MỤC TIÊU
- Tiến hành thí nghiệm để nêu được:
+ Tác dụng của nam châm đến các vật liệu khác nhau.
+ Sự định hướng của thanh nam châm (kim nam châm).
- Xác định được cực Bắc và cực Nam của một thanh nam châm.
TÓM TẮT KIẾN THỨC
💡 Mở đầu
Theo em, trong giai đoạn đầu của việc phân loại rác, làm thế nào để tách một số vật thể bằng sắt, thép khỏi đống rác?
Trong giai đoạn đầu của việc phân loại rác, để tách một số vật thể bằng sắt, thép khỏi đống rác người ta sử dụng nam châm, với lượng rác lớn người ta sử dụng xe cẩu dọn rác dùng nam châm điện.
1. NAM CHÂM
1.1. Tìm hiểu về nam châm
- Khoảng 600 năm trước Công nguyên, người vùng Magnesia (Hy Lạp) lần đầu tiên phát hiện loại đá có khả năng hút các vật bằng sắt. Sau này loại đá trên được đặt tên là nam châm (tiếng Anh: magnet).
- Nam châm là những vật có từ tính có thể hút được các vật bằng sắt, thép, ...
- Nếu bảo quản và sử dụng nam châm không đúng cách như để ở nơi có nhiệt độ cao, làm va đập mạnh, ... thì nam châm có thể mất từ tính.
- Những nam châm có từ tính tồn tại trong thời gian dài được gọi là nam châm vĩnh cửu.
👨👩👧👦 Thảo luận
1. Lực tương tác của nam châm với sắt là lực tiếp xúc hay lực không tiếp xúc?
- Lực tiếp xúc là lực có sự tiếp xúc với vật chịu tác dụng lực.
- Lực không tiếp xúc là lực không có sự tiếp xúc với vật chịu tác dụng lực.
⟹ Lực tương tác của nam châm với sắt là lực không tiếp xúc.
👨👩👧👦 Thảo luận
2. Hãy kể ra một số dụng cụ hoặc thiết bị có sử dụng nam châm vĩnh cửu.
Một số dụng cụ, thiết bị sử dụng nam châm vĩnh cửu:
- Loa của máy tính, ti vi, radio, ...
- Máy phát điện.
- Máy phân loại từ tính.
- Robot,...
📝 Củng cố
Loa là thiết bị dùng để phát ra âm thanh. Hãy đề xuất một cách đơn giản giúp xác định được bộ phận nào trong loa có từ tính.
Cách giúp xác định được bộ phận có từ tính trong loa:
- Lần lượt đưa một nam châm lại gần từng bộ phận trong loa.
- Bộ phận nào bị nam châm hút chứng tỏ bộ phận đó có từ tính.
1.2. Quan sát hình dạng của nam châm
Ngày nay, người ta thường chế tạo nam châm từ các vật liệu là sắt, ferrite, thép, đất hiếm, ... Chúng có hình dạng và kích thước khác nhau, tuỳ thuộc vào công dụng của chúng. Thông thường trên các nam châm có kí hiệu N, S và có hai màu khác nhau.
👨👩👧👦 Thảo luận
3. Hãy gọi tên các nam châm trong Hình 18.2 dựa theo hình dạng của chúng.
a. Nam châm thẳng.
b. Nam châm chữ U.
c. Kim nam châm.
d. Nam châm đất hiếm.
✍️ Ghi nhớ
• Nam châm là những vật có từ tính.
• Những nam châm có từ tính tồn tại lâu dài được gọi là nam châm vĩnh cửu.
2. TÁC DỤNG CỦA NAM CH M LÊN CÁC VẬT LIỆU KHÁC NHAU
🔬 Thí nghiệm khảo sát tác dụng của nam châm lên các vật liệu khác nhau
➲ Chuẩn bị: Một thanh nam châm và một số vật: cục tẩy, quyển vở, chìa khoá đồng, kẹp giấy bằng thép, bút chì, ...
➲ Tiến hành thí nghiệm:
- Bước 1: Đặt trên mặt bàn các vật làm bằng các vật liệu khác nhau.
- Bước 2: Lần lượt đưa một đầu thanh nam châm đến gần từng vật.
- Bước 3: Quan sát và ghi kết quả vào Bảng 18.1.
Vật liệu có tương tác với nam châm được gọi là vật liệu có tính chất từ (vật liệu từ) và những vật liệu không tương tác với nam châm là vật liệu không có tính chất từ.
👨👩👧👦 Thảo luận
4. Từ kết quả Bảng 18.1, em hãy chỉ ra những vật liệu có tương tác với nam châm. Có phải các vật làm từ kim loại đều tương tác với nam châm?
- Tiến hành thí nghiệm, ta thu được kết quả Bảng 18.1 như sau:
|
Vật dụng |
Vật liệu |
Tương tác với nam châm |
|
|
Có |
Không |
||
|
Cục tẩy |
Cao su |
|
☑️ |
|
Quyển vở |
Giấy |
|
☑️ |
|
Chìa khoá |
Giấy |
|
☑️ |
|
Kẹp giấy |
Sắt |
☑️ |
|
|
Bút chì |
Gỗ |
|
☑️ |
- Qua Bảng 18.1, ta rút ra nhận xét: - Sắt là vật liệu có tương tác với nam châm. - Không phải các vật làm từ kim loại đều tương tác với nam châm.
✍️ Ghi nhớ
Nam châm chỉ tương tác với các vật liệu từ như: sắt, thép, cobalt, nickel, ...
♻️ Vận dụng
Mô tả cấu tạo và cách vận hành của máy tách quặng sắt được thể hiện ở hình bên.
Cấu tạo và cách vận hành của máy tách quặng sắt trong hình:
- Cấu tạo: Gồm băng chuyền và trục nam châm.
- Cách vận hành: Quặng hỗn hợp được đổ xuống băng chuyền. Khi đi qua trục nam châm, quặng sắt sẽ được giữ lại và tách ra khỏi các tạp chất khác.
📖 Mở rộng
Người ta còn chế tạo các vật liệu có từ tính mạnh như nam châm neodymium, ferrite, alnico, ... thường được sử dụng rộng rãi trong kĩ thuật như động cơ điện, máy phát điện, thiết bị điện tử, ...
3. SỰ ĐỊNH HƯỚNG CỦA THANH NAM CHÂM
🔬 3.1. Thí nghiệm khảo sát sự định hướng của thanh nam châm
➲ Chuẩn bị: Thanh nam châm, dây treo, giá đỡ.
➲ Tiến hành thí nghiệm:
- Bước 1: Treo thanh nam châm vào giá đỡ (Hình 18.3).
- Bước 2: Chờ đến khi nam châm đứng yên, hãy quan sát phương của thanh nam châm.
👨👩👧👦 Thảo luận
5. a) Khi đứng yên, thanh nam châm sẽ nằm theo hướng nào? Các thanh nam châm ở nhóm các bạn khác làm thí nghiệm có nằm cùng một hướng không?
b) Người ta quy ước đầu nam châm chỉ hướng Bắc là cực Bắc, chỉ hướng Nam là cực Nam. Em hãy xác định các cực của nam châm có trong phòng thí nghiệm.
c) Từ kết quả thí nghiệm Hình 18.3, em hãy nêu cách để xác định cực của nam châm trong Hình 18.2d.
a) Khi đứng yên, thanh nam châm sẽ nằm theo hướng Bắc - Nam. Chữ N trên thanh nam châm hướng về cực Bắc, chữ S hướng về cực Nam.
Ở nhóm các bạn khác làm thí nghiệm thì nam châm cũng có sự định hướng Bắc – Nam.
b) Các bước tiến hành:
- Bước 1. Treo thanh nam châm vào giá đỡ.
