Bài 19. Từ trường

Chào mừng thầy và các bạn đến với bài thuyết trình của nhóm 1
Đặt vấn đề:
Từ xưa, con người đã biết sử dụng la bàn để định hướng trên mặt đất. Cũng nhờ nó mà Colombo mới tìm ra được Châu Mỹ, la bàn là một thứ rất quan trọng và hữu ích. Đáng tiếc thay, rất ít người biết sử dụng vật dụng này! Vậy, lý do nào khiến la bàn khó sử dụng??? Và liệu có phải đi theo đúng hướng chỉ của kim nam châm là đi đúng hướng không?
Không chỉ có con người mới có la bàn mà cả loài chim cũng có “la bàn sinh học”. Vậy la bàn hoạt động được do đâu mà cả loài người lẫn chim cá cũng có?
Đặt vấn đề:
Chúng ta đã biết, ở trên mặt đất, kim nam châm của la bàn định hướng theo phương Bắc – Nam. Từ nhận xét đó, Gin-bớt đã đưa ra giả thuyết coi Trái Đất như một nam châm khổng lồ mà tới nay giả thuyết đó còn được sử dụng.
Hơn nữa, các loài chim khi đi trú đông, có thể bay hang chục ngàn Km mà không bị lạc đường. Người ta nghĩ rằng có thể các loài chim này có bộ phận giúp chúng định hướng từ trường Trái Đất.
Từ trường Trái Đất
Là từ trường của Trái Đất…….
Độ từ thiên. Độ từ khuynh
Các cực từ của Trái Đất
Bão từ
Nguồn gốc của từ trường Trái Đất:
Từ trường của Trái đất có thể được tạo ra bởi các chuyển động mạnh của các chất dẫn điện lỏng trong lòng đất.
1.Từ trường trái đất:
Nguồn gốc từ trường Trái Đất
Trái Đất có từ trường -> Có đường sức từ. Các đường sức từ của từ trường Trái Đất nằm trên mặt đất gọi là các kinh tuyến từ.

Ngay từ TK XV người ta đã biết rằng kim nam châm của la bàn không chỉ đúng, mà lệch khỏi phương Bắc – Nam địa lý. Điều đó chứng tỏ rằng kinh tuyến từ và kinh tuyến địa lý không trùng nhau.
N
S
Xuất hiện góc giữa kinh tuyến từ và kinh tuyến địa lí.
Góc lệch giữa kinh tuyến từ và kinh tuyến địa lý gọi là độ từ thiên (hay góc từ thiên), ký hiệu là D.
a) Độ từ thiên
Tùy theo các vị trí khác nhau trên mặt đất mà có nơi thì cực Bắc của kim la bàn lệch sang phía Đông có nơi lại lệch sang phía Tây. Người ta quy ước độ từ thiên ứng với trường hợp cực Bắc của kim lệch sang phía Đông là độ từ thiên dương, ngược lại là độ từ thiên âm.
Ở Việt Nam, độ từ thiên rất nhỏ và có gí trị âm. Các giá trị đo được ở một vài nơi như sau : Vinh (Nghệ An) D = -00 12’, Cao Bằng D = -00 37’. Có thể nói ở Việt Nam kim la bàn chỉ khá đúng phương Bắc – Nam địa lý.
Tuy nhiên, ở trên thế giới có những nơi từ thiên rất lớn, chẳng hạn như tại đảo Greenland D = 600
a) Độ từ thiên
Dụng cụ đo độ từ thiên: La bàn từ thiên (là loại ta hay gặp nhất).
a) Độ từ thiên
Quan sát sự định hướng của một kim nam châm nhỏ quay tự do quang trục nằm ngang đi qua trọng tâm của nó, ta thấy kim lệch khỏi mặt phẳng nằm ngang.
LA BÀN TỪ KHUYNH
b) Độ từ khuynh
Góc tạo bởi kim nam châm của la bàn từ khuynh và mặt phẳng nằm ngang gọi là Độ từ khuynh, ký hiệu là I.
I
b) Độ từ khuynh
Ở Bắc bán cầu, cực Bắc của kim nam châm nằm ở phía dưới mặt phẳng nằm ngang. Người ta quy ước đó là độ từ khuynh dương. Ngược lại ở Nam bán cầu, cực Bắc của kim nam châm ở phía trên mặt phẳng nằm ngang, được quy ước là độ khuynh từ âm.
b) Độ từ khuynh
Trên Trái Đất có hai nơi, tại đó trị số của độ từ khuynh lớn nhất và bằng 900 . Ở những nơi này kim nam châm vuông góc với mặt đất. Hai nơi đó là hai từ cực. Đó chính là cách xác định từ cực của Trái Đất.
Ở Việt Nam độ từ khuynh tại một vài nơi có các giá trị như sau: Cà Mau I= 0, ở đó kim nam châm song song với mặt đất ; Vĩnh Linh ( Quảng Trị ) I = 180 22’,…….
b) Độ từ khuynh
2) Hai từ cực của Trái Đất:
- Tất cả các loại nam châm trên Trái Đất đều có một cực Bắc chỉ về hướng Bắc của Trái Đất, theo kiến thức đã học ta có thể dễ dàng xác định từ cực Nam của Trái Đất nằm ở bán cầu Bắc, còn từ cực Bắc nằm ở bán cầu Nam.
a) Hai từ cực của Trái Đất:
b) Sự di chuyển cực từ và hiện tượng đảo cực từ:
- Hiện nay từ cực Nam của Trái Đất nằm ở trên đảo của nước Canada, có tọa độ địa lí là 1010 Kinh Tây và 760 Vĩ Bắc.
- Còn từ cực Bắc thì nằm ở ngoài biển khơi Nam Băng Dương, có tọa độ địa lí là 1390 Kinh Đông và 650 Vĩ Nam.
- Các cực từ của Trái Đất đang dịch chuyển với tốc độ 65 km một năm.
b) Sự di chuyển cực từ và hiện tượng đảo cực từ:
Hiện tượng đảo cực trái đất: Dữ liệu địa lý cho thấy trái đất đã trải qua hàng trăm lần đổi cực trong suốt lịch sử của nó. Quá trình này diễn ra khi các đám nguyên tử sắt ở lớp lõi ngoài ở dạng lỏng sắp hàng theo hướng ngược lại. Khi đến điểm tới hạn, cực từ trái đất sẽ đảo ngược. Lần đảo cực gần đây nhất là vào 780.000 năm trước, vào thời đại đồ đá, và hiện đã có chứng cứ cho thấy hành tinh chúng ta có thể đang trong giai đoạn khởi động của quá trình này nhưng từ trường Trái Đất mất từ 1.000 đến 10.000 năm mới hoàn tất.
b) Sự di chuyển cực từ và hiện tượng đảo cực từ:
3. Bão từ:
a) Bão từ là gì?
- Các yếu tố của từ trường Trái đất (cảm ứng từ, độ từ thiên, độ từ khuynh…) có những biến đổi theo thời gian. Những biến đổi này xảy ra hầu như cùng một lúc trên qui mô hành tinh gọi là bão từ (còn gọi là bão địa từ)

