Giải Vật Lý 11 Bài 19. Từ trường
Chương IV. TỪ TRƯỜNG §19. TỪ TRƯỜNG KIẾN THỨC CẨN NẮM VỮNG Từ trường tồn tại xung quanh một nam châm hay một dòng điện. Định nghĩa từ trường Từ trường là một dạng vật chất tồn tại trong không gian 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. Quy ước hướng của từ trường tại 1 điểm là hướng Nam - Bắc của kim nam châm nhỏ nằm cân bằng tại điểm đó. Dòng sức từ Là những đường vẽ ở trong không gian có từ trường sao cho tiếp tuyến tại mỗi điểm có hướng trùng với hướng của từ trường tại điểm đó. Đối với dòng điện thẳng rất dài: Đường sức từ là những đường tròn nằm trong những mặt phẳng vuông góc với dòng điện có tâm nằm trên dòng điện (hình 19.7a SGK) Chiều đường sức từ được xác định bởi quy tắc nắm tay phải: “Để bàn tay phải sao cho ngón tay cái nằm dọc theo dây dẫn và chỉ theo chiều dòng điện. Khi đó các ngón kia khum lại cho ta chiều của đường sức từ”. Đối với dòng điện tròn: Đường sức từ có dạng như hình 19.9a SGK. Chiều của đừng sức từ đi vào mặt Nam và đi ra mặt Bắc của dòng điện tròn. Từ trường Trái Đất Trái Đất được xem như 1 nam châm khổng lồ có 2 đầu hướng về 2 địa cực từ. Từ trường Trái Đất làm cho kim la bàn có 1 hướng xác định gần trùng với hướng Nam Bắc của Trái Đất. CÂU HỎI VẬN DỤNG Cl. Vật liệu nào không thể làm nam châm? A. Sắt non B. Đồng ôxit. ///////////// c. Sắt ôxit D. Mangan ôxit. Hướng dần Đồng ôxít là vật liệu không thể làm nam châm. Hình 19.1 C2. Một thanh nam châm M được giữ thăng bằng năm ngang bằng một sợi dây thẳng đứng đi qua trọng tâm của nó (hình 19.1). Người quan sát cầm một thanh nam châm thứ hai, không được đụng vào thanh nam châm M. Hỏi phải đặt thanh nam châm thứ hai như thế nào để cho cực Bắc của thanh nam châm M: đi lên? đi xuốhg? chạy theo đường tròn trong mặt phẳng nằm ngang? Hướng dẫn Để cho cực Bắc của thanh nam châm M đi lên ta có 4 cách làm sau: Đặt cực Bắc của thanh nam châm thứ hai phía dưới cực Bắc của thanh nam châm M. Khi đó cực Bắc của M sẽ bị đẩy lên. Đặt cực Bắc của thanh nam châm thứ hai phía dưới cực Nam của thanh nam châm M. Khi đó cực Nam của M sẽ bị hút xuống, cực Bắc sẽ bị đẩy lên. Đặt cực Nam của thanh nam châm thứ hai phía trên cực Bắc của thanh nam châm M. Khi đó cực Bắc của M sẽ bị hút lên. Đặt cực Nam của thanh nam châm thứ hai phía trên cực Nam của thanh nam châm M. Khi đó cực Nam của M sẽ bị đẩy xuống, cực Bắc bị đẩy lên. Để cho cực Bắc của thanh nam châm M đi xuống ta có 4 cách làm sau: Đặt cực Bắc của thanh nam châm thứ hai phía trên cực Bắc của thanh nam châm M. Khi đó cực Bắc của M sẽ bị đặy xuống. Đặt cực Bắc của thanh nam châm thứ hai phía trên cực Nam của thanh nam châm M. Khi đó cực Nam của M sẽ bị hút lên, cực Bắc sẽ bị đẩy xuống. Đặt cực Nam của thanh nam châm thứ hai phía dưới cực Bắc của thanh nam châm M. Khi đó cực Bắc của M sẽ bị hút xuống. Đặt cực Nam của thanh nam châm thứ hai phía dưới cực Nam của thanh nam châm M. Khi đó cực Nam của M sẽ bị đẩy lên, cực Bắc bị đẩy xuống. Đặt thanh nam châm thứ hai trong mặt phẳng nằm ngang theo phương vuông góc với nam châm M. Có bôn cách làm cho nam châm M quay tròn trong mặt phẳng nằm ngang: Đặt cực Bắc của thanh nam châm thứ hai vuông góc với cực Bắc của thanh nam châm M. Khi đó cực Bắc của thanh nam châm thứ hai đẩy cực Bắc của thanh nam châm M làm cho M quay. Đặt cực Bắc của thanh nam châm thứ hai vuông góc với cực Nam của thanh nam châm M. Khi đó cực Bắc của thanh nam châm thứ hai hút cực Nam của thanh nam châm M làm cho M quay. Đặt cực .Nam của thanh nam châm thứ hai vuông góc với cực Nam của thanh nam châm M. Khi đó cực