Tính chất cơ bản của từ trường là gây ra lực từ tác dụng lên nam châm hoặc lên dòng điện đặt trong nó, từ trường được hiểu là một trường vật chất đặc biệt được sinh ra quanh các điện tích chuyển động hoặc do sự biến thiên của điện trường hay từ các mô men lưỡng cực từ như là nam châm.
Mục lục bài viết
1. Tính chất cơ bản của từ trường là gây ra là?
Tính chất cơ bản của từ trường là một trong những đặc điểm quan trọng trong vật lý hiện đại, đóng vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực khác nhau từ điện tử đến y học. Từ trường xuất hiện khi các điện tích di chuyển tạo ra dòng điện, tạo ra một lực tương tác giữa chúng. Điều này tạo ra một trường từ xung quanh vật chất, ảnh hưởng đến cách chúng tương tác với nhau và với môi trường xung quanh.
Một trong những tính chất cơ bản của từ trường là khả năng tạo ra một lực tương tác giữa các đối tượng có tính điện. Điện từ và từ trường thường liên quan chặt chẽ với nhau theo định luật cơ bản của electromagnetism, được mô tả qua các phương trình Maxwell. Điều này ám chỉ rằng mọi dòng điện tạo ra từ trường xung quanh chúng và ngược lại, từ trường cũng có thể tạo ra dòng điện. Đây là một khía cạnh quan trọng trong các ứng dụng từ điện đến công nghệ thông tin và y học.
Tính chất khác của từ trường là khả năng ảnh hưởng đến các nguyên tử và phân tử. Trong hạt nhân từ, các điện tử quay quanh hạt nhân và tạo ra từ trường. Sự tương tác giữa từ trường này và từ trường bên ngoài có thể làm thay đổi hướng quay của các nguyên tử, tạo điều kiện cho việc ánh xạ từ hoặc việc đo lường trong y học.
Từ trường cũng có ảnh hưởng đáng kể đến vật liệu từ. Một số vật liệu có khả năng phản ứng với từ trường, trở thành nam châm tự nhiên hoặc tạm thời. Sự ảnh hưởng này đã mở ra cánh cửa cho việc sản xuất và sử dụng nam châm mạnh, có ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp, y học và các thiết bị điện tử.
2. Từ trường là gì?
Từ trường là một khái niệm vật lý cực kỳ quan trọng, mô tả sự tồn tại của một trường vô hình xung quanh các vật chất điện tích. Nó tạo ra sức tương tác giữa các đối tượng có điện tích và ảnh hưởng đến cách chúng tương tác với nhau. Hiểu về từ trường đã mở ra cánh cửa cho nhiều ứng dụng quan trọng trong công nghệ, y học, và ngành công nghiệp.
Để hiểu rõ hơn về từ trường, chúng ta cần nhìn vào mối quan hệ giữa điện tích và từ trường. Khi các điện tích di chuyển, chúng tạo ra dòng điện và từ đó tạo ra một trường từ xung quanh chúng. Điều này được mô tả bởi luật Ampère và luật Biot-Savart. Từ trường không chỉ tồn tại xung quanh dây dẫn mang điện, mà còn xung quanh các nam châm hoặc vật liệu từ.
Tính chất cơ bản của từ trường là khả năng tạo ra một lực tương tác giữa các đối tượng có tính điện. Khi một vật có dòng điện hoặc có từ trường tiếp xúc với vật khác, nó có thể tạo ra lực hút hoặc đẩy tùy thuộc vào tính chất của từ trường đó. Điều này được mô tả bởi định luật Lorentz, làm nền tảng cho hiểu biết về cách từ trường ảnh hưởng đến vật chất xung quanh.
Từ trường không chỉ ảnh hưởng đến các vật liệu từ mà còn có ảnh hưởng đối với nguyên tử và phân tử. Trong hạt nhân từ, ví dụ như trong hạt nhân của nguyên tử, các điện tử quay quanh hạt nhân và tạo ra từ trường. Sự tương tác giữa từ trường ngoại vi và từ trường nội tại có thể làm thay đổi hướng quay của các nguyên tử này, điều này có ảnh hưởng đến việc phân tích cấu trúc vật liệu, cũng như trong y học trong việc sử dụng hình ảnh từ phóng xạ.
Một ứng dụng quan trọng của từ trường nằm trong việc sản xuất và sử dụng nam châm mạnh. Các vật liệu từ có khả năng tương tác với từ trường và trở thành nam châm cực kỳ mạnh. Điều này đã mở ra cánh cửa cho việc tạo ra nam châm siêu mạnh, được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp, y học (như máy MRI), và các thiết bị điện tử.
Cuối cùng, từ trường đóng vai trò quan trọng trong việc truyền tải thông tin và dữ liệu. Trong các thiết bị điện tử, từ trường được sử dụng để truyền tải dữ liệu qua sóng điện từ. Điều này là cơ sở cho việc phát triển các thiết bị không dây từ điện thoại di động đến mạng không dây.
