRIỂN TƯ DUY NÃO BỘ VÀ NGÔN NGỮ TOÀN DIỆN CHỈ VỚI 2K/NGÀY.

Bài tập liên quan tới từ trường

Cùng Monkey vận dụng những tri thức đã học trên để thực hiện một số bài tập Vật lí về từ trường sau đây.

Thắc mắc 1: Tính chất cơ bản của từ trường là gì?

1. Gây ra lực từ tác dụng lên nam châm hút từ hoặc lên dòng điện đặt trong nó

2. Gây ra lực quyến rũ lên những vật đặt trong nó

3. Gây ra lực đàn hồi tác dụng lên các dòng điện và nam châm hút từ đặt trong nó

4. Gây ra sự chuyển đổi về tính chất chất điện của môi trường tự nhiên xung quanh

Đáp án: A. Gây ra lực từ tác dụng lên nam châm hút từ hoặc lên dòng điện đặt trong nó

Thắc mắc 2: Từ trường không tồn tại ở đâu?

1. Xung quanh nam châm hút từ

2. Xung quanh điện tích đứng yên

3. Xung quanh dòng điện

4. Xung quanh Trái Đất

Đáp án: B. Xung quanh điện tích đứng yên

Thắc mắc 2: Chọn phát biểu sai khi nói về điện từ trường

1. Khi từ trường biến thiên theo thời kì sẽ có được một điện trường xoáy

2. Khi điện trường biến thiên theo thời kì, nó sinh ra một từ trường xoáy

3. Điện trường xoáy là điện trường mà các đường sức là những đường cong

4. Từ trường có những đường sức từ xung quanh vô hạn các đường sức điện

Đáp án: C. Điện trường xoáy là điện trường mà các đường sức là những đường cong

Thắc mắc 4: Xung quanh vật nào sau đây không có từ trường?

1. Dòng điện không đổi

2. Dòng điện mang hạt chuyển động

3. Hạt mang điện đứng yên

4. Nam châm từ chữ U và nam châm hút từ thẳng

Đáp án: C. Hạt mang điện đứng yên

Thắc mắc 5: Có hai thanh kim loại bằng sắt có vẻ ngoài giống nhau. Nếu tất cả chúng ta đặt hai thanh kim loại gần nhau thì chúng hút nhau. Có Kết luận gì về hai thanh đó?

1. Đó đó chính là hai thanh nam châm hút từ

2. Xem Thêm : Sự hài lòng của khách hàng là gì? Các phương pháp khảo sát sự hài lòng của khách hàng

   Một chiếc là thanh sắt và cái sót lại là nam châm hút từ

3. Có thể là hai thanh sắt hoặc hai thanh nam châm hút từ

4. Có thể là một thanh là nam châm hút từ và một thanh sắt hoặc cũng xuất hiện thể là hai thanh nam châm hút từ

Đáp án: D. Có thể là một thanh là nam châm hút từ và một thanh sắt hoặc cũng xuất hiện thể là hai thanh nam châm hút từ

Thắc mắc 6: Cảm ứng từ của một dòng điện chạy trong dây dẫn thẳng dài tại một điểm M có độ lớn tăng lên khi

A. M dịch chuyển theo phía vuông góc với dây và ra xa dây.

B. M dịch chuyển theo phía vuông góc với dây là lại gần dây.

C. M dịch chuyển theo đường thẳng song song với dây.

D. M dịch chuyển theo một đường sức từ.

Đáp án B

Cảm ứng từ của dòng điện trong dây dẫn thẳng dài ⇒ B tăng khi r giảm. ⇒ M dịch chuyển theo phía vuông góc với dây là lại gần dây.

Thắc mắc 7: Hai dòng điện cường độ I1 = 6 A, I2 = 9 A chạy trong hai dây dẫn thẳng song song dài vô hạn có chiều ngược nhau, được đặt trong chân khồng cách nhau một khoảng tầm a = 10 cm. Qũy tích những điểm mà tại đó véc -tơ cảm ứng từ bằng 0 là

A. đường thẳng song song với hai dòng điện, cách I1 20 cm, cách I2 30 cm.

B. đường thẳng vuông góc với hai dòng điện, cách I1 20 cm, cách I2 30 cm.

C. đường thẳng song song với hai dòng điện, cách I1 30 cm, cách I2 20 cm.

D. đường thẳng vuông góc với hai dòng điện, cách I1 30 cm, cách I2 30 cm.

Đáp án A

Thắc mắc 8: Khi để đoạn dây dẫn có dòng điện vào trong từ trường có vectơ cảm ứng từ, lực từ tác dụng lên dây dẫn sẽ

A. nằm dọc theo trục của dây dẫn.

B. vuông góc với dây dẫn.

C. vừa vuông góc với dây dẫn, vừa vuông góc với vectơ cảm ứng từ.

D. vuông góc với vectơ cảm ứng từ.

Đáp án C

Thắc mắc 9: Hai dòng điện cường độ I1 = 6 A, I2 = 9 A chạy trong hai dây dẫn thẳng song song dài vô hạn có chiều ngược nhau, được đặt trong chân không cách nhau một khoảng tầm a = 10 cm. Cảm ứng từ tại điểm M cách I1 = 6 cm và cách I2 = 4 cm có độ lớn bằng:

A. 5.10-5 T.

B. 6. 10-5 T.

C. 6,5. 10-5 T.

D. 8. 10-5 T.

Đáp án C

Thắc mắc 10: Một dây dẫn rất dài căng thẳng, ở giữa dây được uốn thành vòng tròn nửa đường kính R = 1,5 cm, tại chỗ chéo nhau dây dẫn được cách điện. Dòng điện chạy trên dây có cường độ 3 A. Cảm ứng từ tại tâm O của vòng tròn là:

A. 16,6.10-5 T.

B. 6,5. 10-5 T.

C. 7. 10-5 T

D. 18. 10-5 T.

Đáp án A

Như vậy, thông qua nội dung bài viết này, tất cả chúng ta đã làm rõ hơn về từ trường là gì, bên tính chất, những ứng dụng trong thực tế của từ trường và cùng thực hiện một số bài tập trắc nghiệm cơ bản. Hy vọng những thông tin này sẽ giúp đỡ bạn nắm vững cũng như biết thêm nhiều tri thức có ích và thành thục hơn trong những dạng bài tập liên quan tới từ trường. Hãy thường xuyên truy cập vào tri thức cơ bản để cập nhập thêm nhiều thông tin thú vị về các môn học nhé !

Bí quyết giúp con học nhanh, nhớ lâu ngữ pháp tiếng Anh bằng truyện & hình ảnh chuyển động cực thú vị