LA BÀN TỪ
HÀNG HẢI
NEW EDITION

TRẦN ANH NGÂN


2

LA BÀN TỪ HÀNG HẢI

LỜI GIỚI THIỆU
La bàn là một dụng cụ dùng để định hướng trên Trái Đất. Nó sử dụng môt kim nam
châm có thể tự do quay theo từ trường của Trái Đất, từ đó giúp xác định các hướng
Đông, Tây, Nam, Bắc. Ngay từ thế kỷ thứ 11, người Trung Hoa đã phát hiện ra tính
chất này của đá nam châm và phát minh ra một dạng sơ khai của la bàn. Và ngay lập
tức, những nhà hàng hải đã nhận thấy tầm quan trọng của la bàn trong việc dẫn tàu
trên biển, nơi mà việc xác định phương hướng là nhân tố sống còn. Cuối thế kỷ 12,
chiếc la bàn quen thuộc với những người thủy thủ được phát minh tại châu Âu, và từ
đây, la bàn đã trở thành một biểu tượng gắn liền với những con tàu viễn dương, gắn
liền với những người thuyền trưởng.
Tuy nhiên, những la bàn trong thời kỳ này có cấu tạo đơn giản bao gồm một bản sắt từ
ghép trên cái phao được đặt trong một cái chậu có nước. Cho đến đầu thế kỷ 14, cấu
tạo của la bàn mới được thay đổi, hoàn chỉnh hơn, và gọn nhẹ hơn. Thời bấy giờ
người ta quan niệm rằng kim nam châm của la bàn chỉ đúng hướng Bắc và Nam của
quả đất. Và những con thuyền buồm bằng gỗ được trang bị la bàn, với sự chỉ hướng
của nó, đã rong ruổi khắp các đại dương trên thế giới.
Cuối thế kỷ 15, những người đi biển đã phát hiện ra kim nam châm không phải chỉ
đúng hướng Bắc-Nam của quả đất mà chỉ lệch đi một góc nào đó, người ta gọi đó là
độ lệch địa từ. Vì vậy, đến thế kỷ 16, người ta bắt đầu làm những công tác xác định độ
lệch địa từ và đầu thế kỷ 18 thì xuất hiện những bản đồ độ lệch địa từ đầu tiên.

vẫn cần phải nắm vững những kiến thức về độ lệch la bàn từ và thực hiện được công
tác khử độ lệch la bàn.
Có nhiều phương pháp khử độ lệch la bàn được đưa ra, nhưng phổ biến ở Việt Nam và
trên thế giới là dùng phương pháp Ery và xác định độ lệch bằng chập tiêu.
Về đề tài này, thì cũng đã được nhiều thầy, sinh viên và một số sỹ quan hàng hải,
những người đam mê và yêu thích môn la bàn từ này, nghiên cứu và biên dịch các tài
liệu nước ngoài. Với mục đích là tìm hiểu và tổng hợp lại kiến thức của những bậc đàn
anh đi trước, tài liệu này sẽ đi sâu phân tích lý thuyết độ lệch la bàn từ và sau đó là
giới thiệu công tác khử độ lệch la bàn từ trên luồng Sài Gòn- Vũng Tàu và tại cửa
Vũng Tàu.

TRẦN ANH NGÂN – TRƯỜNG ĐẠI HỌC GTVT TPHCM

3


4

LA BÀN TỪ HÀNG HẢI

MỤC LỤC
PHẦN MỘT :
CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ TỪ
1.1 NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ TỪ: ....................................................................................................8
1.1.1 TỪ TÍNH VÀ NAM CHÂM: ............................................................................................................... 8
1.1.2 KHÁI NIỆM SỨC TỪ, TỪ KHỐI, ĐỊNH LUẬT COULOMB VÀ MÔMENT TỪ:.............................. 9
1.1.3 TỪ TRƯỜNG, CƯỜNG ĐỘ TỪ TRƯỜNG VÀ ĐƯỜNG SỨC TỪ: ..................................................11
1.2 CƯỜNG ĐỘ TỪ TRƯỜNG CỦA MỘT THANH NAM CHÂM THẲNG:................................................. 13
a. Cường độ từ trường tại một điểm trên trục từ: ..........................................................................................13
b.Cường độ từ trường tại một điểm ở trên đường trung trực của thanh nam châm: ........................................14


