CHỦ ĐỀ 6. TỪ

BÀI 21 NAM CHÂM ĐIỆN

1. NAM CHÂM ĐIỆN

Câu 1: Mô tả hiện tượng xảy ra giữa đinh vít và các kẹp giấy trong hai trường hợp có dòng điện và không có dòng điện đi qua cuộn dây.

Trả lời:

Hiện tượng:

• Khi có dòng điện: đinh vít hút các kẹp giấy.
• Khi không có dòng điện: giữa đinh vít và kẹp giấy không xảy ra hiện tượng gì.

Câu 2: Nêu xem đinh vít trở thành nam châm khi có dòng điện đi qua cuộn dây, làm thế nào để xác định các cực của nam châm này?

Trả lời: 

Cách xác định:

• Áp dụng quy tắc Bàn tay phải: nắm tay phải sao cho bốn ngón tay hướng theo chiều dòng điện chạy qua các vòng dây thì ngón tay cái choãi ra chỉ chiều của đường sức từ trong lòng cuộn dây.
• Tiếp tục áp dụng quy ước về hướng của đường sức từ: vào ở cực Nam và ra ở cực Bắc để xác định các cực của nam châm.

Câu 3: Vì sao khi ngắt dòng điện, đinh vít không còn hút kẹp giấy nữa?

Trả lời: 

Khi ngắt dòng điện, đinh vít không còn hút các kẹp giấy vì nó đã mất đi từ tính, không có khả năng hút được các vật làm từ sắt, thép,... nữa

2. ẢNH HƯỞNG CỦA DÒNG ĐIỆN ĐẾN TỪ TRƯỜNG CỦA NAM CHÂM ĐIỆN

Câu 4: Quan sát Hình 21.2, ta có thể kết luận gì về lực từ và từ trường của nam châm điện khi sử dụng hai viên pin thay vì một viên pin?

Trả lời:

Kết luận: Khi sử dụng hai viên pin thay cho một viên pin, độ lớn dòng điện tăng làm lực từ và từ trường của nam châm điện càng mạnh

Luyện tập: Giải thích vì sao chiếc cần cẩu đã nêu ở đầu bài học có thể tạo ra lực từ mạnh.

Trả lời:

Chiếc cần cẩu có thể tạo ra lực mạnh vì nó được cung cấp một dòng điện rất lớn, đủ để nhấc các vật nặng hàng chục tấn bằng sắt, thép lên cao

Câu 5: Hãy mô tả chiều của dòng điện trong Hình 21.3.

Trả lời:

Chiểu của dòng điện trong Hình 21.3: Khi bật công tác, trong mạch xuất hiện dòng điện đi từ cực dương của pin, qua cuộn dây và đi vào cực âm của pin theo chiều kim đồng hồ.

Câu 6: Đặt một kim nam châm bên cạnh đầu đinh vít. Quan sát và nhận xét chiều của kim nam châm trước và sau khi đổi chiều dòng điện.

Trả lời:

Giả sử đặt kim nam châm cạnh cực Nam của nam châm điện.

• Trước khi đổi chiều: chiều của kim nam châm là chiều Bắc - Nam.
• Sau khi đổi chiều: chiều của kim nam châm là chiều Nam - Bắc.

Câu 5: Hãy mô tả chiều của dòng điện trong Hình 21.3.

Trả lời:

Chiểu của dòng điện trong Hình 21.3: Khi bật công tác, trong mạch xuất hiện dòng điện đi từ cực dương của pin, qua cuộn dây và đi vào cực âm của pin theo chiều kim đồng hồ

Quan sát sơ đồ cấu tạo của một chuông điện đơn giản. Hãy giải thích vì sao khi nhấn và giữ công tắc thì nghe tiếng chuông reo liên tục cho đến khi thả ra (loại công tắc trong hình chỉ đóng mạch điện khi nhấn và giữ nút).

Trả lời:

Giải thích khi nhấn và giữ công tắc thì nghe tiếng chuông reo liên tục cho đến khi thả ra (loại công tắc trong hình chỉ đóng mạch điện khi nhấn và giữ nút):

• Nhấn và giữ công tắc, mạch điện sẽ trở thành mạch điện kín.
• Khi có dòng điện đi qua dây dẫn, chúng sẽ tạo ra một từ trường trong lõi sắt.
• Cuộn dây sẽ khuếch đại từ trường này, biến lõi sắt thành một nam châm điện có thể hút các vật bằng sắt, thép xung quanh nó giống một nam châm vĩnh cửu.
• Búa gõ chuông nối với thanh sắt và lõi thép đàn hồi cũng vì thế mà lúc thì bị hút vào, lúc lại bị nhả ra theo sự biến thiên của nguồn điện xoay chiều và gõ liên tục làm chuông phát ra tiếng kêu.
• Khi thả công tắc ra, mạch điện trở thành mạch điện hở nên không tồn tại từ trường làm búa gõ chuông bị tác động nữa.

BÀI TẬP

Câu 1: Khi chế tạo nam châm điện đơn giản, ta chọn vật liệu nào để làm lõi của nam châm điện?

Trả lời:

Khi chế tạo nam châm điện đơn giản, ta nên chọn vật liệu bằng sắt, thép,... để làm lõi của nam châm điện.

Câu 2: Nêu các ứng dụng của nam châm điện.

Trả lời:

Một số ứng dụng của nam châm điện:

• Được ứng dụng trong các thiết bị như chuông cửa, báo động chống trộm,...
• Dùng để sản xuất động cơ điện và máy phát điện.
• Máy MRI (máy chụp cộng hưởng từ) sử dụng từ trường sinh ra từ nam châm điện để phát hiện bệnh, các tế bào ung thư,... trong cơ thể con người.

Câu 3: Dùng nam châm điện sẽ có những ưu điểm và hạn chế nào so với dùng nam châm vĩnh cửu?

Trả lời:

(1) Ưu điểm của nam châm điện:

• Có thể tăng lực từ của nam châm điện bằng cách tăng số vòng dây và tăng cường độ dòng điện đi qua ống dây.
• Chỉ cần ngắt dòng điện đi qua ống dây, nam châm điện sẽ mất hết từ tính.
• Có thể thay đổi các cực của nam châm điện bằng cách đổi chiều dòng điện qua ống dây.

(2) Nhược điểm của nam châm điện:

• Giá thành sản phẩm tương đối cao.
• Tiêu tốn điện năng khi sử dụng.
• Phụ thuộc vào sự ổn định của điện năng: khi dòng điện thiếu ổn định, hoạt động của nam châm điện sẽ chập chờn, kém hiệu quả, ảnh hưởng đến tuổi thọ của sản phẩm.