1. Từ TRƯờNG
Stt Chuẩn KT, KN quy định
trong chơng trình Mức độ thể hiện cụ thể của chuẩn KT, KN Ghi chú
1 Nêu đợc từ trờng tồn tại ở
đâu và có tính chất gì. [Thông hiểu]
• Từ trờng là một dạng vật chất tồn tại trong không gian có các điện tích chuyển động (xung quanh dòng điện hoặc nam châm). Từ trờng có tính chất là nó tác dụng lực từ lên một dòng điện hay một nam châm đặt trong đó. • Ngời ta quy ớc: Hớng của từ trờng tại một điểm là hớng Nam-Bắc của kim nam châm nhỏ nằm cân bằng tại điểm đó.
Tơng tác giữa nam châm với nam châm, giữa dòng điện với nam châm và giữa dòng điện với dòng điện đều gọi là tơng tác từ. Lực tơng tác trong các trờng hợp đó gọi là lực từ.
Kim nam châm nhỏ, dùng để phát hiện từ trờng, gọi là nam châm thử. 2 Nêu đợc các đặc điểm của đ-
ờng sức từ của thanh nam châm thẳng, của nam châm chữ U.
[Thông hiểu]
• Đặc điểm đờng sức từ của nam châm thẳng :
− Bên ngoài nam châm, đờng sức từ là những đờng cong, hình dạng đối xứng qua trục của thanh nam châm, có chiều đi ra từ cực Bắc và đi vào ở cực Nam.
− Càng gần đầu thanh nam châm, đờng sức càng mau hơn (từ trờng càng mạnh hơn).
• Đặc điểm đờng sức từ của nam châm chữ U :
− Bên ngoài nam châm, đờng sức từ là những đờng cong có hình dạng đối xứng qua trục của thanh nam châm chữ U, có chiều đi ra từ cực Bắc và đi vào ở cực Nam.
− Càng gần đầu thanh nam châm, đờng sức càng mau hơn (từ trờng càng mạnh hơn).
− Đờng sức từ của từ trờng trong khoảng giữa hai cực của nam châm hình chữ U là những đờng thẳng song song cách đều nhau. Từ trờng trong khu vực đó là từ trờng đều.
Đờng sức từ là những đờng vẽ trong không gian có từ trờng, sao cho tiếp tuyến tại mỗi điểm trùng với hớng của từ trờng tại điểm đó. Chiều của đờng sức từ tại một điểm là chiều của từ tr- ờng tại điểm đó.
Các tính chất của đờng sức từ :
− Tại mỗi điểm trong từ trờng, có thể vẽ đợc một đờng sức từ đi qua và chỉ một mà thôi.
− Các đờng sức từ là những đờng cong kín.
− Nơi nào từ trờng mạnh hơn thì các đờng sức từ ở đó vẽ mau hơn (dày hơn), nơi nào từ trờng yếu thì các đ- ờng sức từ ở đó vẽ tha hơn.
Hình ảnh các mạt sắt sắp xếp có trật tự trong từ trờng cho ta từ phổ.
3 Vẽ đợc các đờng sức từ biểu diễn và nêu các đặc điểm của đờng sức từ của dòng điện thẳng dài, của ống dây có dòng điện chạy qua và của từ trờng đều.
[Thông hiểu]
• Dòng điện thẳng dài :
− Các đờng sức từ của dòng điện thẳng là các đờng tròn đồng tâm nằm trong mặt phẳng vuông góc với dòng điện. Tâm của các đờng sức từ là giao điểm của mặt phẳng đó và dây dẫn.
− Chiều của các đờng sức từ đợc xác định theo quy tắc nắm tay phải : Giơ ngón cái của bàn tay phải hớng theo chiều dòng điện, khum bốn ngón kia xung quanh dây dẫn thì chiều từ cổ tay đến các ngón là chiều của đờng sức từ. • ống dây có dòng điện chạy qua :
− Bên trong ống dây, các đờng sức từ song song với trục ống dây và cách đều nhau. Nếu ống dây đủ dài (chiều dài rất lớn so với đờng kính của ống) thì từ trờng bên trong ống dây là từ trờng đều. Bên ngoài ống, đờng sức từ có dạng giống đờng sức từ của nam châm thẳng.
