Chương 6 - Vật liệu từ và ứng dụng môn Vật lý đại cương 2 | Học viện Công Nghệ Bưu Chính Viễn Thông

CLB Hỗ Trợ Học Tập
Chương 6 - Vật liệu từ Học kỳ 2024.1
Lưu ý: Tài liệu chỉ sử dụng với mục đích ôn tập, sử dụng vào mục đích khác, CLB không chịu trách nhiệm.
I Form ôn tập chương 6
II Tóm tắt lý thuyết
1. Công thức liên hệ giữa vecto từ độ 
Jvà vecto cường độ từ trường H: J=χm  H
với χmlà hệ số từ hóa.
2. Công thức liên hệ giữa cảm ứng từ 
Bvà cường độ từ trường H: B=µ0µ  H
với µ= 1 + χmlà độ từ thẩm. 1
HỗtrợSinhviênBáchKhoa CLBHỗTrợHọcTập
III Câuhỏitrắcnghiệmlýthuyết Câu1
Trongnhữngphátbiểusau,phátbiểunàođúng:
A.TừđộJcủasắttừtỷlệnghịchvớiH.
B.Mọichấtsắttừđềucótínhtừdư.
C.Khisựtừhóađạttrạngtháibãohòa,đạilượngBgiảmtuyếntínhtheođạilượngH.
D.KhinungnóngkhốisắttừđếnnhiệtđộCuri,thìtínhtừdưcủasắttừvẫncòn. Câu2
Trongnhữngphátbiểusau,phátbiểunàosai:
A.Đốivớicácchấtnghịchtừ,vectortừđộluônngượcchiềuvớitừtrườngngoài.
B.Độtừhóacủacácchấtnghịchtừtrongtừtrừờngngoàiluôndương.
C.Nhômvàsắtđềucóthểbịtừhóa.
D.Nếuxảyrahiệuứngnghịchtừ,nguyêntửcóthêmmomentừphụngượcchiềuvớitừtrường ngoài. Câu3
Trongcácphátbiểusau,phátbiểunàosai
A.Mọichấtđặttrongtừtrườngđềubịtừhóa.
B.Trongcácchấtthuậntừ,từtrườngphụcùngphươngcùngchiềuvớivectorcảmứngtừcủatừ trườngbanđầu.
C.Trongcácchấtnghịchtừ,từtrườngphụcùngphươngcùngchiềuvớivectorcảmứngtừcủatừ trườngbanđầu.
D.Hiệuứngnghịchtừcóởmọinguyêntửđặttrongtừtrườngngoài. Câu4
Mộtốngdâydẫnthẳngdài,haiđầudâyđểởhiệuđiệnthếkhôngđổi,trongốngdâylàchânkhông.
Nănglượngtừtrườngtrongống 1 2L0I20.Nếuđổđầyvòngtrongốngmộtchấtsắttừcóđộtừthẩmµ
thìnănglượngtừtrườngthayđổinhưthếnào?
A.Nănglượngtừtrườngkhôngđổivìnănglượngdòngđiệncungcấpkhôngđổi.
B.NănglượngtừtrườnggiảmvìhệsốtừcảmLtănglên(L=µL0)làmchotrởkhảngtăng,dođó I2giảm.
C.Nănglượngtừtrườngtănglênµlầnvìcácmomentnguyêntửsắpxếptheotừtrường.
D.Nănglượngtừtrườngtănglênvìlàmchocácnguyêntửsắpxếpcótrậttựlàmgiảmmứcđộ
chuyểnđộngnhiệthỗnloạn,tứcchuyểnmộtphầnnănglượngnhiệtthànhnănglượngtừtrường. 2
HỗtrợSinhviênBáchKhoa CLBHỗTrợHọcTập Câu1234 Đápán BBCC
IV Câuhỏitựluậnlýthuyết Câu1
Sựtừhóalàgì?Phânbiệtcácloạivậtliệutừ.Nêuđặcđiểmcủamômentừvàmômenđộnglượng
củanguyêntử.Giảithíchhiệuứngnghịchtừ. [Lờigiải] a)Sựtừhóa:
+ Đưalõisắtlạigầncựccủanamchâm⇒thỏisắtbịnamchâmhút
⇒Thỏisắtbịtừhóavàtrởthànhmộtnamchâm
+ ĐưathanhNhômvào1từtrườngmạnhcủanamchâmđiện⇒thanhNhômbịht bằng1lựcnhẹ
⇒Thanhnhômbịtừhóanhưngmứcđộyếuhơnsắt
+ ĐưamiếngBimus(Bi)vàotừtrườngmạnhcủanamchâmđiện⇒Bibịđẩybằngmộtlựcrấtyếu
⇒BibịtừhóanhưngtráichiềuvớiSắtvàNhôm
+ Quanhiềuthínghiệm,ngườitađitớikếtluận:mọichấtđặttrongtừtrườngđềubịtừhóa.Khiđó
chúngtrởthànhcótừtínhvàsinhramộttừtrườngphụ− →
B′.Từtrườngtổnghợp− → Btrongchấtbịtừ hóalà:− →B=− →B0+− → B′ (− →
B0:Vectocảmứngtừcủatừtrườngbanđầu.)
