cảm ứng từ là gì
Trong bài viết này, chúng ta sẽ cố gắng hiểu cảm ứng từ là gì, nó liên quan như thế nào đến từ trường, cảm ứng từ có liên quan gì đến dòng điện và nó ảnh hưởng đến dòng điện như thế nào. Chúng ta hãy nhớ lại các quy tắc cơ bản xác định hướng của các đường cảm ứng và chúng ta cũng sẽ lưu ý một số công thức sẽ giúp giải các bài toán về tĩnh điện.
Cường độ đặc trưng của từ trường tại một điểm đã chọn trong không gian là cảm ứng từ B. Đại lượng vectơ này xác định lực mà từ trường tác dụng lên hạt mang điện chuyển động trong nó. Nếu điện tích của hạt là q, tốc độ của nó là v và cảm ứng từ trường tại một điểm cho trước trong không gian là B, thì một lực tác dụng lên hạt tại điểm đó từ phía của từ trường:
Do đó, B là một vectơ có độ lớn và hướng sao cho lực Lorentz tác dụng lên một điện tích chuyển động ở phía của từ trường bằng:
Ở đây, alpha là góc giữa vectơ vận tốc và vectơ cảm ứng từ. Vectơ lực Lorentz F vuông góc với vectơ vận tốc và vectơ cảm ứng từ.Hướng của nó được xác định đối với trường hợp hạt mang điện dương chuyển động trong từ trường đều quy tắc bàn tay trái:
«Nếu đặt bàn tay trái sao cho vectơ cảm ứng từ đi vào lòng bàn tay và bốn ngón tay duỗi thẳng hướng theo hướng chuyển động của hạt mang điện tích dương, thì ngón cái uốn cong 90 độ sẽ chỉ hướng của hạt mang điện tích dương. lực Lorentz.»
Vì dòng điện trong dây dẫn là chuyển động của các hạt mang điện, nên cảm ứng từ cũng có thể được định nghĩa là tỷ số giữa mômen cơ học cực đại tác dụng lên khung có từ trường đều với tích của cường độ dòng điện trong khung theo diện tích khung:
Cảm ứng từ là một đặc trưng cơ bản của từ trường, tương tự như cường độ của điện trường... Trong hệ SI, cảm ứng từ được đo bằng tesla (T), trong hệ CGS tính bằng gauss (G). 1 tesla = 10.000 gauss. 1 T là cảm ứng của một từ trường đều trong đó mômen quay cơ cực đại của các lực bằng 1 N • m tác dụng lên khung có diện tích 1 m2 có dòng điện 1 A chạy qua.
Nhân tiện, cảm ứng từ trường của Trái đất ở vĩ độ 50 ° trung bình là 0,00005 T và ở xích đạo - 0,000031 T. Vectơ cảm ứng từ luôn hướng tiếp tuyến với đường sức từ.
Vòng dây đặt trong từ trường đều có từ thông Ф, — từ thông của vectơ cảm ứng từ xuyên qua. Độ lớn của từ thông F phụ thuộc vào hướng của vectơ cảm ứng từ so với đường bao, độ lớn của nó và diện tích của đường bao bị các đường cảm ứng từ xuyên qua.Nếu vectơ B vuông góc với diện tích của vòng dây thì từ thông F xuyên qua vòng dây sẽ cực đại.
Bản thân thuật ngữ cảm ứng xuất phát từ tiếng Latin "cảm ứng", có nghĩa là "hướng dẫn" (ví dụ: gợi ý một suy nghĩ - nghĩa là gây ra một suy nghĩ). Từ đồng nghĩa: hướng dẫn, nền tảng, giáo dục. Đừng nhầm lẫn với hiện tượng cảm ứng điện từ.
Dây sống có xung quanh nó từ trường… Từ trường của dòng điện được phát hiện vào năm 1820 bởi nhà vật lý người Đan Mạch Hans Christian Oersted. Để xác định hướng của các đường sức cảm ứng từ trường B của dòng điện I chạy dọc theo một dây dẫn thẳng, hãy sử dụng đinh vít bên phải hoặc quy tắc gimbal:
«Hướng quay của tay cầm gimbal biểu thị hướng của các đường cảm ứng từ B và chuyển động tăng dần của gimbal tương ứng với hướng của dòng điện trong dây dẫn.»
Trong trường hợp này, giá trị của cảm ứng từ B ở khoảng cách R so với dây dẫn có dòng điện I có thể được tìm thấy theo công thức:
hằng số từ ở đâu:
Nếu các đường cường độ của trường tĩnh điện E, bắt đầu từ các điện tích dương, kết thúc bằng các điện tích âm, thì các đường cảm ứng từ B luôn khép kín. Không giống như điện tích, điện tích từ có thể tạo ra các cực giống như điện tích không được tìm thấy trong tự nhiên.
Bây giờ một vài từ về nam châm vĩnh cửu… Vào đầu thế kỷ 19, nhà nghiên cứu và vật lý tự nhiên người Pháp André-Marie Ampere đã đề xuất một giả thuyết về dòng phân tử. Theo Ampere, chuyển động của các electron xung quanh hạt nhân nguyên tử tạo ra dòng điện cơ bản, từ đó tạo ra từ trường cơ bản xung quanh chúng.Và nếu một miếng sắt từ được đặt trong một từ trường bên ngoài, thì những nam châm cực nhỏ này sẽ tự định hướng trong từ trường bên ngoài và miếng sắt từ sẽ trở thành một nam châm.
Các chất có giá trị từ hóa dư cao, chẳng hạn như hợp kim neodymium-sắt-boron, ngày nay có thể thu được nam châm vĩnh cửu mạnh. Nam châm neodymium mất không quá 1-2% từ hóa trong 10 năm. Nhưng chúng có thể dễ dàng khử từ bằng cách nung nóng đến nhiệt độ + 70 ° C trở lên.
Chúng tôi hy vọng bài viết này đã giúp bạn có được một ý tưởng chung về cảm ứng từ là gì và nó đến từ đâu.