Nêu cách xác định chiều của đường sức từ của một nam châm
|
Cách xác định chiều của đường sức từ dòng điện tròn bằng quy tắc nắm bàn tay phải: Khum bàn tay phải theo vòng dây của khung sao cho chiều từ cổ tay đến các ngón tay trùng với chiều của dòng điện trong khung. Khi này, ngón tay cái choãi ra sẽ chỉ chiều của các đường sức từ. Show TỪ TRƯỜNGNam châm- Loại vật liệu có thể hút được sắt vụn gọi là nam châm. - Trên một nam châm, có những miền hút sắt vụn mạnh nhất, đó là các cực của nam châm. Mỗi nam châm có hai cực: Cực Bắc (kí hiệu là N) và cực Nam (kí hiệu là S). - Một kim nam châm nhỏ được đặt tự do và có thể quay xung quanh một trục thẳng đứng đi qua trọng tâm của kim nam châm luôn nằm định hướng theo hướng Nam - Bắc. - Thực nghiệm chứng tỏ rằng, giữa các nam châm có tương tác với nhau thông qua các lực đặt vào các cực: Hai cực của hai nam châm đặt gần nhau sẽ đẩy nhau khi chúng cùng tên và hút nhau khi chúng khác tên. =>Lực tương tác đó được gọi là lực từ và các nam châm được gọi là có từ tính.  - Các loại nam châm: + Nam châm chữ U + Nam châm thẳng + Nam châm tròn + Nam châm điện Từ tính của dây dẫn có dòng điện1. Thực nghiệm chứng tỏ rằng, dây dẫn có dòng điện (gọi tắt là dòng điện) cũng có từ tính như nam châm. Cụ thể là: a) Dòng điện có thể tác dụng lên nam châm; b) Nam châm có thể tác dụng lực lên dòng điện; c) Hai dòng điện có thể tương tác với nhau. 2. Kết luận - Giữa nam châm với nam châm, giữa nam châm với dòng điện, giữa dòng điện với dòng điện có sự tương tác từ. - Dòng điện và nam châm có từ tính. 1. Xung quanh một dòng điện hay một nam châm tồn tại một từ trường. Chính từ trường này đã gây ra lực tác dụng lên một dòng điện khác hay một nam châm khác đặt trong đó. Định nghĩaTừ 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. Hướng của từ trường- Để phát hiện sự tồn tại của từ trường trong một khoảng không gian nào đó, người ta sử dụng kim nam châm nhỏ, đặt tại những vị trí bất kỳ trong khoảng không gian ấy. Kim nam châm nhỏ, dùng để phát hiện từ trường, gọi là nam châm thử. - Quy ước: Hướng của từ trường tại một điểm là hướng Nam - Bắc của kim nam châm nhỏ nằm cân bằng tại điểm đó. Đường sức từĐể biểu diễn về mặt hình học sự tồn tại của từ trường trong không gian, người ta đưa ra khái niệm đường sức từ. Định nghĩa- Đường 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. - Quy ước chiều của đường sức từ tại mỗi điểm là chiều của từ trường tại điểm đó. - Có thể quan sát hình dạng của những đường sức từ bằng thí nghiệm từ phổ. Các ví dụ về đường sức từ2.1. Đặc điểm đường sức từ của nam châm thẳng: - Bên ngoài nam châm, đường sức từ là những đường cong, hình dạng đối xứng qua trục của thanh nam châm, có chiều đi ra từ cực bắc và đi vào cực Nam. - Càng gần đầu thanh nam châm, đường sức càng mau hơn (từ trường càng mạnh hơn). 