b)Phânloạivậtliệutừ: + Nghịchtừ:− →B′↑↓ − → B0→ |− → B|<|− →B0| + Thuậntừ:− →B′↑↑ − → B0→ |− → B|>|− →B0| 3
HỗtrợSinhviênBáchKhoa CLBHỗTrợHọcTập + Sắttừ:− →B′↑↑ − → B0→ |− → B|>> |− → B0| c)Mômentừ
Theođịnhnghĩa:−→Pm=i− →S
Độlớn:Pm=iS =ev 2πr πr2=evr 2(1) +)Đặcđiểm
+ Phươngvuônggócvớimặtphẳngquỹđạo.
+ Chiềulàchiềutiềncủacáivặnnútchaikhiquayvặnnútchaitheochiềudòngđiện.
+ Độlớn:Pm=iS =ev 2πr πr2=evr 2
d)Mômenđộnglượngquỹđạocủanguyêntử− → l: − → l=− → r×m− →v Độlớn:l=rmv
Phươngvàchiều:nhưhìnhvẽ
e)Hiệuứngnghịchtừ
+ Khiđặtnguyêntửtrongtừtrườngngoài  B0,dochuyểnđộngtuếsaicủacácelectron,ngoàimomen
từPm,nguyêntửcòncóthêmmộtmomentừphụ∆
Pmhướngngượcchiềuvớitừtrườngngoài  B0
vàđượcxácđịnhbởicôngthức: Pm=−e2Z¯ ∆ r2 6m B0
Hiệuứngtrênđâyđượcgọilàhiệuứngnghịchtừ 4
HỗtrợSinhviênBáchKhoa CLBHỗTrợHọcTập Câu2
Nêuđặcđiểmcủavéctơtừđộ.Giảithíchđịnhtínhhiệntượngnghịchtừvàthuậntừ.Nêucáctính
chấtcủavậtliệusắttừ(nhiệtđộCurie,hiệntượngtừtrễ,Ferittừ).Trìnhbàysơlượcvềthuyếtmiền từhóatựnhiên. [Lờigiải]
a)Địnhnghĩavectotừđộ:
+Vectotừđộlàmônmentừcủamộtđơnvịthểtíchcủakhốivậtliệutừ. + Gọi −→ P
Pmilàtổngcácvectomômentừnguyêntửcótrongthểtích∆Vcủavậtliệu.Nếukhốivật
liệubịtừhóađồngđềuthìvectotừđộ− → Jlà|−
→J|=Jlàtừđộcủavậtliệutừ. − → J= Pmi − → P∆V ∆V + Thựcnghiệmchothấy:− → Jtỷlệthuậnvới−
→ B0cửatừtrườngngoài.
+Xm:hệsốtỷlệphụthuộcbảnchấtcủavậtliệutừ,gọilàđộtừhóacủavậtliệutừ. − → J=Xm − → HBo  µ  − → − → 0 J=Xm H − → − → B  0=µ0 
b)Giảithíchđịnhtínhhiệntượngnghịchtừvàthuậntừ:
1.Chấtnghịchtừtrongtừtrườngngoài
+ Hiệuứngnghịchtừcóởtrongmọinguyêntửtrongtừtrườngngoài.
+ Tuynhiêntínhchấtnghịchtừthểhiệnrõởnhữngchấtnhưkhíhiếm(He, Ne),cácion(Na+, Cl−) + Khi− →
B0= 0 : Tổngmômentừnguyêntửbằng0. + Khi− →
B0=0:Trongmỗinguyêntửxuấthiệnmômentừphụ∆− → Pm ∆− → pm=−e2zr2 − → B0 6m
+ Xét1khốinghịchtừđồngnhấtđặttrongtừtrườngđều− →
B0.Gọin0làmậtđộnguyêntửcủanghịch
từ.Theođịnhnghĩavectotừđộ− → J: − → J=n − → 0∆− → pm⇒− →J=−e2zr2 B0(1) 6m + Mặtkhác: 5
HỗtrợSinhviênBáchKhoa CLBHỗTrợHọcTập − → J=Xm − → B0(2) µ0 + Từ(1) và(2): Xm=−n0e2zr2 6mµ0(3)
2.Chấtthuậntừtrongtừtrườngngoài
+ Đốivớicácchấtthuậntừ,khichưacótừtrườngngoài,tổngmômentừnguyêntửcủachúngkhác
không:Vídụ:Cáckimloạikiềm(Na, K, · · · ),Al, O2, Ni.