TRẦN ANH NGÂN – TRƯỜNG ĐẠI HỌC GTVT TPHCM

4


5

LA BÀN TỪ HÀNG HẢI
PHẦN BỐN:
LÝ LUẬN ĐỘ LỆCH RIÊNG LA BÀN
4.1 KHÁI NIỆM TỪ TRƯỜNG TÀU VÀ ĐỘ LỆCH RIÊNG LA BÀN: ......................................................... 53
a. Khái niệm từ trường tàu: ..........................................................................................................................53
b. Từ tính vĩnh cửu của con tàu: ...................................................................................................................53
c. Từ tính cảm ứng của con tàu và tác dụng của nó đối với la bàn: ................................................................55
d. Độ lệch riêng la bàn:................................................................................................................................56
4.2 HỆ PHƯƠNG TRÌNH POISSON: ............................................................................................................. 56
4.2.1 Khái niệm hệ trục tọa độ tàu: ..............................................................................................................56
4.2.2 Phân tích lực tác dụng của địa từ trường theo hệ trục tọa độ tàu: ..........................................................57
4.2.3 Tác dụng của sắt thép trên tàu đối với la bàn: ......................................................................................58
a. Khái niệm: ..........................................................................................................................................58
b. Tác dụng của sắt thép chiều dọc đối với la bàn: ....................................................................................59
c. Tác dụng của sắt non chiều ngang đối với la bàn: .................................................................................60
d. Tác dụng của sắt non chiều thẳng đứng đối với la bàn: .........................................................................60
e. Tác dụng của sắt già đối với la bàn: .....................................................................................................61
4.2.4 Phương trình Poisson: .........................................................................................................................61
4.3 HỆ SỐ SẮT NON VÀ CÁCH BIỂU DIỄN CÁC HỆ SỐ SẮT NON: ........................................................ 62
4.3.1 Dùng đòn sắt non biểu thị các hệ số sắt non: ........................................................................................62
4.3.2 Đòn sắt non biểu thị hệ số a - hệ số sắt non chiều dọc sinh ra bởi sắt non chiều dọc ..............................63
4.3.3 Đòn sắt non biểu thị hệ số b - hệ số sắt non chiều dọc sinh ra bởi sắt non chiều ngang:.........................64

6

LA BÀN TỪ HÀNG HẢI
5.1.1 Nguyên lý cấu tạo của máy Kolong: ....................................................................................................89
5.1.2. Cấu tạo của máy đo lực từ Kolong: ....................................................................................................90
5.1.3 Kiểm tra và hiệu chỉnh máy Kolong: ...................................................................................................91
5.2 LA BÀN NGHIÊNG: ................................................................................................................................ 92
5.2.1 Cấu tạo của la bàn nghiêng: ................................................................................................................92
5.2.2 Kiểm tra và điều chỉnh la bàn nghiêng:................................................................................................92
5.3 PHƯƠNG PHÁP DÙNG MÁY KOLONG ĐO LỰC BẰNG: .................................................................... 93
5.3.1 Phương pháp đo lực H trên bờ:............................................................................................................93
5.3.2 Phương pháp đo lực H’: ......................................................................................................................94
5.4 PHƯƠNG PHÁP DÙNG MÁY KOLONG VÀ LA BÀN NGHIÊNG ĐỂ ĐO LỰC THẲNG ĐỨNG: ........ 94
5.4.1 Phương pháp đo lực Z ở trên bờ: ........................................................................................................94
5.4.2 Phương pháp hiệu chỉnh lực Z’ trên tàu: ..............................................................................................94
5.5 MỘT SỐ DỤNG CỤ KHỬ ĐỘ LỆCH: ...................................................................................................... 95