− Chiều các đờng sức từ trong lòng ống dây đợc xác định theo quy tắc nắm tay phải: Khum bàn tay phải sao cho chiều từ cổ tay đến ngón tay chỉ chiều dòng điện chạy qua ống dây, thì ngón tay cái choãi ra chỉ chiều của đờng sức từ trong lòng ống dây.
Quy ớc : Khi nhìn theo phơng trục ống dây, thấy dòng
điện chạy theo chiều kim đồng hồ, thì đầu ống dây đó gọi là mặt Nam của ống dây, còn đầu kia gọi là mặt Bắc của ống dây. Khi đó, đờng sức từ trong lòng ống dây đi ra từ mặt Bắc và đi vào mặt Nam.
• Từ trờng đều:
Đờng sức của từ trờng đều là những đờng thẳng song song cách đều nhau. Chiều của đờng sức trùng với hớng Nam - Bắc của kim nam châm thử đặt trong từ trờng.
Từ trờng của dòng điện tròn :
− Các đờng sức từ của dòng điện tròn đều có chiều đi vào một mặt và đi ra mặt kia của dòng điện tròn ấy.
Đờng sức từ ở tâm dòng điện tròn là một đờng thẳng vuông góc với mặt dòng điện tròn. Quy ớc : Mặt Nam của dòng điện tròn là mặt khi nhìn vào ta thấy dòng điện chạy theo chiều kim đồng hồ, còn mặt Bắc thì ngợc lại.
− Các đờng sức từ của dòng điện tròn có chiều đi vào mặt Nam và đi ra từ mặt Bắc của dòng điện tròn ấy.
Ta có thể dùng quy tắc nắm tay phải để xác định chiều của đờng sức từ tại tâm của dòng điện tròn: Khum bàn tay phải sao cho chiều từ cổ tay đến ngón tay chỉ chiều dòng điện tròn, thì ngón tay cái choãi ra chỉ chiều của đ- ờng sức từ đi qua tâm của dòng điện tròn.
Ngời ta có thể dùng quy tắc cái đinh ốc hoặc quy tắc vặn nút chai để xác định chiều đờng sức từ của từ trờng của một số dòng điện có dạng đơn giản.
[Vận dụng]
Biết cách vẽ các đờng sức từ của dòng điện thẳng dài, của ống dây có dòng điện chạy qua và của từ trờng đều theo mô tả ở trên.
2. LựC Từ. CảM ứNG Từ
Stt Chuẩn KT, KN quy định
trong chơng trình Mức độ thể hiện cụ thể của chuẩn KT, KN Ghi chú
1 Phát biểu đợc định nghĩa và nêu đợc phơng, chiều của cảm ứng từ tại một điểm của từ trờng. Nêu đợc đơn vị đo cảm ứng từ.
[Thông hiểu]
• Đặt một đoạn dây dẫn đủ ngắn (có chiều dài l và cờng độ dòng điện I) vuông góc với đờng sức từ tại một điểm trong từ trờng thì lực từ Fur tác dụng lên dây có độ lớn là F = BIl (B là hệ số tỉ lệ phụ thuộc vào vị trí đặt đoạn dây). Thực nghiệm cho thấy F
Il không đổi, nên thơng số này
đặc trng cho từ trờng và gọi là cảm ứng từ.
Ta gọi vectơ cảm ứng từ Bur tại một điểm trong từ trờng đặc trng cho từ trờng về phơng diện tác dụng lực, là một vectơ :
− Có hớng trùng với hớng của đờng sức từ trờng tại điểm đó ;
− Có độ lớn là B F I =
l , trong đó l là chiều dài của đoạn dây dẫn ngắn có cờng độ dòng điện I, đặt tại điểm xác định trong từ trờng và vuông góc với các đờng sức từ tại điểm đó.
