title: Từ trường

text:
Từ trường là môi trường năng lượng đặc biệt sinh ra quanh các điện tích chuyển động hoặc do sự biến thiên của điện trường hoặc có nguồn gốc từ các mômen lưỡng cực từ như nam châm. Mỗi điểm trong từ trường được miêu tả bằng toán học thông qua hướng và độ lớn tại đó; từ trường được miêu tả bằng trường vector. Người ta hay sử dụng khái niệm lực Lorentz tác dụng lên một điện tích điểm chuyển động để định nghĩa từ trường.

 : Cường độ từ trường do dòng điện sinh ra

 : từ trường bên trong vật liệu bị ảnh hưởng bởi

Các hạt điện tích chuyển động hoặc mômen từ nội tại của các hạt cơ bản đi kèm với tính chất lượng tử căn bản là spin là nguyên nhân của từ trường. Trong thuyết tương đối hẹp, điện trường và từ trường là hai khía cạnh của cùng một thực thể thể hiện bằng tenxơ điện từ; tenxơ này trở thành điện trường hay từ trường phụ thuộc vào hệ quy chiếu tương đối giữa người quan sát và hạt điện tích. Trong vật lý lượng tử, trường điện từ bị lượng tử hóa và tương tác điện từ là kết quả của sự trao đổi các photon giữa các hạt cơ bản, như mô tả bởi điện động lực học lượng tử.

Từ trường đã được ứng dụng từ thời cổ đại và có nhiều thiết bị ngày nay hoạt động dựa trên nó. Trong định vị hướng và vị trí, người ta sử dụng la bàn do Trái Đất sinh ra từ trường. Từ trường quay được áp dụng trong các động cơ điện hay máy phát điện. Thông qua hiệu ứng Hall lực từ cho biết thông tin về hạt tích điện trong vật liệu. Ngoài ra từ trường là cơ sở cho sự hoạt động của máy biến áp và các mạch từ.

Lịch sử

Tuy nam châm và từ học đã được biết đến từ lâu, nghiên cứu về từ trường bắt đầu vào năm 1269 khi học giả người Pháp Petrus Peregrinus de Maricourt vẽ ra từ trường xung quanh một nam châm hình cầu bằng sử dụng các cây kim loại nhỏ. Ông cũng đề cập đến hai cực từ tương tự như hai cực của Trái Đất. Khoảng ba thế kỷ sau, nhà thiên văn học William Gilbert ở Colchester lặp lại nghiên cứu của Petrus Peregrinus và lần đầu tiên phát biểu rõ ràng về Trái Đất là một nam châm khổng lồ. Công bố năm 1600, công trình của Gilbert, De Magnete, giúp từ học trở thành một ngành khoa học.

Năm 1750, John Michell phát hiện ra các cực từ hút hoặc đẩy nhau tuân theo định luật nghịch đảo bình phương. Sau đó Charles-Augustin de Coulomb xác nhận điều này bằng thực nghiệm vào năm 1785 và nêu ra các cực Bắc và Nam không thể tách rời nhau. Siméon-Denis Poisson đã thiếp lập một mô hình thành công đầu tiên về từ trường dựa trên các lực từ này vào năm 1824. Trong mô hình này, ông cho rằng từ trường  sinh bởi các cực từ và trong nam châm có các cặp cực từ bắc/nam nhỏ.

Tuy nhiên, có ba khám phá gây thách thức đến cơ sở từ học. Đầu tiên, Hans Christian Oersted năm 1819 khám phá ra hiện tượng dòng điện sinh ra từ trường bao quanh dây dẫn. Năm 1820, André-Marie Ampère chỉ ra rằng hai sợi dây song song có dòng điện cùng chiều chạy qua sẽ hút nhau. Cuối cùng, Jean-Baptiste Biot và Félix Savart khám phá ra định luật Biot–Savart năm 1820, định luật miêu tả đúng đắn từ trường bao quanh sợi dây có dòng điện chạy qua.

Dựa trên ba khám phá trên, Ampère đã công bố một mô hình thành công cho từ học vào năm 1825. Trong mô hình này, ông chỉ ra sự tương đương giữa dòng điện và nam châm và đề xuất rằng từ tính là do những vòng chảy vĩnh cửu (đường sức) thay vì các lưỡng cực từ như trong mô hình của Poisson. Mô hình này có thêm thuận lợi khi giải thích tại sao lại không có đơn cực từ. Ampère dựa vào mô hình suy ra được cả định luật lực Ampère miêu tả lực giữa hai dây dẫn có dòng điện chạy qua và định luật Ampère (hay chính là định luật Biot–Savart), miêu tả đúng đắn từ trường bao quanh một sợi dây có dòng điện. Cũng trong công trình này, Ampère đưa ra thuật ngữ điện động lực miêu tả mối liên hệ giữa điện và từ.

Năm 1831, Michael Faraday phát hiện ra hiện tượng cảm ứng điện từ khi ông làm thay đổi từ trường qua một vòng dây thì có dòng điện sinh ra trong sợi dây. Ông miêu tả hiện tượng này bằng định luật cảm ứng Faraday. Sau đó, Franz Ernst Neumann chứng minh rằng khi vòng dây di chuyển trong từ trường thì hiện tượng cảm ứng là hệ quả của định luật lực Ampère. Ông cũng nêu ra khái niệm vectơ thế năng từ mà về sau người ta chứng minh nó tương đương với cơ chế do Faraday đề xuất.

Năm 1850, Huân tước Kelvin (hay William Thomson), phân biệt ra hai kiểu từ trường mà ngày nay ký hiệu bằng  và . Cái đầu tương ứng cho mô hình của Poisson và cái sau tương ứng cho mô hình của Ampère và hiện tượng cảm ứng. Hơn nữa, ông cũng suy ra mối liên hệ giữa  bằng bội hằng số của .

Giữa các năm 1861 và 1865, James Clerk Maxwell phát triển và công bố phương trình Maxwell, trong đó ông giải thích và thống nhất các khía cạnh của lý thuyết điện học và từ học cổ điển. Ông công bố những hệ phương trình đầu tiên trong bài báo On Physical Lines of Force năm 1861. Tuy những phương trình này là đúng đắn nhưng chưa đầy đủ. Maxwell hoàn thiện các phương trình của mình trong bài báo A Dynamical Theory of the Electromagnetic Field năm 1865 và chứng minh rằng ánh sáng là một dạng sóng điện từ. Heinrich Hertz đã chứng minh bằng thực nghiệm kết quả này vào năm 1887.

Mặc dù định luật lực của Ampère hàm ý lực do từ trường tác dụng lên điện tích chuyển động trong nó, tuy thế cho tới tận năm 1892 Hendrik Lorentz mới suy luận ra tường minh lực từ bằng các phương trình Maxwell. Cùng với những đóng góp này của Lorentz, lý thuyết điện từ động lực cổ điển về cơ bản là đã hoàn thiện.

Trong thế kỷ XX, lý thuyết điện từ động lực đã được mở rộng để tương thích với thuyết tương đối hẹp và cơ học lượng tử. Albert Einstein, trong bài báo năm 1905 thiết lập ra thuyết tương đối, chứng minh rằng cả điện trường và từ trường là những phần của cùng một thực thể khi quan sát từ các hệ quy chiếu khác nhau. (như từ vấn đề di chuyển nam châm và vòng dây dẫn trong thí nghiệm của Faraday và thông qua các thí nghiệm tưởng tượng đã giúp Albert Einstein phát minh ra thuyết tương đối hẹp). Cuối cùng, để phù hợp với lý thuyết mới là cơ học lượng tử, điện động lực học cổ điển đã được phát triển thành thuyết điện động lực học lượng tử (QED).

Định nghĩa, đơn vị và đo lường

Định nghĩa

Từ trường được định nghĩa theo một vài cách tương đương dựa trên hiệu ứng tác động của nó lên môi trường xung quanh.

Thông thường người ta định nghĩa từ trường là lực tác dụng lên một hạt điện tích chuyển động. Trong tĩnh điện học hạt có điện tích  nằm trong điện trường  chịu một lực bằng . Tuy vậy, khi hạt điện tích chuyển động trong vùng bao quanh dây dẫn có dòng điện, lực tác dụng lên hạt cũng phụ thuộc vào vận tốc của nó. Thật may là, thành phần lực phụ thuộc vận tốc tách biệt so thành phần lực điện trường, và tuân theo định luật lực Lorentz,

Ở đây  là vận tốc của hạt và × ký hiệu của tích vectơ. Vectơ  ký hiệu cho từ trường, và nó được coi là trường vectơ cần thiết để cho định luật lực Lorentz miêu tả đúng chuyển động của hạt tích điện. Định nghĩa này cho phép xác định  như sau

Một cách khác, người ta xác định từ trường thông qua ngẫu lực mà nó tác động lên một lưỡng cực từ (xem ngẫu lực từ trên nam châm vĩnh cửu bên dưới).

Có hai loại từ trường,  và . Trong chân không chúng thể hiện giống nhau, chỉ khác nhau về độ lớn. Nhưng bên trong vật liệu hay môi trường vật chất (xem H và B bên trong và ngoài vật liệu từ) chúng có tính chất khác nhau. Về mặt lịch sử, thuật ngữ từ trường có ký hiệu là  trong khi các nhà vật lý sử dụng thuật ngữ khác cho . Ngày nay, các sách vật lý đều sử dụng thuật ngữ từ trường cho cả hai ký hiệu  và . Có một vài tên gọi khác nhau cho cả hai (xem bảng).

Đơn vị
Trong hệ SI,  có đơn vị tesla (T) và tương ứng  (từ thông) có đơn vị weber (Wb) do vậy mật độ thông lượng 1 Wb/m² bằng 1 tesla. Đơn vị SI của tesla bằng (newton•giây)/(coulomb•mét). Trong đơn vị Gauss-cgs,  có đơn vị gauss (G) (và 1 T = 10.000 G) Trường  có đơn vị ampere trên mét (A/m) trong hệ SI, và oersted (Oe) trong hệ CGS.

Đo lường
Độ chính xác nhỏ nhất đối với phép đo từ trường đến nay (2013) thực hiện được là cỡ atto tesla (10−18 tesla); từ trường lớn nhất tạo ra được trong phòng thí nghiệm tồn tại trong thời gian rất ngắn (nam châm điện bị phá hủy) là cỡ 2,8 kT (viện VNIIEF ở Sarov, Nga, 1998), trong khi từ trường lớn nhất tồn tại trong thời gian ngắn (nam châm điện không bị phá hủy) có độ lớn xấp xỉ 100 T (phòng thí nghiệm Los Alamos, Hoa Kỳ, 2011). Từ trường của một số thiên thể như sao từ cao hơn rất nhiều; độ lớn từ 0,1 đến 100 GT (108 đến 1011 T).