PHẦN SÁU:
CÁC PHƯỚNG PHÁP KHỬ ĐỘ LỆCH LA BÀN TỪ
6.1 KHÁI NIỆM CỦA VIỆC KHỬ ĐỘ LỆCH LA BÀN TỪ: .......................................................................... 97
6.2. PHƯƠNG PHÁP KHỬ ĐỘ LỆCH NỬA VÒNG: ..................................................................................... 97
6.2.1 PHƯƠNG PHÁP KHỬ ĐỘ LỆCH NỬA VÒNG TRÊN BỐN HƯỚNG ĐI TỪ CHÍNH ( PHƯƠNG
PHÁP ERY): ...............................................................................................................................................97
a. Nguyên lý khử lực C’

: ....................................................................................................................98

b. Nguyên lý khử lực B’

: ...................................................................................................................99

a. Nguyên lý khử độ lệch nghiêng ngang: .............................................................................................. 118
b. Cách khử độ lệch nghiêng ngang: ...................................................................................................... 119

TRẦN ANH NGÂN – TRƯỜNG ĐẠI HỌC GTVT TPHCM

6


7

LA BÀN TỪ HÀNG HẢI
6.4.2 KHỬ ĐỘ LỆCH NGHIÊNG DỌC: ................................................................................................... 120

PHẦN BẢY:
CÔNG TÁC HIỆU CHỈNH LÀ BÀN TỪ VÀ LẬP BẢNG ĐỘ LỆCH CÒN LẠI
7.1 CÔNG TÁC CHUẨN BỊ TRƯỚC KHI HIỆU CHỈNH LA BÀN TỪ: ...................................................... 121
7.2 THỨ TỰ KHỬ ĐỘ LỆCH TRONG CÔNG TÁC HIỆU CHỈNH LA BÀN: .............................................. 123
a. Thứ tự khử độ lệch trên tàu mới: ............................................................................................................ 123
b. Thứ tự khử độ lệch trên tàu cũ: .............................................................................................................. 124
7.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP DẪN TÀU ĐI THEO HƯỚNG ĐI ĐỊA TỪ: ........................................................ 124
7.4 PHƯƠNG PHÁP ĐO ĐỘ LỆCH LA BÀN KHI HIỆU CHỈNH: ............................................................... 126
a. Dùng chập tiêu hình quạt để đo độ lệch: ................................................................................................. 126
b. Dùng chập tiêu đơn để đo độ lệch: ......................................................................................................... 128
c. Dùng một mục tiêu ở xa để đo độ lệch: .................................................................................................. 129
d. Dùng thiên thể để đo độ lệch:................................................................................................................. 129
e. Dùng phương pháp so sánh hướng đi để đo độ lệch: ............................................................................... 130
7.5 MỘT SỐ VẤN ĐỀ CẦN CHÚ Ý KHI HIỆU CHỈNH LA BÀN: .............................................................. 131
7.6 CÁCH LẬP BẢNG ĐỘ LỆCH CÒN LẠI: ............................................................................................... 132
a. Sự cần thiết phải lập bảng độ lệch còn lại: .............................................................................................. 132
b. Các bước tiến hành: ............................................................................................................................... 132

1.1 NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ TỪ:
1.1.1 TỪ TÍNH VÀ NAM CHÂM:
a. Khái niệm:
- Từ tính là tính chất của các vật có thể hút được sắt thép.
- Sắt có từ tính gọi là nam châm. Nam châm chia làm hai loại: nam châm tự
nhiên và nam châm nhân tạo. Nếu dùng phương pháp nhân tạo làm thép và
những hợp kim trở thành nam châm thì gọi là nam châm nhân tạo. Hình
dáng của nam châm nhân tạo có 3 loại: thanh dài, hình tròn, hình móng ngựa
và hình kim.

Hình 1.1: Một số loại nam châm
b. Tính chất của nam châm:
- Ở gần hai đầu nam châm có từ tính mạnh nhất gọi là từ cực. Đường nối hai
từ cực gọi là trục từ. Bộ phận ở giữa của nam châm không có từ tính gọi là
phần trung tính. Đối với nam châm hình thanh dài, vị trí của từ cực ở cách
hai đầu của chúng 1/12 chiều dài của thanh nam châm, đối với nam châm
hình kim thì từ cực ở tại đầu kim.

