Khác biệt giữa bản sửa đổi của “Từ trường”

 

==Đường sức từ==

 

[[Hình:Magnetic field near pole.svg|nhỏ|upright=0.7|trái|[[La bàn]] cho biết hướng của từ trường cục bộ. Như ở đây, đường sức từ đi vào cực Nam và đi ra khỏi cực Bắc.]]

 

==Từ trường và nam châm vĩnh cửu==

 

''Nam châm vĩnh cửu'' là các vật được cấu tạo từ các [[vật liệu từ cứng]] có khả năng giữ từ tính không bị mất từ trường. Chúng làm từ vật liệu [[sắt từ]], như sắt và [[niken|nikel]], đã bị từ hóa, chúng đều có cực Bắc và cực Nam.

 

===Từ trường của nam châm vĩnh cửu===

 

Từ trường của nam châm vĩnh cửu khá phức tạp, đặc biệt khi gần thanh nam châm. Từ trường của một thanh nam châm nhỏ, thẳng<ref group="nb" name="ex05">Ở đây 'nhỏ' có nghĩa là người quan sát đứng đủ xa để có thể coi nó là nhỏ. Nam châm 'lớn hơn' có biểu thức mô tả từ trường khá phức tạp và bao gồm cả dạng hình học của nó chứ không chỉ {{math|'''m'''}}.</ref> tỉ lệ với ''độ lớn'' của nam châm (gọi là [[mômen lưỡng cực từ]] {{math|'''m'''}}). Phương trình mô tả từ trường của nam châm cũng phụ thuộc vào khoảng cách từ điểm cần tính đến thanh và hướng của thanh đó. Đối với thanh nam châm đơn giản, {{math|'''m'''}} chỉ theo hướng của đường vẽ từ cực Nam đến cực Bắc. Lật ngược thanh nam châm là tương đương với quay {{math|'''m'''}} một góc 180 độ.

 

===Mô hình vòng Ampère và trường B===

[[Hình:VFPt dipole magnetic3.svg|thumbnail|200px|phải|Mô hình vòng Ampère: Một vòng dây dẫn đi vào trang giấy tại x và đi ra tại dấu chấm sinh ra từ trường {{math|'''B'''}} (các đường sức). Cực Bắc nằm ở bên phải còn cực Nam nằm ở bên trái.]]

 

 

===Lực giữa các nam châm===

 

[[Mômen lưỡng cực từ|Lực giữa hai nam châm nhỏ]] là khá phức tạp và phụ thuộc vào độ lớn và hướng của cả 2 nam châm cũng như khoảng cách tương đối giữa chúng. Lực này rất nhạy với sự quay của nam châm là do ngẫu lực từ. Lực tác dụng trên mỗi nam châm phụ thuộc vào mômen từ của nó và từ trường<ref group="nb" name="ex04">Hoặc {{math|'''B'''}} hoặc {{math|'''H'''}} có thể sử dụng cho từ trường bên ngoài của nam châm.</ref> của nam châm kia.

 

===Ngẫu lực từ trên nam châm vĩnh cửu===

[[Hình:cross parallelogram.png|nhỏ|'''Tích vectơ''': {{math|1=<nowiki>|</nowiki>'''a''' × '''b'''<nowiki>|</nowiki> = ''a b'' sinθ}}.]]

Nếu ta mang hai cực cùng dấu của hai thanh nam châm lại gần nhau, và một nam châm cố định, một cái được phép di động, thì nam châm di động sẽ cố gắng quay để hướng cực trái dấu của nó đến cực cái cố định. Trong ví dụ này, từ trường của nam châm cố định tạo ra một ''ngẫu lực'' (hay mômen lưỡng cực) lên thanh nam châm quay tự do. Ngẫu lực {{math|'''τ'''}} có xu hướng làm cho các cực của thanh nam châm này hướng theo đường sức từ của nam châm cố định (định hướng theo chiều của từ trường). Ví dụ, một [[la bàn]] có kim luôn hướng theo [[từ trường Trái Đất]].

