Giải Thí nghiệm 2 trang 59 SGK Vật lí 12

Lời giải

1. Mô tả hình ảnh sự phân bố mạt sắt xung quanh dòng điện thẳng (Hình 14.7)

Khi rắc mạt sắt lên tấm bìa (mặt phẳng) có dây dẫn thẳng xuyên qua vuông góc và cho dòng điện chạy qua, các mạt sắt sắp xếp lại theo một quy luật rõ rệt: chúng tạo thành những đường tròn đồng tâm, có tâm nằm trên dây dẫn (giao điểm của dây với mặt phẳng) và nằm trong mặt phẳng vuông góc với dây dẫn.

- Càng ở gần dây dẫn, các đường tròn mạt sắt càng dày (sít nhau) → từ trường càng mạnh.
- Càng ra xa dây dẫn, các đường tròn càng thưa dần → từ trường yếu dần.

Điều này cho thấy các đường sức từ của dòng điện thẳng là những đường tròn đồng tâm nằm trong mặt phẳng vuông góc với dây dẫn, tâm nằm trên dây dẫn.

2. Nhận xét về sự phân bố mạt sắt bên trong và bên ngoài ống dây (Hình 14.6)

- *Bên trong lòng ống dây:* các mạt sắt sắp xếp thành những đường gần như song song nhau và song song với trục của ống dây, phân bố khá đều. Điều này chứng tỏ từ trường trong lòng ống dây (mang dòng điện) là một từ trường đều: các đường sức từ là những đường thẳng song song, cùng chiều và cách đều nhau.
- *Bên ngoài ống dây:* các mạt sắt sắp xếp thành những đường cong khép kín đi ra từ một đầu ống dây và đi vào đầu kia, bao quanh các vòng dây. Càng ra xa ống dây các đường này càng thưa → từ trường bên ngoài yếu hơn và không đều.

Từ trường bên trong ống dây mạnh và đều, còn bên ngoài yếu và tản ra giống như ở hai cực của một nam châm.

3. So sánh hình ảnh mạt sắt bên ngoài ống dây với đường sức từ của nam châm thẳng

Hình ảnh các mạt sắt (đường sức từ) ở bên ngoài ống dây mang dòng điện giống hệt hình ảnh đường sức từ ở bên ngoài một nam châm thẳng:

- Các đường sức từ đều là những đường cong, đi ra từ một đầu và đi vào đầu kia của ống dây, tương ứng với việc đi ra từ cực Bắc (N) và đi vào cực Nam (S) của nam châm.
- Các đường sức mau (dày) ở hai đầu ống dây (nơi từ trường mạnh) và thưa dần khi ra xa, giống như ở hai cực của nam châm thẳng.

Kết luận: Một ống dây có dòng điện chạy qua có từ trường bên ngoài giống như từ trường của một nam châm thẳng; hai đầu ống dây đóng vai trò như hai cực từ (một đầu là cực Bắc, đầu kia là cực Nam).

Đáp số