2.2. Đặc điểm đường sức từ của nam châm chữ U: - Bên ngoài nam châm, đường sức từ là những đường cong có hình dạng đối xứng qua trục của thanh nam châm chữ U, có chiều đi ra từ cực Bắc và đi vao cực Nam. - Càng gần đầu thanh nam châm, đường sức càng mau hơn (từ trường càng mạnh hơn). - Đường sức từ của từ trường trong khoảng thời gian giữa hai cực của nam châm hình chữ U là những đường thẳng song song cách đều nhau. Từ trường trong khu vực đó là từ trường đều. 2.3. Từ trường của dòng điện thẳng rất dài a) Các đường sức từ của dòng điện thẳng là những đường tròn nằm trong những mặt phẳng vuông góc với dòng điện và có tâm nằm trên dòng điện. b) Có chiều được xác định bởi quy tắc nắm tay phải sau đây: Để bàn tay phải sao cho ngón cái nằm dọc theo dây dẫn và chỉ theo chiều dòng điện, khi đó các ngón kia khum lại cho ta chiều các đường sức từ. 2.4. Từ trường của dòng điện tròn - Các đường sức từ của dòng điện tròn đều có chiều đi vào một mặt và đi ra mặt kia của dòng điện tròn ấy. + Đường sức từ ở tâm dòng điện là một đường thẳng vuông góc với mặt dòng điện tròn. + Quy ước: mặt Nam của dòng điện tròn là mặt khi nhìn vào ta thấy dòng điện chạy theo chiều kim đồng hồ, còn mặt Bắc thì ngược lại. - Các đường sức từ của dòng điện tròn có chiều đi vào mặt Nam và đi ra từ mặt Bắc của dòng điện tròn ấy. + Ta có thể dùng quy tắc nắm tay phải để xác định chiều của đường sức từ tại tâm của dòng điện tròn: Khum bàn tay phải sao cho chiều cổ tay đến ngón tay chỉ chiều dòng điện tròn, thì ngón tay cái choãi ra chỉ chiều của đường sức từ đi qua tâm của dòng điện tròn. + Người ta có thể dùng quy tắc cái đinh ốc hoặc quy tắc vặn nút chai phải để xác định chiều đường sức từ của từ trường của một số sòng điện dạng đơn giản. Các tính chất của đường sức từCác đường sức từ có những tính chất sau: a) Qua mỗi điểm trong không gian chỉ vẽ được một đường sức từ. b) Các đường sức từ là những đường cong khép kín hoặc vô hạn ở hai đầu. c) Chiều của các đường sức từ tuân theo những quy tắc xác định (quy tắc nắm tay phải, quy tắc vào Nam ra Bắc) d) Người ta quy ước vẽ các đường sức từ sao cho chỗ nào từ trường mạnh thì các đường sức từ mau và chỗ nào yếu thì các đường sức từ thưa. Sơ đồ tư duy về từ trườngNêu cách xác định chiều của đường sức từ của một nam châmGiải Sách Bài Tập Vật Lí 9 – Bài 24: Từ trường của ống dây có dòng điện chạy qua giúp HS giải bài tập, nâng cao khả năng tư duy trừu tượng, khái quát, cũng như định lượng trong việc hình thành các khái niệm và định luật vật lí: a) Đầu B của thanh nam châm là cực Bắc hay cực Nam? b) Sau đó có hiện tượng gì xảy ra với thanh nam châm? c) Nếu ngắt công tắc K, thanh nam châm sẽ ra sao? Giải thích? Lời giải: a) Đầu B của thanh nam châm là cực Nam. Theo hình vẽ thì chiều dòng điện đi từ cực dương sang cực âm tức là đi từ P sang Q, theo quy tắc nắm tay phải thì ta xác định được đầu Q của thanh nam châm là cực Bắc (N), nên ban đầu khi đóng khóa K thì thanh nam châm bị đẩy chứng tỏ đầu A của thanh nam châm là cực Bắc (N) còn đầu B của thanh nam châm là cực nam (S). b) Thanh nam châm xoay đi và đầu B (cực Nam) của nó bị hút về phía đầu Q (cực Bắc) của cuộn dây. c) Ngắt công tắc K: Ống dây không có dòng điện đi qua, khi đó ống dây không còn là một nam châm nữa. Thanh nam châm sẽ xoay trở lại, nằm dọc theo hướng Nam – Bắc như khi chưa có dòng điện. Bởi vì bình thường, thanh nam châm tự do khi đã đứng cân bằng luôn chỉ hướng Nam – Bắc a) Nếu dòng điện chạy trong cuộn dây có chiều như trên hình vẽ thì hai