Trường từ sinh bởi dòng điện
Đã giới thiệu| English | Ý nghĩa |
|---|---|
| iron core/ˈaɪən kɔː/ | lõi sắt |
| right-hand grip rule/raɪt hænd ɡrɪp ruːl/ | quy tắc nắm tay phải |
| bar magnet/bɑː ˈmæɡnɪt/ | Nam châm thanh |
| solenoid/ˈsəʊlənɔɪd/ | cuộn dây solenoid |
Nam châm có công tắc tắt
- Cẩu nâng tại bãi phế liệu nhấc một tấn thép, quay sang bên kia bãi và thả xuống bằng cách gạt công tắc.
- Nam châm vĩnh cửu không thể làm được việc đó. Cẩu mang theo một cuộn dây quấn quanh lõi sắt, và từ tính chỉ tồn tại khi có dòng điện chạy qua.
- Mọi từ trường trong bài học này đều sinh ra từ dòng điện, nghĩa là mỗi từ trường đều có thể được bật, đảo chiều hoặc tăng cường tùy ý.
- Bài học này nói về các đường sức từ mà dòng điện tạo ra, và lực tương tác giữa hai dòng điện.
Từ trường xung quanh dây dẫn thẳng
- Từ trường tạo thành các vòng tròn đồng tâm quanh dây dẫn, nằm trong mặt phẳng vuông góc với dây.
- Khoảng cách giữa các vòng rộng dần theo khoảng cách, vì từ trường yếu đi khi ta di chuyển xa ra.
- Chiều từ trường xác định bằng quy tắc nắm tay phải: nắm lấy dây dẫn bằng tay phải, ngón cái chỉ theo chiều dòng điện, các ngón tay其余 cong theo hướng từ trường.
- Với dòng điện vào mặt giấy, từ trường có chiều chiều kim đồng hồ.
Các vòng tròn, khoảng cách rộng dần, mỗi vòng có mũi tên
Thí nghiệm quy tắc dòng điện
Nối chiều dòng điện với trường từ hình tròn quanh dây dẫn.
Trường từ quanh một dây dẫn dài thẳng tạo thành:
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Các vòng tròn đồng tâm, với chiều được xác định bởi quy tắc nắm tay phải.
Quy tắc nắm tay phải cho biết chiều của trường từ quanh một dây dẫn mang dòng điện.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Ngón cái chỉ theo chiều dòng điện, các ngón tay callee chỉ hướng của trường hình tròn.
Cuộn dây tròn phẳng
- Uốn dây thành vòng tròn, các từ trường tròn quanh mỗi đoạn dây cộng hưởng qua tâm.
- Vì vậy từ trường tại tâm vuông góc với mặt phẳng của cuộn dây, và mạnh nhất tại đó.
- Nhìn từ một mặt, cuộn dây đóng vai trò như cực Bắc, vì từ trường hướng ra ngoài; nhìn từ mặt kia, là cực Nam. Một vòng đơn lẻ đã là một thanh nam châm nhỏ.
Chiều của trường từ tại tâm của cuộn dây tròn phẳng là gì?
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Các trường hình tròn quanh hai bên cộng hưởng qua tâm, nên cuộn dây hoạt động như một thanh nam châm nhỏ, cực Bắc từ một mặt và cực Nam từ mặt kia.
Cuộn ống (solenoid)
- Một cuộn ống gồm nhiều vòng như vậy xếp liền kề. Từ trường của chúng cộng dồn dọc theo trục, nên bên trong từ trường gần như đều và song song với trục, giống hệt một thanh nam châm kéo dài.
- Bên ngoài nó lan tỏa và suy giảm nhanh chóng, còn hai đầu hành xử như các cực N và S.
- Ba yếu tố làm tăng cường độ: nhiều vòng hơn trên một đơn vị chiều dài, dòng điện lớn hơn, và lõi sắt.
Từ trường đều dọc theo trục, và có các cực ở hai đầu
Bên trong một ống dây dài, trường từ gần như ____.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Giống như một thanh nam châm kéo dãn — trường bên trong đều và song song với trục.
Thêm lõi sắt làm tăng đáng kể trường từ của ống dây.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Các nam châm nguyên tử của sắt sắp xếp hàng và đóng góp vào trường — được sử dụng trong nam châm điện và máy biến áp.
Sự thay đổi nào làm tăng trường từ bên trong ống dây? Chọn tất cả các đáp án đúng.
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
Số vòng trên đơn vị chiều dài, dòng điện và lõi sắt. Dây dày hơn làm giảm điện trở nhưng không tự nó làm thay đổi trường đối với cùng một dòng điện.
