Bài tập về Từ trường
Lý thuyết
1. Nam châm
- Loại vật liệu có thể hút được sắt vụn gọi là nam châm.
- Mỗi nam châm có hai cực: Cực Bắc (kí hiệu là N) và cực Nam (kí hiệu là S).
- Các cực cùng tên của nam châm đẩy nhau, các cực khác tên hút nhau. Lực tương tác giữa các nam châm gọi là lực từ và các nam châm có từ tính.
- Các loại nam châm:
2. Từ tính của dây dẫn có dòng điện
- Dây dẫn có dòng điện cũng có từ tính như nam châm.
- Giữa hai dây dẫn có dòng điện, giữa hai nam châm, giữa một dòng điện và một nam châm đều có lực tương tác, những lực tương tác ấy gọi là lực từ.
VD: Lực tương tác giữa hai dòng điện thẳng song song.
VD: Lực từ do dòng điện tác dụng lên nam châm.
3. Từ trường
- Từ trường là một dạng vật chất tồn tại trong không gian mà biểu hiện cụ thể là sự xuất hiện của lực từ tác dụng lên một dòng điện hay một nam châm đặt trong đó.
- Quy ước: Hướng của từ trường tại một điểm là hướng Nam – Bắc của kim nam châm nhỏ nằm cân bằng tại điểm đó.
4. Đường sức từ
a. Định nghĩa
- Đường sức từ là những đường vẽ ở trong không gian có từ trường sao cho tiếp tuyến tại mỗi điểm có phương trùng với phương của từ trường tại điểm đó.
- Quy ước chiều của đường sức từ tại mỗi điểm là chiều của từ trường tại điểm đó.
b. Các ví dụ về đường sức từ
VD1: Từ trường của dòng điện thẳng rất dài.
+ Có đường sức từ là những đường tròn nằm trong những mặt phẳng vuông góc với dòng điện và có tâm nằm trên dòng điện.
+ Chiều đường sức từ được xác định theo quy tắc nắm tay phải: “Để bàn tay phải sao cho ngón cái nằm dọc theo dây dẫn và chỉ theo chiều dòng điện, khi đó các ngón kia khum lại cho ta chiều của các đường sức từ”.
VD2: Từ trường của dòng điện tròn.
+ Quy ước mặt Nam của dòng điện tròn là mặt khi nhìn vào đó ta thấy dòng điện chạy theo chiều kim đồng hồ còn mặt Bắc thì ngược lại.
+ Các đường sức từ của dòng điện tròn có chiều đi vào mặt Nam và đi ra mặt Bắc của dòng điện tròn ấy.
c. Các tính chất của đường sức từ
- Qua mỗi điểm trong không gian chỉ vẽ được một đường sức.
- Các đường sức từ là những đường cong khép kín hoặc vô hạn ở hai đầu.
- Chiều của đường sức từ tuân theo những quy tắc xác định (quy tắc nắm tay phải, quy tắc vào Nam ra Bắc).
- Quy ước vẽ các đường sức mau (dày) ở chỗ có từ trường mạnh, thưa ở chỗ có từ trường yếu.
5. Từ trường Trái Đất
- Tại một vị trí đặt la bàn, kim nam châm luôn chịu tác dụng của từ trường Trái Đất và chỉ hướng Nam – Bắc địa lý.
- Tại một vị trí xác định trên Trái Đất xét trong một khoảng thời gian dài thì từ trường Trái Đất thay đổi, chỉ có thành phần địa từ trường trung bình được gọi là không đổi.
Bài tập tự luyện
Bài 1. Phát biểu nào sau đây không đúng ?
A. Qua bất kì điểm nào trong từ trường ta cũng có thể vẽ được một đường sức từ.
C. Đường sức từ mau hơn ở nơi có từ trường lớn, đường sức thưa hơn ở nơi có từ trường nhỏ hơn.
D. Các đường sức từ là những đường cong kín.
Đáp án: B
Hình ảnh đường sức từ do nam châm thẳng tạo ra.
