Điện từ trường

1. Khái niệm về từ trường

1.1) Nam châm và từ tính. Trong tự nhiên có một số chất có thể hút được sắt gọi là nam châm tự nhiên. Trong công nghiệm người ta luyện thép hoặc hợp chất thép để tạo thành nam châm nhân tạo. Nam châm luôn luôn có hai cực là cực bắc North (N) và cực nam South (S), nếu chặt thanh nam châm ra làm 2 thì ta lại được hai nam châm mới cũng có hai cực N và S, đó là nam châm có tính chất không phân chia. Nam châm thường được ứng dụng để sản xuất loa điện động, micro hoặc mô tơ DC.

1.2) Từ trường là vùng không gian xung quanh nam châm có tính chất truyền lực từ lên các vật liệu có từ tính, từ trường là tập hợp của các đường sức đi từ cực bắc đến cực nam.

1.3) Cường độ từ trường là đại lượng đặc trưng cho độ mạnh yếu của từ trường, ký hiệu là H đơn vị là A/m.

1.4) Độ từ cảm là đại lượng đặc trưng cho vật có từ tính chịu tác động của từ trường, độ từ cảm phụ thuộc vào vật liệu. Ví dụ: sắt có độ từ cảm mạnh hơn đồng nhiều lần. Độ từ cảm được tính bởi công thức: B = µ.H. Trong đó B: là độ từ cảm, µ : là độ từ thẩm, H: là cường độ từ trường.

1.5) Từ thông là số đường sức đi qua một đơn vị diện tích, từ thông tỷ lệ thuật với cường độ từ trường.

1.6) Ứng dụng của Nam châm vĩnh cửu. Nam châm vĩnh cửu được ứng dụng nhiều trong thiết bị điện tử, chúng được dùng để sản xuất Loa, Micro và các loại Mô tơ DC.

2. Từ trường của dòng điện đi qua dây dẫn thẳng

Thí nghiệm ở hình trên cho thấy, khi công tắc bên ngoài đóng, dòng điện đi qua bóng đèn làm bóng đèn sáng đồng thời dòng điện đi qua dây dẫn sinh ra từ trường làm lệch hướng kim nam châm. Khi đổi chiều dòng điện, ta thấy kim nam châm lệch theo hướng ngược lại, như vậy dòng điện đổi chiều sẽ tạo ra từ trường cũng đổi chiều.

3. Từ trường của dòng điện đi qua cuộn dây

Khi ta cho dòng điện chạy qua cuộn dây, trong lòng cuộn dây xuất hiện từ trường là các đường sức song song, nếu lõi cuộn dây được thay bằng lõi thép thì từ trường tập trung trên lõi thép và lõi thép trở thành một chiếc nam châm điện, nếu ta đổi chiều dòng điện thì từ trường cũng đổi hướng.

Dòng điện một chiều cố định đi qua cuộn dây sẽ tạo ra từ trường cố định, dòng điện biến đổi đi qua cuộn dây sẽ tạo ra từ trường biến thiên. Từ trường biến thiên có đặc điểm là sẽ tạo ra điện áp cảm ứng trên các cuộn dây đặt trong vùng ảnh hưởng của từ trường, từ trường cố định không có đặc điểm trên.

Từ trường do cuộn dây sinh ra có rất nhiều ứng dụng trong thực tế, một ứng dụng mà ta thường gặp trong thiết bị điên tử đó là Rơ le điện từ. Khi cho dòng điện chạy qua cuộn dây, lõi cuộn dây trở thành một nam châm điện hút thanh sắt và công tắc đựoc đóng lại, tác dụng của rơ le là dùng một dòng điện nhỏ để điều khiển đóng mạch cho dòng điện lớn gấp nhiều lần.

4. Lực điện từ

Nếu có một dây dẫn đặt trong một từ trường, khi cho dòng điện chạy qua thì dây dẫn có một lực đẩy đó là lực điện từ, nếu dây dẫn để tự do chúng sẽ chuyển động trong từ trường, nguyên lý này được ứng dụng khi sản xuất loa điện động.

Cuộn dây được gắn với màng loa và đặt trong từ trường mạnh giữa 2 cực của nam châm, cực S là lõi, cực N là phần xung quanh, khi cho dòng điện xoay chiều chạy qua cuộn dây, dưới tác dụng của lực điện từ cuộn dây sẽ chuyển động, tốc động chuyển động của cuộn dây phụ thuộc vào tần số của dòng điện xoay chiều, cuộn dây chuyển động được gắng vào màng loa làm màng loa chuyển động theo, nếu chuyển động ở tần số trên 20 Hz chúng sẽ tạo ra sóng âm tần trong dải tần số tai người nghe được.

5. Cảm ứng điện từ

Cảm ứng điện từ là hiện tượng xuất hiện điện áp cảm ứng của cuộn dây được đặt trong một từ trường biến thiên. Ví dụ: một cuộn dây quấn quanh một lõi thép, khi cho dòng điện xoay chiều chay qua, trên lõi thép xuất hiện một từ trường biến thiên, nếu ta quấn một cuộn dây khác lên cùng lõi thép thì hai đầu cuộn dây mới sẽ xuất hiện điện áp cảm ứng. Bản thân cuộn dây có dòng điện chạy qua cũng sinh ra điện áp cảm ứng và có chiều ngược với chiều dòng điện đi vào.