Từ trường là một khái niệm thường được nhắc đến trong khoa học – kỹ thuật và cả trong sinh hoạt hàng ngày. Tuy vậy, không nhiều người trong số chúng ta có thể hình dung được rõ nét về tính chất vô cùng đặc biệt này của nam châm. Đó chính là thứ mang đến vô vàn những ứng dụng trong cuộc sống hàng ngày của chúng ta.

Bạn đang xem: Các vật liệu đặt trong từ trường sẽ


*
Một máy chụp cộng hưởng từ MRI hiện đại thường thấy ở các khu chẩn đoán siêu âm của bệnh viện

KHÁI QUÁT VỀ TỪ TRƯỜNG VÀ TÍNH CHẤT CỦA TỪ TRƯỜNG TRONG CUỘC SỐNG

Từ trường có khái niệm như sau:

“Từ trường là môi trường vật chất bao quanh các hạt mang điện. Chúng có sự chuyển động như nam châm vĩnh cửu, dòng điện… Từ trường gây ra lực tác động lên các vật có từ tính đặt trong nó”.

Vậy nên, chúng ta có thể hiểu rằng bản chất của từ trường chính là từ trường được sinh ra xung quanh các điện tích chuyển động. Nó hút các vật liệu từ tính hoặc các vật liệu đã được từ hóa. Đây là một loại năng lượng đặc biệt và vô cùng hữu ích về nhiều mặt.

Nếu các hạt mang điện đứng yên thì chúng sẽ chỉ có điện trường. Ngược lại, nếu chuyển động thì các hạt này sẽ sở hữu cả điện trường và từ trường.

Tính chất cơ bản nhất của từ trưởng đó là tác dụng lực từ lên nam châm hoặc dòng điện được đặt trong nó. Các tính chất của từ trường gần như vô hiệu đối với các hạt điện tích đứng yên.

Thế nên, từ thuở sơ khai của loài người, từ trường đã xuất hiện và tồn tại xung quanh chúng ta dưới dạng các hạt vật chất li ti. Trái Đất – hành tinh mà chúng ta đang sống – chính là một khối nam châm tự nhiên khổng lồ có tuổi thọ hơn 4 tỷ năm.

Hiện nay, từ trường được xem như một nguồn “năng lượng” có tính ứng dụng cao trong nhiều lĩnh vực công nghiệp.

MỘT SỐ KHÁI NIỆM CÓ LIÊN QUAN ĐẾN TÍNH CHẤT CỦA TỪ TRƯỜNG

Hiện tượng cảm ứng điện từ

Là sự hình thành một suất điện động (điện áp) trên một vật dẫn khi vật đó được đặt trong một từ trường biến thiên.

Khi cho từ thông gửi qua một mạch kín thay đổi thì trong mạch sẽ xuất hiện dòng điện. Dòng điện đó được gọi là dòng điện cảm ứng. Hiện tượng đó được gọi là cảm ứng điện từ.

Nhà vật lý học nổi tiếng người Mỹ Michael Faraday đã chứng minh được điều này khi phát hiện ra từ trường cũng có thể sản sinh ra điện năng vào năm 1831.

Cùng với đó, ông đã phát minh ra chiếc máy phát điện đầu tiên trên thế giới. Đó là loại máy phát điện mà hiện tại chúng ta vẫn đang sử dụng.

Từ trường đều

Đây là loại từ trường mà đặc tính của nó là như nhau ở mọi thời điểm. Các đường sức từ đường thẳng song song, cách đều và cùng chiều nhau.

Đơn cử như từ trường được tạo ra giữa hai cực của nam châm chữ U.

Bức xạ điện từ (sóng điện từ)

Là sự kết hợp của dao động điện trường và từ trường vuông góc với nhau. Chúng lan truyền trong không gian như sóng nên còn được gọi là sóng điện từ. Các bức xạ điện từ này đã tạo tiền đề cho việc phát minh ra radio và lò vi sóng.