Bài 2. Từ cực Bắc của Trái Đất
A. Trùng với cực Nam địa lí của Trái Đất.
B. Trùng với cực Bắc địa lí của Trái Đất.
C. Gần với cực Nam địa lí của Trái Đất.
D. Gần với cực Bắc địa lí của Trái Đất.
Đáp án: C
Từ cực Bắc của Trái Đất lệch 11o so với cực Nam địa lí của Trái Đất.
Bài 3. Các đường sức từ trong lòng nam châm hình chữ U là
A. Những đường thẳng song song cách đều nhau.
B. Những đường cong, cách đều nhau.
C. Những đường thẳng hướng từ cực Nam sang cực Bắc.
D. Những đường cong hướng từ cực Nam sang cực Bắc.
Đáp án: A
Các đường sức từ trong lòng nam châm hình chữ U là những đường thẳng song song cách đều nhau.
Bài 4. Chọn câu trả lời đúng. Người ta chế tạo một số tay nắm cửa hình thức giống hệt nhau. Trong đó một số tay nắm làm bằng đồng, một số làm bằng sắt và một số làm bằng gỗ rồi mạ đồng. Để phân biệt chúng ta có thể:
A. Dùng cân, tay nắm nào nhẹ nhất thì được làm bằng gỗ mạ đồng.
B. Dùng nam châm vĩnh cửu, tay nắm nào bị nam châm hút thì làm bằng sắt mạ đồng.
C. Dùng nam châm vĩnh cửu, tay nắm nào bị nam châm hút thì làm bằng đồng.
D. Áp dụng cả A và B.
Đáp án: D
Gỗ có khối lượng riêng nhỏ hơn sắt và đồng. Do đó có thể dùng cân, tay nắm nào nhẹ nhất thì được làm bằng gỗ mạ đồng. Sau đó, dùng nam châm vĩnh cửu, tay nắm nào bị nam châm hút thì làm bằng sắt mạ đồng. Tay nắm nào không bị nam châm hút thì làm bằng đồng.
Bài 5. Chọn câu trả lời đúng. Trên thanh nam châm chỗ nào hút sắt mạnh nhất?
A. Phần giữa của thanh.
B. Chỉ có cực Bắc.
C. Cả từ hai cực.
D. Mọi chỗ đều hút sắt như nhau.
Đáp án: C
Trên thanh nam châm chỗ hút sắt mạnh nhất là hai cực từ.
Bài 6. Trong bức tranh các đường sức từ, từ trường mạnh hơn được diễn tả bởi
A. Các đường sức từ dày đặc hơn.
B. Các đường sức từ nằm cách xa nhau.
C. Các đường sức từ gần như song song nhau.
D. Các đường sức từ nằm phân kì nhiều.
Đáp án: A
Chỗ nào có từ trường mạnh hơn thì các đường sức từ dày hơn
Bài 7. Từ trường của một nam châm giống từ trường được tạo bởi
A. Một dây dẫn thẳng có dòng điện chạy qua.
B. Một ống dây có dòng điện chạy qua.
C. Một nam châm hình móng ngựa.
D. Một vòng dây tròn có dòng điện chạy qua.
Đáp án: B
Từ trường của một nam châm giống từ trường được tạo bởi một ống dây có dòng điện chạy qua.
Bài 8. Các đường sức từ quanh dây dẫn thẳng có dòng điện không đổi chạy qua có dạng:
A. Các đường thẳng song song với dòng điện.
B. Các đường thẳng vuông góc với dòng điện như những nan hoa xe đạp.
C. Những vòng tròn đồng tâm với tâm nằm tại vị trí nơi dòng điện chạy qua
D. Những đường xoắn ốc đồng trục với trục là dòng điện.
Đáp án: C
Các đường sức từ quanh dây dẫn thẳng có dòng điện không đổi chạy qua có dạng những vòng tròn đồng tâm với tâm nằm tại vị trí nơi dòng điện chạy qua.
Bài 9. Tính chất cơ bản của từ trường là
A. Gây ra lực từ tác dụng lên nam châm hoặc lên dòng điện đặt trong nó.
B. Gây ra lực hấp dẫn lên các vật đặt trong nó.
C. Gây ra lực đàn hồi tác dụng lên các dòng điện và nam châm đặt trong nó.
D. Gây ra sự biến đổi về tính chất điện của môi trường xung quanh.
Đáp án: A
Tính chất cơ bản của từ trường là gây ra lực từ tác dụng lên nam châm hoặc lên dòng điện đặt trong nó.
