Từ trường và đường sức từ

Phát biểu nào đúng? (A) Chỉ nam châm mới gây ra từ trường. (B) Xung quanh dòng điện có từ trường. (C) Từ trường chỉ tồn tại bên trong nam châm. (D) Nam châm đứng yên không tác dụng lên sắt đứng yên.

Giải. (B) đúng: dòng điện cũng sinh từ trường (thí nghiệm Ơ-xtét). (A) sai vì còn có dòng điện; (C) sai vì từ trường lan ra không gian xung quanh; (D) sai vì nam châm hút sắt dù cả hai đứng yên (lực từ không đòi hỏi chuyển động).

Phát biểu nào đúng? (A) Đường sức từ có thể cắt nhau. (B) Đường sức từ là các đường cong khép kín, tiếp tuyến tại mỗi điểm cho hướng của từ trường tại điểm đó. (C) Nơi từ trường mạnh thì đường sức thưa. (D) Bên ngoài nam châm, đường sức đi từ cực Nam sang cực Bắc.

Giải. Chỉ (B) đúng. (A) sai vì tại điểm cắt sẽ có hai hướng từ trường. (C) sai: mạnh thì dày. (D) sai: bên ngoài nam châm đi từ cực Bắc sang cực Nam.

Đường sức từ tại điểm $P$ là một đường thẳng nằm ngang có mũi tên chỉ sang phải. Đặt tại $P$ một kim nam châm thử, giữ cho nó quay được tự do. Kim nằm thế nào, và cực nào của kim chỉ sang phải?

Giải. Kim nằm dọc theo đường sức, tức nằm ngang. Cực Bắc của kim chỉ theo chiều từ trường, nên cực Bắc chỉ sang phải, cực Nam chỉ sang trái.

Trên từ phổ của một nam châm thẳng, mạt sắt tập trung dày ở hai đầu thanh và thưa dần ra xa. Từ trường mạnh nhất ở đâu? Nếu đặt kim thử ở hai điểm cách đầu thanh $2\,\text{cm}$ và $20\,\text{cm}$, điểm nào kim quay dứt khoát hơn?

Giải. Mạnh nhất ở gần hai cực, nơi đường sức dày. Ở điểm cách đầu thanh $2\,\text{cm}$ từ trường mạnh hơn nên lực từ lên kim lớn, kim quay nhanh và dao động mạnh rồi đứng yên theo hướng đường sức; ở $20\,\text{cm}$ từ trường yếu, kim phản ứng chậm và dễ bị từ trường Trái Đất làm lệch.

Cho các hình vẽ đường sức: (a) các đường thẳng song song, cách đều; (b) các đường thẳng song song nhưng khoảng cách tăng dần từ trái sang phải; (c) các đường tròn đồng tâm. Hình nào là từ trường đều?

Giải. Chỉ (a). Ở (b) mật độ đổi nên độ mạnh đổi từ điểm này sang điểm khác (không đều); ở (c) hướng đổi liên tục theo điểm (không đều).