Từ kế là thiết bị dùng để đo hướng và độ lớn từ trường cục bộ lân cận với thiết bị. Dựa trên nguyên lý hoạt động có các loại từ kế như sử dụng lõi quay, từ kế Hall, từ kế cộng hưởng từ, từ kế SQUID, và la bàn từ thông. Từ trường của các thiên thể trong vũ trụ được đo thông qua ảnh hưởng của nó lên các hạt điện tích chuyển động. Ví dụ, electron chuyển động xoắn ốc trên đường sức từ phát ra bức xạ đồng bộ trong miền sóng vô tuyến.

Đường sức từ

Công việc vẽ bản đồ từ trường của một vật là đơn giản về nguyên lý. Đầu tiên, đo độ lớn và hướng của từ trường tại rất nhiều vị trí trong không gian. Sau đó đánh dấu mỗi vị trí bằng một mũi tên (hay vectơ) chỉ theo hướng của từ trường cục bộ và độ lớn tỉ lệ với độ lớn của từ trường tại điểm đó.

Một phương pháp vẽ khác là 'nối' các mũi tên lại thành đường sức từ. Hướng của từ trường tại một điểm bất kỳ song song với hướng của đường sức gần hoặc đi qua điểm đó, và mật độ các đường sức tỉ lệ với độ mạnh hay yếu của từ trường.

Đường sức từ giống với các đường đồng mức (cùng độ cao) trên bản đồ địa hình ở chỗ chúng đều là các đường liên tục, và ứng với tỉ lệ bản đồ khác nhau sẽ có nhiều hay ít các đường đồng mức. Điểm thuận lợi của cách biểu diễn các đường sức từ là cho phép nhiều định luật của từ học (và điện từ học) phát biểu một cách ngắn gọn và chính xác như 'số' các đường sức đi qua một bề mặt. Những khái niệm này nhanh chóng có thể 'chuyển' thành các đại lượng toán học. Ví dụ, số các đường sức từ đi qua một mặt cho trước chính là tích phân mặt của từ trường.

Có một số cách nhằm thể hiện các đường sức từ. Ví dụ, khi rắc các mạt sắt lên một tờ giấy trên thanh nam châm thì các chúng sẽ sắp xếp theo hình dáng thể hiện các 'đường sức'. Đường sức từ cũng thể hiện trong hiện tượng cực quang, do các hạt plasma chuyển động trên đường sức từ của từ trường Trái Đất va chạm với tầng khí quyển phát ra ánh sáng.

Đường sức cũng là một công cụ để miêu tả lực từ. Trong vật liệu sắt từ như sắt và trong plasma, lực từ có thể được hiểu như là những đường sức tác dụng một lực kéo (giống như kéo/thả dây cao su) dọc theo chiều dài, và áp suất vuông góc với các đường đó lên những đường lân cận. Các cực "khác dấu" của hai thanh nam châm hút nhau bởi vì chúng được nối bởi nhiều đường sức; hai cực "cùng dấu" thì đẩy nhau bởi vì các đường sức không gặp nhau, mà chạy song song và đẩy nhau. Biểu thức phức tạp cho khái niệm này là tenxơ ứng suất-năng lượng điện từ.

Từ trường và nam châm vĩnh cửu

Nam châm vĩnh cửu là các vật được cấu tạo từ các vật liệu từ cứng có khả năng giữ từ tính không bị mất từ trường. Chúng làm từ vật liệu sắt từ, như sắt và nikel, đã bị từ hóa, chúng đều có cực Bắc và cực Nam.

Từ trường của nam châm vĩnh cửu

Từ trường của nam châm vĩnh cửu khá phức tạp, đặc biệt khi gần thanh nam châm. Từ trường của một thanh nam châm nhỏ, thẳng tỉ lệ với độ lớn của nam châm (gọi là mômen lưỡng cực từ ). Phương trình mô tả từ trường của nam châm cũng phụ thuộc vào khoảng cách từ điểm cần tính đến thanh và hướng của thanh đó. Đối với thanh nam châm đơn giản,  chỉ theo hướng của đường vẽ từ cực Nam đến cực Bắc. Lật ngược thanh nam châm là tương đương với quay  một góc 180 độ.

Từ trường của thanh nam châm lớn có thể mô hình hóa bởi tập hợp các thanh nam châm nhỏ hơn gọi là lưỡng cực, mỗi lưỡng cực có giá trị . Từ trường tạo ra bởi nam châm chính bằng tổng các từ trường của các lưỡng cực này. Và lực tác dụng của thanh lên vật khác chính bằng tổng các lực tác dụng của từng lưỡng cực.

Có hai mô hình khác nhau miêu tả bản chất của lưỡng cực. Chúng tương ứng với các trường  và trường . Tuy nhiên, bên ngoài vật liệu thì chúng thể hiện giống nhau (khác nhau bởi độ lớn) cho nên nhiều tình huống có thể bỏ qua sự phân biệt này. Điều này đúng cho từ trường sinh ra bởi các dòng điện, mà không bởi các vật liệu từ.

Mô hình cực từ và trường H

Đôi khi có ích khi mô hình lực và ngẫu lực tác dụng giữa hai nam châm là do các cực từ đẩy hoặc hút lẫn nhau giống như trong mô hình lực Coulomb giữa các điện tích. Trong mô hình này, từ trường  được sinh ra bởi các cặp từ tích tập trung tại mỗi cực của nam châm. Trường  do vậy tương tự như điện trường , với các đường sức đi ra từ điện tích dương và đi vào điện tích âm. Do đó, gần cực Bắc mọi đường sức của  hướng ra khỏi cực Bắc (cho dù trong hay ngoài nam châm) trong khi gần cực Nam mọi đường sức của  hướng vào cực Nam (cho dù trong hay ngoài nam châm). Cho nên cực Bắc gây ra lực theo hướng của trường  trong khi cực Nam gây ra lực theo hướng ngược lại.

Trong mô hình cực từ, lưỡng cực từ cơ bản  bao gồm hai cực từ trái dấu có độ lớn  nằm cách nhau bởi một vectơ khoảng cách nhỏ , và từ đó .

Các cực từ không thể đứng đơn lẻ; mọi nam châm đều có cặp cực Bắc/Nam mà không thể chia tách ra từng cực một được. Mô hình cực từ không giải thích được từ trường sinh ra do dòng điện trong dây dẫn, hay lực mà từ trường tác dụng lên điện tích chuyển động.

Mô hình vòng Ampère và trường B

Sau khi Oersted phát hiện ra dòng điện sinh ra từ trường và Ampère phát hiện ra rằng các dây dẫn có dòng điện chạy qua thì hút hoặc đẩy nhau tương tự như các nam châm, một cách tự nhiên người ta đã giả sử rằng mọi từ trường là do dòng điện trong dây dẫn tạo ra. Mô hình này do Ampère phát triển, lưỡng cực từ cơ bản hình thành lên nam châm là một vòng Ampère đủ nhỏ với dòng điện I. Mômen lưỡng cực của vòng là  với  là diện tích của vòng dây.

Các vòng dây này sinh ra trường . Một tính chất quan trọng của trường  sinh ra theo cách này đó là các đường sức từ của  không có điểm bắt đầu hay kết thúc (về mặt toán học,  là trường vectơ solenoid); một đường sức hoặc mở rộng ra vô hạn hoặc có dạng đường cong kín. Cho tới nay chưa thấy tìm thấy từ trường nào có đường sức với đặc điểm khác với mô hình này. (Xem đơn cực từ bên dưới.) Các đường sức từ ở nam châm trông có vẻ đi ra khỏi cực Bắc và đi vào cực Nam của nó, nhưng thực ra bên trong nam châm các đường sức  tiếp tục đi trong nam châm từ cực Nam đến cực Bắc. Nếu một đường sức  đi vào nam châm ở một điểm thì nó phải đi ra khỏi nam châm ở điểm khác; nó không được phép có điểm đầu cuối. Do vậy các cực từ luôn luôn là cặp N và S.

Về mặt hình thức, do mọi đường sức từ đi vào một vùng bất kỳ thì cũng đều phải đi ra khỏi vùng đó, hiệu của 'số' các đường sức đi vào với số các đường đi ra phải bằng không. Phát biểu này tương đương về mặt toán học:

ở đây tích phân mặt thực hiện trên mặt kín . Quy ước vectơ  hướng ra ngoài mặt, tích vectơ trong tích phân xác định dương cho đường sức trường  chỉ ra ngoài và âm cho đường sức chỉ vào trong.

Phương trình này cũng biểu diễn được dưới dạng vi phân (phương trình Maxwell ở dưới).

Lực giữa các nam châm

Lực giữa hai nam châm nhỏ là khá phức tạp và phụ thuộc vào độ lớn và hướng của cả hai nam châm cũng như khoảng cách tương đối giữa chúng. Lực này rất nhạy với sự quay của nam châm là do ngẫu lực từ. Lực tác dụng trên mỗi nam châm phụ thuộc vào mômen từ của nó và từ trường của nam châm kia.

Mô hình cực từ miêu tả ở trên khá có ích để hiểu lực tác dụng giữa hai nam châm. Trong mô hình này, trường  của một nam châm đẩy và kéo lên cả hai cực của nam châm kia. Nếu trường  là như nhau tại cả hai cực của nam châm này thì sẽ không có tổng hợp lực lên nam châm đó do lực tác dụng lên hai cực có chiều ngược nhau. Tuy nhiên, nếu từ trường của nam châm thứ nhất là không đều (như  tại gần cực của nó), thì mỗi cực của từ trường thứ hai sẽ đặt trong từ trường có độ lớn khác nhau và do vậy chúng chịu các lực khác nhau. Sự chênh lệch giữa hai lực làm chuyển động nam châm theo hướng tăng độ lớn của từ trường và có thể gây ra một ngẫu lực tổng cộng.

Đây là ví dụ cụ thể về quy tắc chung cho hai nam châm hút (hoặc đẩy nhau phụ thuộc vào hướng của nam châm) vào vùng có độ lớn từ trường tăng lên của nam châm kia. Bất kỳ một từ trường không đều nào, do nam châm vĩnh cửu hay do dòng điện sinh ra, đều tác dụng lực lên một nam châm nhỏ theo cách này.

