BÀI 1. TỪ TRƯỜNG

Mở đầu: Ta đã biết vùng không gian xung quanh nam châm (hoặc dây dẫn mang dòng điện) có từ trường. Từ trường do nam châm điện tạo ra có nhiều ứng dụng. Ở tàu đệm từ (Hình 1.1), từ trường do các nam châm điện ở đường ray và thân tàu làm cho tàu chuyển động với tốc độ cao mà không tiếp xúc với đường ray như tàu hoả hoặc tàu điện thông thường.

Bằng các giác quan, ta không thể nhận biết được từ trường. Làm thế nào để hình dung ra từ trường? 

Giải nhanh:

+ Sử dụng dây dẫn mang dòng điện

+ Sử dụng nam châm

+ Sử dụng lưới từ

+ Sử dụng phương trình và biểu đồ

I. KHÁI NIỆM TỪ TRƯỜNG

Câu 1: Đề xuất và thực hiện phương án thí nghiệm để chứng tỏ: Khi ở gần nhau, một đoạn dây dẫn có dòng điện và một nam châm tác dụng lực lên nhau.

Giải nhanh:

Vật liệu cần chuẩn bị:

+ Một đoạn dây dẫn: Chọn một đoạn dây dẫn dài khoảng vài mét để dễ dàng thực hiện thí nghiệm.

+ Một nam châm: Sử dụng một nam châm có cường độ từ trường đủ lớn để tạo ra hiệu ứng đủ mạnh.

+ Nguồn điện: Dùng một nguồn điện như pin hoặc nguồn điện có thể điều chỉnh để tạo ra dòng điện trong dây dẫn.

+ Dụng cụ kẹp hoặc treo: Để treo dây dẫn và nam châm lên.

Thực hiện thí nghiệm:

+ Kết nối dây dẫn với nguồn điện

+ Trẻo dây dẫn và nam châm

+ Kích hoạt nguồn điện

+ Quan sát hiệu ứng

Luyện tập 1: Treo một thanh nam châm như Hình 1.2.

Dùng một thanh nam châm khác, không chạm vào thanh nam châm ở dây treo, làm thế nào để thanh nam châm ở dây treo có thể quay xung quanh trục trùng với dây treo?

Giải nhanh:

+ Dọc theo trục treo

+ Nằm ngang

Câu 2: Vì sao mạt sắt trong Hình 1.5 lại được sắp xếp theo hình dạng nhất định?

Giải nhanh:

Khi mạt sắt được đặt trong một từ trường, các lực từ trường tác động lên các phần tử từ sắt, làm cho chúng xoay để căn chỉnh theo hướng của từ trường. Trong trường hợp của một thanh nam châm dài thẳng, từ trường của nam châm tạo ra hình dạng từ trường như các hình elip và đồng nhất dọc theo trục của nó.

Luyện tập 2: Ở Hình 1.6, mũi tên chỉ hướng bắc của từ trường Trái Đất. Hãy xác định cực từ của kim nam châm.

Giải nhanh:

Thanh nam châm sẽ xoay làm sao để cho từ trường của Trái Đất và từ trường của thanh nam châm trung hòa hay triệt tiêu đi nhau

II. SỰ CHUYỂN THỂ

Câu 2: Vì sao mạt sắt trong Hình 1.5 lại được sắp xếp theo hình dạng nhất định?

Giải nhanh:

Khi mạt sắt được đặt trong một từ trường, các lực từ trường tác động lên các phần tử từ sắt, làm cho chúng xoay để căn chỉnh theo hướng của từ trường. Trong trường hợp của một thanh nam châm dài thẳng, từ trường của nam châm tạo ra hình dạng từ trường như các hình elip và đồng nhất dọc theo trục của nó.

Luyện tập 2: Ở Hình 1.6, mũi tên chỉ hướng bắc của từ trường Trái Đất. Hãy xác định cực từ của kim nam châm.

Giải nhanh:

Thanh nam châm sẽ xoay làm sao để cho từ trường của Trái Đất và từ trường của thanh nam châm trung hòa hay triệt tiêu đi nhau. 

Luyện tập 3: Cho một thanh nam châm và một kim nam châm nhỏ. Vẽ đường sức từ xung quanh thanh nam châm này.

Giải nhanh:

Ta có đường sức từ xung quanh thanh nam châm và vị trí của kim nam châm khi đặt trong từ trường của nó:

Vận dụng: Hãy xác định cực từ của thanh nam châm ở Hình 1.16.

Giải nhanh:

Từ chiều của kim nam châm khi đặt trong từ trường của thanh nam châm, ta có thể dễ dàng xác định được cực từ của nó như hình vẽ: