Tóm tắt lý thuyết chương “Từ Trường” – Vật lý 12

1. Từ trường

• Khái niệm: Từ trường là môi trường vật chất đặc biệt tồn tại xung quanh các dòng điện và các vật có từ tính (nam châm).
• Tính chất: Tác dụng lực lên nam châm và dòng điện đặt trong nó.
• Biểu diễn: Bằng các đường sức từ:
  • Xuất phát từ cực Bắc và kết thúc ở cực Nam của nam châm.
  • Không cắt nhau.
  • Nơi nào đường sức từ càng dày thì từ trường càng mạnh.

2. Cảm ứng từ

• Định nghĩa: Vecto cảm ứng từ B→B đặc trưng cho độ mạnh yếu của từ trường tại một điểm.
• Đơn vị: Tesla (T)
• Công thức:
  • Cảm ứng từ do dòng điện thẳng dài vô hạn: B=μ0I2πr ​
  • Cảm ứng từ trong ống dây dài: B=μ0nIB = \mu_0 n IB=μ0​nI với $n$ là số vòng dây trên một đơn vị chiều dài.
  • Cảm ứng từ do dòng điện tròn: B=μ0I2RB = \frac{\mu_0 I}{2R}B=2Rμ0​I​ tại tâm vòng dây có bán kính $R$.

3. Lực từ tác dụng lên dây dẫn có dòng điện

• Lực từ (Lực Laplace): Một dây dẫn mang dòng điện đặt trong từ trường sẽ chịu lực từ có độ lớn: F=BILsin⁡θ với:
  • $B$ là cảm ứng từ,
  • I là cường độ dòng điện,
  • $L$ là chiều dài dây dẫn trong từ trường,
  • θ là góc giữa B→ và L→
• Quy tắc bàn tay trái:
  • Ngón tay cái: Hướng của lực từ.
  • Ngón trỏ: Hướng của cảm ứng từ B→
  • Ngón giữa: Hướng của dòng điện I

4. Lực Lorentz

• Khái niệm: Lực từ tác dụng lên hạt mang điện chuyển động trong từ trường.
• Công thức: F=qvBsin⁡θ với:
  • q là điện tích của hạt,
  • v là vận tốc của hạt,
  • B là cảm ứng từ,
  • $\theta$ là góc giữa v→ và B→.
• Chuyển động của hạt trong từ trường đều:
  • Nếu v→vuông góc với B→: Hạt chuyển động tròn đều với bán kính quỹ đạo: R=mv/qB​
  • Nếu v→ có thành phần dọc theo B→: Hạt chuyển động xoắn ốc.

5. Từ trường của dòng điện trong các môi trường khác nhau

• Trong chân không: Dùng các công thức ở trên.
• Trong môi trường có độ từ thẩm μr\mu_rμr​: B=μrμ0HB = \mu_r \mu_0 HB=μr​μ0​H với:
  • H là cường độ từ trường,
  • μr là độ từ thẩm tương đối.

6. Lực từ giữa hai dây dẫn song song có dòng điện

• Công thức: F=μ0I1I22πdL với:
  • d là khoảng cách giữa hai dây,
  • L là chiều dài đoạn dây xét,
  • I1,I2là cường độ dòng điện trong hai dây.
• Quy tắc xác định lực hút – đẩy:
  • Hai dòng điện cùng chiều: Hút nhau.
  • Hai dòng điện ngược chiều: Đẩy nhau.

7. Ứng dụng thực tế

• Động cơ điện: Hoạt động dựa trên lực từ tác dụng lên dây dẫn có dòng điện.
• Máy phát điện: Chuyển hóa năng lượng cơ học thành điện năng nhờ nguyên lý cảm ứng điện từ.
• Ống phóng điện từ: Ứng dụng lực Lorentz để điều khiển chuyển động của các hạt tích điện.

---

💡 Ghi nhớ:

• Quy tắc bàn tay trái để xác định lực từ.
• Quy tắc nắm tay phải để xác định chiều của từ trường.
• Từ trường mạnh nhất ở gần nam châm hoặc gần dây dẫn có dòng điện lớn.