 

===Từ trường do điện tích di chuyển và dòng điện sinh ra===

[[Hình:Manoderecha.svg|nhỏ|phải|[[Quy tắc bàn tay phải]]: một dòng đi theo hướng của mũi tên trắng sinh ra từ trường thể hiện bằng mũi tên đỏ.]]

 

 

====Lực lên điện tích chuyển động====

 

Một hạt tích điện chuyển động trong từ trường {{math|'''B'''}} chịu một lực tỉ lệ với độ lớn của từ trường, và vận tốc của nó. Lực này luôn vuông góc với hướng từ trường và hướng nó chuyển động, và được gọi là '''lực Lorentz''', cho bởi công thức

 

====Lực lên dây dẫn mang dòng điện====

 

Lực lên dây dẫn mang dòng điện giống với lực tác động lên hạt tích điện chuyển động do dòng điện trong dây dẫn là tập hợp các hạt tích điện chuyển động. Sợi dây mang dòng điện chịu một lực khi nó đặt trong từ trường. Lực Lorentz lên dòng vĩ mô cũng được gọi là ''lực Laplace''.

 

===Từ hóa===

 

Trường vectơ '''từ hóa''' {{math|'''M'''}} (độ từ hóa) thể hiện độ mạnh của miền vật liệu bị từ hóa (miền từ hóa - hoặc [[đômen từ]]). Nó bằng tổng [[mômen lưỡng cực từ]] trên đơn vị thể tích của miền đó. Do đó, độ từ hóa của một nam châm có hình dạng đều là hằng số trong vật liệu, và bằng mômen từ {{math|'''m'''}} chia cho thể tích của nam châm. Do trong hệ SI đơn vị của mômen từ là Am², đơn vị SI của {{math|'''M'''}} là A/m, giống với của trường {{math|'''H'''}}.

 

===Từ học===

Hầu hết các vật liệu đáp ứng lại (cảm ứng) từ trường ngoài {{math|'''B'''}} bằng cách tự sinh ra trường từ hóa của chúng và do đó là từ trường {{math|'''B'''}}. Thông thường sự đáp ứng lại là rất yếu và chỉ tồn tại khi chúng đặt trong từ trường. Thuật ngữ ''từ học'' miêu tả cách vật liệu đáp ứng lại ở mức vi mô khi chúng chịu từ trường ngoài và dùng để phân loại [[pha (vật chất)|pha]] của vật liệu. Trong từ học, các vật liệu đưa chia thành các nhóm trên cơ sở đáp ứng của chúng với từ trường ngoài:

*[[Nghịch từ|Vật liệu nghịch từ]]<ref name=Tilley>{{chú thích sách |title=Understanding Solids |author=RJD Tilley |page=368 |isbn=0-470-85275-5 |publisher=Wiley |year=2004 |url=http://books.google.com/?id=ZVgOLCXNoMoC&pg=PA368 }}</ref> tạo ra trường từ hóa ngược hướng với từ trường ngoài.

 

==Năng lượng chứa trong từ trường==

 

Năng lượng cần thiết để sinh ra từ trường chống lại điện trường sinh ra do từ trường biến đổi và cũng như để làm từ hóa bất kỳ vật liệu nào đặt trong từ trường. Đối với vật liệu không phân tán (non-dispersive materials hay là vật liệu rắn, chắc đặc) dạng năng lượng này được giải phóng khi từ trường biến mất hoặc bị phá hủy do vậy ta có thể mô hình nó như là được tích trữ trong từ trường.

 

==Điện từ học: liên hệ giữa từ trường và điện trường==

 

===Định luật Faraday: Lực điện do từ trường B biến đổi===

 

Khi từ trường biến đổi, như đưa nam châm đi qua cuộn dây dẫn điện, sẽ sinh ra [[điện trường]] (và do đó xuất hiện dòng điện trong cuộn dây). Hiện tượng này do Faraday tìm ra và là cơ sở hoạt động cho các [[máy phát điện]] và [[động cơ điện]].