Từ trường không chỉ là một khái niệm lý thuyết, mà còn đóng vai trò quan trọng trong cuộc sống hàng ngày và các lĩnh vực công nghiệp, y học, và công nghệ. Sự hiểu biết sâu hơn về từ trường là chìa khóa để tận dụng tiềm năng lớn của nó trong nhiều ứng dụng thực tiễn.
3. Nguyên lí hoạt động của từ trường:
Nguyên lý hoạt động của từ trường là một trong những đề tài hấp dẫn trong lĩnh vực vật lý và điện từ. Đây là một khía cạnh quan trọng của sự hiểu biết về cách mà các lực vận động và tương tác xảy ra trong vũ trụ. Để hiểu rõ hơn về nguyên lý này, chúng ta cần bắt đầu từ khái niệm cơ bản về từ trường và cách nó hoạt động.
Từ trường là một trường vector trong không gian xung quanh vật thể nào đó có tính điện hoặc từ tính. Nó tạo ra một lực tác động lên các vật thể khác có tính điện tích hoặc từ tính. Điều này phụ thuộc vào nguyên tắc cơ bản của từ trường được mô tả bởi Luật Ampère và Luật Faraday của điện từ học.
Theo Luật Ampère, dòng điện tạo ra từ trường xung quanh nó. Khi dòng điện chảy qua một dây dẫn, nó tạo ra một từ trường xung quanh dây đó. Điều này cũng được mô tả thông qua Định luật Biot-Savart, chỉ ra rằng từ trường được tạo ra bởi một dây dẫn có liên quan đến dòng điện trong dây đó.
Luật Faraday của điện từ học nói về hiện tượng tự nhiên mà thay đổi từ trường có thể tạo ra dòng điện. Điều này được mô tả thông qua hiện tượng cảm ứng điện từ, trong đó một dòng điện được tạo ra khi một dây dẫn cắt qua các đường sức từ của một từ trường biến thiên.
Từ trường cũng tương tác với các vật chất có tính điện tích hoặc từ tính. Nó có thể gây ra sự cường độ từ trường trong chất rắn, chất lỏng hoặc khí, và điều này có thể dẫn đến hiện tượng như từ trường nằm ở cấu trúc từ tính trong vật liệu ferromagnetic.
Ngoài ra, từ trường chơi một vai trò quan trọng trong nhiều ứng dụng thực tế. Từ việc sử dụng trong các thiết bị điện tử như đầu đọc thẻ từ hoặc loa, đến ứng dụng trong y học như máy MRI (Hình ảnh cộng hưởng từ), từ trường đều đóng vai trò quan trọng trong công nghệ và ngành khoa học khác nhau.
Từ trường là một khía cạnh quan trọng trong nghiên cứu vật lý và điện từ, nó không chỉ giúp chúng ta hiểu về cấu trúc và tính chất của vật chất mà còn có ứng dụng rộng rãi trong cuộc sống hàng ngày. Sự hiểu biết sâu rộng về nguyên lý hoạt động của từ trường đang đóng vai trò quan trọng trong việc tiến bộ của công nghệ và khoa học hiện đại.
4. Một số câu trắc nghiệm về từ trường:
Câu 1: Cảm ứng từ của một dòng điện chạy trong dây dẫn thẳng dài tại một điểm M có độ lớn tăng lên khi
A. M dịch chuyển theo hướng vuông góc với dây và ra xa dây.
B. M dịch chuyển theo hướng vuông góc với dây là lại gần dây.
C. M dịch chuyển theo đường thẳng song song với dây.
D. M dịch chuyển theo một đường sức từ.
Lời giải:
Đáp án B
Cảm ứng từ của dòng điện trong dây dẫn thẳng dài là 
⇒ B tăng khi r giảm.
⇒ M dịch chuyển theo hướng vuông góc với dây là lại gần dây.
Câu 2: Một dây dẫn có dòng điện chạy qua uốn thành vòng tròn. Tại tâm vòng tròn, cảm ứng từ sẽ giảm khi
A. cường độ dòng điện tăng lên.
B. cường độ dòng điện giảm đi.
C. số vòng dây cuốn sít nhau, đồng tâm tăng lên.
D. đường kính vòng dây giảm đi.
Lời giải:
Đáp án B
Cảm ứng từ tại tâm vòng tròn là ⇒ B giảm khi I giảm.
Câu 3: Cảm ứng từ bên trong một ống dây điện hình trụ, có độ lớn tăng lên khi
A. chiều dài hình trụ tăng lên.
B. đường kính hình trụ giảm đi.
C. số vòng dây quấn trên một đơn vị chiều dài tăng lên.
D. cường độ dòng điện giảm đi.
Lời giải:
Đáp án C
Cảm ứng từ bên trong ống dây hình trụ là B = 4π.10-7 μ.n.I ⇒ B tăng khi n tăng.