Trong khi các chi tiết giải thích lực tác dụng giữa 2 nam châm của mô hình Ampère là khác và phức tạp hơn nhưng nó cho cùng một kết quả: lưỡng cực từ hút/đẩy nhau vào vùng có độ lớn từ trường tăng lên.
Về mặt toán học, một nam châm nhỏ có mômen từ  khi đặt trong từ trường  chịu một lực:

với gradien  là sự thay đổi của đại lượng  trên đơn vị chiều dài và hướng là hướng theo sự tăng lớn nhất của . Phân tích phương trình, ta thấy tích vô hướng , với  và  là độ lớn của các vectơ  và  và  là góc giữa chúng. Nếu  có cùng hướng với  thì tích vectơ là dương và gradien chỉ theo 'hướng lên' kéo nam châm vào vùng có từ trường  lớn hơn (nói cách cụ thể là lớn hơn ). Phương trình này chỉ đúng cho nam châm có kích thước nhỏ, nhưng nó cũng miêu tả xấp xỉ cho nam châm không quá lớn. Lực từ trên những nam châm lớn có thể xác định bằng cách chia nó ra thành những vùng nhỏ hơn, mỗi vùng có một giá trị mômen lực riêng  và sau đó cộng tổng các lực lại.

Ngẫu lực từ trên nam châm vĩnh cửu

Nếu ta mang hai cực cùng dấu của hai thanh nam châm lại gần nhau, và một nam châm cố định, một cái được phép di động, thì nam châm di động sẽ cố gắng quay để hướng cực trái dấu của nó đến cực cái cố định. Trong ví dụ này, từ trường của nam châm cố định tạo ra một ngẫu lực (hay mômen lưỡng cực) lên thanh nam châm quay tự do. Ngẫu lực  có xu hướng làm cho các cực của thanh nam châm này hướng theo đường sức từ của nam châm cố định (định hướng theo chiều của từ trường). Ví dụ, một la bàn có kim luôn hướng theo từ trường Trái Đất.

Các động cơ điện hoạt động trên nguyên lý của ngẫu lực từ. Ở mô hình động cơ đơn giản, một nam châm gắn cố định với trục quay tự do và chịu một từ trường quay sinh ra từ các nam châm điện. Bằng cách liên tục làm đổi dòng điện chạy qua mỗi nam châm điện, do đó làm đảo cực của trường điện từ; ngẫu lực tổng cộng tác động lên nam châm gắn ở trục và làm nó quay liên tục. Xem từ trường quay bên dưới.

Như trường hợp lực tác dụng giữa các nam châm, mô hình cực từ cho phép suy ra phương trình ngẫu lực một cách dễ dàng. Ở đây, lưỡng cực từ chịu. Ở đây hai điện tích q trái dấu (tương đương với lưỡng cực từ) đặt trong trường  chịu các lực có cùng độ lớn nhưng ngược hướng. Do hai lực bằng nhau và ngược hướng ở hai vị trí khác nhau sẽ tương đương với một ngẫu lực tác dụng lên hệ. Theo định nghĩa của  bằng độ lớn của điện tích q nhân với khoảng cách giữa hai điện tích d, và từ đây ngẫu lực , với  là hằng số từ môi và  là góc giữa hai vectơ  và .

Mô hình vòng Ampère cũng cho kết quả cùng một ngẫu lực. Trường  tương tác với vòng Ampère thông qua lực Lorentz miêu tả ở bên dưới. Kết quả thu được là như nhau ở cả hai mô hình tuy cách lập luận khắc hẳn.

Về mặt toán học, ngẫu lực  trên một nam châm nhỏ tỉ lệ với độ lớn từ trường ngoài và mômen từ  của nam châm:

với × là tích vectơ. Phương trình này chứa mọi lập luận ở trên. Không xuất hiện ngẫu lực nếu  có cùng hướng với từ trường. Hơn nữa, khi nam châm ở những hướng khác thì sẽ có ngẫu lực kéo nó về hướng của từ trường ngoài.

Từ trường và dòng điện
Dòng điện tích vừa sinh ra từ trường và chịu một lực do từ trường ngoài B tác dụng.

Từ trường do điện tích di chuyển và dòng điện sinh ra

Mọi điện tích di chuyển đều sinh ra từ trường. Các điện tích điểm chuyển động, như electron, sinh ra từ trường phức tạp phụ thuộc vào điện tích, vận tốc và gia tốc của hạt.

Các đường sức từ tạo thành các đường tròn đồng tâm quanh dây dẫn điện hình trụ dọc theo chiều dài của dây. Hướng của từ trường được xác định theo quy tắc bàn tay phải (hình bên cạnh). Độ lớn của từ trường giảm dần theo khoảng cách đến dây dẫn. (Đối với một dây có chiều dài coi là vô hạn, độ lớn của từ trường giảm tỉ lệ nghịch với khoảng cách đến dây.)

Khi uốn dây dẫn điện thành cuộn dây solenoid khiến cho từ trường bên trong cuộn dây mạnh lên trong khi ở ngoài cuộn lại rất yếu. Một cuộn dây cuốn quanh một lõi sắt từ hoạt động như nam châm điện, sinh ra một từ trường mạnh và điều khiển được. Một nam châm điện hình trụ coi dài vô hạn có từ trường rất đồng đều bên trong cuộn dây trong khi từ trường ngoài lại không tồn tại. Nam châm điện hình trụ dài hữu hạn sinh ra từ trường có dạng giống với từ trường của một nam châm vĩnh cửu hình dáng đều, với độ lớn và cực từ xác định bởi hướng dòng điện chạy trong cuộn dây.

Từ trường sinh ra bởi dòng điện không đổi  (luồng điện tích chảy đều đặn) miêu tả bởi định luật Biot–Savart:

với tích phân lấy trên toàn bộ chiều dài của dây, vectơ  chỉ theo hướng của dòng điện,  là hằng số từ môi,  là khoảng cách giữa vị trí của  và vị trí cần tính độ lớn từ trường, và  là vectơ đơn vị theo hướng của .

Một cách hơi tổng quát hơn liên hệ dòng  với trường  là định luật Ampère:

với tích phân đường trên một vòng bất kỳ, enc là dòng điện đi qua mặt giới hạn bởi vòng. Định luật Ampère luôn luôn đúng cho dòng điện ổn định và dùng để tính cho trường  có dạng đối xứng cao như dây dẫn dài vô hạn hay solenoid vô hạn.

Trong dạng sửa đổi để tính đến điện trường biến đổi theo thời gian, định luật Ampère là một trong bốn phương trình Maxwell mô tả điện động lực học cổ điển.

Lực lên điện tích chuyển động và dòng điện

Lực lên điện tích chuyển động

Một hạt tích điện chuyển động trong từ trường  chịu một lực tỉ lệ với độ lớn của từ trường, và vận tốc của nó. Lực này luôn vuông góc với hướng từ trường và hướng nó chuyển động, và được gọi là lực Lorentz, cho bởi công thức

với
 là lực,  là điện tích của hạt,  là vận tốc tức thời của hạt, và  là từ trường (tesla).

Khi một hạt tích điện chuyển động trong từ trường tĩnh, quỹ đạo của nó có hình xoắn ốc với trục xoắn ốc song song với hướng từ trường và vận tốc của hạt là không đổi. Bởi vì lực Lorentz luôn vuông góc với chuyển động, từ trường không sinh công lên một hạt tích điện cô lập. Nó chỉ sinh công gián tiếp thông qua điện trường phát sinh bởi từ trường biến đổi. Có người lập luận rằng lực từ sinh công lên lưỡng cực từ, hoặc lên hạt tích điện mà chuyển động bị chi phối bởi các lực khác, nhưng điều này là không đúng bởi vì công trong những trường hợp này là do lực điện sinh ra bởi hạt tích điện đi lệch trong từ trường.

Lực lên dây dẫn mang dòng điện

Lực lên dây dẫn mang dòng điện giống với lực tác động lên hạt tích điện chuyển động do dòng điện trong dây dẫn là tập hợp các hạt tích điện chuyển động. Sợi dây mang dòng điện chịu một lực khi nó đặt trong từ trường. Lực Lorentz lên dòng vĩ mô cũng được gọi là lực Laplace.
Xét một dây dẫn có chiều dài , tiết diện , và điện tích  của từng hạt trong dòng . Nếu có một từ trường ngoài  với hướng từ trường làm một góc  so với hướng vận tốc của các hạt trong dòng điện, thì lực tác dụng lên từng hạt  là

do đó với  hạt mà
,
thì lực tác dụng tổng cộng lên dây dẫn là
,
với .

Hướng của lực

Hướng của lực lên một hạt tích điện hay dòng điện có thể được xác định thông qua Quy tắc bàn tay phải (hình vẽ). Lực tác động lên hạt tích điện âm có chiều theo hướng ngược lại. Nếu cả vận tốc và điện tích được đảo ngược thì hướng của lực vẫn như cũ. Vì lý do này mà khi đo từ trường không thể phân biệt được trường hợp hạt tích điện dương chuyển động sang phải hay hạt tích điện âm chuyển động sang trái (cả hai trường hợp tạo ra cùng một dòng điện.) Mặt khác, khi chúng ta kết hợp từ trường với điện trường thì chúng ta có thể phân biệt được hai trường hợp này, xem hiệu ứng Hall phía dưới.

Ngoài ra cũng có cách xác định hướng của lực thông qua Quy tắc bàn tay trái.

Liên hệ giữa H và B

Các công thức cho từ trường ở trên đúng cho các dòng điện sinh ra từ trường. Tuy nhiên, khi đặt vật liệu từ trong từ trường thì chính nó cũng sinh ra dòng từ hóa (magnetization current) và tạo ra từ trường riêng gây ảnh hưởng lên kết quả tính toán. (Dòng từ hóa này là do tổng các dòng điện vòng kích cỡ nguyên tử và spin của các hạt hạ nguyên tử như electron trong vật liệu.) Trường  định nghĩa ở trên cho phép tính ra được dòng này.

Từ hóa

Trường vectơ từ hóa  (độ từ hóa) thể hiện độ mạnh của miền vật liệu bị từ hóa (miền từ hóa - hoặc đômen từ). Nó bằng tổng mômen lưỡng cực từ trên đơn vị thể tích của miền đó. Do đó, độ từ hóa của một nam châm có hình dạng đều là hằng số trong vật liệu, và bằng mômen từ  chia cho thể tích của nam châm. Do trong hệ SI đơn vị của mômen từ là Am², đơn vị SI của  là A/m, giống với của trường .

Trường từ hóa  của một vùng trong vật liệu chỉ theo hướng trung bình của mômen lưỡng cực từ trong vùng đó. Do vậy, các đường sức từ hóa bắt đầu gần cực nam và kết thúc gần cực bắc từ. (Từ hóa không tồn tại bên ngoài nam châm.)

