Bài 10. Lực từ. Cảm ứng từ

1. THÍ NGHIỆM KHẢO SÁT PHƯƠNG VÀ CHIỀU CỦA LỰC TỪ TÁC DỤNG LÊN DÒNG ĐIỆN

Ta nhận thấy lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn mang dòng điện đặt trong từ trường làm dây dẫn dịch chuyển theo phương vuông góc với mặt phẳng chứa dòng điện và từ trường tại điểm khảo sát. Ta kết luận:

Lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn mang dòng điện đặt trong từ trường đều có:

- Điểm đặt là tại trung điểm của đoạn dây.

- Phương vuông góc với mặt phẳng chứa đoạn dây dẫn mang dòng điện và vectơ cảm ứng từ.

- Chiều được xác định bằng quy tắc bàn tay trái: Đặt bàn tay trái sao cho các đường sức từ hướng vào lòng bàn tay, chiếu từ cổ tay đến các ngón tay trùng với chiều dòng điện, khi đó ngón cái choãi ra 90° chỉ chiều của lực từ tác dụng lên dòng điện (Hình 10.4).

2. ĐỘ LỚN CẢM ỨNG TỪ

Xét thí nghiệm được bố trí như trong Hình 10.2. Gọi θ là góc hợp bởi hướng dòng điện qua đoạn dây dẫn đặt trong từ trường đều và hướng của các đường sức từ; L là chiều dài của đoạn dây dẫn; I là cường độ dòng điện qua đoạn dây dẫn, F là độ lớn lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn.

Thực nghiệm chứng tỏ, F tỉ lệ với với cường độ dòng điện I, chiều dài L và sinθ.

Hay tỉ số \(\dfrac{F}{ILsin\theta}\) không thay đổi tại mỗi điểm đặt đoạn dây trong từ trường và tỉ số này sẽ thay đổi khi đặt đoạn dây L đến vị trí khác trong từ trường.

Đại lượng \(B=\dfrac{F}{ILsin\theta}\) là độ lớn cảm ứng từ tại một điểm trong từ trường đều.

Cảm ứng từ \(\overrightarrow{B}\) là một đại lượng vectơ, đặc trưng cho từ trường về phương diện tác dụng lực. Cảm ứng từ tại một điểm trong từ trường có:

- Phương trùng với phương của nam châm thử nằm cân bằng tại điểm đó.

- Chiều từ cực Nam sang cực Bắc của nam châm thử.

- Độ lớn được xác định bằng biểu thức:

\(B=\dfrac{F}{ILsin\theta}\)   (10.1)

Trong hệ SI, cảm ứng từ có đơn vị là tesla (T). Đơn vị tesla là đơn vị dẫn xuất, có mối liên hệ với các đơn vị cơ bản theo biểu thức:

\(1T=1\dfrac{N}{A.m}\)

1 T là độ lớn của cảm ứng từ của một từ trường đều mà khi đặt một dây dẫn có chiếu dài 1 m mang dòng điện có cường độ 1 A vào trong từ trường đó và vuông góc với vectơ cảm ứng từ thì dây dẫn sẽ chịu một lực từ có độ lớn 1 N.

Lực từ tác dụng lên một đoạn dây dẫn mang dòng điện đặt trong từ trường đều được tính bởi biểu thức: 

\(F=BILsin\theta\)   (10.2)