Câu 4: Hai dòng điện cường độ I1 = 6 A, I2 = 9 A chạy trong hai dây dẫn thẳng song song dài vô hạn có chiều ngược nhau, được đặt trong chân khồng cách nhau một khoảng a = 10 cm. Qũy tích những điểm mà tại đó véc -tơ cảm ứng từ bằng 0 là
A. đường thẳng song song với hai dòng điện, cách I1 20 cm, cách I2 30 cm.
B. đường thẳng vuông góc với hai dòng điện, cách I1 20 cm, cách I2 30 cm.
C. đường thẳng song song với hai dòng điện, cách I1 30 cm, cách I2 20 cm.
D. đường thẳng vuông góc với hai dòng điện, cách I1 30 cm, cách I2 30 cm.
Lời giải:
Đáp án A
2 dòng điện có chiều ngược nhau nên điểm mà có véc-tơ cảm ứng từ bằng không phải nằm trên đường thẳng nối hai dòng điện và nằm ngoài đoạn I1I2.
Do I2 lớn hơn I1 nên điểm cần tìm nằm về phía I1
Ta có: 
và r2 – r1 = 10
Giải hệ trên ta được: r1 = 20 cm, r2 = 30 cm.
Trong mặt phẳng vuông góc hai dòng điện, điểm P với PO1 = 20 cm, PO1 = 30 cm là điểm tại đó véc tơ cảm ứng tại đó bằng không.
Trong không gian, quỹ tích của P là đường thẳng song song với hai dòng điện, cách I1 20 cm, cách I2 30 cm.
Câu 5: Khi đặt đoạn dây dẫn có dòng điện vào trong từ trường có vectơ cảm ứng từ, lực từ tác dụng lên dây dẫn sẽ
A. nằm dọc theo trục của dây dẫn.
B. vuông góc với dây dẫn.
C. vừa vuông góc với dây dẫn, vừa vuông góc với vectơ cảm ứng từ.
D. vuông góc với vectơ cảm ứng từ.
Lời giải:
Đáp án C
Lực từ tác dụng lên dây dẫn vuông góc với dây dẫn và vec tơ cảm ứng từ (F,B,I tạo thành tam diện thuận).
Câu 6: Trong các hình vẽ sau, hình vẽ nào biểu diễn đúng hướng của đường cảm ứng từ của dòng điện trong dây dẫn thẳng dài vô hạn vuông góc với mặt phẳng hình vẽ.
A. 
B. C. 
D. B và C.
Lời giải:
Đáp án A
Áp dụng quy tắc đinh ốc (hoặc nắm bàn tay phải) ⇒ chỉ có hình A đúng.
Câu 7: Hai điểm M và N gần dòng điện thẳng dài, cảm ứng từ tại M lớn hơn cảm ứng từ tại N 4 lần. Kết luận nào sau đây đúng?
A. rM = 4rN B. rM = rN/4 C. rM = 2rN D. rM = rN/2
Lời giải:
Đáp án B
Cảm ứng từ xung quanh dây dẫn thẳng dài
Để BM = 4BN ⇒ 
Câu 8: Một dây dẫn mang dòng điện có chiều từ trái sang phải nằm trong một từ trường có chiều từ dưới lên thì lực từ có chiều
A. từ trái sang phải. B. từ trong ra ngoài. C. từ trên xuống dưới. D. từ ngoài vào trong.
Lời giải:
Đáp án B
Áp dụng quy tắc bàn tay trái ⇒ lực từ hướng từ trong ra ngoài.
Câu 9: Hai dây dẫn thẳng song song dài vô hạn, cách nhau a = 10 cm trong không khí, trong đó lần lượt có hai dòng điện I1 = I2 = 5 A chạy ngược chiều nhau. Cảm ứng từ tại điểm M cách đều hai dây dẫn một đoạn bằng a = 10 cm là
A. 10-4 T. B. 10-5 T. C. 2.10-5 T. D. 2.10-4 T.
Lời giải:
Đáp án B
Cảm ứng từ do I1 gây ra tại M là 
Cảm ứng từ do I2 gây ra tại M là 
Do I1, I2 và M lập thành tam giác đều nên ∠I1MI2 bằng 60°, suy ra góc giữa ∠B1 và ∠B2 bằng 120°
Ta có: B2 = B12 + B22 + 2.B1.B2.cos 120° = 10-5 T
Câu 10: Hai dòng điện cường độ I1 = 6 A, I2 = 9 A chạy trong hai dây dẫn thẳng song song dài vô hạn có chiều ngược nhau, được đặt trong chân không cách nhau một khoảng a = 10 cm. Cảm ứng từ tại điểm M cách I1 6 cm và cách I2 4 cm có độ lớn bằng
A. 5.10-5 T. B. 6.10-5 T. C. 6,5.10-5 T. D. 8.10-5 T.
Lời giải:
Đáp án C
Giả sử dòng điện I1, I2 có chiều như hình vẽ. Áp dụng quy tắc nắm bàn tay phải xác định được chiều véc tơ cảm ứng từ do I1, I2 gây ra tại M như bên.
Ta có:
Cảm ứng từ tổng hợp tại M là
B = B1 + B2 = 2.10-5 + 4,5.10-5 = 6,5.10-5