CÁC QUY TẮC DÙNG ĐỂ XÁC ĐỊNH ĐƯỜNG SỨC TỪ TRONG VẬT LÝ CỦA TỪ TRƯỜNG

Quy tắc nắm bàn tay phải

Quy tắc nắm tay phải đượcsử dụng để xác định hướng cảm sinh của đường cong biên. Nắm bàn tay phải rồi đặt sao cho ngón cái choãi ra chỉ theo chiều của véc-tơ pháp tuyến. Bốn ngón tay còn lại sẽ cho ta định hướng cảm sinh của đường cong biên.

Quy tắc nắm bàn tay trái

Quy tắc này được sử dụng để xác định chiều của lực từ, chiều của từ trường và của dòng điện đi qua một cuộn dây dẫn đặt trong không gian từ trường nhất định.

Đặt bàn tay trái sao cho lòng bàn tay có các đường sức từ hướng vào. Khi đó, chiều dòng điện đi từ cổ tay ra các đầu ngón tay. Chiều ngón tay cái trỏ là góc 90 độ là chiều của lực từ tác dụng lên dòng điện.

CÁC ỨNG DỤNG CỦA TỪ TRƯỜNG TRONG ĐỜI SỐNG HIỆN NAY

Từ trường có tính ứng dụng cao, đa dạng ở thời điểm hiện tại. Điển hình như sau:

Chụp cộng hưởng từ MRI dùng trong lĩnh vực y tếTạo nên tốc độ khủng khiếp cho tàu đệm từ Maglev của Nhật BảnHình thành nên nguyên lý hoạt động của máy phát điện hiện đạiLàm tăng sản lượng cây trồng, hàm lượng chất dinh dưỡng có trong đấtChế tạo la bàn phục vụ cho giao thông trên biển và đường thủyỨng dụng chế tạo các cần cẩu container ở những bến cảng, kho bãi, khu chế xuất,…Chế tạo các loại bếp từ, đèn huỳnh quang, quạt điện

Qua bài viết này, ắt hẳn bạn đã có thêm kiến thức bổ ích về từ trường và tính ứng dụng rất cao của nó. Từ trường đã, đang và sẽ luôn đồng hành cùng con người trong nhiều khía cạnh của cuộc sống.

Trong công nghiệm người ta luyện thép hoặc hợp chất thép để tạo thành nam châm nhân tạo.

Xem thêm: #9 Cửa Hàng Vật Liệu Xây Dựng Gần Đây Nhất 2022, Cửa Hàng Vlxd Nhựt Vy

Nam châm luôn luôn có hai cực là cực bắc North (N) và cực nam South (S) , nếu chặt thanh nam châm ra làm 2 thì ta lại được hai nam châm mới cũng có hai cực N và S – đó là nam châm có tính chất không phân chia..

Nam châm thường được ứng dụng để sản xuất loa điện động, micro hoặc mô tơ DC.

* Từ trường

Từ trường là vùng không gian xung quanh nam châm có tính chất truyền lực từ lên các vật liệu có từ tính, từ trường là tập hợp của các đường sức đi từ Bắc đến cực nam.

*

* Cường độ từ trường

Là đại lượng đặc trưng cho độ mạnh yếu của từ trường, ký hiệu là H đơn vị là A/m

* Độ từ cảm

Là đại lượng đặc trưng cho vật có từ tính chịu tác động của từ trường, độ từ cảm phụ thuộc vào vật liệu . VD Sắt có độ từ cảm mạnh hơn đồng nhiều lần . Độ từ cảm được tính bởi công thức

B = µ.H

Trong đó B : là độ từ cảm

µ : là độ từ thẩm

H : là cường độ từ trường

* Từ thông

Là số đường sức đi qua một đơn vị diện tích, từ thông tỷ lệ thuật với cường độ từ trường.

*

* Ứng dụng của Nam châm vĩnh cửu.

