Giáo án điện tử Vật lí 12 chân trời Bài 9: Khái niệm từ trường

Bài 9: KHÁI NIỆM TỪ TRƯỜNG

KHỞI ĐỘNG

Các nghiên cứu cho thấy, chim manh manh (Hình 9.1) có khả năng cảm nhận được từ trường dựa vào một số loại protein có trong mắt chim (Nguồn: Science News). Đặc điểm này giúp chim dựa vào từ trường của Trái Đất để xác định được phương hướng trong quá trình di cư. Vậy từ trường là gì và làm thế nào để mô tả từ trường?

I. TỪ TRƯỜNG

• Dựa vào kiến thức đã học ở môn Khoa học tự nhiên lớp 7, từ các dụng cụ như thanh nam châm, dây dẫn có dòng điện, kim nam châm có thể quay quanh trục hoặc la bàn, hãy thiết kế phương án và thực hiện thí nghiệm để nhận biết vùng không gian tồn tại từ trường. Ngoài các dụng cụ trên, ta có thể nhận biết từ trường bằng dụng cụ nào khác?
• Từ các dụng cụ đơn giản như nam châm thắng, nam châm chữ U, mạt sắt, hộp nhựa trong chứa dầu và mạt sắt, giấy A4,...Hãy thiết kế phương án và thực hiện thí nghiệm để quan sát hình ảnh từ phổ của các nam châm này.

II. CẢM ỨNG TỪ

• Khi nào thì ta có thể xem dây dẫn thẳng có dòng điện chạy qua có chiều dài vô hạn?
• Ta đã biết, điện trường là dạng vật chất bao quanh điện tích. Vậy, theo em xung quanh điện tích có thể tồn tại từ trường hay không? Nếu có thì khi nào từ trường xuất hiện xung quanh điện tích?
• Hãy mô tả hình ảnh đường sức từ (hướng và độ mau (dày)/ thưa) trong các trường hợp ở Hình 9.5.
• Dùng kim nam châm và các hình ảnh từ phổ thu được từ câu Thảo luận 2, hãy thiết kế phương án thí nghiệm để nhận biết được chiều của đường sức từ đi ra từ cực Bắc và đi vào cực Nam của kim nam châm.
• Để xuất cách xác định chiều đường sức từ trong Hình 9.6.
• Vẽ phác đường sức từ của các dòng điện thẳng vuông góc với mặt phẳng giấy đặt trên bàn và có chiều từ trên xuống dưới.
• Hãy vẽ phác hình dạng đường sức từ của dòng điện tròn trong Hình 9.8.
• Hãy vẽ phác hình dạng đường sức từ trong vùng không gian xung quanh ống dây khi có dòng điện chạy qua.
• Ống dây được tạo thành từ việc quấn nhiều vòng dây giống nhau. Dựa vào quy tắc nắm tay phải để xác định chiều đường sức từ của dòng điện tròn, hãy đề xuất cách xác định chiều đường sức từ của dòng điện bên trong ống dây.
• Xét một ống dây có dòng điện chạy qua và một nam châm thử định hướng như Hình 9.12. Biết A, B là các cực của nguồn điện không đổi. Hãy xác định chiều đường sức từ của từ trường trong ống dây. Từ đó xác định tên các cực của nguồn điện