Ví dụ minh họa: tại sao lõi giúp tăng cường
- Giải thích tại sao việc đưa lõi sắt vào làm tăng đáng kể từ trường của cuộn ống.
- Lõi là vật liệu ferromagnetic (sắt từ), nên từ trường của cuộn ống sẽ từ hóa nó: các nam châm nguyên tử sắp xếp lại theo chiều từ trường.
- Lõi đã từ hóa sau đó tạo ra từ trường riêng của nó, cộng thêm vào từ trường của dòng điện.
- Hai yếu tố kết hợp lại mạnh hơn hẳn so với từ trường của dòng điện đơn thuần. Cả hai bước, từ hóa và tự tạo ra từ trường, đều cần thiết để đạt điểm tối đa. Câu "nó tập trung các đường sức từ" không phải là đáp án chuẩn.
Sắp xếp giải thích tại sao lõi sắt làm tăng cường độ ống dây theo thứ tự.
Difficulty 3/5 · 200 coins + a small bonus on first completion today
Cả hai bước giữa đều cần thiết để lấy điểm: từ hóa, và đóng góp trường riêng. "Nó tập trung trường" không phải là từ khóa chấm điểm.
Hai dòng điện song song
- Mỗi dây dẫn nằm trong từ trường của dây kia, nên mỗi dây đều chịu một lực hiệu ứng động cơ $F = BIL$.
- Áp dụng quy tắc bàn tay trái cho từng dây dẫn lần lượt, sử dụng từ trường do dây kia tạo ra. Kết quả mang tính đối xứng, đúng như định luật Newton thứ ba yêu cầu.
- Các dòng điện trong cùng hướng thì hút nhau. Các dòng điện trong hướng ngược nhau thì đẩy nhau.
- Lực này là cơ sở cho định nghĩa lịch sử của ampere.
Hai dây dẫn song song mang dòng điện theo hướng cùng chiều:
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Dòng điện cùng chiều hút nhau; dòng điện ngược chiều đẩy nhau. Đây là cơ sở của đơn vị ampere.
Gắn mỗi nhiệm vụ với quy tắc bạn sử dụng.
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
Một câu hỏi về dây song song cần cả hai: tay phải cho trường mà một dây tạo ra, sau đó tay trái cho lực mà nó tác dụng lên dây kia.
Ví dụ minh họa: dự đoán chiều
- Hai dây dẫn dài song song mang dòng điện cùng hướng. Chứng minh rằng chúng hút nhau.
- Áp dụng quy tắc nắm tay phải vào dây bên trái: tại vùng dây bên phải, từ trường của nó chỉ vào mặt phẳng giấy, ví dụ.
- Tiếp theo áp dụng quy tắc tay trái vào dây bên phải: từ trường vào mặt phẳng giấy, dòng điện đi lên trên, nên lực tác dụng lên nó là hướng về phía dây bên trái.
- Lặp lại cho dây còn lại và lực sẽ hướng về dây đầu tiên. Chúng hút nhau. Lưu ý rằng các dòng điện cùng loại (cùng hướng) hút nhau, điều này trái ngược với hành vi của các điện tích cùng dấu.
Điểm số dễ mất
- Dùng tay phải để xác định từ trường do dòng điện tạo ra; dùng tay trái để xác định lực tác dụng lên dòng điện trong từ trường. Cả hai đều xuất hiện trong bài toán dây dẫn song song và không thể hoán đổi cho nhau.
- Từ trường xung quanh một dây dẫn là những vòng tròn, không phải các đường thẳng dọc theo dây, và khoảng cách giữa các vòng tròn lớn dần ra.
- Lõi sắt bị từ hóa và tự tạo thêm một từ trường. Hãy nhớ cả hai phần.
- Các dòng điện trong cùng hướng thì hút nhau, khác với các điện tích cùng dấu.
Bạn đã nắm vững
- Từ trường của một dây dẫn thẳng là những vòng tròn đồng tâm có khoảng cách giãn ra, chiều xác định bởi quy tắc nắm tay phải.
- Một cuộn dây phẳng tạo ra từ trường vuông góc với mặt phẳng qua tâm và hoạt động như một nam châm thanh nhỏ; một ** cuộn cảm** gần như đều bên trong và có cực ở hai đầu.
- Nhiều vòng hơn trên đơn vị độ dài, dòng điện lớn hơn và lõi sắt đều làm tăng cường độ cuộn cảm, vì lõi bị từ hóa và tự tạo thêm từ trường.
- Các dòng điện song song hút nhau khi cùng hướng và đẩy nhau khi ngược hướng, được tìm thấy bằng cách sử dụng quy tắc tay phải cho từ trường và quy tắc tay trái cho lực.