- Trong những thời kì này, kim la bàn sẽ dao động mạnh

- Có hai loại bão từ: loại yếu và loại mạnh
Hiện tượng bão từ
b) Nguyên nhân gây ra bão từ:
Mặt trời hoạt động phát ra chùm hạt tích điện gọi là chùm plasma. Bão từ được gây ra do các chùm plasma khổng lồ trung hòa về điện của các hạt tích điện phát ra từ các vụ bùng nổ của sắc cầu mặt trời.Các chùm này trên đường đi tới Trái Đất sẽ bao trùm lên Trái Đất, tác động đến từ quyển Trái Đất, tạo ra hệ dòng điện tròn xung quanh Trái Đất
Sự hình thành bão từ
c) Ảnh hưởng của từ trường:
i) Đối với con người
- Khoa học đã chứng minh rằng các tế bào động vật có dư điện tích âm bên trong màng tế bào và có dư điện tích dương ở bên ngoài màng. Điện áp giữa 2 mặt của màng tế báo là 90 mV.
- Khi tế bào bị kích thích hoạt động, có sự dịch chuyển của các điện tích qua màng tế bào, tạo ra một xung điện thế hoạt động.
- Các xung điện thế này đặc biệt mạnh ở cơ tim. Vì thế, khi bão từ xuất hiện, nó tác động đến các tế bào trong tim và não nên ảnh hưởng đến người huyết áp cao, bệnh nhân tim mạch và thần kinh, gây mất ngủ, đau đầu, gãy xương
ii) Đối với kinh tế:
- Điện lực: Khi bão từ xuất hiện sẽ tạo ra dòng điện tròn xung quanh Trái Đất. Dòng điện này tạo ra từ trường bổ sung vào từ trường Trái Đất, làm biến đổi rất mạnh từ trường này. Khi từ trường Trái Đất tăng lên, từ thông sẽ biến thiên và sinh ra dòng điện cảm ứng hàng triệu ampe đối nghịch với dòng điện trên mặt đất, gây tê liệt hệ thống điện.
- Bưu chính viễn thông: làm hỏng vệ tin truyền hình gây gián đọan cho việc truyền tín hiệu của các trạm quan sát và những vệ tinh trong quỹ đạo Trái Đất
- Hàng không: gây nhiễu sóng vô tuyến làm cho máy không thể xác định được phương hướng và liên lạc với mặt đất nên tai nạn hàng không tăng lên
Đợt bão từ lớn nhất trong 5 năm gần đây
iii) Hiện tượng cực quang:
Cực quang xuất hiện là do các hạt mang điện trong luồng vật chất từ Mặt Trời phóng tới hành tinh, khi các hạt này tiếp xúc với từ trường của hành tinh thì chúng bị đổi hướng do tác dụng của lực Lorentz. Lực này làm cho các hạt chuyển động theo quỹ đạo xoắn ốc dọc theo đường cảm ứng từ của hành tinh. Tại hai cực các đường cảm ứng từ hội tụ lại và làm cho các hạt mang điện theo đó đi sâu vào khí quyển của hành tinh.
Hiện tượng cực quang trên mặt đất
Hiện tượng cực quang nhìn từ trạm vũ trụ ISS
BÀI TẬP CỦNG CỐ
Cảm ơn cô và các bạn đã theo dõi bài thuyết trình của nhóm chúng em