Câu hỏi: Dây dẫn mang dòng điện có thể tương tác từ với bao nhiêu vật trong các vật sau?
- 1. Điện tích chuyển động.
- 2. Nam châm đứng yên.
- 3. Điện tích đứng yên.
- 4. Nam châm chuyển động.
Đáp án đúng là 3 vật: điện tích chuyển động, nam châm đứng yên và nam châm chuyển động. Dây dẫn mang dòng điện sinh ra từ trường quanh nó nên tương tác từ với mọi vật có từ trường riêng hoặc mang điện tích chuyển động; chỉ điện tích đứng yên là không.
Câu hỏi: Đường sức từ có dạng là đường thẳng, song song, cùng chiều, cách đều nhau có thể xuất hiện trong trường hợp nào trong bốn trường hợp sau?
- 1. Xung quanh dòng điện thẳng.
- 2. Trong lòng nam châm chữ U.
- 3. Xung quanh nam châm thẳng.
- 4. Trong lòng ống dây mang dòng điện.
Đáp án đúng là 4. Trong lòng ống dây mang dòng điện. Đây là vùng có từ trường đều, nơi các đường sức từ song song, cùng chiều và cách đều nhau.
Vì sao dây dẫn mang dòng điện tương tác từ với đúng 3 vật
Dòng điện là dòng các điện tích chuyển động có hướng, nên quanh dây dẫn luôn tồn tại một từ trường. Chính từ trường này là nguồn của mọi tương tác từ mà dây dẫn tham gia. Một vật chỉ tương tác từ với dây dẫn khi bản thân nó có từ trường, hoặc khi nó là điện tích đang chuyển động và chịu lực từ.
Ba vật thỏa mãn điều kiện đó:
- Điện tích chuyển động: vừa tạo ra từ trường riêng, vừa chịu lực Lorentz khi đi vào từ trường của dòng điện.
- Nam châm đứng yên: có từ trường riêng, nên từ trường của dòng điện tác dụng lực lên nó và ngược lại. Tương tác từ không đòi hỏi phải có chuyển động tương đối.
- Nam châm chuyển động: cũng có từ trường riêng, tương tác diễn ra như trường hợp trên; chuyển động chỉ làm thay đổi vị trí tương đối, không phải điều kiện bắt buộc.
Điện tích đứng yên không sinh ra từ trường, quanh nó chỉ có điện trường tĩnh. Vì vậy dây dẫn mang dòng điện không tương tác từ với điện tích đứng yên, và đáp án là 3 vật trong 4 vật đã cho.
Vì sao dạng đường sức thẳng, song song, cách đều chỉ có trong lòng ống dây
Bốn đặc điểm “thẳng, song song, cùng chiều, cách đều” chính là mô tả một từ trường đều: tại mọi điểm, vectơ cảm ứng từ có cùng phương, cùng chiều và cùng độ lớn.
Trong lòng một ống dây dài mang dòng điện, từ trường do hàng trăm vòng dây góp lại gần như đồng nhất ở mọi điểm, nên đường sức ở đó là những đường thẳng song song, cùng chiều, cách đều nhau. Đối chiếu với ba trường hợp còn lại thì thấy ngay sự khác biệt: xung quanh dòng điện thẳng, đường sức là các đường tròn đồng tâm nằm trong mặt phẳng vuông góc với dây; xung quanh nam châm thẳng, đường sức cong, đi ra từ cực Bắc và vào cực Nam, mật độ thưa dần khi ra xa; còn bên trong vật liệu của nam châm chữ U, đường sức không song song và không cách đều. Chỉ trường hợp 4 thỏa mãn đầy đủ cả bốn tính chất.
