A. TÓM TẮT LÝ THUYẾT
1. Nam châm điện
Nam châm điện gồm một ống dây dẫn có dòng điện chạy qua và bên trong ống dây có lõi sắt. Khi có dòng điện đi qua ống dây, lõi sắt trở thành nam châm và có khả năng hút các vật bằng sắt, thép, …
2. Ảnh hưởng của dòng điện đến từ trường của nam châm điện
- Ảnh hưởng của độ lớn dòng điện đến từ trường của nam châm điện: Khi tăng (giảm) độ lớn dòng điện, thì độ lớn lực từ nam châm điện cũng tăng (giảm).
- Ảnh hưởng của chiều dòng điện đến từ trường của nam châm điện: Khi đổi chiều dòng điện thì từ trường của nam châm điện cũng đổi chiều và độ lớn lực từ không đổi.
- Một biện pháp khác để tăng lực từ của nam châm điện là tăng số vòng dây quấn quanh lõi sắt.
CÂU HỎI SÁCH GIÁO KHOA
Mở đầu trang 102 Bài 21 KHTN lớp 7: Một số cần cẩu dùng lực từ có thể nhấc được các vật nặng hàng chục tấn bằng sắt, thép lên cao. Có phải chúng hoạt động nhờ nam châm vĩnh cửu không?
Trả lời:
Cần cẩu dùng lực từ có thể nhấc được các vật nặng hàng chục tấn bằng sắt, thép lên cao nhờ hoạt động của nam châm điện chứ không phải nam châm vĩnh cửu.
1. Nam châm điện
Câu hỏi thảo luận 1 trang 102 KHTN lớp 7: 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 ống dây.
Trả lời:
Khi không có dòng điện chạy qua ống dây và đinh vít thì các kẹp giấy không bị hút.
Khi có dòng điện chạy qua ống dây và đinh vít thì các kẹp giấy bị hút.
Câu hỏi thảo luận 2 trang 102 KHTN lớp 7: Nếu xem đinh vít trở thành nam châm khi có dòng điện đi qua ống dây, làm thế nào để xác định các cực của nam châm này (Hình 21.1)?
Trả lời:
Ta có thể dùng kim nam châm hay thanh nam châm (đã biết từ cực) để xác định tên cực của nam châm đinh vít dựa vào tương tác giữa hai nam châm.
Câu hỏi thảo luận 3 trang 103 KHTN lớp 7: Vì sao khi ngắt dòng điện, đinh vít không còn hút các kẹp giấy?
Trả lời:
Khi ngắt dòng điện thì đinh vít mất từ tính (không còn là nam châm nữa) nên không còn hút kẹp giấy nữa.
2. Ảnh hưởng của dòng điện đến từ trường của nam châm điện
Câu hỏi thảo luận 4 trang 103 KHTN lớp 7: 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:
Khi sử dụng 2 pin thì tạo ra nam châm mạnh hơn (hút được nhiều đinh vít hơn).
Khi sử dụng 1 pin thì tạo ra nam châm yếu hơn (hút được ít đinh vít hơn).
Luyện tập trang 103 KHTN lớp 7: 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 từ trường mạnh do nó là nam châm điện được tạo ra với dòng điện rất lớn.
Câu hỏi thảo luận 5 trang 103 KHTN lớp 7: Hãy mô tả chiều của dòng điện trong Hình 21.3.
Trả lời:
Dòng điện đi từ cực dương của nguồn điện qua nam châm điện rồi đến cực âm của nguồn điện. Do, đã đổi ngược pin nên chiều dòng điện đi qua cuộn dây ngược với chiều dòng điện ở thí nghiệm đầu.
Câu hỏi thảo luận 6 trang 103 KHTN lớp 7: 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:
Khi đổi chiều dòng điện ta thấy lực hút của đinh vít lên kim nam châm thay đổi làm cực kim nam châm bị hút trước đó bị đẩy ra xa và đầu kia bị hút lại.
