Mạch điện hình 6.7. Biết E₁ = 12V; E₂ = 6V; r₁ = r₂ = 1Ω; R_A = 0; R₁ = 2Ω; R₂ = 5Ω. Xác định chiều và độ lớn của dòng điện qua ampe kế.

Từ trường là một trường vật lý tồn tại xung quanh các điện tích chuyển động (dòng điện), nam châm và các vật liệu từ tính. Điện tích đứng yên chỉ tạo ra điện trường, không tạo ra từ trường. Do đó, phát biểu "Từ trường có ở xung quanh các điện tích đứng yên" là sai.

Công thức tính cảm ứng từ do một đoạn dây dẫn thẳng gây ra tại một điểm cách dây một khoảng r là: B = (μ₀I)/(4πr) * (sinθ₁ + sinθ₂), trong đó θ₁ và θ₂ là góc giữa đoạn dây và đường nối từ điểm đó đến hai đầu đoạn dây. Trong trường hợp này, ta có hình vuông cạnh a = 4cm, tâm hình vuông cách mỗi cạnh một khoảng r = a/2 = 2cm = 0.02m. Mỗi cạnh của hình vuông tạo ra một cảm ứng từ tại tâm. Góc θ₁ = θ₂ = 45°. Do đó, cảm ứng từ do một cạnh gây ra là: B₁ = (4π10⁻⁷ * 10)/(4π * 0.02) * (sin45° + sin45°) = (10⁻⁷ * 10)/0.02 * (√2/2 + √2/2) = (10⁻⁶)/0.02 * √2 = 510⁻⁵ * √2 ≈ 7.0710⁻⁵ T. Vì có 4 cạnh hình vuông, nên cảm ứng từ tổng cộng tại tâm là: B = 4 * B₁ = 4 * 7.0710⁻⁵ ≈ 28.2810⁻⁵ = 2.82810⁻⁴ T. Vậy đáp án gần nhất là 2,8.10^–4 T.

Vectơ cảm ứng từ (\overrightarrow B) đặc trưng cho từ trường tại một điểm. Tương tự, vectơ cường độ điện trường (\overrightarrow E) đặc trưng cho điện trường tại một điểm. Do đó, vectơ cảm ứng từ (\overrightarrow B) có vai trò tương tự như vectơ cường độ điện trường (\overrightarrow E) trong điện trường.

Lực Lorentz (\overrightarrow{F}) tác dụng lên một điện tích chuyển động trong từ trường có phương vuông góc với cả vận tốc (\overrightarrow{v}) của điện tích và cảm ứng từ (\overrightarrow{B}). Do đó, (\overrightarrow{F}) vuông góc với cả (\overrightarrow{v}) và (\overrightarrow{B}), trong khi (\overrightarrow{v}) và (\overrightarrow{B}) có thể không vuông góc với nhau.

Khi một proton bay vào từ trường đều, nó chịu tác dụng của lực Lorentz. Lực Lorentz có phương vuông góc với cả vận tốc của proton và từ trường. Trong trường hợp này, từ trường hướng thẳng đứng từ trên xuống dưới.

Để xác định chiều của lực Lorentz, ta sử dụng quy tắc bàn tay trái. Đặt bàn tay trái sao cho các đường sức từ hướng vào lòng bàn tay, chiều từ cổ tay đến ngón tay giữa chỉ chiều của vận tốc (\overrightarrow v) của hạt mang điện tích dương (proton). Khi đó, ngón tay cái choãi ra chỉ chiều của lực Lorentz tác dụng lên proton.

Nếu vận tốc (\overrightarrow v) của proton hướng từ trái sang phải, theo quy tắc bàn tay trái, lực Lorentz sẽ hướng vào tâm quỹ đạo, khiến proton quay theo chiều kim đồng hồ trong mặt phẳng nằm ngang. Nếu vận tốc (\overrightarrow v) của proton hướng từ phải sang trái, lực Lorentz sẽ hướng vào tâm quỹ đạo, khiến proton quay ngược chiều kim đồng hồ trong mặt phẳng nằm ngang.

Vì câu hỏi không nói rõ chiều của vận tốc, nhưng khẳng định proton luôn quay theo một chiều duy nhất dù vận tốc hướng từ trái sang phải hay từ phải qua trái thì chỉ có thể là đáp án proton luôn quay cùng chiều kim đồng hồ, cho dù (\overrightarrow v) hướng từ trái sang phải hay từ phải qua trái là hợp lý nhất.