Nam của thanh nam châm thứ hai đẩy cực Nam của thanh nam châm M làm cho M quay. Hỉnh 19.2 Đặt cực Nam của thanh nam châm thứ hai vuông góc với Ct Bắc của thanh nam châm M. Khi đó cực Nam của thanh nam châm f át cực Bắc của thanh nam châm M làm cho M quay. C3. Xác định chiều dòng điện chạy trong vòng (C) ở hình 19.2. Cho biết chiều đường sức từ hướng về trước mặt phẳng chứa vòng tròn (C). Căn cứ vào bài học, các em tự trả lời câu hỏi. c. CÂU HỎI - BÀI TẬP Phát biểu định nghĩa từ trường. Hướng dẫn Từ trường là một dạng vật chất tồn tại trong không gian mà biểu hiện cụ thể là sự xuất hiện của lực từ tác dụng lên một dòng điện hay một nam châm đặt trong nó. Phát biểu định nghĩa đường sức từ. Hướng dẫn Đường sức từ là những đường cong vẽ ở trong không gian có từ trường, sao cho tiếp tuyến tại mỗi điểm có hướng trùng với hướng của từ trường tại điểm đó. Quy ước: Chiều của đường sức từ tại một điểm là chiều của từ trường tại điểm đó. So sánh các tính chất của đường sức điện và dường sức từ. Hướng dẩn Giống nhau: + Qua mỗi điểm trong không gian chỉ vẽ được một đường sức từ. Đối với điện trường, qua mỗi điểm trong điện trường có một đường sức điện và chỉ một mà thôi. + Chiều của đường sức từ tuân theo những quy tắc xác định (quy tắc bàn tay phải; quy tắc vào Nam ra Bắc). Đôì với điện trường, đường sức điện là những đường có hướng. Hướng của đường sức điện tại một điểm là hướng của vectơ điện trường tại điểm đó. + Quy ước vẽ các đường sức từ sao cho chỗ nào từ trường mạnh thì các đường sức từ dày và chỗ nào từ trường yếu thì các đường sức từ thưa. Đốì với điện trường, ở chỗ cường độ điện trường lớn thì các đường sức điện sẽ mau (dày), còn ở chỗ cường độ điện trường nhỏ thì các đường sức điện sẽ thưa. - Khác nhan: Các dường sức từ là những đường cong khép kín vô hạn ở hai dầu. Trong khi dó dối với điện trường, đường sức điện của điện trường tĩnh điện là dường không khép kín. Nó đi ra từ điện tích dương và kết thúc ờ diện tích âm, hoặc đi từ một điện tích ra vô cùng. So sánh bản chất của điện trường và từ trường. Hướng dẫn Điện trường là các dạng vật chất tồn tại xung quanh hạt mang điện và tác dụng lực điện lên các hạt mang điện tích khác đặt trong nó. Trong khi dó tư trường có nguồn gôc từ các hạt mang diện chuyên dộng, nó tác dụng lực từ lên nam châm hay dòng diện đặt trong nó. Phát biêu nào dưới đây là sai? Lực từ là lực tương tác: giữa hai nam châm. giữa hai điện tích. c. giữa hai dòng diện. I). giữa một nam châm và một dòng điện. Hướng dẫn Phát biểu lì là sai. Phát biểu nào dưới đây là đúng? Từ trường không tương tác với: A. các diện tích chuyến động. B. các diện tích đứng yên. c. nam châm đứng yên. D. nam châm chuyến động. Hướng dẫn Phát biếu lì dúng. Đặt một kim nam châm nhỏ trôn một mặt phàng vuông góc với một dòng diện thẳng. Khi cân bàng, kim nam châm đó sẽ nằm theo hướng nào? Hướng dần Một kim nam châm nhỏ trên một mặt phẳng vuông góc với một dòng điện thẳng; khi cân bằng, kim nam châm sẽ nằm dọc theo phương tiếp tuyến của đường tròn nằm trong mặt phảng vuông góc với dòng điện và đi qua nam châm, có tâm là giao diem của mặt phẳng với dòng điện (tức nằm theo phương tiếp tuyến với đường sức từ của dòng điện tại diem đặt nam châm). Hai kim nam châm nhỏ đặt xa các dòng điện và các nam châm khác; đường nối hai trọng tâm của chúng nằm theo hướng Nam - Bắc. Khi cân bằng, hướng của hai kim nam châm đó sẽ như thê nào? Hướng dẫn Nếu hai nam châm dặt gần nhau, có thể quay tự do mà không chạm vào nhau thì cực bắc của mỗi nam châm đều chi về hướng bắc địa lí, cực nam chì’ về hướng nam dịa lí.