Trong mô hình vòng Ampère, sự từ hóa là do quá trình kết hợp của nhiều vòng Ampère nhỏ để tạo nên một dòng gọi là dòng từ hóa. Dòng này chính là nguồn của từ trường  sinh ra bởi vật liệu từ. (Xem Lưỡng cực từ bên dưới.) Theo định nghĩa của lưỡng cực từ, trường từ hóa tuân theo định luật Ampère:

với tích phân đường thực hiện trên vòng kín bất kỳ và  là 'dòng từ hóa' bị chặn bởi vòng đó.

Trong mô hình lưỡng cực từ, sự từ hóa bắt đầu và kết thúc tại các cực từ. Do vậy, nếu một miền có tổng độ lớn cực từ là dương (tương ứng với cực bắc) thì có nhiều đường sức từ hóa đi vào hơn số đường sức đi ra. Điều này tương đương về toán học:

,

với tích phân mặt thực hiện trên mặt kín  và  là 'từ tích' (trong đơn vị của từ thông) bao bởi mặt . Dấu âm xuất hiện bởi vì trường từ hóa đi từ nam tới bắc.

Trường H và vật liệu từ

Trường  được định nghĩa bằng:

( trong SI)

Theo định nghĩa này, định luật Ampère trở thành:

với  thể hiện 'dòng tự do' bao bởi vòng sao cho tích phân đường của  không phụ thuộc hoàn toàn vào dòng từ hóa. Đối với dạng vi phân của phương trình xem phương trình Maxwell. Định luật Ampère dẫn đến điều kiện biên

với  là mật độ dòng tự do trên mặt và vectơ đơn vị  chỉ theo hướng từ môi trường 2 vào 1.

Tương tự, tích phân mặt của  trên một mặt đóng bất kỳ độc lập với dòng tự do và cho kết quả là 'từ tích' bên trong mặt kín:

mà không phụ thuộc dòng tự do.

Do đó, trường  có thể tách thành hai  số hạng độc lập:

với  là từ trường do dòng tự do và  là trường khử từ (demagnetizing field) do dòng từ hóa.

Do vậy trong trường , dòng từ hóa có thể coi là 'từ tích'. Đường sức của trường  chỉ bao quanh 'dòng từ do' và không giống như từ trường  các đường sức bắt đầu và kết thúc tại các cực từ.

Từ học

Hầu hết các vật liệu đáp ứng lại (cảm ứng) từ trường ngoài  bằng cách tự sinh ra trường từ hóa của chúng và do đó là từ trường . Thông thường sự đáp ứng lại là rất yếu và chỉ tồn tại khi chúng đặt trong từ trường. Thuật ngữ từ học miêu tả cách vật liệu đáp ứng lại ở mức vi mô khi chúng chịu từ trường ngoài và dùng để phân loại pha của vật liệu. Trong từ học, các vật liệu đưa chia thành các nhóm trên cơ sở đáp ứng của chúng với từ trường ngoài:
Vật liệu nghịch từ tạo ra trường từ hóa ngược hướng với từ trường ngoài.
Vật liệu thuận từ tạo ra trường từ hóa cùng hướng với từ trường ngoài.
Vật liệu Feri từ và nhóm vật liệu sắt từ và phản sắt từ có trường từ hóa độc lập với từ trường ngoài B và hai trường này có mối liên hệ phức tạp.
Chất siêu dẫn (và chất siêu dẫn sắt từ) là những vật liệu có đặc điểm dẫn điện hoàn hảo khi chúng có nhiệt độ dưới nhiệt độ tới hạn và từ trường giới hạn. Chúng có từ tính cao và có thể là nam châm nghịch từ hoàn hảo dưới một từ trường tới hạn. Chất siêu dẫn có nhiệt độ và từ trường tới hạn trên phạm vi rộng (siêu dẫn loại II) mà dưới các điểm tới hạn này chúng thể hiện sự trễ phức tạp vào  và .

Trong trường hợp của các chất thuận từ và nghịch từ, độ từ hóa  tỉ lệ với từ trường ngoài sao cho:

với  là tham số phụ thuộc vật liệu gọi là độ từ thẩm. Trong một số trường hợp độ từ thẩm là tenxơ hạng hai sao cho  không có cùng hướng với . Những liên hệ này giữa  và  là ví dụ của phương trình cấu thành. Tuy nhiên, các chất siêu dẫn và nam châm sắt từ có liên hệ giữa  và  phức tạp hơn.

Năng lượng chứa trong từ trường

Năng lượng cần thiết để sinh ra từ trường chống lại điện trường sinh ra do từ trường biến đổi và cũng như để làm từ hóa bất kỳ vật liệu nào đặt trong từ trường. Đối với vật liệu không phân tán (non-dispersive materials hay là vật liệu rắn, chắc đặc) dạng năng lượng này được giải phóng khi từ trường biến mất hoặc bị phá hủy do vậy ta có thể mô hình nó như là được tích trữ trong từ trường.

Vật liệu tuyến tính, không phân tán (linear, non-dispersive, materials) (sao cho  với  là độ từ thẩm), mật độ năng lượng bằng:

Nếu không có vật liệu từ nào xung quanh thì  bằng . Phương trình trên không áp dụng cho vật liệu phi tuyến; và cần một biểu thức tổng quát hơn để mô tả.

Tổng quát, vi phân công trên một đơn vị thể tích  làm thay đổi vi phân từ trường  là:

Một lần nữa mối liên hệ giữa  và  trong phương trình này dùng để xác định công cần thiết để đưa vật liệu đạt tới trạng thái từ nhất định. Đối với vật liệu từ trễ như sắt từ và siêu dẫn, công cần thiết còn phụ thuộc vào cách từ trường ngoài sinh ra. Tuy vậy, đối với vật liệu tuyến tính không phân tán, phương trình tổng quát ở trên cho phép tính ra mật độ năng lượng từ trường.

Điện từ học: liên hệ giữa từ trường và điện trường

Định luật Faraday: Lực điện do từ trường B biến đổi

Khi từ trường biến đổi, như đưa nam châm đi qua cuộn dây dẫn điện, sẽ sinh ra điện trường (và do đó xuất hiện dòng điện trong cuộn dây). Hiện tượng này do Faraday tìm ra và là cơ sở hoạt động cho các máy phát điện và động cơ điện.

Phát biểu toán học của định luật cảm ứng Faraday là:

với  là lực điện động (hay EMF, hiệu điện thế trong vòng kín) và  là từ thông— tích của diện tích với vectơ pháp tuyến từ trường tại diện tích đó. (từ định nghĩa của từ thông do vậy mà tại sao  cũng được coi là mật độ từ thông.)

Dấu âm thể hiện dòng điện sinh ra trong cuộn dây bởi từ trường biến đổi mà dòng điện sẽ sinh ra một từ trường khác chống lại sự biến đổi của từ trường mà nó cảm ứng. Điều này được thể hiện trong định luật Lenz.

Dạng tích phân của định luật Faraday có thể biến đổi thành dạng vi phân mà cho phép áp dụng ở những điều kiện khác. Dạng này là một trong các phương trình Maxwell ở dưới.

Hiệu chỉnh của Maxwell cho định luật Ampère: Từ trường do điện trường biến đổi

Tương tự như từ trường biến đổi sinh ra điện trường, điện trường biến đổi cũng sinh ra từ trường. Để miêu tả bằng toán học định luật này, Maxwell đã bổ sung vào định luật Ampère một số hạng và cũng với định luật Faraday mà Maxwell có thể suy đoán được sự tồn tại của sóng điện từ, bao gồm ánh sáng. Do vậy, thay đổi điện trường làm từ trường biến đổi, và đến lượt từ trường biến đổi sinh ra điện trường biến đổi.

Số hạng mà Maxwell bổ sung vào định luật Ampère tỷ lệ với sự thay đổi của thông lượng điện trường theo thời gian tương tự như định luật cảm ứng của Faraday nhưng với hằng dương số khác. (Thông lượng điện đi qua một diện tích tỷ lệ với tích của diện tích với thành phần vuông góc của điện trường.)

Phương trình định luật Ampère bao gồm hệ số bổ sung gọi là phương trình Maxwell–Ampère. Phương trình này ít khi biểu diễn dưới dạng tích phân do hiệu ứng của hệ số bổ sung khá nhỏ do vậy thường được bỏ qua khi người ta sử dụng dạng tích phân của phương trình. Số hạng bổ sung của Maxwell là rất quan trọng trong sự hình thành và lan truyền của sóng điện từ, mặc dù vậy phương trình này thường được miêu tả dưới dạng vi phân.

Phương trình Maxwell

Giống như mọi trường vector, từ trường có hai đặc điểm toán học quan trọng liên hệ với nguồn của nó. (Với , nguồn là dòng điện và sự biến đổi của điện trường.) Hai đặc điểm toán học này, cùng với hai đặc điểm toán học của điện trường tạo thành Các phương trình Maxwell. Các phương trình Maxwell cùng với lực Lorentz cho mô tả hoàn thiện về điện động lực học cổ điển bao gồm cả điện và từ.

Đặc điểm đầu tiên là phân kỳ của trường vectơ , , thể hiện  'chảy' ra ngoài như thế nào từ một điểm. Như miêu tả ở trên, các đường sức của trường  không bao giờ bắt đầu hay kết thúc tại một điểm, thay vào đó chúng tạo thành những vòng kín. Điều này tương đương với phát biểu toán học rằng phân kỳ của  bằng 0. (Những trường vectơ có tính chất này gọi là trường vectơ solenoid.) Phương trình này chính là định luật Gauss cho từ học và nó tương đương với phát biểu không có cực từ hay đơn cực từ. Mặt khác, đường sức điện trường bắt đầu và kết thúc tại các điện tích do vậy phân kỳ của điện trường khác 0 và tỉ lệ với mật độ điện tích (Xem định luật Gauss).

Đặc điểm toán học thứ hai là độ xoáy (rot), ký hiệu  thể hiện độ xoáy của  xung quanh một điểm cho trước. Kết quả của độ xoáy gọi là 'nguồn quay tròn'. Các phương trình cho rot của  và  tương ứng là các phương trình Ampère–Maxwell và phương trình định luật cảm ứng Faraday. Chúng được biểu diễn ở dạng vi phân và tích phân ở trên.

Các phương trình Maxwell là:

với  = mật độ dòng vi mô đầy đủ và  là mật độ điện tích.

Theo định nghĩa toán học, vectơ  là giả vectơ (hay vectơ trục) do nó được định nghĩa theo tích vectơ. (xem biểu đồ.)

