Lực từ

Bài viết này sẽ giới thiệu về lực từ và cảm ứng từ – hai khái niệm quan trọng trong Vật lý. Chúng ta sẽ tìm hiểu cơ bản về chúng và cách chúng hoạt động. Đồng thời, bài viết sẽ nhấn mạnh tầm quan trọng của hai khái niệm này trong cuộc sống hàng ngày.

Mục lục

1. Lực từ
- 1.1. 1. Từ trường đều
- 1.2. 2. Lực từ do từ trường đều tác dụng lên dây dẫn mang dòng điện
2. Cảm ứng từ

1. Từ trường đều

Từ trường đều là một loại từ trường đặc biệt, có đặc tính giống nhau tại mọi điểm. Đường sức từ của từ trường đều là những đường thẳng song song, cùng chiều và cách đều nhau. Một ví dụ điển hình cho từ trường đều là từ trường được tạo thành giữa hai cực của một nam châm hình chữ U.

2. Lực từ do từ trường đều tác dụng lên dây dẫn mang dòng điện

Lực từ tác dụng lên một đoạn dây dẫn mang dòng điện đặt trong từ trường đều có phương vuông góc với đường sức từ và vuông góc với đoạn dây dẫn. Độ lớn của lực từ phụ thuộc vào từ trường và cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn.

Cảm ứng từ

1. Khái niệm

Cảm ứng từ là đại lượng đặc trưng cho độ mạnh yếu của từ trường tại một điểm. Được đo bằng thương số của lực từ tác dụng lên một đoạn dây dẫn mang dòng điện vuông góc với đường cảm ứng từ tại điểm đó và tích của cường độ dòng điện và chiều dài đoạn dây dẫn đó.

Công thức cảm ứng từ là: B = (F / Il).

2. Đơn vị cảm ứng từ

Trong hệ SI, đơn vị cảm ứng từ được đo bằng tesla (T). Trong công thức trên, F đo bằng niutơn (N), I đo bằng ampe (A) và l đo bằng mét (m).

3. Vectơ cảm ứng từ

Cảm ứng từ tại một điểm được biểu diễn bằng một vectơ được gọi là vectơ cảm ứng từ (𝑩). Với các đặc điểm sau:

Hướng của vectơ cảm ứng từ trùng với hướng của từ trường tại điểm đó.
Độ lớn của vectơ cảm ứng từ là B = (F / Il).

4. Biểu thức tổng quát của lực từ

Lực từ (𝐹) tác dụng lên đoạn dây dẫn (l) mang dòng điện (I) đặt trong từ trường đều, tại đó có cảm ứng từ (𝑩):

Lực từ có điểm đặt tại trung điểm của đoạn dây dẫn.
Lực từ có phương vuông góc với đoạn dây dẫn và vectơ cảm ứng từ.
Lực từ có chiều tuân theo quy tắc bàn tay trái.
Độ lớn của lực từ là F = BIlsin𝛼 (với 𝛼 là góc giữa 𝑩 và l).

5. Lý thuyết nguyên tắc chồng chất của từ trường

Tương tự như điện trường, từ trường cũng tuân theo nguyên lý chồng chất từ trường. Giả sử hệ có n nam châm (hoặc dòng điện). Tại điểm M, từ trường tại điểm đó là tổng của từ trường của các nam châm thứ nhất, thứ hai, …, đến nam châm thứ n (𝑩 = 𝑩₁ + 𝑩₂ + … + 𝑩ₙ).

Dưới đây là sơ đồ tư duy về lực từ – cảm ứng từ để giúp bạn hiểu rõ hơn: