MỤC TIÊU
- Nêu được vùng không gian bao quanh một nam châm (hoặc dây dẫn mang dòng điện), mà vật liệu có tính chất từ đặt trong nó chịu tác dụng lực từ, được gọi là từ trường.
- Nêu được khái niệm từ phổ và tạo được từ phổ bằng mạt sắt và nam châm.
- Nêu được khái niệm đường sức từ và vẽ được đường sức từ quanh một thanh nam châm.
TÓM TẮT KIẾN THỨC
💡 Mở đầu
Vùng không gian xung quanh nam châm có tính chất gì?
Vùng không gian xung quanh nam châm có tính chất là có khả năng hút các vật liệu có từ tính.
1. TỪ TRƯỜNG (TRƯỜNG TỪ)
1.1. Nhận biết từ trường của thanh nam châm
➲ Chuẩn bị: Kim nam châm có thể quay tự do quanh trục thẳng đứng, thanh nam châm đặt trên giá đỡ.
➲ Tiến hành thí nghiệm:
- Lúc đầu, để kim nam châm ở xa thanh nam châm.
- Sau đó, từ từ dịch chuyển kim nam châm lại gần thanh nam châm (Hình 19.1).
Quan sát và nhận xét hướng của kim nam châm so với hướng ban đầu.
Thí nghiệm trên chứng tỏ vùng không gian bao quanh nam châm có khả năng tác dụng lực từ lên kim nam châm đặt trong nó. Ta nói vùng không gian bao quanh nam châm có từ trường.
👨👩👧👦 Thảo luận
1. Ngoài kim nam châm, ta có thể dùng các vật nào khác để phát hiện từ trường không?
Ngoài nam châm, ta có thể dùng cảm biến từ trường hoặc dây dẫn mang dòng điện để phát hiện từ trường.
1.2. Nhận biết từ trường của dây dẫn mang dòng điện
Năm 1820, nhà khoa học người Đan Mạch, Hans Christian Oersted đã tiến hành thí nghiệm như sau:
- Đặt dây dẫn song song với kim nam châm (có thể quay tự do trên trục thẳng đứng).
- Khi có dòng điện đi qua dây dẫn, kim nam châm lệch khỏi vị trí ban đầu (Hình 19.2).
- Như vậy, vùng không gian bao quanh dây dẫn mang dòng điện có từ trường.
👨👩👧👦 Thảo luận
2. Thí nghiệm Oersted cho thấy có điểm nào giống nhau giữa không gian quanh nam châm và dòng điện.
Điểm giống nhau giữa không gian quanh nam châm và dòng điện trong thí nghiệm Oersted là đều có từ trường.
📝 Củng cố
Xung quanh vật nào sau đây có từ trường?
a) Bóng đèn điện đang sáng.
b) Cuộn dây đồng nằm trên kệ.
a) Xung quanh bóng đèn điện đang sáng có từ trường vì lúc này trong bóng đèn điện có dòng điện chạy qua.
b) Xung quanh cuộn dây đồng nằm trên kệ không có từ trường vì trong cuộn dây không có dòng điện.
✍️ Ghi nhớ
• Không gian xung quanh nam châm, xung quanh dòng điện tồn tại từ trường (trường từ). • Từ trường tác dụng lực từ lên vật liệu từ đặt trong nó.
📖 Mở rộng
Tại các phòng chụp cộng hưởng từ (MRI) trong bệnh viện, có các nam châm tạo nên từ trường mạnh, có thể ảnh hưởng đến:
– Hoạt động của một số thiết bị điện tử như: thẻ từ, đồng hồ, ...
– Sức khoẻ của con người như gây chóng mặt, buồn nôn, ...
Vì vậy thường có bảng cảnh báo từ trường mạnh.
2. TỪ PHỔ
🔬 Thí nghiệm quan sát từ phổ của một nam châm
➲ Chuẩn bị: Tấm nhựa trong, mạt sắt, thanh nam châm.
➲ Tiến hành thí nghiệm:
Đặt tấm nhựa trong lên thanh nam châm.
Rắc đều một lớp mạt sắt lên tấm nhựa.
Gõ nhẹ tấm nhựa và quan sát sự sắp xếp của các mạt sắt (Hình 19.3).
👨👩👧👦 Thảo luận
3. Nhận xét về hình dạng sắp xếp mạt sắt ở xung quanh nam châm.
Hình dạng sắp xếp mạt sắt ở xung quanh nam châm:
- Các mạt sắt xung quanh nam châm được sắp xếp thành những đường cong kín nối từ cực này sang cực kia của nam châm.
- Càng ra xa nam châm, các đường này càng thưa dần và mở rộng ra.
📝 Củng cố
Hãy thực hiện thí nghiệm quan sát từ phổ của một nam châm tròn.
Các bước tiến hành thí nghiệm:
- Chuẩn bị: tấm nhựa trong, mạt sắt, nam châm tròn.
- Tiến hành thí nghiệm:
+ Đặt tấm nhựa trong lên nam châm tròn.
+ Rắc đều một lớp mạt sắt lên tấm nhựa.
+ Gõ nhẹ tấm nhựa và quan sát sự sắp xếp của các mạt sắt.