Nam châm vĩnh cửu được ứng dụng nhiều trong thiết bị điện tử, chúng được dùng để sản xuất Loa, Micro và các loại Mô tơ DC.

*

2 – Từ trường của dòng điện đi qua dây dẫn thẳng.

*

Thí nghiệm trên cho thấy, khi công tắc bên ngoài đóng, dòng điện đi qua bóng đèn làm bóng đèn sáng đồng thời dòng điện đi qua dây dẫn sinh ra từ trường làm lệch hướng kim nam châm .

Khi đổi chiều dòng điện, ta thấy kim nam châm lệch theo hướng ngược lại , như vậy dòng điện đổi chiều sẽ tạo ra từ trường cũng đổi chiều.

2. Từ trường của dòng điện đi qua cuộn dây.

*

Khi ta cho dòng điện chạy qua cuộn dây, trong lòng cuộn dây xuất hiện từ trường là các đường sức song song, nếu lõi cuộn dây được thay bằng lõi thép thì từ trường tập trung trên lõi thép và lõi thép trở thành một chiếc nam châm điện, nếu ta đổi chiều dòng điện thì từ trường cũng đổi hướng

Dòng điện một chiều cố định đi qua cuộn dây sẽ tạo ra từ trường cố định, dòng điện biến đổi đi qua cuộn dây sẽ tạo ra từ trường biến thiên.

Từ trường biến thiên có đặc điểm là sẽ tạo ra điện áp cảm ứng trên các cuộn dây đặt trong vùng ảnh hưởng của từ trường , từ trường cố định không có đặc điểm trên.

Ứng dụng:

Từ trường do cuộn dây sinh ra có rất nhiều ứng dụng trong thực tế, một ứng dụng mà ta thường gặp trong thiết bị điên tử đó là Rơ le điện từ.

*

Rơ le điện từ

Khi cho dòng điện chạy qua cuộn dây, lõi cuộn dây trở thành một nam châm điện hút thanh sắt và công tắc đựoc đóng lại, tác dụng của rơ le là dùng một dòng điện nhỏ để điều khiển đóng mạch cho dòng điện lớn gấp nhiều lần.

3. Lực điện từ

Nếu có một dây dẫn đặt trong một từ trường, khi cho dòng điện chạy qua thì dây dẫn có một lực đẩy => đó là lực điện từ, nếu dây dẫn để tụ do chúng sẽ chuyển động trong từ trường, nguyên lý này được ứng dụng khi sản xuất loa điện động.

*

Nguyên lý hoạt động của Loa ( Speaker )

Cuộn dây được gắn với màng loa và đặt trong từ trường mạnh giữa 2 cực của nam châm , cực S là lõi , cực N là phần xung quanh, khi cho dòng điện xoay chiều chạy qua cuộn dây , dưới tác dụng của lực điện từ cuộn dây sẽ chuyển động, tốc động chuyển động của cuộn dây phụ thuộc vào tần số của dòng điện xoay chiều, cuộn dây chuyển động được gắng vào màng loa làm màng loa chuyển động theo, nếu chuyển động ở tần số > 20 Hz chúng sẽ tạo ra sóng âm tần trong dải tần số tai người nghe được.

4. Cảm ứng điện từ .

Cảm ứng điện từ là hiện tượng xuất hiện điện áp cảm ứng của cuộn dây được đặt trong một từ trường biến thiên.

Ví dụ : một cuộn dây quấn quanh một lõi thép , khi cho dòng điện xoay chiều chay qua, trên lõi thép xuất hiện một từ trường biến thiên, nếu ta quấn một cuộn dây khác lên cùng lõi thép thì hai đầu cuộn dây mới sẽ xuất hiện điện áp cảm ứng. Bản thân cuộn dây có dòng điện chạy qua cũng sinh ra điện áp cảm ứng và có chiều ngược với chiều dòng điện đi vào.