cuộn dây hút nhau hay đẩy nhau? b) Nếu đổi chiều dòng điện của một trong hai cuộn thì tác dụng của chúng có gì thay đổi? Lời giải: a) Nếu dòng điện chạy trong cuộn dây có chiều như trên hình vẽ, tức là hai dòng điện cùng chiều nhau. Theo quy tắc nắm bàn tay phải thì hai mặt đối diện của chúng là hai từ cực khác tên nhau nên hai cuộn dây hút nhau. b) Nếu đổi chiều dòng điện của một trong hai cuộn dây thì hai dòng điện sẽ ngược chiều nhau. Theo quy tắc nắm bàn tay phải thì hai mặt đối diện của chúng là hai từ cực cùng tên nhau nên hai cuộn dây đẩy nhau. a) Nếu dòng điện chạy qua cuộn dây B có chiều được đánh dấu như hình vẽ thì kim chỉ thị quay sang bên phải hay bên trái? b) Hai chốt của điện kế này có cần đánh dấu dương, âm hay không? Lời giải: a) Dòng điện qua ống dây B có chiều như hình vẽ thì áp dụng quy tắc nắm bàn tay phải ta được đường sức từ trong ống dây hướng thẳng đứng lên trên. Cức Bắc của nam châm luôn quay theo chiều đường sức của từ trường ngoài nên bị đẩy lên → Kim chỉ thị quay sang bên phải. b) Hai chốt của diện kế này không cần đánh dấu âm, dương b) Xác định chiều của dòng điện chạy trong cuộn dây ở hình 24.4 SBT. Lời giải: a) Cực Bắc của kim nam châm. Vì trong trường hợp a thì theo quy tắc nắm tay phải ta xác định được đầu B của nam châm điện là cực Nam (S) nên kim nam châm có đầu hướng vào nam châm điện là cực Bắc (N). (hình 24.4a’) b) Dòng điện có chiều đi vào ở đầu dây C. Vì trong trường hợp b thì qua hình vẽ ta xác định được đầu D của nam châm điện là cực Bắc (N) còn đầu C của nam châm điện là cực Nam (S). Theo quy tắc nắm tay phải thì ta xác định được chiều dòng điện đi từ C đến D. (hình 24.4b’) Lời giải: Đầu A của nguồn điện là cực dương. Ta biết được tên các từ cực nên xác định được chiều của đường sức từ và vận dụng quy tắc nắm tay phải là biết ngay chiều của dòng điện từ đó xác định được đầu A là cực dương của nguồn điện. A. Là những đường thẳng song song, cách đều nhau và vuông góc với trục ống dây B. Là những đường tròn cách đều nhau và có tâm nằm trên trục ống dây C. Là những đường thẳng song song, cách đều nhau và hướng từ cực Bắc đến cực Nam của ống dây D. Là những đường thẳng song song, cách đều nhau và hướng từ cực Nam đến cực Bắc của ống dây Lời giải: Chọn D. Là những đường thẳng song song, cách đều nhau và hướng từ cực Nam đến cực Bắc của ống dây. A. Chiều của dòng điện trong ống dây B. Chiều của đường sức từ tác dụng lên nam châm thử C. Chiều của lực từ tác dụng lên cực Bắc của nam châm thử đặt ở ngoài ống dây D. Chiều của lực từ tác dụng lên cực Bắc của nam châm thử đặt trong lòng ống dây Lời giải: Chọn D. Chiều của lực từ tác dụng lên cực Bắc của nam châm thử đặt trong lòng ống dây A. Vì ống dây cũng tác dụng lực từ lên kim nam châm. B. Vì ống dây cũng tác dụng lực từ lên kim sắt C. Vì ống dây cũng có hai cực từ như thanh nam châm D. Vì một kim nam châm đặt trong lòng ống dây cũng chịu tác dụng của một lực từ giống như khi đặt trong lòng nam châm Lời giải: Chọn C. Vì ống dây cũng có hai cực từ như thanh nam châm A. Quy tắc bàn tay phải B. Quy tắc bàn tay trái C. Quy tắc nắm tay phải D. Quy tắc ngón tay phải Lời giải: Chọn C. Quy tắc nắm tay phải |
