Bài giảng điện tử Vật lí 12 chân trời sáng tạo

CHÀO MỪNG CÁC EM  
ĐẾN VỚI BÀI HỌC MÔN VẬT LÍ! 

KHỞI ĐỘNG 

Hình 9.1. Chim manh manh  

Các nghiên cứu cho thấy, chim manh manh có khả năng cảm nhận được từ trường dựa vào một số loại protein có trong mắt chim. Đặc điểm này giúp chim dựa vào từ trường của Trái Đất để xác định được phương hướng trong quá trình di cư. 

Vậy từ trường là gì và làm thế nào để mô tả từ trường? 

CHƯƠNG 3 

TỪ TRƯỜNG 

BÀI 9: KHÁI NIỆM TỪ TRƯỜNG 

NỘI DUNG BÀI HỌC 

1. TỪ TRƯỜNG

Khái niệm từ trường 

Từ phổ 

2. CẢM ỨNG TỪ

Khái niệm cảm ứng từ 

Đường sức từ 

Đường sức từ của một số dây dẫn đặc biệt 

01 TỪ TRƯỜNG 

1. KHÁI NIỆM TỪ TRƯỜNG 

Nhớ lại kiến thức đã học ở môn Khoa học tự nhiên cấp THCS và trả lời các câu hỏi sau: 

Nam châm có mấy cực và kí hiệu các cực này như thế nào? 

Khi đưa hai cực cùng tên/ khác tên của nam châm lại gần nhau, ta thấy hiện tượng gì? 

▲ Hình 9.2. a) Nam châm thẳng; 

1. b) Nam châm chữ U

Nam châm có 2 cực: 

Cực Bắc (N) (màu đỏ) 

Cực Nam (S) (màu xanh) 

Hai cực cùng dấu thì đẩy nhau. 

Hai cực khác dấu thì hút nhau. 

Thảo luận nhóm 6 HS 

Dựa vào kiến thức đã học ở môn Khoa học tự nhiên 7, từ các dụng cụ như thanh nam châm, dây dẫn có dòng điện, kim nam châm có thể quay quanh trục hoặc la bàn, hãy thiết kế phương án và thực hiện thí nghiệm để nhận biết vùng không gian tồn tại từ trường. 

Ngoài các dụng cụ trên, ta có thể nhận biết từ trường bằng dụng cụ nào khác? 

Gợi ý: 

Đưa kim nam châm hoặc la bàn lại gần thanh nam châm và dây dẫn có dòng điện, ta có thể quan sát được kim nam châm/ la bàn bị lệch khỏi hướng cân bằng lúc ban đầu. 

> Chứng tỏ rằng có từ trường bao quanh dây dẫn và thanh nam châm. 

GHI NHỚ 

Từ trường là trường lực gây ra bởi dòng điện hoặc nam châm, là một dạng vật chất tồn tại xung quanh dòng điện hoặc nam châm mà biểu hiện cụ thể là sự xuất hiện của lực từ tác dụng lên một dòng điện hay một nam châm đặt trong đó. 

1. TỪ PHỔ 

Hoạt động nhóm 

Thảo luận 2 (SGK-tr.60) 

Từ các dụng cụ đơn giản như nam châm thẳng, nam châm chữ U, mạt sắt, hộp nhựa trong chứa dầu và mạt sắt, giấy A4,… Hãy thiết kế phương án và thực hiện thí nghiệm để quan sát hình ảnh từ phổ của các nam châm này. 

Gợi ý phương án thí nghiệm 

Dụng cụ: 

Thanh nam châm 

Mạt sắt 

Hộp nhựa trong 

Tiến hành: 

Đặt lần lượt nam châm thẳng và nam châm chữ U vào trong hộp nhựa trong chứa dầu và mạt sắt sau đó gõ nhẹ, ta sẽ quan sát được hình ảnh từ phổ của các nam châm này. 

Video từ phổ của nam châm thẳng 

Video từ phổ của nam châm chữ U 

Kết quả: 

Từ phổ của nam châm thẳng 

Từ phổ của nam châm chữ U 

GHI NHỚ 

Hình ảnh những đường mạt sắt xung quanh nam châm được gọi là từ phổ. 

02 CẢM ỨNG TỪ 

1. KHÁI NIỆM CẢM ỨNG TỪ 

Tương tự điện trường, để đặc trưng cho từ trường về phương diện tác dụng lực tại một điểm, người ta đưa ra khái niệm vectơ cảm ứng từ, kí hiệu B ⃗. 

Suy nghĩ và trả lời câu hỏi sau: 

• Khi đặt các kim nam châm vào vùng không gian có từ trường, kim nam châm có phương như thế nào? 
• Vectơ cảm ứng từ B ⃗ có chiều như thế nào? 

Phương của kim nam châm khi nằm cân bằng tại một điểm trong từ trường trùng với phương của vecto cảm ứng từ B ⃗ của từ trường tại điểm đó. 

Chiều của B ⃗ được quy ước là chiều từ cực Nam sang cực Bắc của kim nam châm. 

Khi nào thì ta có thể xem dây dẫn thẳng có dòng điện chạy qua có chiều dài vô hạn? 

Khi dòng điện chạy qua dây dẫn đó có độ lớn không đổi trên toàn chiều dài của dây. 

Quan sát Hình 9.4 và cho biết cảm ứng từ tại một điểm gây ra bởi một dòng điện chạy trong dây dẫn thẳng dài vô hạn có phương, chiều như thế nào? 

Cảm ứng từ tại một điểm gây ra bởi một dòng điện chạy trong dây dẫn thẳng dài vô hạn là một vectơ nằm trong mặt phẳng vuông góc với dòng điện, có phương tiếp tuyến với đường tròn đi qua điểm đó. 

Luyện tập (SGK - tr61) 

Ta đã biết, điện trường là dạng vật chất bao quanh điện tích. Vậy, theo em xung quanh điện tích có thể tồn tại từ trường hay không? Nếu có thì khi nào từ trường xuất hiện xung quanh điện tích? 

Từ trường xuất hiện xung quanh điện tích khi có sự chuyển động của điện tích. 

1. ĐƯỜNG SỨC TỪ 

Đường sức từ là những đường mô tả từ trường, sao cho tiếp tuyến tại bất kì điểm nào trên đường sức từ đều có phương, chiều trùng với phương chiều của vecto cảm ứng từ tại điểm đó. 

Thảo luận 4 (SGK - tr.61) 

Hãy mô tả hình ảnh đường sức từ (hướng và độ mau (dày/ thưa) trong các trường hợp ở Hình 9.5. 

Hình 9.5a: 

• Các đường sức từ có hướng đi ra từ cực Bắc và đi vào cực Nam. 
• Đường sức từ mau hơn ở hai cực nam châm và thưa dần khi cách xa hai cực. 

Hình 9.5b: 

• Các đường sức từ có hướng đi ra từ cực Bắc và đi vào cực Nam.  
• Ở phía trong nam châm chữ U, các đường sức từ được sắp xếp cách đều và song song với nhau.  
• Ở phía ngoài nam châm chữ U, các đường sức từ mau hơn ở hai cực và thưa dần khi cách xa hai cực. 

Hình 9.5c: 

Ở trong lòng ống dây, các đường sức từ sắp xếp song song và cách đều nhau. 

Ở phía ngoài ống dây, các đường sức từ có hình dạng và đặc điểm tương tự các đường sức từ của nam châm thẳng. 

Dựa vào hình 9.5 vừa quan sát kết hợp nghiên cứu thông tin SGK, thực hiện yêu cầu: 

...