Hình 1.2: Vị trí từ cực trên thanh nam châm
TRẦN ANH NGÂN – TRƯỜNG ĐẠI HỌC GTVT TPHCM

8


9

LA BÀN TỪ HÀNG HẢI
-

Một tính chất rất quan trọng của nam châm làm cơ sở để chế tạo la bàn là:



10

LA BÀN TỪ HÀNG HẢI

(-)

(-)

(+)

(+)

(+)

(+)

Hình 1.4:Mô tả sức từ

b. Từ khối ( hay từ tích):
- Từ khối là khối lượng từ để biểu thị cường độ từ cực, kí hiệu là m. Mỗi nam
châm đều có hai từ khối ở hai đầu. Quy định từ khối của cực bắc là dương
và của cực nam là âm
c. Môment từ:
- Sức từ tác dụng của hai cực của một nam châm ( tại một điểm nào đó trong
không gian) và từ khối của nó đều có dấu nghịch nhau, trị số tuyệt đối bằng
nhau. Cho nên lực từ do chúng gây ra sẽ làm suy yếu lẫn nhau. Hai cực
càng gần nhau, thì sự khử lực từ giữa chúng càng lớn. Dẫn đến sức từ của
một thanh nam châm tác dụng tại một điểm nào đó thì sẽ phụ thuộc vào từ

(1-2)
Trong đó: : là hệ số dẫn từ, trong chân không =1 thì công thức trên trở
thành:
(1-3)
-

Trong không khí
cho nên trong những vấn đề thông thường ta có thể
dùng công thức trên để tính lực tác dụng của các từ cực trong không khí.

1.1.3 TỪ TRƯỜNG, CƯỜNG ĐỘ TỪ TRƯỜNG VÀ ĐƯỜNG SỨC TỪ:
a. Từ trường:
- Theo định nghĩa tổng quát thì từ trườnglà môi trường vật chất đặc biệt sinh
ra quanh cácđiện tích chuyển độnghoặc do sự biến thiên của điện
trường hoặc có nguồn gốc từ các môment lưỡng cực từ.
- Trong phạm vi nghiên cứu của luận văn này, chúng ta chỉ đề cập đến từ
trường xung quanh nam châm là khoảng không gian bị tác dụng của sức từ
nam châm. ( Nguồn gốc của nó cũng bắt nguồn từ chuyển động của các hạt
điện tích, ở đây là các hạt electron trong nguyên tử, sẽ nói rõ hơn trong phần
từ hoá ).

Hình 1.6: Hình ảnh từ trường xung quanh nam châm
b. Cường độ từ trường:
- Cường độ từ trường là sức từ tác dụng lên một đơn vị từ khối dương ở tại
một điểm trong từ trường. Ký hiệu là H
TRẦN ANH NGÂN – TRƯỜNG ĐẠI HỌC GTVT TPHCM

11



- Nối liền các hướng của vecto cường độ từ trường của các điểm trong từ
trường sẽ tạo thành đường cong hoặc đường thẳng, đường ấy gọi là đường
sức từ. Tiếp tuyến tại một điểm nào đó trên đường sức từ trùng với phương
từ lực.
- Trong từ trường đều, đường sức có dạng đường thẳng, trong từ trường
không đều, đường sức có dạng đường cong.
- Đường sức từ của nam châm đi ra ở cực Bắc và đi vào ở cực Nam.
- Số lượng đường sức từ đi qua một đơn vị diện tích gọi là mật độ đường sức
từ. Mật độ đường sức từ càng cao thì từ trường các mạnh, và mật độ đường
sức từ ở hai đầu nam châm lớn hơn ở giữa.
- Hình ảnh các đường sức từ gọi là từ phổ.

