Bài 15: Từ trường

I. Khái niệm về từ trường

Dụng cụ: 

- Một kim nam châm quay tự do quanh trục thẳng đứng trên giá đỡ, đang chỉ hướng nam bắc

- Một thanh nam châm thẳng

Tiến hành:

- Dịch chuyển nhẹ nhàng giá đỡ để đưa kim nam châm đến các vị trí khác nhau gần thanh nam châm, đợ cho kim nam châm nằm yên. Quan sát và so sánh hướng của kim nam châm với hướng ban đầu của nó.

- Ở mỗi vị trí xung quanh thanh nam châm, sau khi kim nam châm đã nằm yên trên giá đỡ, xoay cho nó lệch khỏi hướng vừa xác định. Buông tay và quan sát.

Nhận xét: Kim nam châm đặt gần nam châm sẽ chịu tác dụng của nam châm làm cho kim nằm theo một hướng xác định.

Không gian bao quanh nam châm có khả năng tác dụng lực từ lên kim nam châm đặt trong nó. Ta nói rằng không gian xung quanh nam châm có từ trường.

Nhà bác học người Áo Osterd làm một thí nghiệm chứng tỏ xung quanh dòng điện cũng có từ trường.

Bố trí thí nghiệm như hình trên. Khi công tắc K đóng, dây dẫn song song với kim nam châm đang đứng yên. Khi đóng mạch điện, kim nam châm lệch khỏi vị trí ban đầu, chứng tỏ kim nam châm đã chịu tác dụng của lực từ.

➞ Vùng không gian bao quanh dây dẫn mang dòng điện có từ trường.

II. Từ phổ

Đặt một tấm nhựa mỏng lên một thanh nam châm. Rắc đều một lớp mạt sắt lên tấm nhựa, gõ nhẹ tấm nhựa và quan sát.

➞ Hình ảnh các đường mạt sắt xung quanh nam châm tạo ra gọi là từ phổ. Từ phổ cho ta thấy hình ảnh trực quan về từ trường.

• Vùng nào các đường mạt sắt sắp xếp dày thì từ trường ở đó mạnh
• Vùng nào các đường mạt sắt sắp xếp thưa thì từ trường ở đó yếu

III. Đường sức từ

Dùng bút tô dọc theo các đường mạt sắt nối từ cực nọ sang cực kia của nam châm trên tấm nhựa, ta được các đường gọi là đường sức từ.

Quy ước:

• Mỗi đường sức từ có một chiều xác định. Bên ngoài nam châm, đường sức từ đi ra từ cực bắc, đi vào cực nam.
• Nơi nào từ trường mạnh thì đường sức từ mau (dày), nơi nào từ trường yếu thì đường sức từ thưa.

Nếu đặt một kim nam châm nhỏ trên một đường sức thì kim nam châm sẽ định hướng theo đường sức của từ trường.

IV. Chế tạo nam châm điện

Dùng dây dẫn quấn quanh một thanh sắt tạo thành một cuộn dây có lõi sắt. Nối hai đầu cuộn dây với pin, trong cuộn dây có dòng điện chạy qua.

Cuộn dây có dòng điện chạy qua như vậy là một ví dụ về nam châm điện.

Nam châm điện được dùng nhiều trong sản xuất và cuộc sống.

Ví dụ: cần cẩu dùng nam châm điện để chuyển hàng.

Nam châm điện có thể tạo ra lực từ lớn và nâng được vật nặng đến vài chục tấn. Bằng cách thay đổi cường độ dòng điện qua nam châm, người ta có thể tăng, giảm, hoặc tắt, mở lực từ.

1. Vùng không gian bao quanh nam châm hoặc dây dẫn mang dòng điện có từ trường.

Nam châm hoặc dòng điện nếu có khả năng tác dụng lực từ lên kim nam châm đặt gần nó. Người ta dùng kim nam châm (gọi là nam châm thử) để nhận biết từ trường.

2. Hình ảnh các đường mạt sắt xung quanh nam châm được gọi là từ phổ. Từ phổ cho ta hình ảnh trực quan về từ trường.

3. Các đường sức từ có chiều xác định. Ở ngoài nam châm chúng có chiều đi ra cực bắc, đi vào cực nam.

4. Một cuộn dây bao quanh một lõi sắt, khi có dòng điện chạy qua là một nam châm điện.