Vận dụng trang 104 KHTN lớp 7: 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:
Khi nhấn và giữ công tắc thì mạch kín làm lõi sắt thanh nam châm hút thanh sắt lại và búa gõ vào chuông nên tạo ra tiếng chuông, đồng thời khi bị hút làm hở mạch chỗ tiếp điểm khiến lõi sắt mất từ tính làm thanh sắt bị nhả ra và lại làm cho mạch kín nên lõi sắt lại hút thanh sắt và lại tạo ra tiếng chuông như trước, hiện tượng đóng ngắt liên tục như trên tạo ra tiếng chuông liên tục cho đến khi thả công tắc ra.
BÀI TẬP SÁCH GIÁO KHOA
Bài 1 trang 104 KHTN lớp 7: 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 chọn sắt non làm lõi của nam châm điện để khi ngắt điện nam châm không còn từ tính vì sắt non không giữ được từ tính.
Bài 2 trang 104 KHTN lớp 7: Nêu các ứng dụng của nam châm điện.
Trả lời:
Các ứng dụng của nam châm điện dùng trong loa điện, rơ le điện từ, chuông điện, cần cẩu điện, ….
Bài 3 trang 104 KHTN lớp 7: Dùng nam châm điện sẽ có những ưu điểm và hạn chế nào so với dùng nam châm vĩnh cửu?
Trả lời:
- Ưu điểm của nam châm điện so với nam châm vĩnh cửu là có thể tạo ra từ trường mạnh, điều khiển đóng ngắt hay tăng giảm lực từ dễ dàng, được ứng dụng nhiều trong các thiết bị điện.
- Nhược điểm của nam châm điện so với nam châm vĩnh cửu là phụ thuộc vào nơi có nguồn điện và dòng điện phải được duy trì một cách liên tục (tránh mất điện khi đang làm việc).
SÁCH BÀI TẬP
Bài 21.1 trang 56 SBT Khoa học tự nhiên 7: Nam châm điện có cấu tạo gồm
A. một lõi kim loại bên trong một ống dây dẫn có dòng điện chạy qua, các dây dẫn có lớp vỏ cách điện.
B. một lõi sắt bên trong một ống dây dẫn có dòng điện chạy qua, các dây dẫn có lớp vỏ cách điện.
C. một lõi vật liệu bất kì bên trong một ống dây dẫn có dòng điện chạy qua, các dây dẫn có lớp vỏ cách điện.
D. một lõi sắt bên trong một ống dây dẫn có dòng điện chạy qua, các dây dẫn không có lớp vỏ cách điện.
Lời giải:
Đáp án đúng là: B
Nam châm điện có cấu tạo gồm một lõi sắt bên trong một ống dây dẫn có dòng điện chạy qua, các dây dẫn có lớp vỏ cách điện.
Bài 21.2 trang 56 SBT Khoa học tự nhiên 7: Nếu ta thay nam châm thẳng bằng nam châm hình chữ U có lõi sắt cùng loại và giữ nguyên dòng điện thì
A. lực hút sẽ yếu đi.
B. lực hút sẽ mạnh lên.
C. lực hút không thay đổi vì dòng điện không thay đổi.
D. từ trường trong lõi sắt sẽ yếu đi vì phải chia làm hai.
Lời giải:
Đáp án đúng là: B
Nếu ta thay nam châm thẳng bằng nam châm hình chữ U có lõi sắt cùng loại và giữ nguyên dòng điện thì lực hút sẽ mạnh lên.
Bài 21.3 trang 56 SBT Khoa học tự nhiên 7: Nam châm điện có lợi thế hơn so với nam châm vĩnh cửu do nam châm điện
A. không phân chia cực Bắc và cực Nam.
B. mất từ tính khi không còn dòng điện chạy qua.
C. nóng lên khi có dòng điện chạy qua.
D. có kích cỡ nhỏ hơn nam châm vĩnh cửu.
Lời giải:
Đáp án đúng là: B
Nam châm điện có lợi thế hơn so với nam châm vĩnh cửu do nam châm điện mất từ tính khi không còn dòng điện chạy qua.
