Từ học

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia

Từ học (tiếng Anh: magnetism) là một ngành khoa học thuộc Vật lý học nghiên cứu về hiện tượng hút và đẩy của các chất và hợp chất gây ra bởi từ tính của chúng. Mặc dù tất cả các chất và hợp chất đều bị ảnh hưởng của từ trường tạo ra bởi một nam châm với một mức độ nào đó nhưng một số trong chúng có phản ứng rất dễ nhận thấy là sắt, thép, ô-xít sắt. Những chất và hợp chất có từ tính đặc biệt là đối tượng của từ học dùng để chế tạo những sản phẩm phục vụ con người được gọi là vật liệu từ.

Từ tính gây ra bởi lực từ, lực từ là một dạng lực điện từ, một trong những lực cơ bản của tự nhiên, nó được sinh ra do chuyển động của các hạt có điện tích. Phương trình Maxwell cho biết nguồn gốc và mối liên hệ của các từ trường và điện trường gây ra lực từ. Mối quan hệ giữa lực từ và lực điện rất mật thiết, môn khoa học nghiên cứu về vấn đề này được gọi là điện từ học.

Mục lục

1 Từ tính của vật chất
- 1.1 Mô tả vĩ mô
- 1.2 Mô tả vi mô
  - 1.2.1 Chuyển động của các điện tử
  - 1.2.2 Nguồn gốc của nghịch từ

[sửa] Từ tính của vật chất

[sửa] Mô tả vĩ mô

Từ trường sinh ra khi có dòng điện chạy qua.

[sửa] Cảm ứng từ và từ trường

Vì từ trường được tạo ra khi có chuyển động của các điện tích nên nếu ta có một dây điện có dòng điện $\ I$ chạy qua thì nó sẽ tạo ra một cảm ứng từ $\vec B_0$ xung quanh. Cảm ứng từ là một đại lượng véc tơ, chiều của nó phụ thuộc vào chiều chuyển động của dòng điện và được xác định bằng quy tắc tay phải. Bây giờ nếu ta thay dây điện trên bằng một ống dây điện thì cảm ứng từ tạo ra trong lòng ống dây đó cũng được xác định bằng quy tắc trên. Nếu xung quanh cuộn dây là chân không thì chúng ta định nghĩa từ trường $\vec H$ như sau: $\vec H = \frac{\vec B_0}{ \mu_0}$ , với $\mu_0 \,$ là từ thẩm chân không.

Như vậy thì véc tơ từ trường $\vec H$ chỉ phụ thuộc vào dòng điện $\ I$ và hình dạng của dây chứ không phụ thuộc vào môi trường bên trong ống dây.

[sửa] Từ thẩm và từ cảm

Bây giờ trong lòng ống dây không phải là chân không mà là một vật nào đó thì sự có mặt của vật đó sẽ làm thay đổi cảm ứng từ trong ống dây. Cảm ứng từ này tỷ lệ với từ trường với hệ số tỷ lệ được gọi là từ thẩm $\mu \,$ thì cảm ứng từ trong lòng vật đó là:

$\vec B = \mu . \vec H$

Ta định nghĩa $\vec M \,$ là véc tơ từ độ xuất hiện bên trong vật

với là từ cảm của vật liệu
- với: $\vec B = \mu_0 ( \vec H + \vec M) = (1 + \chi) \vec B_0$

Người ta còn định nghĩa:

$\mu_r = \frac{\mu}{\mu_0} = (1 + \chi)$ với $\mu_r \,$ : từ thẩm tương đối của vật so với chân không.

[sửa] Phân loại vật liệu

Từ cảm của vật liệu là một đại lượng đặc trưng cho sự cảm ứng của vật liệu dưới tác động của từ trường ngoài. Người ta dựa vào đại lượng này để phân chia các vật liệu thành 5 loại như sau:

Nghịch từ: là vật liệu có $\chi \,$ nhỏ hơn không (âm) và có giá trị tuyệt đối rất nhỏ, chỉ cỡ khoảng 10^{- 5}.
Thuận từ: là vật liệu có $\chi \,$ lớn hơn không (dương) và có giá trị tuyệt đối nhỏ cỡ 10^{- 3}.
Sắt từ: là vật liệu có $\chi \,$ dương và rất lớn, có thể đạt đến 10 ⁵.
Ferri từ: là vật liệu có $\chi \,$ dương và lớn (tuy nhỏ hơn sắt từ).
Phản sắt từ: là vật liệu có $\chi \,$ dương nhưng rất nhỏ.

[sửa] Mô tả vi mô

[sửa] Chuyển động của các điện tử

Chuyển động của các điện tử trong nguyên tử tạo nên các đám mây điện tích. Chính chuyển động quỹ đạo đó là một trong những nguyên nhân gây ra từ tính của nguyên tử làm cho nguyên tử có một mô men từ. Một nguyên nhân khác là spin, có thể được hình dung thô thiển như sự tự quay của điện tử, mặc dù về bản chất, spin là một khái niệm chỉ có trong cơ học lượng tử. Như vậy từ tính của nguyên tử có hai nguồn gốc: spin và quỹ đạo, mô men từ tương ứng với hai nguồn gốc này được gọi là mô men từ spin và mô men từ quỹ đạo.

[sửa] Nguồn gốc của nghịch từ

Khi có mặt của từ trường ngoài, các điện tử sẽ hưởng ứng với từ trường bằng cách tạo ra một mô men từ cảm ứng. Mô men từ này có xu hướng chống lại từ trường ngoài, nó tỷ lệ nhưng ngược hướng với từ trường áp dụng. Đó chính là nguyên nhân gây ra hiện tượng nghịch từ trong một số chất.

Lấy từ “http://vi.wikipedia.org../../../t/%E1%BB%AB/_/T%E1%BB%AB_h%E1%BB%8Dc.html”

Thể loại: Từ học | Điện từ học