Như thảo luận ở trên, vật liệu từ hưởng ứng khi có điện trường ngoài  và từ trường ngoài  bằng cách tự sinh ra dòng cảm ứng và dòng từ hóa đóng góp vào chính  và  và rất khó để tính toán. Để vượt qua vấn đề này, hai khái niệm trường  và  đưa ra để sử dụng trong phương trình Maxwell khi mô tả mật độ dòng tự do  và mật độ điện tích tự do :

Những phương trình này không tổng quát hơn (nếu biết dòng từ hóa và điện tích 'liên kết' trong vật liệu). Chúng cần thiết để bổ sung cho mối liên hệ giữa  và  cũng như giữa  và . Mặt khác, những mối liên hệ đơn giản giữa những đại lượng này trong phương trình Maxwell cũng có vai trò để tính dòng từ hóa và điện tích liên kết.

Điện trường và từ trường: hai khía cạnh của cùng một trường

Theo thuyết tương đối hẹp, việc phân chia lực điện từ thành các thành phần tách biệt là lực điện và lực từ không phải là những khái niệm cơ bản, nhưng chúng thay đổi khi lựa chọn hệ quy chiếu quan sát: Một quan sát viên coi kết quả là lực điện nhưng quan sát viên khác có thể thu được kết quả là lực từ (mỗi người trong hệ quy chiếu khác nhau), hay thậm chí là lực điện từ.

Bằng toán học, thuyết tương đối đặc biệt kết hợp điện trường và từ trường thành tenxơ hạng hai, gọi là tenxơ điện từ. Thay đổi hệ quy chiếu làm trộn các thành phần này. Nó cũng tương tự như cách thuyết tương đối hẹp trộn không gian và thời gian thành không thời gian, và khối lượng, động lượng, năng lượng thành bốn-động lượng.

Vectơ từ thế

Trong cơ học lượng tử và thuyết tương đối các nhà vật lý thường sử dụng dạng thế điện từ hơn là thuật ngữ từ trường và điện trường. Theo cách này, vectơ thế (vector potential-hay vectơ thế năng, thế vectơ) , và thế vô hướng  (điện thế), được định nghĩa:

Vectơ thế  được giải thích là thế động lượng tổng quát trên đơn vị điện tích giống như  được giải thích là thế năng lượng tổng quát trên đơn vị điện tích.

Phương trình Maxwell biểu diễn bằng các vectơ thế sẽ có dạng tuân theo thuyết tương đối hẹp mà không phải điều chỉnh. Trong thuyết tương đối, thế vectơ  cùng với thế vô hướng  tạo thành bốn-thế, tương tự như bốn-động lượng kết hợp động lượng và năng lượng của hạt. Sử dụng bốn thế thay cho tenxơ điện từ có thuận lợi là nó cho phép đơn giản và dễ sửa đổi trong miêu tả của cơ học lượng tử.

Điện động lực học lượng tử

Trong vật lý hiện đại, trường điện từ được hiểu không phải là trường cổ điển, mà là trường lượng tử; đại lượng miêu tả nó trong nghĩa cổ điển là vectơ thực ba thành phần tại mỗi điểm, được thay thế bằng vectơ của ba toán tử lượng tử tại mỗi điển. Lý thuyết mô tả chính xác nhất tương tác điện từ (và những hiện tượng khác) là Điện động lực học lượng tử (QED), và sau đó lý thuyết được kết hợp vào một lý thuyết hoàn thiện hơn là Mô hình chuẩn của vật lý hạt.

Trong QED, độ lớn của tương tác điện từ giữa các hạt điện tích (cũng như các phản hạt) được tính toán sử dụng phương nhiễu loạn; những công thức phức tạp này được thể hiện một cách hình ảnh thông qua biểu đồ Feynman trong đó quá trình tương tác giữa các hạt thông qua sự trao đổi của những photon ảo.

Các tiên đoán của QED phù hợp với thực nghiệm ở độ chính xác rất cao: hiện tại là cỡ 10−12 (và bị giới hạn bởi sai số thực nghiệm). Điện động lực học lượng tử là một trong những lý thuyết vật lý chính xác nhất hiện nay.

Mọi phương trình trong bài viết này là các phương trình cổ điển và ít chính xác hơn khi đề cập đến tính chất lượng tử. Tuy vật, trong phần lớn ứng dụng thường ngày, các phương trình điện từ học cổ điển vẫn cho độ chính xác phù hợp.

Một số ứng dụng

Từ trường Trái Đất

Các nhà khoa học và địa lý cho rằng từ trường Trái Đất là do những dòng đối lưu của lớp chất lỏng nóng chảy bên ngoài lõi Trái Đất. Lý thuyết Dynamo đề xuất những dòng này tương tự như dòng điện, và vì vậy sinh ra từ trường.

Do có mặt từ trường nên mọi kim la bàn đều chỉ về cực Bắc từ Trái Đất, điểm này hiện nay nằm gần với cực Bắc địa lý của Trái Đất. Đây cách định nghĩa truyền thống về cực Bắc của nam châm, mặc dù cũng có những định nghĩa tương đương khác.

Có một vài nhầm lẫn từ cách định nghĩa này, nếu coi Trái Đất như một nam châm khổng lồ, cực Nam của nam châm sẽ nằm gần cực Bắc từ của Trái Đất, và ngược lại. Gọi là cực Bắc từ do sự phân cực của trường tại vị trí địa lý (cực Bắc địa lý). Cực Bắc và cực Nam của một nam châm vĩnh cửu được gọi như thế do các cực có xu hướng tương ứng chỉ về phía bắc và phía nam.

Hình ảnh bên cạnh phác họa các đường sức từ của Trái Đất. Trong mọi vị trí, từ trường có thành phần lên/xuống cùng với thành phần Bắc/Nam thể hiện lớn nhất. (Cũng có thành phần Đông/Tây; các cực từ Trái Đất không trùng với các cực địa lý.) Và từ trường có thể minh họa bằng thanh nam châm lớn chôn sâu dưới lòng đất.

Từ trường Trái Đất có độ lớn thay đổi và vị trí của các cực địa từ cũng thay đổi theo thời gian dài. Hơn nữa, các nhà khoa học đã ghi lại được những lần đảo cực địa từ của Trái Đất. Lần đảo cực từ gần đây nhất cách khoảng 780.000 năm.

Từ trường quay

Từ trường quay là nguyên lý quan trọng trong hoạt động của động cơ điện xoay chiều. Một nam châm vĩnh cửu đặt trong từ trường quay sẽ luôn có xu hướng duy trì sự gióng hàng của nó trong từ trường ngoài.

Bằng cách sử dụng hai cuộn dây đặt vuông góc với nhau và dòng xoay chiều chạy trong chúng lệch pha 90 độ chúng ta có thể tạo ra từ trường quay. Tuy nhiên, trong các hệ thống điện cũng như động cơ người ta thường sử dụng ba cuộn dây bố trí thành hệ sao 120 độ với ba dòng xoay chiều lệch pha nhau.

Để thực hiện chuẩn hóa, các nhà cung cấp điện sử dụng hệ thống điện ba pha với ba dòng điện có độ lớn bằng nhau và mỗi dòng lệch pha 120 độ. Và ba cuộn dây trong cấu hính hệ sao 120 độ sẽ sinh ra từ trường quay. Từ trường quay ba pha được áp dụng phổ biến trong động cơ điện và hệ thống lưới điện.

Bởi vì từ tính của nam châm giảm theo thời gian, động cơ đồng bộ sử dụng dòng một chiều làm quay rotor, và cho phép các motor cảm ứng sử dụng rotor điện (thay cho nam châm vĩnh cửu) tạo ra từ trường quay từ nhiều cuộn dây stator. Trong các cuộn dây của rotor xuất hiện dòng điện Foucault khi có từ trường quay của stator, và những dòng này làm quay rotor bởi lực Lorentz.

Năm 1882, Nikola Tesla phát hiện ra khái niệm từ trường quay. Năm 1885, Galileo Ferraris đã nêu ra khái niệm này một cách độc lập. Năm 1888, Tesla đăng ký  cho nghiên cứu của ông. Cũng vào năm 1888, Ferraris công bố nghiên cứu của mình trong tờ Royal Academy of Sciences ở Turin.

Hiệu ứng Hall

Khi áp dụng một từ trường vuông góc lên một bản làm bằng kim loại hay chất bán dẫn hay chất dẫn điện nói chung (thanh Hall) đang có dòng điện chạy qua. Lúc đó ta nhận được hiệu điện thế (hiệu thế Hall) sinh ra tại hai mặt đối diện của thanh Hall. Tỷ số giữa hiệu thế Hall và dòng điện chạy qua thanh Hall gọi là điện trở Hall, đặc trưng cho vật liệu làm nên thanh Hall. Hiệu ứng này gọi là hiệu ứng Hall.

Hiệu ứng Hall thường dùng để đo độ lớn của từ trường cũng như để xác định dấu của dòng điện tích trong vật liệu như bán dẫn (electron âm hay lỗ dương).

Ghi chú

Tham khảo

Đọc thêm

Liên kết ngoài

Thông tin
Crowell, B., "Electromagnetism ".
Nave, R., "Magnetic Field". HyperPhysics.
"Magnetism", The Magnetic Field . theory.uwinnipeg.ca.
Hoadley, Rick, "What do magnetic fields look like?" ngày 17 tháng 7 năm 2005.
Giới thiệu từ trường Youtube

Mật độ trường

Từ trường quay
"Rotating magnetic fields". Integrated Publishing.
"Introduction to Generators and Motors", rotating magnetic field . Integrated Publishing.
"Induction Motor – Rotating Fields".

Biểu đồ
 "AC Motor Theory" Figure 2 Rotating Magnetic Field . Integrated Publishing.
 "Magnetic Fields" Arc & Mitre Magnetic Field Diagrams . Magnet Expert Ltd.

Đại lượng vật lý
Từ học
Điện từ học
Tĩnh từ học
Khái niệm vật lý


title: Grammow

text:
Grammow là một đô thị thuộc huyện Rostock (trước thuộc huyện huyện Bad Doberan), bang Mecklenburg-Vorpommern, Đức. Đô thị này có diện tích 16,2 km², dân số thời điểm ngày 31 tháng 12 năm 2006 là 207 người.

Tham khảo

Xã của bang Mecklenburg-Vorpommern
Xã và đô thị ở huyện Rostock


title: Chu Thiết Hổ

text:
Chu Thiết Hổ (chữ Hán: 周铁虎, 507 - 557), không rõ người ở đâu, tướng lĩnh nhà Trần thời Nam Bắc triều trong lịch sử Trung Quốc. Vì Nam sử được biên soạn vào đời nhà Đường, phải kỵ húy Đường Thái Tổ Lý Hổ, nên Lý Duyên Thọ đổi là Chu Thiết Vũ (周铁武).

