Định nghĩa từ trường là gì?
Từ trường là một vùng không gian xung quanh các điện tích có thể chuyển động. Từ trường có thể gây ra lực tác động lên vật đang đặt cạnh nó. Từ trường được tạo ra bởi sự chuyển động của các điện tử quanh hạt nhân trong các nguyên tử và phân tử. Các vật thể từ tích điện sẽ tương tác với từ trường, tạo ra các hiện tượng như phản xạ từ trường, giảm tốc điện từ, và xoắn từ tích điện.
Cách nhận biết từ trường
Từ trường không thể quan sát được bằng mắt thường, và cũng không khó nhận biết từ trường xuất hiện quanh chúng ta. Cụ thể:
Cần chuẩn bị 1 cuộn dây dẫn điện 1 thiết bị la bàn và nguồn điện 5v, biến trở.
Thực hiện mắc cuộn dây qua một biến trở sau đó lắp chúng vào một nguồn điện 1 chiều.
Kết quả khi cho nguồn điện đi qua quan sát thấy la bàn lệch đi thì là lúc cuộn dây sinh là từ trường và la bàn sẽ chuyển hướng theo từ trường của cuộn dây.
Chính vì thế để nhận biết từ trường mọi người thường sử dụng kim nam châm để dễ dàng nhận biết sự tác động của lực lên vật dụng từ nam châm.
Công thức tính từ trường
Công thức tính từ trường còn phụ thuộc vào đặc điểm, vị trí từ trường, vì thế để tính toán chính xác giá trị của nó mọi người có thể tham khảo các cách tính sau:
Tính từ trường dòng điện trong dây dẫn thẳng dài:
Trong đó:
- B: Cảm ứng từ trường (T)
- I: Cường độ dòng điện đi qua dây dẫn (A)
- r: Khoảng cách của dòng điện đến vị trí cần tính toán (m)
Tính từ trường của dòng điện trong dây dẫn được nối uốn vòng tròn:
Trong đó:
- B: Cảm ứng từ trường (T)
- I: Cường độ dòng điện trong cuộn dây dẫn (A)
- R: Bán kính vòng tròn của dây mang dòng điện(m)
Tính từ trường trong khung dây hình tròn có N vòng quấn:
Trong đó:
- B: Cảm ứng từ trường (T)
- I: Cường độ dòng điện trong cuộn dây (A)
- R: Bán kính vòng dây có chứa dòng điện (m)
- N: Số vòng dây quấn
Tính từ trường của dòng điện trong ống dây dẫn điện hình trụ:
Trong đó:
- B: Cảm ứng từ trường xuất hiện (T)
- I: Cường độ dòng điện trong cuộn dây dẫn (A)
- N: Tổng số vòng dây của cuộn dây
- l: Chiều dài ống dây cần tính(m)
- n = N.l : số vòng dây quấn trên một đơn vị chiều dài của ống dây
Hướng của từ trường
Từ trường là một trường véc-tơ có hướng, nghĩa là nó có một hướng được xác định bởi hướng của trường. Hướng của từ trường được định nghĩa là hướng mà một con quay kim nam châm sẽ xoay khi đặt trong trường đó.
Trong vật lý, các từ trường thường được đặc trưng bởi hướng từ trường của chúng. Ví dụ, trong từ trường của Trái Đất, hướng từ trường là từ Nam đến Bắc. Tương tự, trong từ trường của một nam châm đơn, hướng từ trường sẽ từ Cực Bắc đến Cực Nam.
Để xác định hướng của từ trường, ta có thể sử dụng một số phương pháp như sử dụng con quay kim nam châm như đã đề cập ở trên, hoặc sử dụng cảm biến từ trường để đo đạc hướng của trường. Hướng của từ trường cũng có thể được mô tả bằng các hệ tọa độ, ví dụ như hệ tọa độ Đông-Tây-Bắc-Nam.
Ứng dụng của từ trường
Trong thực tế hiện nay thì từ trường có tính ứng dụng cao trong quá trình sản xuất thiết bị sản xuất và thiết bị thông minh. Cụ thể:
Ứng dụng từ trường trong các thiết bị máy móc phát điện, các loại động cơ điện công suất lớn.
Sử dụng trong các dòng máy điện tính, máy biến áp và tụ điện công nghiệp.
Ngoài ra từ trường còn được ứng dụng hút sắt nam châm điện trong cần cẩu thép, cuộn rơ le, cuộn dây đóng mở van điện tử.
Các dụng cụ đo đạc, thăm dò tín hiệu điện, phát tín hiệu sử dụng như micro loa, dò phát âm thanh, bộ cảm biến đo lường độ rung, độ giảm chấn, chuông báo nước…
Bên cạnh còn có thể sử dụng từ trường làm các vật chuyển động như đệm xe trong xe lửa cao tốc, bộ cản dịu bên trong các đồng hồ đo đạc.
Ứng dụng từ trường tạo ra sóng điện từ phát minh ra radio, TV, điện thoại di động và nhiều công nghệ hiện đại khác ngày nay.
Đặc biệt trong ngành y tế từ trường còn giúp điều trị, cứu, chữa bệnh cho con người.
Từ trường của trái đất
Từ trường của Trái Đất là một trường từ mạnh tạo ra từ trung tâm của Trái Đất và bao bọc toàn bộ hành tinh. Nó được tạo ra bởi sự chuyển động của chất lỏng dẫn điện trong hạt nhân Trái Đất, đặc biệt là sự xoay và lưu thông của chất lỏng sắt và nickel trong nhân. Trường từ của Trái Đất bảo vệ chúng ta khỏi các tia gamma, tia X và các hạt năng lượng cao khác từ mặt trời và vũ trụ, làm cho cuộc sống trên Trái Đất trở nên có thể. Nó cũng là lý do tại sao các kim loại từ sắt, nickel và coban trong lòng đất có thể được sử dụng để tạo ra la bàn và các thiết bị định hướng khác.
Từ trường của Trái Đất là lưỡng cực từ trường với một cực gần cực bắc địa lý còn cực còn lại ở cực nam địa lý. Một đường thẳng nối 2 cực của trái đất lại tạo thành góc lệch khoảng 11.3 độ so với trục quay của trái đất.
Với toàn bộ thông tin về từ trường, công thức tính từ trường trên đây, hy vọng giúp mọi người có thêm hiểu biết về từ trường quanh chúng ta. Nếu bạn đang nghiên cứu và tìm hiểu về từ trường hãy theo dõi Tuấn Hưng Phát để cập nhập thêm nhiều thông tin hơn nữa nhé.
