VẬT LÝ 12
LÝ THUYẾT - SÁCH HÌNH ĐỘNG
LỚP 12·10 / 2026

TT · 0235 phút

Từ trường của dòng điện và quy tắc nắm bàn tay phải

Dây thẳng, vòng dây, ống dây, cực của ống

Cần học trướcTT · 01 · Từ trường và đường sức từ

Mục tiêu

  • Mô tả hình dạng đường sức từ quanh dây dẫn thẳng, vòng dây tròn và ống dây có dòng điện.
  • Dùng quy tắc nắm bàn tay phải để tìm chiều đường sức khi biết chiều dòng điện và ngược lại.
  • Xác định cực Bắc, cực Nam của ống dây và nêu cách làm nam châm điện mạnh hơn.

Khởi động

Một dây dẫn thẳng thẳng đứng xuyên qua tấm bìa, trên bìa rắc mạt sắt. Khi chưa có dòng điện, mạt sắt nằm lung tung. Đóng khoá cho dòng điện chạy, gõ nhẹ: mạt sắt xếp thành các vòng tròn quanh dây. Đảo chiều dòng điện thì các kim nam châm thử đặt quanh dây quay ngược lại. Vòng tròn ấy xoay theo chiều nào, và làm sao nhớ được mà không cần thí nghiệm?

01Kiến thức cần nhớ

1. Dây dẫn thẳng dài

Đường sức từ quanh dây thẳng dài là những đường tròn nằm trong mặt phẳng vuông góc với dây, tâm nằm trên dây. Càng xa dây các đường sức càng thưa, tức từ trường yếu dần.

Quy tắc nắm bàn tay phải (dây thẳng). Nắm bàn tay phải sao cho ngón cái choãi ra chỉ chiều dòng điện; khi đó bốn ngón tay khum lại chỉ chiều đường sức từ.

Ví dụ: dòng điện thẳng đứng hướng lên thì nhìn từ trên xuống đường sức quay ngược chiều kim đồng hồ; đảo chiều dòng điện thì đường sức quay thuận chiều kim đồng hồ.

Inhìn từ trên xuống
Dây thẳng có dòng điện hướng lên: đường sức là những vòng tròn đồng tâm, nhìn từ trên xuống quay ngược chiều kim đồng hồ

2. Vòng dây tròn

Đường sức qua mặt phẳng vòng dây là các đường cong đi qua lòng vòng dây và khép kín bên ngoài. Đường đi qua tâm vòng dây, vuông góc với mặt phẳng vòng là một đường thẳng; các đường khác cong dần.

Quy tắc nắm bàn tay phải (vòng dây, ống dây). Nắm bàn tay phải sao cho bốn ngón tay khum chỉ chiều dòng điện chạy trong các vòng dây; khi đó ngón cái choãi ra chỉ chiều đường sức từ trong lòng vòng dây (chiều của từ trường tại tâm).

Một vòng dây hoạt động như một thanh nam châm rất mỏng: mặt mà đường sức đi ra là mặt Bắc, mặt mà đường sức đi vào là mặt Nam.

3. Ống dây có dòng điện

Ống dây là nhiều vòng dây tròn quấn sát nhau. Khi có dòng điện:

  • Bên trong ống dây (đủ dài) đường sức là các đường thẳng song song, cách đều: từ trường trong lòng ống dây gần như đều.
  • Bên ngoài, đường sức giống đường sức của nam châm thẳng: đi ra từ một đầu rồi vòng về đầu kia và khép kín qua lòng ống.
  • Đầu mà đường sức đi ra là cực Bắc, đầu mà đường sức đi vào là cực Nam. Quy tắc nắm bàn tay phải của vòng dây cho ngay chiều đường sức trong lòng ống: ngón cái chỉ về phía cực Bắc.

