Lý thuyết chương: Từ trường hay, chi tiết nhất

1. Tương Tác Từ – Từ Trường

- Từ trường là một dạng vật chất, mà biểu hiện cụ thể là sự xuất hiện lực từ tác dụng lên một nam châm hay một dòng điện đặt trong khoảng không gian có từ trường

- Đặc trưng của từ trường là cảm ứng từ kí hiệu B→, đơn vị của cảm ứng từ là Tesla (T).

- Quy ước: Hướng của từ trường là hướng Nam - Bắc của kim nam châm nhỏ nằm cân bằng tại điểm đó.

2. Đường Sức Từ

- Là những đường vẽ ở trong không gian có từ trường, sao cho tiếp tuyến tại mỗi điểm có phương trùng với phương của từ trường tại điểm đó.

- Các tính chất của đường sức từ:

    + Qua mỗi điểm trong không gian có từ trường chỉ vẽ được một đường sức từ.

    + Các đường sức từ là những đường cong khép kín hoặc vô hạn ở hai đầu.

    + Chiều của các đường sức từ tuân theo những quy tắc xác định (quy tắc nắm tay phải, quy tắc vào Nam ra Bắc).

    + Quy ước: Vẽ các đường sức từ sao cho chổ nào từ trường mạnh thì các đường sức từ mau và chổ nào từ trường yếu thì các đường sức từ thưa.

3. Từ Trường Chạy Trong Dây Dẫn Có Hình Dạng Đặc

a. Từ Trường Của Dòng Điện Thẳng Dài Vô Hạn.

Véc tơ cảm ứng từ B→ tại M cách dây dẫn một đoạn r biết dây dẫn có cường độ I (A) chạy qua có:

    + Điểm đặt: Tại điểm ta xét.

    + Phương: Vuông góc với mặt phẳng chứa dây dẫn và điểm ta xét.

    + Chiều: Xác định theo qui tắc nắm tay phải: “ Để bàn tay phải sao cho ngón cái nằm dọc theo dây dẫn và chỉ theo chiều dòng điện, khi đó các ngón tay kia khum lại cho ta chiều của các đường sức từ”.

    + Độ lớn: 

b. Từ Trường Của Dòng Điện Tròn

Véc tơ cảm ứng từ B→ tại tâm O của vòng dây dẫn hình tròn bán kính r có dòng điện I (A) chạy qua có:

    + Điểm đặt: Tại điểm ta xét O

    + Phương: Vuông góc với mặt phẳng vòng dây

    + Chiều: Xác định theo qui tắc nắm bàn tay phải: “ 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 của cảm ứng từ”.

    + Độ lớn: 

c. Từ Trường Của Ống Dây

Véc tơ cảm ứng từ B→ tại những điểm bên trong lòng ống dây dẫn điện có cường độ I (A) chạy qua có:

    + Điểm đặt: Tại điểm ta xét

    + Phương: Song song với trục của ống dây

    + Chiều: Xác định theo qui tắc nắm bàn tay phải

    + Độ lớn:

 với N là số vòng dây và L là chiều dài dây.

d. Nguyên Lý Chồng Chất Từ Trường

Vecto cảm ứng từ B→ tại một điểm qua nhiều dòng điện gây ra:

B→ = B₁→ + B₂→ + ... + B_n→

    + Trường hợp tổng quát

    + Trường hợp đặt biệt thứ nhất B₁→ ↗↗ B₂→ ⇒ α = 0° ⇒ B = B₁ = B₂

    + Trường hợp đặt biệt thứ hai B₁→ ↗↙ B₂→ ⇒ α = 180° ⇒ B = |B₁ - B₂|

    + Trường hợp đặt biệt thứ ba B₁→ ⊥ B₂→ ⇒ α = 90° 

4. Lực Từ

a. Lực từ tác dụng lên một đoạn dây có một dòng điện đặt trong từ trường đều

Lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn có chiều dài L có dòng điện I chạy qua đặt trong từ trường có

    + Điểm đặt tại trung điểm của đoạn dây

    + Phương vuông góc với đoạn dây và với đường sức từ

    + Chiều xác định theo quy tắc bàn tay trái: “Đặt bàn tay trái duỗi thẳng sao cho vecto cảm ứng từ B→ hướng vào lòng bàn tay, chiều từ cổ tay đến ngón giữa là chiều dòng điện chay trong đoạn dây, khi đó chiều ngón tay cái choãi ra chỉ chiều của lực từ F→”.

    + Độ lớn: F = BILsinα

Trong đó: I là cường độ dòng điện (A)

                L là chiều dài đoạn dây (m)

                α là góc hợp bởi hướng của cảm ứng từ và hướng của dòng điện.

b. Lực từ tác dụng lên giữa 2 dây dẫn thẳng dài song song có dòng điện chạy qua

- Nếu 2 dòng điện chạy cùng chiều 2 dây hút nhau.

- Nếu 2 dòng điện chạy ngược chiều 2 dây đẩy nhau.

- Lực tác dụng có độ lớn : 

Trong đó : I₁, I₂ là cường độ dòng điện chạy qua 2 dây dẫn .

                ℓ là chiều dài 2 dây.

                d khoảng cách 2 dây .

c. Lực từ tác dụng lên khung dây có dòng điện

- Nếu mặt phẳng khung dây vuông góc với đường cảm ứng từ khi đó các lực tác dụng lên khung không làm quay khung (chỉ làm cho khung giãn ra hoặc co lại).

- Nếu mặt phẳng khung dây song song với đường cảm ứng từ khi đó xuất hiện ngẫu lực làm khung quay với momen : M = B.I.S.sin α

Trong đó: S là diện tích khung; α = (B, n) với n→ là pháp tuyến mặt phẳng khung dây.

5. Lực Lo – ren – xơ

Lực lorenxo là lực do từ trường tác dụng lên hạt mang điện chuyển động trong từ trường có:

    + Điểm đặt trên điện tích

    + Phương vuông góc với v→ và B→

    + Chiều: xác định theo quy tắc bàn tay trái: “ Đặt bàn tay trái duỗi thẳng sao cho vecto B→ hướng vào lòng bàn tay, chiều từ cổ tay đến ngón tay giữa là chiều của v→ khi q > 0 và ngược chiều v→ khi q < 0, khi đó chiều của lực lorenxo là chiều ngón cái choãi ra.”

    + Độ lớn f = |q|vBsinα trong đó α = (v→, B→)