Cuộc đời
Chu Thiết Hổ vượt sông đến miền nam vào đời nhà Lương. Giọng nói của ông rất nặng, sức lực hơn người, giỏi cưỡi ngựa đánh sóc, làm bộ hạ Hà Đông vương Tiêu Dự nhà Lương, nhờ dũng cảm mà nổi tiếng, nên được Dự dùng làm Phủ trung binh tham quân. Dự làm Quảng Châu thứ sử, lấy ông làm Hưng Ninh lệnh. Dự dời sang Tương Châu, ông cũng dời đi làm Lâm Chưng lệnh.

Trong loạn Hầu Cảnh, Tương Đông vương Tiêu Dịch sai con trai Tiêu Phương đến thay Dự, vả lại còn mang quân theo. Dự chống lại, giành được đại thắng, Tiêu Phương tử trận, công của Thiết Hổ là lớn nhất, Dự hoàn toàn trông cậy vào ông. Khi Vương Tăng Biện thảo phạt Dự, bắt được Thiết Hổ ở trong trận, bèn mệnh đem ông đi nấu, ông kêu lên rằng: "Hầu Cảnh chưa diệt, sao lại giết tráng sĩ!?" Tăng Biện lấy làm lạ, bèn tha cho, giữ ông làm thủ hạ.

Khi Hầu Cảnh chạy lên phía tây, Thiết Hổ theo Tăng Biện đánh bại Nhiệm Ước, bắt Tống Tử Tiên, trận nào cũng có công. Tiêu Dịch thừa chế thụ mệnh cho ông làm Nhân uy tướng quân, Đồng Châu thứ sử, phong tước Độn Dương huyện tử, thực ấp 300 hộ. Sau đó ông theo Tăng Biện hạ được Kinh Ấp, thu hàng Tạ Đáp Nhân, bình định Lục Nạp ở Tương Châu. Năm Thừa Thánh thứ 2 (553), triều đình xét công lao trước sau, ông được tiến tước làm hầu, tăng thực ấp so với trước 500 hộ. Ông được làm Tán kỵ thường thị, lĩnh chức Tín Nghĩa thái thú, tướng quân như cũ. Khi Trần Bá Tiên giết Tăng Biện, ông đưa quân về hàng, được giữ nguyên chức tước.

Từ Tự Huy đưa quân Tề vượt sông, Thiết Hổ ở bến Bản Kiều phá được thủy quân của ông ta, lấy hết thuyền bè xe cộ. Sau đó ông tấn công Lịch Dương, tập kích doanh trại quân Tề, đều giành được thắng lợi. Năm Thiệu Thái thứ 2 (556), ông được dời sang làm Tán kỵ thường thị, Nghiêm uy tướng quân, Thái tử tả vệ soái.

Chu Thiết Hổ theo Chu Văn Dục chống lại Tiêu Bột ở Nam Giang, luôn làm tiền quân. Văn Dục mệnh cho Thiết Hổ đưa 1000 quân, tập kích tiền quân của Bột do Âu Dương Ngỗi thống lĩnh ở Khổ Trúc than.

Cái chết
Ông tiếp tục theo Văn Dục chinh thảo Vương Lâm (557), quân triều đình bại trận ở Độn Khẩu, Thiết Hổ cùng Văn Dục, Hầu An Đô bị Lâm bắt sống. Lâm đưa các tướng đến, cùng họ trò chuyện, chỉ có Thiết Hổ lời lẽ bất khuất, nên Lâm giữ các tướng lại, chỉ có ông bị giết hại. Khi mất được 49 tuổi.

Trần Bá Tiên nghe tin, truy tặng ông làm thị trung, Hộ quân tướng quân, Thanh, Ký 2 châu thứ sử, gia phong thực ấp 1000 hộ, ban cho một bộ Cổ Xuy, hầu tước như cũ. Năm Thiên Gia thứ 5 (564), ông được Trần Văn đế đưa vào thờ trong miếu của Trần Vũ đế (Trần Bá Tiên). Con trai của ông là Du kế thừa tước vị.

Tham khảo

 Trần thư

Tướng nhà Trần (Trung Quốc)
Sinh năm 507
Mất năm 557


title: Siêu cúp bóng đá Việt Nam

text:
Siêu cúp bóng đá Việt Nam hay Siêu cúp Quốc gia (), còn gọi là Cúp Thaco vì lý do tài trợ, là trận đấu giữa đội vô địch Giải Bóng đá Vô địch Quốc gia Việt Nam và đội vô địch Cúp Quốc gia Việt Nam, do VPF và báo Tiền Phong đồng tổ chức. Nếu một đội đoạt cả chức vô địch quốc gia và cúp quốc gia thì đội đoạt chức á quân giải vô địch quốc gia sẽ có quyền tham dự trận đấu tranh siêu cúp.

Siêu cúp bóng đá Việt Nam được thành lập năm 1999. Qua 24 lần tổ chức trận tranh siêu cúp, Hà Nội là đội bóng giàu thành tích nhất với 5 lần đoạt siêu cúp quốc gia. Tính đến nay đã có 12 đội bóng vinh dự giành danh hiệu cao quý này là: Thể Công, Sông Lam Nghệ An, Hoàng Anh Gia Lai, Hải Phòng, Long An, Becamex Bình Dương, Thanh Hóa, Hà Nội, SHB Đà Nẵng, Ninh Bình, Than Quảng Ninh và Quảng Nam. Chín đội bóng đã giành quyền tham dự nhưng không đoạt được siêu cúp là: Công an Thành phố Hồ Chí Minh, Thành phố Hồ Chí Minh, Bình Định, Hòa Phát Hà Nội, Nam Định, Hà Nội ACB, Navibank Sài Gòn, Sài Gòn Xuân Thành và Công an Hà Nội.

Năm 2021, trận tranh Siêu cúp Quốc gia không được tổ chức do V.League 2021 và Cúp Quốc gia 2021 không thể kết thúc đúng kế hoạch vì ảnh hưởng của dịch COVID-19.

Đông Á Thanh Hóa hiện đang nắm giữ siêu cúp sau khi đánh bại Công an Hà Nội với tỷ số 3–1 trong trận tranh Siêu cúp Quốc gia 2023.

Kết quả các trận tranh siêu cúp

2023 - Cúp Thaco

2022 - Cúp Thaco

2020 - Cúp Thaco

2019 - Cúp Thaco

2018 - Cúp Thaco

2017 - Cúp Thaco

 2016 - Cúp Tiền Phong - Thaco

2015 - Cúp Tiền Phong - Thaco

2014 - Cúp Tiền Phong - Thaco

 2013 - Cúp VPP Hồng Hà

 2012 - Cúp PV Gas

 2011 - Cúp PV Gas

 2010 - Cúp 584 Group

 2009 - Megastar Cup

 2008 - IZZI Cup

2007 - IZZI Cup

2006 - IZZI Cup

2005 - IZZI Cup

2004 - IZZI Cup

2003 - VTC Cup

2002 - Toyota Cup

2001 - Honda Cup

2000 - Toyota Cup

1999 - Toyota Cup

Xếp hạng các nhà vô địch

Tham khảo

Xem thêm
Bóng đá Việt Nam
Đội tuyển bóng đá quốc gia Việt Nam
Giải bóng đá vô địch quốc gia
Giải bóng đá Cúp Quốc gia
Giải bóng đá hạng Nhì Quốc gia
Giải bóng đá hạng Ba Quốc gia

Liên kết ngoài

Liên đoàn bóng đá Việt Nam
Báo Thể thao
Báo Thể thao Việt Nam
Liên đoàn bóng đá Việt Nam
Giải Hạng nhất Quốc gia - Liên đoàn bóng đá Việt Nam
Giải bóng đá Hạng nhất Quốc gia - Công ty Cổ phần Bóng đá chuyên nghiệp Việt Nam
Giải bóng đá Cúp Quốc gia - Công ty Cổ phần Bóng đá chuyên nghiệp Việt Nam
Siêu Cúp quốc gia - Liên đoàn bóng đá Việt Nam

Siêu cúp bóng đá Việt Nam
Giải đấu bóng đá tại Việt Nam
Siêu cúp bóng đá


title: 18794 Kianafrank

text:
18794 Kianafrank (1999 JG62) là một tiểu hành tinh vành đai chính được phát hiện ngày 10 tháng 5 năm 1999 bởi nhóm nghiên cứu tiểu hành tinh gần Trái Đất phòng thí nghiệm Lincoln ở Socorro.

Tham khảo

Liên kết ngoài
JPL Small-Body Database Browser ngày 18794 Kianafrank

Tiểu hành tinh vành đai chính
Thiên thể phát hiện năm 1999


title: 2824 Franke

text:
2824 Franke (1934 CZ) là một tiểu hành tinh vành đai chính được phát hiện ngày 4 tháng 2 năm 1934 bởi Reinmuth, K. ở Heidelberg.

Liên kết ngoài
JPL Small-Body Database Browser ngày 2824 Franke

Được phát hiện bởi Karl Wilhelm Reinmuth
Tiểu hành tinh vành đai chính
Thiên thể phát hiện năm 1934


title: Vuilletus crebrepunctatus

text:
Vuilletus crebrepunctatus là một loài bọ cánh cứng trong họ Elateridae. Loài này được Nakane miêu tả khoa học năm 1959.

Chú thích

Tham khảo

Vuilletus


title: Busseaut

text:
Busseaut  là một xã ở tỉnh Côte-d’Or trong vùng Bourgogne-Franche-Comté, phía đông nước Pháp. Khu vực này có độ cao trung bình 237 mét trên mực nước biển.

Tham khảo

Xã của Côte-d'Or


title: Thặng Châu

text:
Thặng Châu (chữ Hán phồn thể: 嵊州市, chữ Hán giản thể: 嵊州市, âm Hán Việt: Thặng Châu thị) là một thành phố cấp huyện thuộc địa cấp thị Thiệu Hưng, tỉnh Chiết Giang, Cộng hòa Nhân dân Trung Hoa. Thành phố Thặng Châu có diện tích 1784 ki-lô-mét vuông, dân số 735.000 triệu người. Mã số bưu chính 312400, mã vùng điện thoại 0575. Về mặt hành chính, thành phố này được chia thành 4 nhai đạo, 11 trấn, 6 hương. Tổng cộng có 47 khu dân cư, 1147 thôn hành chính.
Nhai đạo: Tam Giang, Lộc Sơn, Diệm Hồ, Dũng Khẩu.
Trấn: Cam Lâm, Trường Lạc, Sùng Nhân, Tam Giới, Hoàng Trạch, Tiên Nham, Thạch Hoàng, Bắc Chương, Kim Đình, Hạ Vương, Cốc Lai.
Hương: Thông Nguyên, Nhã Hoàng, Lý Nam, Vương Viện, Quý Môn, Trúc Khê.

