Từ môi pot

1 Từ môi1.1 Sự từ hoá – Vectơ cường độ từ hoá Trong vật chất luôn luôn có sẵn các dipole từ, đó là các dòng điện trong nguyên tử.. Thông thường các nguyên tử chuyển động nhiệt hỗn loạn n

1 Từ môi

1.1 Sự từ hoá – Vectơ cường độ từ hoá

Trong vật chất luôn luôn có sẵn các dipole từ, đó là các dòng điện trong nguyên tử Thông thường các nguyên tử chuyển động nhiệt hỗn loạn nên các dipole từ này cũng định hướng hỗn loạn và không tạo ra một hiệu ứng từ nào Tuy nhiên khi đặt vật chất trong một từ trường ngoài thì các dipole này có xu hướng định hướng trật tự theo từ trường, tạo nên một moment dipole từ trung bình khác không, đó là sự từ hoá của vật chất (Hình 1)

Moment dipole từ trung bình trong một đơn vị thể tích của chất bị từ hoá được gọi là cường độ từ hoá P m Thứ nguyên của moment dipole từ là A.m2, do đó thứ nguyên của cường độ từ hoá là A.m2/m3 = A/m

Hình 1 Các dòng điện nguyên tử (dipole từ) trong vật chất: (a) định hướng hỗn loạn khi không có từ trường ngoài, và (b) định hướng theo chiều từ trường ngoài

1.2 Vectơ cường độ từ trường

Người ta định nghĩa vectơ cường độ từ trường H  như sau:

m

P

B





−

=

0

µ

Theo đó thì thứ nguyên của vectơ cường độ từ trường cũng là A/m Trong các từ môi đẳng hướng cường độ từ hoá tỷ

lệ với cường độ từ trường:

H

m

P  = χm 

Trong đó χ m là độ từ cảm của từ môi, là một hệ số không có thứ nguyên Độ từ cảm có thể âm (đối với chất nghịch từ)

hay dương (chất thuận từ và sắt từ) Trong phần còn lại chúng ta chỉ xét các từ môi đẳng hướng, cho nên hệ thức trên luôn nghiệm đúng

Kết hợp hai hệ thức trên ta có:

p m

B ≠ 0

p m

B = 0

( )

0

1

µ





=

+

Suy ra:

( χ ) µ µ

B B

H

m







= +

=

trong đó chúng ta đã định nghĩa µ = 1 + χm , là độ từ thẩm của từ môi Độ từ thẩm là một hệ số dương và không thứ

nguyên

2 Từ trường trong từ môi

Từ trường trong từ môi là từ trường tổng hợp của từ trường ngoài và từ trường riêng do các dipole trong từ môi tạo ra Chúng ta có tính chất sau:

Nếu từ môi (đẳng hướng) lấp đầy không gian giới hạn giữa các đường sức của từ trường ngoài thì từ trường trong từ

môi tăng lên μ lần.

Ví dụ, nếu chúng ta đưa một thanh từ môi hình trụ vào trong một solenoid thì từ trường toàn phần trong từ môi sẽ tăng

lên μ lần, vì mặt bên của thanh từ môi trùng với các đường sức của từ trường do solenoid tạo nên.

3 Định luật Ampère đối với từ môi

Định luật Ampère trong từ môi có dạng như sau:

I

s

d

H

C

=

⋅

∫

)

(





I là cường độ dòng toàn phần đi qua (C), trong đó chỉ tính các dòng điện “ngoài”, chứ không có các dòng điện nguyên

tử trong từ môi Hay dưới dạng vi phân:

j

H

rot  = 

với  j là mật độ dòng điện “ngoài”

4 Điều kiện liên tục ở mặt phân cách hai từ môi

Ở gần mặt phân cách của hai từ môi (Hình 2) ta có các điều kiện liên tục sau đây cho thành phần tiếp tuyến của H  và thành phần pháp tuyến của B :

n

n

t

t

B

B

H

H

2

1

2

1

=

=

trong đó chỉ số t chỉ thành phần tiếp tuyến với mặt phân cách, còn chỉ số n chỉ thành phần vuông góc với mặt phân

cách (thành phần pháp tuyến) Các điều kiện trên là hệ quả của định luật Ampère và định luật Gauss cho từ trường ở gần mặt phân cách

Hình 2 Trên mặt phân cách hai từ môi: (a) thành phần tiếp tuyến của cường độ từ trường H  biến thiên liên tục, (b) thành phần pháp tuyến của cảm ứng từ B  biến thiên liên tục

H 1t

B 2n

n t

n t

Từ môi 1

Từ môi 2

5 Tóm tắt

Moment dipole từ trung bình trong một đơn vị thể tích của chất bị từ hoá được gọi là cường độ từ hoá P m

Vectơ cường độ từ trường được định nghĩa là:

m

P

B





−

=

0

µ

Trong một từ môi đẳng hướng:

H

m

P  = χm 

µ

µ0

B

H





=

Định luật Ampère cho từ môi:

I

s

d

H

C

=

⋅

∫

)

(





j

H

rot = 

Điều kiện trên mặt phân cách hai từ môi:

n

n

t

t

B

B

H

H

2

1

2

1

=

=