Lý thuyết Khoa học tự nhiên 7 bài 15 CD

- Thí nghiệm:

Dụng cụ:

+ Một kim nam châm có thể quay tự do quanh trục thẳng đứng trên giá đỡ, đang chỉ hướng nam bắc.

+ Một thanh nam châm đặt trên giá đỡ.

Hình 15.1. Tác dụng của thanh nam châm lên kim nam châm

Tiến hành

+ Dịch chuyển nhẹ nhàng giá đỡ để đưa kim nam châm đến các vị trí khác nhau gần thanh nam châm, đợi cho kim nam châm nằm yên.

=> Hướng của kim nam châm sẽ thay đổi so với hướng ban đầu. Cực từ S của kim nam châm bên trái luôn hướng vào cực N của thanh nam châm, cực từ N của kim nam châm bên phải luôn hướng vào cực S của thanh nam châm.

+ Ở mỗi vị trí xung quanh thanh nam châm, sau khi kim nam châm đã nằm yên trên giá đỡ, xoay cho nó lệch khỏi hướng vừa xác định.

=> Buông tay thì kim nam châm có xu hướng trở về vị trí có hướng xác định trước khi xoay.

- Không gian xung quanh nam châm có khả năng tác dụng lực từ lên kim nam châm đặt trong đó. Kim nam châm đặt tại mỗi vị trí trong từ trường đều chỉ một hướng xác định.

- Không gian xung quanh nam châm có từ trường.

- Thí nghiệm:

Dụng cụ: Hộp mica có thành và đáy nhựa trong, thanh nam châm, mạt sắt.

Hình 15.2. Bộ dụng cụ tạo từ phổ

Tiến hành:

+ Rải đều mạt sắt lên mặt trên của đáy hộp. Đặt hộp lên một thanh nam châm rồi gõ nhẹ vào thành hộp. Quan sát sự sắp xếp mạt sắt trong hộp.

+ Kết quả sắp xếp mạt sắt trong một lần thí nghiệm được cho trên hình 15.3.

Hình 15.3. Hình ảnh sắp xếp mạt sắt trong từ trường của một thanh nam châm

- Hình ảnh các đường được tạo ra bởi mạt sắt xung quanh nam châm được gọi là từ phổ.

- Trong từ trường của thanh nam châm, mạt sắt được sắp xếp theo các đường cong nối từ cực này sang cực kia của nam châm, dày nhất ở các cực từ của nam châm. Càng ra xa nam châm, những đường này càng thưa dần.

- Đường cong liền nét nối từ cực này sang cực kia của nam châm (vẽ theo từ phổ) là hình ảnh về đường sức từ của nam châm.

- Đường sức từ có một chiều xác định, đi ra ở cực Bắc, đi vào cực nam của nam châm.

- Nơi nào từ trường mạnh thì đường sức từ dày, nơi nào từ trường yếu thi đường sức thưa.

Hình 15.4. Đường sức từ của một thanh nam châm được vẽ theo quy ước

- Cấu tạo của nam châm điện gồm dây dẫn điện quấn quanh 1 lõi sắt có dòng điện chạy trong dây dẫn.

Hình 15.7. Bộ dụng cụ chế tạo nam châm điện

- Xung quanh nam châm điện có từ trường. Khi không có dòng điện chạy qua cuộn dây, nam châm điện mất từ trường => không thể hút các vật có tính chất từ.

- Nam châm điện được dùng nhiều trong sản xuất và cuộc sống.

Ví dụ: cần cẩu dùng nam châm điện để chuyển hàng (hình 15.6). Khi được cấp điện, nam châm điện ở đầu cần cẩu sẽ hút các vật bằng sắt, thép hoặc hàng hóa đựng trong thùng sắt, thép. Đến nơi xếp dỡ, người điều khiển ngắt điện, từ trường nam châm điện sẽ mất, thùng hàng không còn bị nam châm điện hút nữa và rời khỏi nam châm điện. Để thay đổi lực hút của nam châm điện cho phù hợp với khối lượng hàng hóa cần vận chuyển, phải thay đổi từ trường của nó. Người ta thực hiện điều này bằng cách thay đổi dòng điện chạy trong cuộn dây của nam châm.

Hình 15.6 Cần cẩu có nam châm điện

Bài tập 1: Đề xuất một thí nghiệm chứng minh xung quanh dòng điện có từ trường.

Hướng dẫn giải:

Bố trí một la bàn gần một dây dẫn và lưu ý hướng chỉ của kim la bàn. Khi bật công tắc cho dòng điện đi qua dây dẫn thì kim la bàn bị lệch khỏi hướng chỉ ban đầu. Điều đó chứng tỏ xung quanh dòng điện chạy trong dây dẫn có tồn tại từ trường và từ trường này làm kim la bàn bị lệch khỏi hướng ban đầu.

Bài tập 2: Hình 15.2 mô tả cấu tạo một thiết bị tự động ngắt mạch điện khi dòng điện trong mạch tăng quá mức cho phép (được gọi là rơ le dòng). Nam châm điện N ở thiết bị này có chức năng sau: Khi dòng điện qua nam châm điện ở mức cho phép thì thanh sắt S bị lò xo L kéo sang phải làm đóng các tiếp điểm 1, 2.

Hãy giải thích tại sao khi dòng điện chạy trong mạch điện có lắp thiết bị điện M (ví dụ như động cơ điện) tăng quá mức cho phép thì dòng điện bị ngắt, do đó, động cơ được bảo vệ.

Hướng dẫn giải:

Khi dòng điện chạy trong mạch điện có lắp thiết bị điện M (ví dụ như động cơ điện) tăng quá mức cho phép thì lực từ của nam châm N hút thanh sắt S thắng lực tác dụng của lò xo nên S bị kéo sang trái, do đó làm ngắt dòng điện (tại vị trí 2 và tại khóa K). Động cơ được bảo vệ, không có dòng điện quá tải chạy qua.

C. Trắc nghiệm KHTN 7 bài 15