Sự nhiễm từ của sắt, thép – Nam châm điện chi tiết Vật Lý 9

Sự nhiễm từ của sắt, thép – Nam châm điện là chuyên đề tiếp theo HOCMAI giới thiệu đến các em học sinh, quý thầy cô và quý phụ huynh qua bài viết này. Bài viết gồm phần tóm tắt lý thuyết, phần giải bài tập tập ở SGK Vật Lý 9 và một số bài tập vận dụng.

 

Bài viết tham khảo thêm:

• Tác dụng từ của dòng điện – Từ trường
• Từ phổ – Đường sức từ
• Từ trường của ống dây có dòng điện chạy qua

 

I – Lý thuyết Sự nhiễm từ của sắt, thép – Nam châm điện

1. Sự nhiễm từ của sắt, thép

– Lõi thép hoặc lõi sắt làm tăng tác dụng từ của ống dây có dòng điện.

– Khi ngắt điện, lõi thép vẫn giữ được tính từ còn lõi sắt non thì sẽ mất hết từ tính.

Ngắt công tắc, ống dây có lõi sắt non sẽ không hút các kẹp giấy còn ống dây có lõi thép thì hút được các kẹp giấy.

– Sở dĩ lõi thép hoặc lõi sắt làm tăng tác dụng từ của ống dây bởi vì khi đặt ở trong từ trường thì lõi sắt, lõi thép bị nhiễm từ và chúng trở thành một nam châm.

– Không những sắt, thép mà các vật liệu từ khác như niken, côban,.. đặt ở trong từ trường đều bị nhiễm từ.

2. Nam châm điện

– Người ta đã ứng dụng đặc tính về sự nhiễm từ của sắt để làm ra nam châm điện. Nam châm điện có cấu tạo gồm có một ống dây dẫn trong đó có một lõi sắt non.

– Có thể làm tăng lực từ của nam châm điện tác dụng lên một vật bằng cách cho tăng cường độ của dòng điện chạy qua các vòng dây hoặc tăng số lượng vòng của ống dây.

 

II – Giải bài tập Sự nhiễm từ của sắt, thép – Nam châm điện SGK Vật lí 9

Câu C1 | Trang 68 SGK Vật Lý 9 

Nhận xét về tác dụng từ của ống dây có lõi thép và ống dây có lõi sắt non khi ngắt dòng điện qua ống dây?

Trả lời

Khi ngắt dòng điện chạy qua ống dây, lõi thép vẫn giữ được từ tính còn lõi sắt non đã mất hết từ tính.

Câu C2 | Trang 69 SGK Vật Lý 9 

Quan sát và chỉ ra những bộ phận của nam châm điện được mô tả trên hình 25.3. Cho biết ý nghĩa của những con số khác nhau ghi ở trên ống dây.

Trả lời

– Cấu tạo: Bao gồm một ống dây có nhiều vòng dây quấn ở xung quanh một lõi sắt non.

– Ý nghĩa của những con số khác nhau ghi ở trên ống dây:

• Số 1A – 22: Cho biết ống dây này được dùng với dòng điện có cường độ I = 1A và điện trở của ống dây là R = 22Ω.
• Số 0, 1000, 15000: Cho biết ống dây có thể sử dụng được với các số vòng dây khác nhau, tùy theo cách chọn để nối với hai đầu dây với nguồn điện. Số vòng dây càng lớn → Nam châm điện càng mạnh.

Câu C3 | Trang 69 SGK Vật Lý 9 

So sánh những nam châm điện được mô tả ở trên hình 25.4. Trong những nam châm điện a và b | c và d | b,d và e thì nam châm nào sẽ mạnh hơn?

Trả lời

Ta có: Nam châm nào có dòng điện chạy qua càng lớn và số lượng vòng dây càng nhiều thì nam châm đó sẽ càng mạnh. Vậy:

• Ta thấy các cuộn dây a , b và c có cùng cường độ dòng điện chạy qua là I = 1A nhưng b lại có số vòng dây lớn hơn c và c có số vòng dây lớn hơn a => Nam châm b mạnh hơn c và a; c mạnh hơn a.
• Ta thấy cuộn dây d và e có cùng có cường độ dòng điện đi qua là I = 2A nhưng e lại có số vòng dây lớn hơn => Nam châm e sẽ mạnh hơn nam châm d.

Câu C4 | Trang 69 SGK Vật Lý 9 

Khi ta chạm mũi chiếc kéo vào đầu của thanh nam châm thì sau đó mũi kéo có thể hút được các vụn sắt. Hãy giải thích vì sao?