Tham khảo

Thiệu Hưng
Đơn vị cấp huyện Chiết Giang
Thành phố tỉnh Chiết Giang


title: Michael Jackson's Ghosts

text:
Michael Jackson's Ghosts là bộ phim ngắn với sự tham gia của Michael Jackson, đồng viết kịch bản với Stephen King và được đạo diễn bởi Stan Winston. Đây cũng có thể được gọi là một video âm nhạc dài. Nó được quay và công chiếu lần đầu vào năm 1996 và được phát hành cùng với vài bản in của bộ phim Thinner. Nó đã được phát hành rộng rãi vào một năm sau đó trên toàn cầu dưới dạng Đĩa lade, VHS và Video CD. Jackson đóng tổng cộng 5 vai diễn trong bộ phim.

Bộ phim kể về câu chuyện của một người có sức mạnh siêu nhiên đáng kinh ngạc, người đang bị buộc phải ra khỏi một thị trấn nhỏ bởi thị trưởng nơi đây, là một người đàn ông béo phì đầy kiêu ngạo khiến người xem liên tưởng đến Thomas Sneddon (công tố viên chính trong vụ cáo buộc lạm dụng tình dục trẻ em tai tiếng của Michael Jackson trước đó 3 năm). Bộ phim bao gồm một loạt các điệu nhảy được thực hiện bởi Jackson và "gia đình" quỷ. Các bài hát từ bộ phim được lấy từ album của nam ca sĩ: HIStory: Past, Present and Future, Book I và Blood on the Dance Floor: HIStory in the Mix.

Ca khúc trong phim
"2 Bad (phiên bản phim)"
Lấy từ HIStory: Past, Present and Future, Book I
"Is It Scary (phiên bản phim)"
Lấy từ Blood on the Dance Floor: HIStory in the Mix
"Ghosts"
Lấy từ Blood on the Dance Floor: HIStory in the Mix

Deluxe Collector Box Set

On the Line
Bài hát "On the Line" được đồng sáng tác và sản xuất bởi Jackson và Babyface. Ban đầu nó được ghi lại bởi Jackson cho bộ phim Get on the Bus của Spike Lee (1996), nhưng nó đã không được giới thiệu trong phần nhạc phim. Vì "On the Line" là bài hát chính của đĩa đơn này, nên các fan thường gọi chúng là Limited Edition Minimax CD "On the Line".

Phiên bản dài đầy đủ của ca khúc được phát hành vào ngày 16 tháng 11 năm 2004 như một ca khúc trong album của hộp nhạc phiên bản giới hạn - The Ultimate Collection.

Danh sách track
 Limited Edition Minimax CD (EPC 665268 2)
 On the Line - 4:37
 Ghosts (Mousse T's Radio Rock Singalong Remix) - 4:25
 Is It Scary (DJ Greek's Scary Mix) - 7:12

Chú thích

Liên kết ngoài

Phim năm 1997
Michael Jackson
Phim tiếng Anh
Phim năm 1996


title: Pseudosalpis

text:
Pseudosalpis là một chi bướm đêm thuộc họ Geometridae.

Chú thích

Tham khảo

Natural History Museum Lepidoptera genus database

Geometridae


title: Lên men

text:
Lên men là quá trình nuôi cấy vi sinh vật để tạo ra sinh khối (tăng sinh) hoặc thúc đẩy vi sinh vật tạo ra sản phẩm trao đổi chất (các hợp chất sinh hóa), như chuyển đổi đường thành sản phẩm như: axit, khí hoặc rượu...của nấm men hoặc vi khuẩn, hoặc trong trường hợp lên men axit lactic trong tế bào cơ ở điều kiện thiếu khí oxy. Lên men cũng được sử dụng rộng rãi hơn trong sự tăng sinh khối của vi sinh vật trên môi trường sinh trưởng, sự tích lũy các sản phẩm trao đổi chất hữu ích cho con người trong quá trình nuôi cấy vi sinh vật. Nhà sinh vật học người Pháp Louis Pasteur được ghi nhớ như là người hiểu rõ sự lên men và nguyên nhân vi sinh vật của nó. Khoa học của sự lên men được biết như "zymology"

Quá trình lên men trong cơ thể diễn ra trong điều kiện thiếu oxy (khi chuỗi vận chuyển electron không thể diễn ra) và trở thành phương tiện chủ yếu của tế bào để sản xuất ATP (năng lượng). Nó chuyển NADH và pyruvate được sản sinh trong bước thủy phân Glucose thành NAD+ và những phân tử nhỏ hơn(xem ví dụ bên dưới). Khi có mặt của O2, NADH và pyruvate được dùng cho hô hấp; đó là sự oxy hóa phosphoryl hóa, nó sinh ra  nhiều ATP hơn, vì lý do đó, các tế bào thường tránh quá trình lên men nếu có sự hiện diện của oxy. Ngoại lệ bao gồm VSV kỵ khí bắt buộc, nó không chịu được oxy.

Bước đầu tiên, thủy phân glucose, chung cho tất cả các con đường lên men:
 C6H12O6 + 2 NAD+ + 2 ADP + 2 Pi → 2 CH3COCOO− + 2 NADH + 2 ATP + 2 H2O + 2H+
Pyruvate là CH3COCOO−. Pi là phosphate.

Hai phân tử ADP và hai Pi được chuyển đổi thành 2 phân tử ATP và hai phân tử nước thông qua sự phosphoryl hóa mức độ cơ chất. Hai phân tử của NAD+ được khử thành NADH

Trong quá trình oxy hóa phósphoryl hóa, năng lượng cho sự tạo thành ATP được bắt nguồn từ gradient proton điện hóa được tạo ra qua màng ty thể trong (hoặc, trong trường hợp vi khuẩn, màng tế bào) thông qua chuỗi vận chuyển điện tử. Thủy phân glucozo quá trình phosphoryl hóa ở mức độ cơ chất (ATP sinh ra trực tiếp từ phản ứng này)

Quá trình lên men đã được con người sử dụng cho sản xuất thực phẩm hoặc nước giải khát ở thời kỳ đồ đá. Ví dụ, lên men được dùng để bảo quản trong quá trình lên men acid lactic được tìm thấy trong thực phẩm muối chua như là dưa muối, kim chi và sữa chua, cũng như trong quá trình sản xuất thức uống có cồn như rượu và bia. Quá trình lên men thậm chí diễn ra trong dạ dày của động vật, cũng như ruột người. Hội chứng nhà máy bia là hội chứng y khoa hiếm gặp khi bao tử chứa nấm men bia, phân giải tinh bột thành cồn, thứ có thể đi vào trong máu.

Lịch sử của việc lên men
Khoảng 20.000 năm trước công nguyên (TCN), có sự thay đổi đáng kể về thời tiết và khí hậu, nhiệt độ của trái đất tăng lên một ít. Sự biến đổi này ảnh hưởng rất lớn đến điều kiện tự nhiên: khí hậu ấm áp hơn làm các loại thực vật và động vật phát triển tốt hơn, phong phú hơn. Tập tính của con người cũng dần thay đổi, con người bắt đầu hình thức sống quần cư, tập trung thành nhóm người. Từ săn bắn và hái lượm đã chuyển sang trồng trọt bằng cách thuần hóa các loại thực vật hoang dã. Các công trình khảo cổ cho thấy nông nghiệp ra đời khoảng 10.000 năm TCN hay trước đó một ít ở vùng Fertile Crescent (Sừng Á Phi) với việc canh tác một vài loại hạt thuộc nhóm ngũ cốc. Và đến khoảng 9500 năm TCN, các nhà khảo cổ đã tìm thấy dấu vết của sự canh tác tám loại cây trông cơ bản (gồm các loại hạt cốc, đậu và cây đay. Dựa vào một số nguồn tài liệu tương đối chính xác, người ta cho rằng con người ở khu vực này khám phá ra quá trình lên men rượu (từ ngũ cốc) trong khoảng thời gian sau đó một ít

Khoảng 7000 năm TCN, nho bắt đầu được trồng, và sau đó, rượu vang bắt đầu được sản xuất. Bằng các kỹ thuật phân tích hiện đại, người ta tìm thấy các dấu vết của rượu trên các bình bằng gốm có niên đại 7000 và 6500 năm TCN. Các nhà khảo cổ cũng tịm được một số dụng cụ mà họ cho là dùng để sản xuất rượu có niên đại 6000 đến 5000 năm TCN ở Georgia và Iran. Người ta cũng cho rằng khoảng 5000 năm TCN, người ta bắt đầu biết sản xuất bia từ nấm men dựa trên phân tích các dấu vết trên các lọ bằng gốm ở Ai Cập.

Các chứng cứ rõ ràng hơn được dựa vào các hình vẽ trên vách có niên đại 4500 năm TCN và người ta cũng tìm thấy các dấu vết của nho nghiền vào khoảng thời gian này

Khoảng 7000 năm TCN, người ta đã thuần hóa được một số loài động vật như chó, mèo, bò, cừu, dê,.. và vì thế người ta cũng sử dụng các sản phẩm từ chúng, đặc biệt là sữa. Lên men sữa để sản xuất sữa chua (lên men lactic) xuất hiện ở Babylon vào khoảng 3500 năm TCN.

Bánh, một sản phẩm được làm từ bột ngũ cốc nghiền nhỏ, trộn với nước để hình thành bột nhào, định hình và sau đó đem nướng cũng đã xuất hiện từ rất lâu (10.000 – 8000 năm TCN). Tuy vậy, việc sử dụng nấm men để lên men bột nhào chỉ bắt đầu khoảng 3000 năm TCN. Người Ai Cập cũng bắt đầu sử dụng giấm trong khoảng thời gian này,

Trong khoảng từ năm 200 TCN đến năm 200, thêm nhiều sản phẩm lên men ra đời: rau muối chua, phô mai, tương và một số sản phẩm từ đậu nành như tempeh, miso,...

Đầu thế kỷ 17, Johan Baptist van Helmont quan sát thấy rằng cặn của rượu vang cũng có thể dùng để lên men rượu được và ông gọi chất cặn này là "fermentum". Thuật ngữ này có xuất xứ La tinh, có thể là "fervere" nghĩa lá sôi, cũng có thể là "ferveo" nghĩa là sủi bọt (Vì khi lên men rượu, bề mặt của dịch lên men xuất hiện rất nhiều bọt như sôi). Ông cũng nhận xét rằng chất khí thoát ra trên bề mặt dịch lên men cũng chính là chất khí tạo ra khi đốt than.

