Nội dung kiến thức chương “ Từ trường ” được nghiên cứu theo hai mảng kiến thức: phần từ trường và phần lực từ
A, Từ trường
* Khái niệm từ trường
+ Là dạng vật chất tồn tại xung quanh hạt mang điện chuyển động + Nguồn gốc của từ trường là các hạt mang điện chuyển động.
+ Tính chất cơ bản của từ trường là tác dụng lực từ lên hạt mang điện chuyển động trong nó.
* Véctơ cảm ứng từ B tại một điểm có:
+ Phương: trùng với trục kim nam châm thử nằm cân bằng tại điểm đó
+ Chiều: Từ cực Bắc sang cực Nam của nam châm thử nằm cân bằng tại điểm đó. + Độ lớn: B = F / I.l.sinα
+ Đơn vị: Tesla ( T ) : 1T = 1N/1A.1m
+ Nguyên lý chồng chất từ trường : véctơ cảm ứng từ tại một điểm do nhiều dòng điện gây ra bằng tổng các véctơ cảm ứng từ do từng dòng điện gây ra tại điểm đó: B = B1 +B2 + … + Bn
* Đường sức từ:
+ Đường sức từ là những đường được vẽ sao cho hướng của tiếp tuyến tại bất kì điểm nào trên đường cũng trùng với hướng của véc tơ cảm ứng từ tại điểm đó.
+ Đường sức từ dùng mô tả từ trường về mặt hình học.
* Từ trường của một số dòng điện có dạng đơn giản.
- Đường sức từ trong mặt phẳng vuông góc với dòng điện là những đường tròn đồng tâm.
- Chiều đường sức từ xác định theo quy tắc nắm tay phải. - Độ lớn : B = 2. 10-7. I/ r
+ Từ trường của dòng điện tròn.
- Đường sức từ là những đường cong.
- Chiều đường sức từ xác định theo quy tắc nắm bàn tay phải. - Độ lớn: B = 2п. 10-7. I/ R
+ Từ trường của dòng điện trong ống dây.
- Bên ngoài ống dây đường sức từ giống như một nam châm thẳng. - Từ trường trong ống dây là từ trường đều.
- Chiều đường cảm ứng từ xác định bằng nam châm thử. - Độ lớn : B = 4п. 10-7. n. I
* Từ trường trái đất.
- Các đường sức từ của từ trường trái đất nằm trên mặt đất gọi là kinh tuyến từ. ( Kinh tuyến từ hợp với kinh tuyến địa lý một góc D gọi là độ từ thiên ).
- Trái đất có hai từ cực: Cực Bắc nằm ở Nam bán cầu Cực Nam nằm ở Bắc bán cầu.
B, Lực từ
* Lực từ tác dụng lên một dòng điện thẳng đặt trong từ trường đều có:
+ Phương: Vuông góc với mặt phẳng chứa dòng điện và cảm ứng từ tại điểm ta xét.
+ Chiều: xác định theo quy tắc bàn tay trái. + Độ lớn: F = B. I. l. sinα
α: là góc hợp bởi dòng điện và B
l: chiều dài dòng điện nằm trong từ trường đều
* Tương tác giữa hai dòng điện thẳng song song cùng chiều thì hút nhau, ngược chiều
Độ lớn lực: F = 2. 10-7. I1. I2/ r
* Lực từ tác dụng lên khung dây mang dòng điện đặt trong từ trường đều:
+ Khung dây chịu tác dụng của mômen ngẫu lực từ làm khung quay quanh một trục và có xu hướng quay về vị trí cân bằng bền.
+ Giá trị cực đại của mômen ngẫu lực: M = B. I. S
* Lực Lo-ren-xơ tác dụng lên hạt mang điện chuyển động có:
+ Phương: vuông góc với mặt phẳng chứa v và B. + Chiều: xác định theo quy tắc bàn tay trái.
+ Độ lớn: F = |q|. v. B. sin α ( α: góc giữa v và B ).
* Một số ứng dụng của lực từ:
+ Loa điện động. + Điện kế khung quay. + Động cơ điện một chiều.