Bài 10. Từ phổ là
A. Hình ảnh của các đường mạt sắt cho ta hình ảnh của các đường sức từ của từ trường.
B. Hình ảnh tương tác của hai nam châm với nhau.
C. Hình ảnh tương tác giữa dòng điện và nam châm.
D. Hình ảnh tương tác của hai dòng điện chạy trong hai dây dẫn thẳng song song.
Đáp án: A
Từ phổ là hình ảnh của các đường mạt sắt cho ta hình ảnh của các đường sức từ của từ trường.
Bài 11. Tương tác từ không xảy ra trong trường hợp nào dưới đây?
A. Một thanh nam châm và một dòng điện không đổi đặt gần nhau.
B. Hai thanh nam châm đặt gần nhau.
C. Một thanh nam châm và một thanh đồng đặt gần nhau
D. Một thanh nam châm và một thanh sắt non đặt gần nhau.
Đáp án: C
Tương tác từ là tương tác giữa:
* Nam châm với nam châm hoặc với vật liệu có tính chất từ.
* Nam châm với dòng điện.
* Dòng điện với dòng điện
Bài 12. Khi nói về tương tác từ, điều nào sau đâu là đúng?
A. Các cực cùng tên của nam châm thì hút nhau
B. Hai dòng điện không đổi, đặt song song cùng chiều thì hút nhau
C. Các cực khác tên của nam châm thì đẩy nhau
D. Nếu cực bắc của một nam châm hút một thanh sắt thì cực nam của thanh nam châm đẩy thanh sắt.
Đáp án: B
Các cực cùng tên của nam châm thì đẩy nhau, các cực khác tên của nam châm thì đẩy nhau.
Hai dòng điện không đổi, đặt song song cùng chiều thì hút nhau.
Cả hai cực của một nam châm đều hút một thanh sắt.
Bài 13. Tính chất nào sau đây của đường sức từ không giống với đường sức của điện trường (tĩnh)?
A. Qua mỗi điểm trong không gian chỉ vẽ được một đường sức
B. Các đường sức là những đường cong khép kín (hoặc vô hạn ở hai đầu)
C. Chiều của đường sức tuân theo những quy tắc xác định.
D. Chỗ nào từ trường (hay điện trường) mạnh thì vẽ các đường sức mau và chỗ nào từ trường (hay điện trường) yếu thì vẽ các đường sức thưa.
Đáp án: B
+ Giống nhau:
- Qua mỗi điểm trong không gian có điện trường ta chỉ vẽ được một đường sức điện. Qua mỗi điểm trong không gian có từ trường ta chỉ vẽ được một đường sức từ.
- Người ta quy ước: Ở chổ nào có từ trường mạnh (hoặc điện trường mạnh) thì có đường sức vẽ mau (dày hơn), chổ nào có từ trường yếu (hoặc điện trường yếu) thì có đường sức vẽ thưa hơn.
- Chiều của đường sức tuân theo những quy tắc xác định.
+ Khác nhau:
- Các đường sức điện không khép kín. Bắt đầu từ điện tích dương, kết thúc ở điện tích âm. Trường hợp chỉ có điện tích âm hoặc điện tích dương thì các đường sức từ hoặc bắt đầu hoặc kết thúc ở vô cực.
- Các đường sức từ là những đường cong khép kín hoặc vô hạn ở hai đầu.
Bài 14. Xung quanh vật nào sau đây không có từ trường?
A. Dòng điện không đổi
B. Hạt mang điện chuyển động
C. Hạt mang điện đứng yên
D. Nam châm chữ U
Đáp án: C
+ Từ trường là một dạng vật chất, mà biểu hiện cụ thể là sự xuất hiện lực từ tác dụng lên một nam châm hay một dòng điện đặt trong khoảng không gian có từ trường.