✍️ Ghi nhớ
• Hình ảnh các đường mạt sắt sắp xếp xung quanh nam châm được gọi là từ phổ.
• Từ phổ cho ta một hình ảnh trực quan về từ trường.
3. ĐƯỜNG SỨC TỪ
Tìm hiểu về đường sức từ
Ngoài cách dùng mạt sắt như trên, người ta cũng dùng các đường sức từ để cho hình ảnh trực quan về từ trường.
➲ Chuẩn bị: Thanh nam châm, tờ giấy trắng, bút chì, kim nam châm (hoặc la bàn nhỏ).
➲ Tiến hành thí nghiệm:
- Đặt thanh nam châm lên tờ giấy và kim nam châm (hoặc la bàn) tại một điểm bất kì nào đó trong từ trường. Dùng bút đánh dấu vị trí hai đầu kim nam châm trên tờ giấy.
- Di chuyển kim nam châm sao cho một đầu kim trùng với dấu chấm trước đó, chấm điểm tiếp theo ở phía đầu kim còn lại.
- Nối các điểm có dấu chấm với nhau, ta được một đường cong liền nét. Đó là đường sức từ của từ trường (Hình 19.4).
- Chiều của đường sức từ là chiều theo hướng Nam – Bắc của kim nam châm đặt dọc theo đường sức từ (Hình 19.5).
👨👩👧👦 Thảo luận
4. Em hãy xác định cực Bắc và Nam của kim nam châm trong Hình 19.4.
Cực Bắc của kim nam châm là đầu màu đỏ (kí hiệu bằng chữ N), cực Nam của kim nam châm là đầu màu xanh (kí hiệu bằng chữ S).
👨👩👧👦 Thảo luận
5. a) Hãy nhận xét hình dạng đường sức từ Hình 19.5 và sự sắp xếp các mạt sắt ở từ phổ Hình 19.3.
b) Có thể nhận biết từ trường mạnh yếu qua các đường sức từ không?
a) Hình dạng đường sức từ Hình 19.5 giống với sự sắp xếp các mạt sắt ở từ phổ Hình 19.3:
- Chúng đều là những đường cong khép kín nối từ cực này sang cực kia của nam châm.
- Càng ra xa nam châm, các đường này càng thưa dần và mở rộng ra.
b) Có thể nhận biết từ trường mạnh yếu dựa vào độ mau (dày), thưa của các đường sức từ: chỗ đường sức từ càng mau (dày) thì từ trường càng mạnh, chỗ đường sức từ càng thưa thì từ trường càng yếu.
📝 Củng cố
Cho hai thanh nam châm thẳng đặt gần nhau. Hãy chỉ rõ tên các cực của kim nam châm và hai thanh nam châm.
Dựa vào chiều của đường sức từ đi ra từ cực Bắc, đi vào cực Nam của nam châm. Ta xác định được tên các cực của kim nam châm và hai thanh nam châm như hình.
♻️ Vận dụng
Từ hình ảnh của các đường sức từ (Hình 19.5), hãy nêu một phương pháp xác định chiều của đường sức từ nếu biết tên các cực của nam châm.
Chiều của đường sức từ: vào Nam ra Bắc.
✍️ Ghi nhớ
• Các đường sức từ cho phép mô tả từ trường.
• Hướng của đường sức từ tại một vị trí nhất định được quy ước là hướng Nam – Bắc của kim la bàn đặt tại vị trí đó.
BÀI TẬP
✍️ Bài tập
1. Khi quan sát từ phổ của nam châm, ta biết được các đặc điểm nào của từ trường xung quanh nam châm?
Khi quan sát từ phổ của nam châm, ta biết được đặc điểm của từ trường xung quanh nam châm là:
- Đường sức từ là đường cong, hình dạng đối xứng qua trục của thanh nam châm.
- Đường sức từ có chiều đi ra từ cực bắc và đi vào cực nam.
- Đường sức từ càng mau (dày) thì từ trường càng mạnh, đường sức từ càng thưa thì từ trường càng yếu.
✍️ Bài tập
2. a) Quan sát hình bên, hãy mô tả từ phổ của nam châm chữ U.
b) Dùng bút chì vẽ dọc theo các đường của từ phổ để tạo nên đường sức từ.
c) Nêu phương pháp xác định chiều của đường sức từ trên.
a) Từ phổ của nam châm chữ U: ở bên ngoài nam châm là các đường sức từ có dạng những đường vòng cung khép kín. Ở trong khoảng giữa hai cực của nam châm thì các đường sức từ có dạng gần như song song với nhau.
b) Vẽ hình
b) Phương pháp xác định chiều của đường sức từ:
- Xác định các cực của nam châm.
- Xác định chiều của đường sức từ là chiều ra từ cực Bắc và vào từ cực Nam.
SÁCH HỌC SINH (bản in thử)
🔬 ➲ → ⟶ ↑ ↓ ⤑ ⟹ • ❖ ❈ ▲✍️ Ghi nhớ
👨👩👧👦 Thảo luận
🔬 Thực hành
📝 Củng cố
♻️ Vận dụng
📖 Mở rộng