Trả lời

Do kéo được làm từ vật liệu thép nên khi mũi kéo chạm vào đầu của thanh nam châm thì nó sẽ bị nhiễm từ. Vậy nên sau khi mũi kéo không còn chạm vào nam châm nữa thì nó vẫn hút được vụn sắt.

Câu C5 | Trang 69 SGK Vật Lý 9 

Muốn nam châm điện mất hết từ tính thì cần phải làm thế nào?

Trả lời

Muốn nam châm điện mất hết từ tính thì ta chỉ cần ngắt dòng điện để cho dòng điện không chạy qua ống dây nữa.

Câu C6 | Trang 69 SGK Vật Lý 9 

Nam châm điện được làm ra như thế nào? Nó có gì lợi ích hơn so với nam châm vĩnh cửu?

Trả lời

Nam châm điện được làm ra nhờ việc ứng dụng đặc tính về sự nhiễm điện từ của sắt, nó có cấu tạo bao gồm: Một ống dây dẫn, trong có một lõi sắt non. Khi ta cho dòng điện chạy qua ống dây, xung quanh ống dây sẽ có một từ trường, lõi sắt non sẽ giúp làm tăng từ tính của nam châm. 

Cấu tạo của nam châm điện có lợi thế hơn so với nam châm vĩnh cửu ở chỗ:

• Có thể tăng lực từ của nam châm điện lên cực mạnh bằng cách tăng số lượng vòng dây và tăng cường độ dòng điện chạy qua ống dây.
• Chỉ cần ngắt dòng điện chạy qua ống dây đã khiến nam châm mất hết từ tính.
• Có thể thay đổi được tên các từ cực của nam châm điện bằng cách đổi chiều của dòng điện chạy qua ống dây.

 

III. Bài tập Trắc nghiệm Từ trường của ống dây có dòng điện chạy qua

Câu 1: Khi đặt sắt, niken, thép, coban hay các vật liệu từ khác đặt ở trong từ trường thì:

A) Bị nhiễm điện

B) Bị nhiễm từ

C) Mất hết từ tính

D) Giữ được từ tính lâu dài

Đáp án

→ Đáp án B là đáp án chính xác

Câu 2: Hiện tượng gì sẽ xảy ra với một thanh thép khi ta đặt nó vào trong lòng của một ống dây có dòng điện một chiều chạy qua?

A) Thanh thép bị nóng lên.

B) Thanh thép bị phát sáng.

C) Thanh thép bị đẩy ra khỏi ống dây.

D) Thanh thép trở thành một nam châm.

Đáp án

→ Đáp án D là đáp án chính xác

Câu 3: Nam châm điện có cấu tạo bao gồm:

A) Nam châm vĩnh cửu và lõi sắt non.

B) Cuộn dây dẫn và lõi sắt non.

C) Cuộn dây dẫn và nam châm vĩnh cửu.

D) Nam châm.

Đáp án

→ Đáp án B là đáp án chính xác

Câu 4: Chọn phương án đúng?

A) Khi tăng cường độ dòng điện chạy qua các vòng dây vậy thì lực từ của nam châm điện sẽ giảm.

B) Khi tăng số vòng dây của cuộn dây vậy thì lực từ của nam châm điện giảm.

C) Lõi sắt hoặc lõi thép giúp làm tăng tác dụng từ của ống dây.

D) Sau khi bị nhiễm từ thì cả thép và sắt non đều sẽ không giữ được từ tính lâu dài.

Đáp án

Sau khi bị nhiễm từ thì lõi sắt non sẽ không giữ được từ tính lâu dài còn lõi thép thì vẫn giữ được từ tính lâu dài.

Có thể làm tăng lực từ của nam châm điện tác dụng lên một vật bằng cách cho tăng cường độ của dòng điện chạy qua các vòng dây hoặc tăng số lượng vòng của ống dây.

→ Đáp án C là đáp án chính xác

Câu 5: Trong những trường hợp sau, trường hợp nào vật sẽ có khả năng nhiễm từ và trở thành một nam châm vĩnh cửu?

A) Một vòng dây dẫn làm bằng thép được đưa lại gần một cực của một nam châm điện mạnh trong khoảng thời gian ngắn, rồi đưa ra xa.

B) Một vòng dây dẫn làm bằng sắt non được đưa lại gần với một cực của nam châm điện mạnh trong khoảng thời gian ngắn, rồi đưa ra xa.

C) Một vòng dây dẫn làm bằng sắt non được đưa lại gần với một đầu của nam châm điện mạnh trong khoảng thời gian dài, rồi đưa ra xa.