Bài 21.4 trang 56 SBT Khoa học tự nhiên 7: Nam châm điện nào dưới đây có lực từ mạnh nhất? (với ampe (A) là đơn vị đo cường độ dòng điện và n là số vòng dây).
Lời giải:
Đáp án đúng là: D
Lực từ của nam châm phụ thuộc vào số vòng cuốn dây, số vòng cuốn càng nhiều thì lực từ càng mạnh.
Bài 21.5 trang 57 SBT Khoa học tự nhiên 7: Hiện tượng gì xảy ra với một thanh thép khi ta đặt nó vào trong lòng một ống dây có dòng điện chạy qua?
Lời giải:
Một thanh thép khi ta đặt nó vào trong lòng một ống dây có dòng điện chạy qua thì thanh thép sẽ trở thành một nam châm.
Bài 21.6 trang 57 SBT Khoa học tự nhiên 7: Một cần cẩu điện có thể tạo lực từ lớn và nâng được các container nặng đến hàng chục tấn. Theo em, làm thế nào để tăng lực từ của cần cẩu điện này?
Lời giải:
Để tăng độ mạnh của lực hút, người ta tăng độ mạnh (cường độ) của dòng điện.
Bài 21.7 trang 57 SBT Khoa học tự nhiên 7: Một học sinh thực hiện thí nghiệm được mô tả như hình dưới dây. Học sinh này kết luận nam châm điện có thể hút được quả cân bằng đồng thau. Theo em, kết luận đó có đúng không? Giải thích vì sao.
Lời giải:
Kết luận này không đúng vì nam châm hút miếng thép đỡ quả cân chứ không phải hút quả cân bằng đồng thau.
Bài 21.8 trang 57 SBT Khoa học tự nhiên 7: Hãy kể tên một số thiết bị có ứng dụng nam châm điện.
Lời giải:
Một số thiết bị có sử dụng nam châm điện là rơle, chuông điện, …
Bài 21.9 trang 57 SBT Khoa học tự nhiên 7: Một học sinh làm một nam châm điện đơn giản như sau:
Vật liệu: Một đinh sắt dài 10 cm, dây điện nhỏ dài 2 m (có vỏ bọc), ba viên pin, công tắc điện, một số ghim giấy bằng sắt.
- Dùng dây điện quấn xung quanh đinh sắt khoảng 30 vòng.
- Dùng nguồn điện gồm 1 viên pin mắc vào hai đầu dây dẫn, quan sát số ghim giấy mà đinh sắt hút được.
- Thay bằng nguồn điện gồm 2 viên pin, so sánh số ghim giấy mà đinh sắt hút được so với hai trường hợp trên.
Từ thí nghiệm, học sinh này rút ra kết luận: Lực từ của nam châm điện càng mạnh khi dòng điện qua ống dây dẫn quấn quanh đinh sắt càng lớn.
Em có đồng ý với kết luận trên hay không?
Lời giải:
Kết luận của học sinh là đúng. Em có đồng ý với kết luận trên.
Bài 21.10 trang 57 SBT Khoa học tự nhiên 7: Cho hai ống dây như nhau, một ống có lõi sắt và một ống không có lõi sắt. Cho dòng điện có cùng cường độ đi qua hai ống dây. Dựa vào đường sức từ trường mô tả ở hình dưới đây, em hãy giải thích vì sao nam châm điện cần có lõi sắt.
Lời giải:
Đường sức từ ở cuộn dây có lõi sắt sít nhau hơn nên có từ trường mạnh hơn từ trường của cuộn dây không có lõi sắt. Do đó lực từ ở cuộn dây có lõi sắt cũng mạnh hơn. Vì vậy, nam châm điện cần phải có lõi sắt để tăng tác dụng từ.