Nhìn vào một đầu ống dây: nếu dòng điện chạy ngược chiều kim đồng hồ thì đó là cực Bắc (đường sức đi ra phía người nhìn); nếu cùng chiều kim đồng hồ thì đó là cực Nam.

NS
Ống dây có dòng điện: trong lòng đường sức thẳng song song hướng sang phải (cực Bắc ở bên phải); bên ngoài đường sức khép kín như nam châm thẳng
Tương tácDòng điện sinh từ trường

Dòng điện hướng ra phía em (⊙): ngón cái chỉ ra, bốn ngón khum ngược chiều kim đồng hồ.

Chọn Dây thẳng, Vòng dây hoặc Ống dây. Kéo kim thử: cực Bắc đỏ luôn chỉ theo đường sức. Bấm Đổi chiều dòng điện: đường sức và các cực đổi chiều. Với ống dây, tăng số vòng thì trong lòng ống đường sức dày và thẳng hơn.

4. Nam châm điện

Ống dây quấn quanh lõi sắt non là nam châm điện: lõi bị từ hoá, từ trường mạnh hơn nhiều so với ống dây không lõi. Muốn nam châm điện mạnh hơn: tăng cường độ dòng điện, tăng số vòng dây (trên cùng độ dài), dùng lõi sắt non. Ngắt dòng điện thì từ tính mất; đảo chiều dòng điện thì đảo cực. Ứng dụng: cần cẩu nhấc sắt phế liệu, chuông điện, rơle, loa.

02Tóm tắt

Nội dungÝ chính
Dây thẳngĐường sức là vòng tròn đồng tâm; ngón cái = dòng điện, bốn ngón = đường sức
Vòng dây, ống dâyBốn ngón = dòng điện, ngón cái = đường sức trong lòng (hướng cực Bắc)
Ống dây dàiTrong lòng: từ trường đều; ngoài: giống nam châm thẳng
Nam châm điệnỐng dây có lõi sắt non; tăng II, tăng số vòng thì mạnh hơn

03Mở rộng

Dạng: Cảm ứng từ của dòng điện thẳng, vòng dây, ống dây

Độ lớn cảm ứng từ BB (đơn vị tesla, xem bài 4), trong chân không hoặc không khí:

  • Dây thẳng dài, tại điểm cách dây rr: B=2⋅10−7 IrB = 2\cdot10^{-7}\,\dfrac{I}{r}.
  • Tại tâm vòng dây tròn bán kính RR gồm NN vòng: B=2π⋅10−7 NIRB = 2\pi\cdot10^{-7}\,\dfrac{NI}{R}.
  • Trong lòng ống dây dài có nn vòng trên mỗi mét dài: B=4π⋅10−7 nIB = 4\pi\cdot10^{-7}\,nI.

Ví dụ. (a) Dây thẳng dài, I=5 AI = 5\,\text{A}, điểm cách dây r=10 cmr = 10\,\text{cm}: B=2⋅10−7⋅50,1=1⋅10−5 TB = 2\cdot10^{-7}\cdot\dfrac{5}{0{,}1} = 1\cdot10^{-5}\,\text{T}. (b) Vòng dây R=5 cmR = 5\,\text{cm}, N=1N = 1, I=3 AI = 3\,\text{A}: B=2π⋅10−7⋅30,05≈3,77⋅10−5 TB = 2\pi\cdot10^{-7}\cdot\dfrac{3}{0{,}05} \approx 3{,}77\cdot10^{-5}\,\text{T}. (c) Ống dây n=1000n = 1000 vòng/m, I=2 AI = 2\,\text{A}: B=4π⋅10−7⋅1000⋅2≈2,51⋅10−3 TB = 4\pi\cdot10^{-7}\cdot1000\cdot2 \approx 2{,}51\cdot10^{-3}\,\text{T}. Nhận xét: BB trong ống dây tăng tỉ lệ với nn và II; dây thẳng càng xa BB càng giảm theo 1/r1/r.

Tiếp theoPhương pháp →