Hình 1.7: Sử dụng mạt sắt xác định từ
phổ của một thanh nam châm thẳng
TRẦN ANH NGÂN – TRƯỜNG ĐẠI HỌC GTVT TPHCM

12


13

LA BÀN TỪ HÀNG HẢI
Chú ý:
- Trong từ trường thanh nam châm đặt một vật liệu bằng kim loại thì đường
sức từ bị biến dạng. Chứng tỏ giúp ta giải thích ở những khu vực có nhiều
mỏ quặng kim loại có khả năng nhiễm từ mạnh sẽ làm cho đường sức từ của
từ trường trái đất biến mạnh dẫn đến hiện tượng nhiễu loạn từ, thậm chí sinh
ra bão từ gây tổn thất nặng cho các thiết bị điện, trạm biến áp điện trên bờ
cũng như các thiết bị điện trên tàu…
- Đường sức từ không xuyên qua hình trụ rỗng bằng kim loại nên tàu ngầm


Vì theo giả thiết l

H2 = FNcos + FScos = ( FN+FS)cos
=
-

Mặt khác ta có:
Cos =
Suy ra H2 =

Vì giả thiết d>>l nên suy ra

=
rất bé, nên có thể bỏ qua

Cuối cùng ta được:
TRẦN ANH NGÂN – TRƯỜNG ĐẠI HỌC GTVT TPHCM

14


15

LA BÀN TỪ HÀNG HẢI

H2 =
-

(1-7)

Vậy vecto cường độ từ trường H2 có phương song song với trục dọc thanh

Giả sử thanhchâm
nam thẳng
châm NS có moment từ là M. Ta chiếu vecto M đó lên
hướng OC và hướng vuông góc với OC ta được hai vecto M1 và M2. Bằng
cách đó ta thay thanh nam châm NS bằng 2 thanh nam châm N’S’ và N”S”
trên hướng OC và hướng vuông góc với OC. Trong đó, một thanh N”S’’có
điểm C nằm trên trục từ, và một thanh N’S’có điểm C nằm trên đường trung
trực.
Từ hình vẽ, ta có:
M1 = Msin và M2 = Mcos

TRẦN ANH NGÂN – TRƯỜNG ĐẠI HỌC GTVT TPHCM

15


16

LA BÀN TỪ HÀNG HẢI
-

Gọi H1 là cường độ từ trường do thanh N’S’ gây ra tại C, theo những chứng
minh ở trên ta có:
H1 =

-

Gọi H2 là cường độ từ trường tại điểm C do thanh nam châm N”S” gây ra,
ta có:
H2 =

TỪ TRƯỜNG ĐỀU:
- Trong quá trình khử độ lệch la bàn từ, ta sẽ phải sử dụng các thanh nam
châm vĩnh cửu hoặc các thanh sắt non, để tạo ra lực tác dụng nên kim nam
châm của la bàn. Vì vậy, phần này sẽ đi sâu phân tích sự tương tác giữa các
thanh nam châm với nhau khi đặt chúng trong từ trường đều. Qua đó giúp
chúng ta hiểu phần nào về cơ chế của quá trình khử.
-

Phân tích lực tác dụng lên kim nam châm trong từ
trường đều:
-

Nếu kim nam châm NS có mô men
là 2ml, đặt trong từ trường đều có
cường độ từ trường H , thì chúng
chịu tác dụng của hai lực là +mH và
-mH (Hình 1.11).Các lực +mH , mH tạo với nhau thành một ngẫu
lực với cách tay đòn là NA, ta có:

Hình 1.11

TRẦN ANH NGÂN – TRƯỜNG ĐẠI HỌC GTVT TPHCM

16


17

LA BÀN TỪ HÀNG HẢI
NA = 2lsin


-

2lmHsin - 2lmH1cos(
Hay Hsin - H1cos (
-

- 2lmH2sin (
-H2sin (

=0
=0

Thay giá trị H1 và H2 vào, ta có điều kiện toán học cân bằng của kim
nam châm như sau:
TRẦN ANH NGÂN – TRƯỜNG ĐẠI HỌC GTVT TPHCM

17


18

LA BÀN TỪ HÀNG HẢI

Hsin -

(1-11)

Dưới đây ta nghiên cứu 2 trường hợp đặc biệt về lực tác dụng lẫn
nhau của kim namchâm và thanh nam châm thẳng dưới tác dụng của