D) Một lõi sắt non được đặt ở trong lòng một cuộn dây có dòng điện với cường độ dòng điện lớn ở trong một thời gian dài, rồi đưa ra xa.

Đáp án

Sau khi bị nhiễm từ thì lõi sắt non sẽ không giữ được từ tính lâu dài còn lõi thép thì giữ được từ tính lâu dài ⇒ Trường hợp mà vật có khả năng nhiễm từ và trở thành một nam châm vĩnh cửu là: Một vòng dây dẫn làm bằng thép được đưa lại gần một cực của một nam châm điện mạnh trong khoảng thời gian ngắn, rồi đưa ra xa.

→ Đáp án A là đáp án chính xác

Câu 6: Các nam châm điện được mô tả như hình sau:

Hãy cho biết nam châm nào mạnh hơn?

A) Nam châm a

B) Nam châm c

C) Nam châm b

D) Nam châm e

Đáp án

Nam châm nào có dòng điện chạy qua càng lớn và số lượng vòng dây càng nhiều thì nam châm đó sẽ càng mạnh.

→ Đáp án D là đáp án chính xác

Câu 7: Vì sao lõi của nam châm điện không được làm bằng thép mà lại được làm bằng sắt non?

A) Vì lõi sắt non nhiễm từ tốt hơn lõi thép.

B) Vì sử dụng lõi thép thì sau khi nhiễm từ nó sẽ trở thành một nam châm vĩnh cửu.

C) Vì sử dụng lõi thép thì không thể làm thay đổi được cường độ lực từ của nam châm điện.

D) Vì sử dụng lõi thép thì lực từ bị giảm đi so với lúc chưa có lõi.

Đáp án

Lõi của nam châm điện không được làm bằng thép mà lại được làm bằng sắt non bởi vì sử dụng lõi thép thì sau khi bị nhiễm từ nó sẽ trở thành một nam châm vĩnh cửu

→ Đáp án B là đáp án chính xác

Câu 8: Cách nào sau đây để làm tăng lực từ của nam châm điện?

A) Sử dụng dây dẫn to quấn ít vòng.

B) Sử dụng dây dẫn nhỏ quấn nhiều vòng.

C) Tăng số vòng dây dẫn lên và giảm hiệu điện thế đặt vào ở hai đầu ống dây.

D) Tăng đường kính lên và chiều dài của ống dây xuống.

Đáp án

Các cách giúp tăng lực từ của nam châm điện:

• Tăng cường độ dòng điện và giữ nguyên số vòng dây quấn.
• Tăng số vòng dây quấn và giữ nguyên cường độ dòng điện.
• Tăng cả số vòng dây quấn và cường độ dòng điện.

→ Đáp án B là đáp án chính xác

Câu 9: Khi ta đặt một thanh sắt non vào ở trong một ống dây có dòng điện một chiều chạy qua thì thanh sắt sẽ trở thành một nam châm. Hướng Bắc – Nam của nam châm mới được tạo thành đem so với hướng Bắc Nam của ống dây thì:

A) Ngược hướng

B) Vuông góc

C) Cùng hướng

D) Tạo thành một góc 45°

Đáp án

Do sắt non bị nhiễm từ của ống dây nên trở thành nam châm, khi ngắt điện thì sắt non mất hết từ tính. Do đó nếu đầu nào của ống dây là cực gì thì thanh sắt non sẽ có cực tính đó.

→ Đáp án C là đáp án chính xác

Câu 10: Nam châm điện gồm có một cuộn dây dẫn quấn ở xung quanh lõi sắt non có dòng điện chạy qua.

Nếu ta ngắt dòng điện:

A) Lõi sắt non có từ tính tạo ra từ trường mạnh → Có thể hút được sắt, thép…

B) Lõi sắt non có từ tính tạo ra từ trường yếu → Không thể hút được sắt, thép…

C) Lõi sắt non không có từ tính → Có thể hút được sắt, thép…

D) Lõi sắt non không có từ tính → Không thể hút được sắt, thép…

Đáp án

Nếu ta ngắt dòng điện, lõi sắt non không còn có từ tính, vậy nên không thể hút được sắt, thép…

→ Đáp án D là đáp án chính xác

 

Vậy là chúng ta đã tham khảo hết nội dung của bài viết giới thiệu về chuyên đề Sự nhiễm từ của sắt, thép – Nam châm điện. Hy vọng với những chia sẻ của HOCMAI qua bài viết sẽ giúp các em học sinh nắm chắc bài và học tốt môn Vật Lý 9.