• Trong hệ SI, lực từ F đo bằng N, cờng độ dòng điện I đo
Nguyên lí chồng chất từ trờng :
Giả sử hệ có n nam châm (hay dòng điện). Tại điểm M, từ trờng chỉ của nam châm thứ nhất là Bur1, từ trờng chỉ của nam châm thứ hai là Bur2,...từ trờng chỉ của nam châm thứ n là Burn. Gọi Bur là từ trờng của hệ tại M thì :
1 2 n
B = B + B + +... Bur ur ur ur ur ur ur ur
bằng A, chiều dài đoạn dây điện l đo bằng m thì đơn vị của cảm ứng từ là tesla (T).
2 Viết đợc công thức tính lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn có dòng điện chạy qua đặt trong từ trờng đều.
Xác định đợc vectơ lực từ tác dụng lên một đoạn dây dẫn thẳng có dòng điện chạy qua đợc đặt trong từ trờng đều.
[Thông hiểu]
• Một đoạn dây dẫn có chiều dài l và dòng điện I chạy qua, đợc đặt trong từ trờng đều cảm ứng từ là Bur thì chịu tác dụng của lực từ Fur có điểm đặt tại trung điểm đoạn dây, có phơng vuông góc với đoạn dây và vectơ Bur, có chiều tuân theo quy tắc bàn tay trái, và có độ lớn tính bằng công thức:
F = BIlsinα
trong đó, α là góc tạo bởi đoạn dây dẫn và vectơ Bur, I là cờng độ dòng điện chạy trong đoạn dây.
• Quy tắc bàn tay trái: Để bàn tay trái sao cho vectơ Bur hớng vào lòng bàn tay, chiều từ cổ tay đến ngón giữa là chiều của dòng điện trong dây dẫn, khi đó chiều ngón cái choãi ra chỉ chiều của lực từ Fur.
[Vận dụng]
Biết cách xác định vectơ lực từ tác dụng lên một đoạn dây dẫn thẳng có dòng điện chạy qua đợc đặt trong từ trờng đều.
Irl gọi là vectơ phần tử dòng điện, có độ lớn là Il, và có hớng của dòng điện.
Stt Chuẩn KT, KN quy định
trong chơng trình Mức độ thể hiện cụ thể của chuẩn KT, KN Ghi chú
1 Viết đợc công thức tính cảm ứng từ tại một điểm trong từ trờng gây bởi dòng điện thẳng dài vô hạn.
Xác định đợc độ lớn, phơng, chiều của vectơ cảm ứng từ tại một điểm trong từ trờng gây bởi dòng điện thẳng dài.
[Thông hiểu]
Độ lớn cảm ứng từ tại một điểm cách dây dẫn thẳng dài mang dòng điện I một khoảng r trong chân không đợc tính bằng công thức : 7 I B 2.10 r − =
trong đó, I đo bằng ampe (A), r đo bằng mét (m), B đo bằng tesla (T).
[Thông hiểu]
• Biết dựa vào đặc điểm của vectơ cảm ứng từ để xác định độ lớn, phơng, chiều của vectơ cảm ứng từ :
Tại một điểm khảo sát cách dòng điện thẳng dài một khoảng r, vectơ cảm ứng từ có phơng vuông góc với bán kính nối điểm khảo sát với tâm O (giao của dòng điện với mặt phẳng chứa vuông góc với dòng điện chứa điểm khảo sát), có chiều tuân theo quy tắc nắm tay phải.
Dòng điện thẳng rất dài và điểm khảo sát ở xa đầu dây (l>>r).
2 Viết đợc công thức tính cảm ứng từ tại một điểm trong lòng ống dây có dòng điện chạy qua.
Xác định đợc độ lớn, phơng, chiều của vectơ cảm ứng từ tại
[Thông hiểu]
Độ lớn cảm ứng từ B trong lòng ống dây dài l, có N vòng dây và có dòng điện I chạy qua, đợc tính bằng công thức :
7NB = π4 .10− I