Khái niệm về từ trường

Từ trường là một khái niệm thường được nhắc đến trong khoa học – kỹ thuật và cả trong sinh hoạt hàng ngày. Tuy vậy, không nhiều người trong số chúng ta có thể hình dung được rõ nét về tính chất vô cùng đặc biệt này của nam châm. Đó chính là thứ mang đến vô vàn những ứng dụng trong cuộc sống hàng ngày của chúng ta.

KHÁI QUÁT VỀ TỪ TRƯỜNG VÀ TÍNH CHẤT CỦA TỪ TRƯỜNG TRONG CUỘC SỐNG

Từ trường có khái niệm như sau:

“Từ trường là môi trường vật chất bao quanh các hạt mang điện. Chúng có sự chuyển động như nam châm vĩnh cửu, dòng điện… Từ trường gây ra lực tác động lên các vật có từ tính đặt trong nó”.

Vậy nên, chúng ta có thể hiểu rằng bản chất của từ trường chính là từ trường được sinh ra xung quanh các điện tích chuyển động. Nó hút các vật liệu từ tính hoặc các vật liệu đã được từ hóa. Đây là một loại năng lượng đặc biệt và vô cùng hữu ích về nhiều mặt.

Nếu các hạt mang điện đứng yên thì chúng sẽ chỉ có điện trường. Ngược lại, nếu chuyển động thì các hạt này sẽ sở hữu cả điện trường và từ trường.

Tính chất cơ bản nhất của từ trưởng đó là tác dụng lực từ lên nam châm hoặc dòng điện được đặt trong nó. Các tính chất của từ trường gần như vô hiệu đối với các hạt điện tích đứng yên.

Thế nên, từ thuở sơ khai của loài người, từ trường đã xuất hiện và tồn tại xung quanh chúng ta dưới dạng các hạt vật chất li ti. Trái Đất – hành tinh mà chúng ta đang sống – chính là một khối nam châm tự nhiên khổng lồ có tuổi thọ hơn 4 tỷ năm.

Hiện nay, từ trường được xem như một nguồn “năng lượng” có tính ứng dụng cao trong nhiều lĩnh vực công nghiệp.

MỘT SỐ KHÁI NIỆM CÓ LIÊN QUAN ĐẾN TÍNH CHẤT CỦA TỪ TRƯỜNG

Hiện tượng cảm ứng điện từ

Là sự hình thành một suất điện động (điện áp) trên một vật dẫn khi vật đó được đặt trong một từ trường biến thiên.

Khi cho từ thông gửi qua một mạch kín thay đổi thì trong mạch sẽ xuất hiện dòng điện. Dòng điện đó được gọi là dòng điện cảm ứng. Hiện tượng đó được gọi là cảm ứng điện từ.

Nhà vật lý học nổi tiếng người Mỹ Michael Faraday đã chứng minh được điều này khi phát hiện ra từ trường cũng có thể sản sinh ra điện năng vào năm 1831.

Cùng với đó, ông đã phát minh ra chiếc máy phát điện đầu tiên trên thế giới. Đó là loại máy phát điện mà hiện tại chúng ta vẫn đang sử dụng.

Từ trường đều

Đây là loại từ trường mà đặc tính của nó là như nhau ở mọi thời điểm. Các đường sức từ đường thẳng song song, cách đều và cùng chiều nhau.

Đơn cử như từ trường được tạo ra giữa hai cực của nam châm chữ U.

Bức xạ điện từ (sóng điện từ)

Là sự kết hợp của dao động điện trường và từ trường vuông góc với nhau. Chúng lan truyền trong không gian như sóng nên còn được gọi là sóng điện từ. Các bức xạ điện từ này đã tạo tiền đề cho việc phát minh ra radio và lò vi sóng.

CÁC QUY TẮC DÙNG ĐỂ XÁC ĐỊNH ĐƯỜNG SỨC TỪ TRONG VẬT LÝ CỦA TỪ TRƯỜNG

Quy tắc nắm bàn tay phải

Quy tắc nắm tay phải được sử dụng để xác định hướng cảm sinh của đường cong biên. Nắm bàn tay phải rồi đặt sao cho ngón cái choãi ra chỉ theo chiều của véc-tơ pháp tuyến. Bốn ngón tay còn lại sẽ cho ta định hướng cảm sinh của đường cong biên.

Quy tắc nắm bàn tay trái

Quy tắc này được sử dụng để xác định chiều của lực từ, chiều của từ trường và của dòng điện đi qua một cuộn dây dẫn đặt trong không gian từ trường nhất định.

Đặt bàn tay trái sao cho lòng bàn tay có các đường sức từ hướng vào. Khi đó, chiều dòng điện đi từ cổ tay ra các đầu ngón tay. Chiều ngón tay cái trỏ là góc 90 độ là chiều của lực từ tác dụng lên dòng điện.

CÁC ỨNG DỤNG CỦA TỪ TRƯỜNG TRONG ĐỜI SỐNG HIỆN NAY

Từ trường có tính ứng dụng cao, đa dạng ở thời điểm hiện tại. Điển hình như sau:

• Chụp cộng hưởng từ MRI dùng trong lĩnh vực y tế
• Tạo nên tốc độ khủng khiếp cho tàu đệm từ Maglev của Nhật Bản
• Hình thành nên nguyên lý hoạt động của máy phát điện hiện đại
• Làm tăng sản lượng cây trồng, hàm lượng chất dinh dưỡng có trong đất
• Chế tạo la bàn phục vụ cho giao thông trên biển và đường thủy
• Ứng dụng chế tạo các cần cẩu container ở những bến cảng, kho bãi, khu chế xuất,…
• Chế tạo các loại bếp từ, đèn huỳnh quang, quạt điện

Qua bài viết này, ắt hẳn bạn đã có thêm kiến thức bổ ích về từ trường và tính ứng dụng rất cao của nó. Từ trường đã, đang và sẽ luôn đồng hành cùng con người trong nhiều khía cạnh của cuộc sống.