Bài 19. Từ trường

I. Từ trường

Trong bài Nam châm, các em đã biết, nam châm hút được các vật liệu có tính chất từ như sắt, cobalt, nickel,... Lực tác dụng của nam châm lên các vật liệu có từ tính và các nam châm khác gọi là lực từ. Để vật liệu có tính chất từ ở mọi vị trí xung quanh nam châm thì đều bị nam châm hút, người ta nói, xung quanh nam châm có từ trường.

Từ trường không chỉ tồn tại trong không gian bao quanh một nam châm mà còn tồn tại trong không gian bao quanh dây dẫn mang dòng điện.

Năm 1820, nhà bác học người Áo Ơ-xtet (Osterd) đã làm một thí nghiệm chứng tỏ xung quanh dòng điện có từ trường.

Bố trí thí nghiệm như Hình 19.1 sao cho lúc công tắc K mở, dây dẫn AB 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

Hình ảnh các đường mạt sắt xung quanh nam châm tạo ra bởi thí nghiệm trên gọi là từ phổ. Từ phổ cho ta 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

Kim nam châm đặt trong từ trường thì định hướng theo đường sức của từ trường (Hình 19.4).

Ở bên ngoài thanh nam châm, đường sức từ có chiều đi ra từ cực Bắc, đi vào cực Nam.

IV. Từ trường Trái Đất

Hàng nghìn năm trước, con người đã biết đến từ trường Trái Đất và phát minh ra la bàn để xác định phương hướng. Hình 19.7 mô phỏng từ trường Trái Đất.

Trái Đất là một nam châm khổng lồ. Ở bên ngoài Trái Đất, đường sức từ trường Trái Đất có chiều đi từ Nam bán cầu đến Bắc bán cầu. Vì vậy, từ cực nằm ở Nam bán cầu phải gọi là cực Bắc địa từ còn từ cực nằm ở Bắc bán cầu phải gọi là cực Nam địa từ. Nhưng ngay từ đầu người ta lại gọi nhầm từ cực ở Bắc bán cầu là cực Bắc địa từ, từ cực ở Nam bán cầu là cực Nam địa từ. Ngày nay, ta vẫn dùng cách gọi tên theo thói quen. Cực Bắc địa từ không trùng với cực Bắc địa lí.

V. La bàn

1. Cấu tạo

La bàn là dụng cụ được dùng để xác định hướng (Hình 19.8). Một la bàn thường có:

- Kim nam châm đặt lên trên trụ xoay được thiết kế theo dạng hình lá dẹt, mỏng, nhẹ, một đầu được sơn đỏ để chỉ hướng bắc và đầu còn lại được sơn xanh (hoặc trắng) để chỉ hướng nam. Được đặt trong một vỏ kim loại thường bằng nhôm hoặc nhựa có gắn cố định một mặt chia độ.

- Mặt kính của la bàn giúp bảo vệ kim nam châm.

2. Cách sử dụng la bàn xác định hướng địa lí

Các bước tiến hành:

- Đặt la bàn cách xa nam châm và các vật liệu có tính chất từ, để tránh tác động của các vật này lên kim la bàn.

- Giữ la bàn trong lòng bàn tay hoặc đặt trên một mặt bàn sao cho la bàn nằm ngang trước mặt. Sau đó xoay vỏ của la bàn sao cho đầu kim màu đỏ chỉ hướng bắc trùng khít với vạch ghi chữ N trên la bàn.

- Đọc giá trị của góc tạo bởi hướng cần xác định (hướng trước mặt) so với hướng bắc trên mặt chia độ của la bàn để tìm hướng cần xác định.

Ví dụ, ở Hình 19.9, đọc được con số 20°, ta xác định được hướng cần xác định lệch so với hướng Bắc 20° về phía đông bắc.