18


19

LA BÀN TỪ HÀNG HẢI
b. Vị trí Gay-lys-sắc thứ hai:
- Thanh nam châm đặt vuông góc với từ trường H hay trọng tâm kim
nam châm nằm trên đường vuông góc với trục thanh nam châm và đi
qua trung điểm của thanh . Vị trí này tương ứng với vị trí nam châm
khử độ lệch bán vòng (hình 1.14).
- Trong trường hợp này thay
,
. Thay giá trị này vào biểu thức
cân bằng của kim nam châm, ta có:

Suy ra:
-

H=

(1-14)

Công thức (1-14), thường được dùng để
xác định thành phần từ trường của quả
đất và mô men từ của thanh nam châm
(làm tương tự như vị trí Gay-lys- sắc thứ
nhất)


- Để đánh giá khả năng bị từ hóa của vật liệu, người ta dùng khái niệm độ từ
hóa. Như vậy, độ từ hóa ( hay từ độ) là một đại lượng vật lý nói lên khả
năng bị từ hóa của một vật liệu từ, được xác định bằng tổng mômen
từ nguyên tử trên một đơn vị thể tích, hoặc một đơn vị khối lượng. Độ từ
hóa được ký hiệu là M, ta có:
(1-15)
Trong đó: M: là độ từ hóa (A/m)
 N: là tổng số lượng moment từ nguyên tử
 V: là thể tích vật liệu
 m: là môment từ nguyên tử
 n: là mật độ moment từ nguyên tử trong một đơn vị thể
tích vật liệu từ.
Ta nhận thấy, độ từ hóa chỉ mới đề cập đến khả năng nội tại của vật liệu từ.
Chưa đề cập đến vai trò của từ trường ngoài gây nên từ hóa. Vì vậy chưa thể
hiện được hết bản chất của hiện tượng từ hóa, và để làm được điều này,
người ta dùng một đại lượng mới gọi là hệ số từ hóa ( hay hệ số dẫn từ hay
độ cảm từ).
-

-

c. Hệ số từ hóa ( hay độ cảm từ):
- Hệ số từ hóa ( hay độ cảm từ) là một đại lượng vật lý đặc trưng cho khả
năng từ hóa của vật liệu, hay nói lên khả năng phản ứng của vật liệu dưới
tác dụng của từ trường ngoài.Độ cảm từ thể hiện mối quan hệ giữa độ từ
hóa (là đại lượng nội tại) và từ trường ngoài, nên thường mang nhiều ý
nghĩa vật lý gắn với các tính chất nội tại của vật liệu.
-

Hệ số từ hóa thường được ký hiệu là và được xác định bằng tỷ số

Cảm ứng từ, B quan hệ với từ độ và cường độ từ trường theo biểu
thức:
B = μ0(H + M)
 với μ0 là hằng số từ, hay được gọi là độ từ thẩm của chân
không, có độ lớn
μ0 = 4.π10 − 7T.m / A

-

Như vậy:
B = μ0(1 + χ).H

-

Suy ra:

B=μ.H

-

Như vậy, đại lượng độ từ thẩm và độ cảm từ quan hệ với nhau qua
biểu thức:
μ = μ0(1 + χ)

-

(1-17)

(1-18)


trường ngoài và đạt bão hòa khi từ trường rất lớn và nhiệt độ
rất thấp.

-

Vật liệu sắt từ và các vật liệu có trật tự từ khác (phản sắt từ, feri
từ): ứng vơi μ >>1
 Trong các vật liệu này, mômen từ nguyên tử lớn và có liên kết
với nhau thông qua tương tác trao đổi nên quá trình từ hóa trở
nên rất phức tạp. Quá trình này phụ thuộc vào nhiều yếu tố
như cấu trúc từ, cấu trúc tinh thể cũng như sự đồng nhất của
vật liệu. Các quá trình từ hóa lúc này là sự thay đổi cấu trúc
đômen từ ( magnetic domain) của chất, và dẫn đến nhiều loại
chất khác nhau, ví dụ như vật liệu sắt từ mềm, vật liệu sắt từ
cứng...