- Bước 2. Chờ đến khi nam châm đứng yên, quan sát phương của thanh nam châm. Đầu nam châm chỉ hướng Bắc là cực Bắc, chỉ hướng Nam là cực Nam.
c) Cách xác định cực của nam châm trong Hình 18.2d:
- Buộc nam châm vào một sợi dây (nếu khó thì sử dụng thêm băng dính) sau đó gắn vào giá đỡ và để nam châm xoay tự do.
- Dần dần cực Bắc của nam châm sẽ hướng về phía Bắc, cực Nam hướng về phía Nam.
- Dùng la bàn để xác định hướng, sau đó đánh dấu 2 cực của nam châm.
✍️ Ghi nhớ
Khi để nam châm tự do, đầu luôn chỉ hướng Bắc gọi là cực Bắc (kí hiệu N – North), còn đầu luôn chỉ hướng Nam gọi là cực Nam (kí hiệu S - South).
🔬 3.2. Thí nghiệm khảo sát sự tương tác giữa các cực của nam châm
➲ Chuẩn bị: Hai thanh nam châm đã biết tên các cực. Một trong hai thanh nam châm được treo tự do trên giá đỡ.
➲ Tiến hành thí nghiệm:
- Lần lượt đưa hai đầu của một thanh nam châm lại gần một đầu thanh nam châm được treo.
- Nhận xét về lực tương tác giữa chúng trong hai trường hợp trên.
👨👩👧👦 Thảo luận
6. Từ các kết quả của thí nghiệm, hãy rút ra kết luận về sự tương tác giữa các cực của nam châm.
Sự tương tác giữa các cực của nam châm: cùng cực đẩy nhau, khác cực hút nhau.
👨👩👧👦 Thảo luận
7. Nếu ta biết tên một cực của nam châm, có thể dùng nam châm này để biết tên cực của nam châm khác không?
- Nếu ta biết tên một cực của nam châm, có thể dùng nam châm này để biết tên cực của nam châm khác được.
- Ví dụ: Ta biết cực Bắc của nam châm A thì nó sẽ hút được cực Nam của nam châm B cần xác định, tương tự với cực còn lại.
✍️ Ghi nhớ
Khi đưa từ cực của hai nam châm lại gần nhau, các từ cực cùng tên đẩy nhau, các từ cực khác tên hút nhau.
♻️ Vận dụng
Hai thanh kim loại giống nhau, chúng luôn hút nhau mà không đẩy nhau. Có thể kết luận gì về hai thanh kim loại này?
Hai thanh kim loại giống nhau, chúng luôn hút nhau mà không đẩy nhau thì trong hai thanh có một thanh là nam châm, thanh còn lại là vật có từ tính.
📖 Mở rộng
Tàu đệm từ Tàu đệm từ sử dụng từ trường của các nam châm điện giữa toa tàu và đường ray để tạo ra lực từ nâng toa tàu lên cách đường ray khoảng 10 – 15 mm, làm giảm đáng kể lực ma sát. Vì vậy, các tàu đệm từ chạy êm và có tốc độ rất lớn, có thể đạt đến 500 km/h.
BÀI TẬP
✍️ Bài tập
1. Có một chiếc kim khâu bị rơi trên thảm, khó nhìn thấy bằng mắt thường. Em hãy nêu một cách để có thể nhanh chóng tìm ra chiếc kim.
Cách tìm chiếc kim khâu bị rơi trên thảm: dùng một nam châm di chuyển qua lại trên thảm. Vì kim khâu làm bằng thép nên khi nam châm di chuyển qua, nó sẽ bị nam châm hút lại.
✍️ Bài tập
2. Vì sao người ta lại chế tạo các đầu của vặn định ốc (tournevis) có từ tính?
Người ta chế tạo các đầu của vặn đinh ốc có từ tính để dễ dàng thao tác với các ốc vít nhỏ, siêu nhỏ. Sau khi vặn lỏng các ốc vít này, chúng ta có thể trực tiếp dùng đầu của vặn đinh ốc để hút chúng ra.