+ Xung quanh một nam châm hay một dòng điện hay một điện tích chuyển động luôn tồn tại một từ trường
Bài 15. Đường sức từ có dạng là đường thẳng, song song, cùng chiều cách đều nhau xuất hiện
A. Xung quanh dòng điện thẳng
B. Xung quanh một thanh nam châm thẳng
C. Trong lòng của một nam châm chữ U
D. Xung quanh một dòng điện tròn.
Trong lòng của một nam châm chữ U xuất hiện một từ trường đều, là từ trường có các đường sức từ là những đường thẳng song song, cùng chiều và cách đều nhau
Bài 16. Trong các hình vẽ ở hình vẽ, đường thẳng biểu diễn dòng điện không đổi I. Đường tròn trong mặt phẳng vuông góc với đường thẳng biểu diễn một đường sức của từ trường do dòng điện trong dây dẫn gây ra. Hình vẽ nào mô tả không đúng quan hệ giữa chiều dòng điện và chiều của đường sức từ?
Đáp án: C
+ Đường sức từ do dòng điện thẳng gây ra có chiều được xác định theo qui tắc nắm tay phải: Để bàn tay phải sao cho ngón cái nằm dọc theo dây dẫn và chỉ theo chiều dòng điện, khi đó các ngón tay kia khum lại cho ta chiều của các đường sức từ.
Do vậy hình C mô tả không đúng quan hệ giữa chiều dòng điện và chiều của đường sức từ.
Bài 17. Trong các hình vẽ ở hình vẽ, đường tròn biểu diễn dòng điện không đổi I. Đường thẳng đi qua tâm đường tròn và vuông góc với mặt phẳng chứa đường tròn biểu diễn đường sức của từ trường do dòng điện trong dây dẫn gây ra. Hình vẽ nào mô tả đúng quan hệ giữa chiều dòng điện và chiều của đường sức từ?
Đáp án: D
Đường sức của từ trường do dòng điện chạy trong khung dây tròn gây ra tại tâm của vòng dây có:
Điểm đặt: tại tâm vòng dây;
Phương: vuông góc với mặt phẳng chứa vòng dây;
Chiều: vào Nam ra Bắc: mặt Nam của dòng điện tròn là mặt khi nhìn vào ta thấy dòng điện chạy theo chiều kim đồng hồ, còn mặt Bắc thì ngược lại;
Bài 18. Trên hình hộp chữ nhật ABCD, MNPQ (hình vẽ), một dòng điện không đổi dài vô hạn nằm trên đường thẳng đi qua A, M và có chiều từ A đến M. Từ trường do dòng điện gây ra tại điểm N có hướng trùng với hướng của véctơ.
Đáp án: B
Áp dụng quy tắc bàn tay phải, ta xác định được chiều từ trường do dòng điện gây ra tại điểm N có hướng trùng với hướng của véctơ 
Bài 19. Trên hình hộp chữ nhật ABCD, MNPQ (hình vẽ), một dòng điện không đổi dài vô hạn nằm trên đường thẳng đi qua A, M và có chiều từ M đến A. Từ trường do dòng điện gây ra tại điểm O (là giao điểm của AC và BD) có hướng trùng với hướng của véctơ.
Đáp án: C
Áp dụng quy tắc bàn tay phải, ta xác định được chiều từ trường do dòng điện gây ra tại điểm O có hướng trùng với hướng của véctơ 
Bài 20. Chọn câu sai ?
A. Các đường mạt sắt của từ phổ cho biết dạng của đường sức từ.
B. Các đường sức từ của từ trường đều là những đường thẳng song song, cách đều nhau.
C. Nói chung các đường sức điện thì không kín, còn các đường sức từ là những đường cong kín.
D. Một hạt mang điện chuyển động theo quỹ đạo tròn trong từ trường thì quỹ đạo của nó là một đường sức từ của từ trường
Đáp án: D
Các hạt mang điện chuyển động theo quỹ đạo tròn thì đường sức từ trường là các đường tròn đồng tâm với tâm nằm tại vị trí nơi dòng điện chạy qua.
⇒ Quỹ đạo của nó không phải là một đường sức của từ trường
Xem thêm các dạng bài tập và câu hỏi liên quan khác:
30 Bài tập về Nguồn điện (2024) có đáp án chi tiết nhất