Vào đầu thế kỷ 17, một dụng cụ mới ra đời và tạo điều kiện cho sự phát triển mạnh mẽ của sinh học, đó là kính hiển vi quang học. Nhờ dụng cụ này ta có thể tìm hiểu cấu trúc của sinh vật một cách cặn kẽ hơn. Một trong những nhân vật có những đóng góp đáng kể trong lĩnh vực này là Antonie Philips van Leeuwenhoek. Ông là một người chuyên mài tinh chế các thấu kính dùng để chế tạo kính hiển vi và cũng là một người chế tạo kính hiển vi. Ông cũng có thói quen ghi chép những gì quan sát được và tìm cách giải thích chúng. Bằng cách này ông ta trở thành một nhà nghên cứu khoa học nghiệp dư. Tuy vậy các công trình này cũng rất có giá trị và được các nhà nghên cứu khác coi trọng và khối lượng cũng rất đáng kể (560 báo cáo được ghi nhận). Năm 1675, Leeuwenhoek, đã quan sát được vi sinh vật và các hoạt động của chúng.

Năm 1836, Theodore Schwann, đã khám phá ra nguyên nhân của lên men rượu là do sinh vật đơn bào sử dụng đường, mà ông gọi tên là nấm đường (Saccharomyces). Sau đó, Charles Caignard de Latour xác định loại sinh vật đơn bào này là nấm men, sử dụng đường để sinh ra rượu và CO2, sinh sản bằng cách nẩy chồi.

Năm 1854, Louis Pasteur, tìm ra mối liên hệ giữa lên men và nấm men. Ông kết luận rằng loại vi sinh vật này đã sử dụng cơ chất là đường có sẵn trong nho để chuyển hóa thành rượu và trong điều kiện kỵ khí. Từ đó thuật ngữ fermentation còn có một nghĩa khác là sự hô hấp trong điều kiện kỵ khí. Pasteur cũng nhận thấy rằng nếu sau khi đã lên men đạt yêu cầu, ta đun nóng thì rượu vang sẽ bảo quản được lâu hơn nhiều. Kỹ thuật xử lý nhiệt này sau đó được mang tên ông: pasteurization (thanh trùng).

Công nghệ sinh học đã bắt đầu với ngành sản xuất bia. Vào thời đó, Đức là một quốc gia tiêu thụ rất nhiều bia. Sản xuất loại thức uống có cồn này là một ngành có lợi nhuận lớn, mặt khác thuể đánh trên mặt hàng này cũng đóng góp phần không nhỏ vào ngân sách nhà nước. Điều này đã thúc đẩy các nghiên cứu có chiều sâu về quá trình lên men bia và tìm cách ứng dụng vào công nghiêp. Trung tâm nghiên cứu nổi tiếng nhất về lĩnh vực này là Carlsberg Institute đã tìm ra nhiều quy trình rất đặc biệt để nấu bia.

Năm 1897, Eduard Buchner đã khám phá ra nguyên nhân sâu xa hơn của sự lên men. Bằng cách dùng các chất chiết từ nấm men, ông đã tạo ra sự chuyển hóa từ đường ra rượu mà không cần sử dụng đến nấm men. Ông đi đến kết luận là sự chuyển hóa này có bản chất hóa học mà không phải là sinh học. Buchner cũng khám phá ra rằng chất do nấm men tiết ra để chuyển đường thành rượu có bản chất là protein và ông gọi đó là "zymase" và từ đó tiếp vĩ ngữ "ase" được dùng để chỉ enzyme.

Trong thế chiến thứ nhất, do chiến tranh và sự cấm vận mà sự cung cấp các nhu yếu phẩm cho con người cũng như nguyên liệu cho công nghiệp bị giảm sút. Các nhà khoa học đã tham gia để giải quyết vấn đề này và công nghệ sinh học bắt đầu phát triển mạnh. Đức đã sử dụng sinh khối từ quá trình lên men để thay thế 60% thức ăn gia súc mà trước đó họ phải nhập khẩu, sản xuất axit lactic, aceton, butanol,... Năm 1917 James Currie khám phá ra rằng một số chủng nấm mốc Aspergillus niger có khả năng tạo axit citric rất tốt và ngay lập tức công ty Pfizer đã sản xuất axit này ở quy mô công nghiệp bằng phương pháp nuôi cấy bề mặt.

Năm 1919, thuật ngữ công nghệ sinh học, "biotechnology", bắt đầu được sử dụng bởi Károly Ereky trong tác phẩm "Biotechnologie der Fleisch-, Fett-, und Milcherzeugung im landwirtschaftlichen Grossbetriebe: für naturwissenschaftlich gebildete Landwirte verfasst" (Công nghệ sinh học trong sản xuất thịt, chất béo và sữa tại các trang trại quy mô lớn).

Năm 1928, Alexander Fleming khám phá rằng các chất tiết ra từ mốc Penicillium có khả năng tiêu diệt một số vi sinh vật gây bệnh rất hiệu quả. Đến 1940, peniniciline, chất kháng sinh đầu tiên được sản xuất ở quy mô công nghiệp bằng phương pháp lên men và được ứng dụng rất hiệu quả trong y học. Điều này mở ra hướng ứng dụng lên men để sản xuất các loại kháng sinh và hàng loạt các chất khác như steroid, vitamin

Năm 1957, bột ngọt (monosodium glutamat) được Ajinomoto đưa vào sản xuất ở quy mô lớn bằng phương pháp lên men.

Từ những năm 1960, cùng với sự phát triển của sinh học phân tử, của kỹ thuật gen, người ta có thể tạo ra các chủng vi sinh vật có những tính chất công nghệ tốt, thì kỹ thuật lên men càng phát triển mạnh, ứng dụng của lên men được mở rộng và sản phẩm của lên men trở nên rất đa dạng.

Từ nguyên
Thuật ngữ lên men trong các ngôn ngữ châu Âu có gốc từ tiếng La Tinh "fervere", có nghĩa là "làm chín", dùng để diễn tả hoạt động của nấm men trong dịch chiết trái cây hay dịch đường hóa ngũ cốc. Louis Pasteur đã gọi sự lên men là "sự sống thiếu không khí" ("kị khí", "thiếu ôxi"). Tuy nhiên, thuật ngữ lên men đến nay được hiểu là tất cả các quá trình biến đổi do vi sinh vật thực hiện trong điều kiện yếm khí (thiếu oxi) hay hiếu khí.

Quá trình lên men

Quy mô phòng thí nghiệm
Ở quy mô phòng thí nghiệm, lên men là quá trình nhằm mục đích khảo sát chất lượng vi sinh vật thực hiện quá trình lên men. Bao gồm các công đoạn:

Nuôi cấy chủng vi sinh vật
Bao gồm phân lập, tạo dòng để tạo ra nguồn giống chính xác và cần thiết về số lượng phục vụ cho quá trình lên men.

Tạo môi trường dinh dưỡng
Dựa theo sự đặc hiệu về nhu cầu dinh dưỡng của bản thân vi sinh vật, người ta tạo ra các môi trường nuôi cấy trong các dụng cụ chứa. Bước này đóng góp nguồn dinh dưỡng sống còn cho chủng vi sinh vật lên men (lên men lấy sản phẩm), đồng thời là bước chuẩn bị để loại bỏ các phế phẩm cần được lên men (lên men loại phế phẩm).

Thanh trùng
Khử những vi sinh vật vốn đang tồn tại trong môi trường, nhằm tối ưu hóa điều kiện sống cho vi sinh vật giống. Vì những vi sinh vật ngoại lai có thể cạnh tranh nguồn dinh dưỡng, tạo sản phẩm phụ hoặc tạo sản phẩm trao đổi chất gây ức chế giống lên men.

Lên men
Nuôi ủ giống trong môi trường trong điều kiện đặt sẵn về pH, nhiệt độ, độ ẩm, thời gian, hàm lượng oxy... Đôi khi cần bổ sung phụ gia lên men. Quá trình lên men là chờ đợi vi sinh vật sử dụng môi trường để trao đổi chất. Qua quá trình trao đổi chất, vi sinh vật phát triển về số lượng và kích thước, đồng thời tiết ra các sản phẩm trao đổi chất. Dựa vào điều kiện sống của giống và mục đích lên men mà người ta tối ưu quá trình lên men theo những cách khác nhau, như lên men lỏng, lên men rắn, lên men mẻ, lên men liên tục, lên men bán liên tục...

Thu sản phẩm
- Đối với lên men lấy sản phẩm: thu sản phẩm là các dịch tiết trao đổi chất của vi sinh vật, hoặc chính sinh khối của vi sinh vật đó

- Đối với lên men khử phế phẩm: không có sản phẩm lên men. Quá trình lên men nhằm mục đích loại bỏ phế phẩm, ví dụ như lên men Penicillium pinophilum để loại bỏ thành phần lignin trong rác thải thành phần gỗ.

Tham khảo

Vi sinh vật học
Khoa học thực phẩm
Nấm học
Tiêu hóa kỵ khí
Trao đổi chất
Bảo quản thực phẩm


title: Plectrocnemia lata

text:
Plectrocnemia lata là một loài Trichoptera hóa thạch trong họ Polycentropodidae.

Tham khảo

Hóa thạch Bộ Cánh lông
Plectrocnemia


title: Pseudopostega adusta

text:
Pseudopostega adusta là một loài bướm đêm thuộc họ Opostegidae. Nó được Walsingham, Lord Thomas de Grey, miêu tả năm 1897. Nó được tìm thấy ở the Tây Indies, from Cuba phía đông đến Dominica, phía nam đến Belize và Ecuador. It is also known from Costa Rica.

Chiều dài cánh trước là 2.1–2.8 mm. Con trưởng thành bay vào tháng 1, tháng 3 đến tháng 4 và tháng 6.

Chú thích

Tham khảo

Pseudopostega


title: Mochtar Lubis

text:
Mochtar Lubis (sinh ngày 7.3.1922 tại Padang; từ trần ngày 2.7.2004 ở Jakarta) là nhà báo, nhà văn người Indonesia thuộc sắc tộc Batak. Ông đã sáng lập và làm chủ bút báo "Indonesia Raya".

Quyển tiểu thuyết "Senja di Jakarta" (Twilight trong tiếng Anh) là tiểu thuyết bằng tiếng Indonesia đầu tiên được dịch sang tiếng Anh. Ông là người chỉ trích Sukarno và bị Sukarno cầm tù.

Giải thưởng
1958: Giải Ramon Magsaysay cho Báo chí, Văn học và Nghệ thuật Truyền thông sáng tạo (chung với Robert Dick)
1967: Giải Bút vàng Tự do

Tham khảo

Sinh năm 1922
Mất năm 2004
Nhà báo Indonesia
Nhà văn Indonesia
Nhà hoạt động nhân quyền
Tiểu thuyết gia thế kỷ 20