Hình 1.16: Sự biến đổi của các đômen từ trong vật liệu sắt từ khi bị từ hóa

1.4 VẬT LIỆU SẮT TỪ, SẮT NON, SẮT GIÀ:
-

Vì tàu biển được chế tạo chủ yếu từ sắt và các hợp kim của sắt, mà chúng
đều là những vật liệu sắt từ, nên phần này sẽ đi sâu phân tích đặc tính từ
hóa ở vật liệu sắt từ làm nền tảng kiến thức cho lý luận độ lệch la bàn từ
được trình bày ở những phần sau.

TRẦN ANH NGÂN – TRƯỜNG ĐẠI HỌC GTVT TPHCM

22


quặng sắt bị từ hóa bởi từ trường Trái Đất) và là nguyên lý cho việc chế tạo
nam châm nhân tạo, đồng thời nó cũng giải thích sự hút nhau giữa thanh
nam châm và vật liệu sắt từ ( nam châm từ hóa vật thể sắt từ trở thành một
nam châm, nên xảy ra lực tương tác giữa 2 nam châm).
- Các chất sắt từ (ví dụ như sắt (Fe), côban (Co), niken (Ni), gađôli (Gd)... là
các chất sắt từ điển hình. Các chất này là các chất vốn có mômen từ nguyên
tử lớn (ví dụ như sắt là 2,2 μB, Gd là 7 μB...) và nhờ tương tác trao đổi giữa
các mômen từ này, mà chúng định hướng song song với nhau theo từng
vùng (gọi là các đômen từ tính). Mômen từ trong mỗi vùng đó gọi là từ độ
tự phát - có nghĩa là các chất sắt từ có từ tính nội tại ngay khi không có từ
trường ngoài. Đây là các nguồn gốc cơ bản tạo nên các tính chất của chất sắt
từ.
TRẦN ANH NGÂN – TRƯỜNG ĐẠI HỌC GTVT TPHCM

23


24

LA BÀN TỪ HÀNG HẢI
b. Hiện tượng từ trễ, đường cong từ trễ và một số tính chất của vật liệu sắt
từ:
- Hiện tượng từ trễ: Là một đặc trưng dễ thấy nhất ở chất sắt từ. Khi từ hóa
một khối chất sắt từ các mômen từ sẽ có xu hướng sắp xếp trật tự theo
hướng từ trường ngoài do đó từ độ của mẫu tăng dần đến độ bão hòa khi từ
trường đủ lớn (khi đó các mômen từ hoàn toàn song song với nhau). Khi
ngắt từ trường hoặc khử từ theo chiều ngược lại, do sự liên kết giữa các
mômen từ và các đômen từ, các mômen từ không lập tức bị quay trở lại
trạng thái hỗn độn như các chất thuận từ mà còn giữ được từ độ ở giá trị
khác không.

-



Chú ý: Đây là một tính chất quan trọng cần phải ghi nhớ, có thể phát biểu
lại như sau: trong từ trường yếu, sắt bị từ hóa, thì cường độ cảm ứng từ
của nó sẽ tỷ lệ thuận với lực từ hóa. Quan hệ này là một vấn đề chủ yếu
để giải quyết độ lệch la bàn từ.

Đường cong từ trễ cũng cung cấp cho ta một số tính chất cơ bản của vật liệu sắt
từ, như là:
- Từ độ bão hòa: Là từ độ đạt được trong trạng thái bão hòa từ, có
nghĩa là tất cả các mômen từ nguyên tử của chất sắt từ song song với
nhau.
- Từ dư: Là giá trị từ độ khi từ trường ngoài được khử về 0.
- Lực kháng từ ( lực giữ từ): Là từ trường ngoài cần thiết để khử
mômen từ của vật mẫu về 0, hay là giá trị để từ độ đổi chiều. Đôi khi
lực kháng từ còn được gọi làtrường đảo từ.
- Nhiệt độ Curie: Là nhiệt độ mà tại đó, chất bị mất từ tính. Ở dưới
nhiệt độ Curie, chất ở trạng thái sắt từ, ở trên nhiệt độ Curie, chất sẽ
mang tính chất của chất thuận từ. Nhiệt độ Curie là một tham số đặc
trưng cho chất sắt từ. Ví dụ như:
Chất liệu sắt từ
Sắt
Côban
Niken
Gadoli
Dysproxium
MnBi
MnSb