 

===Hiệu chỉnh của Maxwell cho định luật Ampère: Từ trường do điện trường biến đổi===

 

Tương tự như từ trường biến đổi sinh ra điện trường, điện trường biến đổi cũng sinh ra từ trường. Để miêu tả bằng toán học định luật này, Maxwell đã bổ sung vào định luật Ampère một số hạng và cũng với định luật Faraday mà Maxwell có thể suy đoán được sự tồn tại của [[bức xạ điện từ|sóng điện từ]], bao gồm ánh sáng. Do vậy, thay đổi điện trường làm từ trường biến đổi, và đến lượt từ trường biến đổi sinh ra điện trường biến đổi.

 

===Phương trình Maxwell===

 

Giống như mọi [[trường vector]], từ trường có hai đặc điểm toán học quan trọng liên hệ với ''nguồn'' của nó. (Với {{math|'''B'''}}, ''nguồn'' là dòng điện và sự biến đổi của điện trường.) Hai đặc điểm toán học này, cùng với hai đặc điểm toán học của điện trường tạo thành ''Các phương trình Maxwell''. Các phương trình Maxwell cùng với lực Lorentz cho mô tả hoàn thiện về [[điện từ học cổ điển|điện động lực học cổ điển]] bao gồm cả điện và từ.

 

===Điện trường và từ trường: hai khía cạnh của cùng một trường===

 

Theo [[thuyết tương đối hẹp]], việc phân chia [[tương tác điện từ|lực điện từ]] thành các thành phần tách biệt là lực điện và lực từ không phải là những khái niệm cơ bản, nhưng chúng thay đổi khi lựa chọn hệ quy chiếu quan sát: Một quan sát viên coi kết quả là lực điện nhưng quan sát viên khác có thể thu được kết quả là lực từ (mỗi người trong hệ quy chiếu khác nhau), hay thậm chí là lực điện từ.

 

===Vectơ từ thế===

 

Trong [[cơ học lượng tử]] và [[thuyết tương đối]] các nhà vật lý thường sử dụng dạng thế điện từ hơn là thuật ngữ từ trường và điện trường. Theo cách này, ''vectơ thế'' (vector potential-hay vectơ thế năng, thế vectơ) {{math|'''A'''}}, và thế vô hướng {{math|''φ''}} ([[điện thế]]), được định nghĩa:

==Mộy số ứng dụng==

===Từ trường Trái Đất===

[[Hình:Earths Magnetic Field Confusion.svg|nhỏ|upright=1.4|phải|Minh họa từ trường Trái Đất với nguồn coi như một nam châm khổng lồ. Cực Bắc địa lý nằm phía trên hình vẽ. Cực từ Nam nằm sâu bên dưới lòng đất và cùng phía với ''cực Bắc từ của Trái Đất''.]]

 

 

===Từ trường quay===

 

''Từ trường quay'' là nguyên lý quan trọng trong hoạt động của [[động cơ điện|động cơ điện xoay chiều]]. Một nam châm vĩnh cửu đặt trong từ trường quay sẽ luôn có xu hướng duy trì sự gióng hàng của nó trong từ trường ngoài.

 

===Hiệu ứng Hall===

 

Khi áp dụng một từ trường [[vuông góc]] lên một bản làm bằng [[kim loại]] hay [[chất bán dẫn]] hay [[dẫn điện|chất dẫn điện nói chung]] (''thanh Hall'') đang có [[dòng điện]] chạy qua. Lúc đó ta nhận được [[điện thế|hiệu điện thế]] (''hiệu thế Hall'') sinh ra tại hai mặt đối diện của thanh Hall. Tỷ số giữa hiệu thế Hall và dòng điện chạy qua thanh Hall gọi là ''điện trở Hall'', đặc trưng cho vật liệu làm nên thanh Hall. Hiệu ứng này gọi là hiệu ứng Hall.