+Hiệuứngthuậntừ: a)− → B0= 0
+ Dochuyểnđộngnhiệtnênmômentừnguyêntửsắpxếphỗnloạn→∆ −→ P Pmi= 0,khốithuậntừ khôngcótừtinh. b)− → B0= 0
+ Cácmômentừnguyêntửcókhuynhhướngsắpxếptheohướngcủa− → B0
+ Chuyểnđộngnhiệtcókhuynhhướnglàmchúngsắpxếphỗnloạn
+ Kếtquả:cácmômentừnguyêntửsắpxếpcóthứtựhơn.
+ Giátrịtrungbìnhcủahìnhchiếu−→ Pmtrênhướng− →B0: PmB0=p2 mB0 3kT
c)Tínhchấtcủavậtliệusắttừ:
+NhiệtđộCuri:KhinungnóngkhốisăttừđếnT=Tc,tínhtừdưcủasắttừmấthẳn.
+Tinhchấttừtrễ:HiệntượngtừtrễlàhiệntượngmàcảmứngtừBtrongvậtliệusắttừkhôngthay
đổingaylậptứckhicườngđộtừtrườngngoàiHthayđổi.SựthayđổicủaBtheoHcóđộtrễ,tạo
thànhmộtvònglặptừtrễ. 6
HỗtrợSinhviênBáchKhoa CLBHỗTrợHọcTập
+Ferittừ:Ferittừlàmộtdạngcủatínhchấttừtínhđặcbiệt,cótrongcácvậtliệuferit,mộtloạivật
liệutừtínhkhôngđồngnhất.Cácvậtliệuferitthườngcócấutrúctinhthểphứctạpvàtínhchấttừ
củachúnglàferromagneticnhưngkhôngđồngđều.
+Thuyếtmiềntừhóatựnhiên:Sắttừđượccấutạobởivôsốcácmiềnnhỏ.Trongmỗimiền,các
mômentừspinđịnhhướngsongsongvớinhautạothànhmiềntừhóađếnmứcbãohòa(miềntừ hóatựnhiên) 7
HỗtrợSinhviênBáchKhoa CLBHỗTrợHọcTập V Bàitập Bàitập1
Mộtdâydẫnthẳngdàil= 1m,cólõisắt,tiếtdiệnngangS= 10cm2,hệsố tựcảmL= 0,44H.Từ
thônggửiquatiếtdiệnngangcủaốngdâyϕ= 1,4.10−3W b.Tìm:
a.Độtừthẩmcủalõisắt;
b.Cườngđộdòngđiệnchạyquaốngdây;
c.Nănglượngvàmậtđộnănglượngtrongốngdây.
ĐườngcongtừhóaB=f(H)chotrênđồthịsau: [Lờigiải]
a) Độtừthẩmcủalõisắtđượcxácđịnhtheocôngthức: µ=B µ0H
Từthônggửiquatiếtdiệnngangcủaống: ϕ=BS →B=ϕ S=1,4.103 10.10−4= 1,4T
Từđồthịtrên,tathấyứngvớiB= 1,4T,cườngđộtừtrườngsẽcógiátrịH= 0,8.103A/m.Dođó:
µ=Bµ0H=1,44π.10−7.0,8.103= 1400.
b) Trongốngdâythẳng,cườngđộtừtrườngđượctínhbởicôngthức: H=nI 8
HỗtrợSinhviênBáchKhoa CLBHỗTrợHọcTập
vớinlàsốvòngdâytrênđơnvịdài:n=N l Mà: L=µ L 0µN 2 l S =µ0µ(n/l)2Sl→n=s µ0µSl = 500 vòng/m.
Vậycườngđộdòngđiệnchạyquaốngdâylà: I=H n=0,8.103 500 = 1,6A.
c) Nănglượngtừtrườngtrongốngdây: W=LI22=0,44.(1,6)2 2= 0,56 J.
Mậtđộnănglượngtừtrườnglà: w=WSl =0,56 10−3.1= 5,6.102J/m3. 9