Tác dụng của từ của dòng điện. Từ trường - Từ phổ - Đường sức từ ( Có lời giải chi tiết)

TÁC DỤNG TỪ CỦA DÒNG ĐIỆN. TỪ TRƯỜNG - TỪ PHỔ - ĐƯỜNG SỨC TỪ.

1. Tác dụng từ của dòng điện: Dòng điện chạy trong dây dẫn thẳng hay trong dây dẫn có hình dạng bất kì đều có tác dụng từ (gọi là lực từ) lên kim nam châm đặt gần đó. Ta nói rằng dòng điện có tác dụng từ.

2. Từ trường: - Không gian xung quanh nam châm, xung quanh dòng điện có khả năng tác dụng từ lên kim nam châm đặt gần nó. Ta nói không gian đó có từ trường.

- Tại mỗi vị trí nhất định trong từ trường của thanh nam châm hoặc của dòng điện, kim nam châm đều chỉ một hướng xác định.

- Để nhận biết trong một vùng không gian có từ trường hay khôngngười ta dùng kim nam châm thử.

3. Từ phổ: Từ phổ cho ta một hình ảnh trực quan về từ trường. Có thể thu được từ phổ bằng cách rắc mạt sắt lên tấm bìa đặt trong từ trường rồi gõ nhẹ cho các mạt sắt tự sắp xếp trên tấm bìa.

4. Đường sức từ: - Đường sức từ chính là hình ảnh cụ thể của từ trường, đây cũng chính là hình dạng sắp xếp của các mạt sắt trên tấm bìa trong từ trường.

- Các đường sức từ có chiều xác định. ở bên ngoài nam châm, chúng là những đường cong có chiều đi ra từ cực bắc và đi vào cực nam.

5. Từ phổ, đường sức từ của ống dây có dòng điện chạy qua.

- Phần từ phổ ở bên ngoài ống dây có dòng điện chạy qua giống từ phổ bên ngoài của 1 thanh nam  châm.

- Đường sức từ của ống dây có dòng điện chạy qua là những đường cong khép kín, bên trong lòng ống dây đường sức từ là những đoạn thẳng song song nhau.

- Tại hai đầu ống dây, các đường sức từ có chiều đi vào một đầuvà cùng đi ra ở đầu kia. Chính vì vậy, người ta coi hai đầu ống dây có dòng điện chạy qua cũng là hai cực từ: Đầu có các đường sức từ đi ra là cực bắc, đầu có các đường sức từ đi vào là cực nam.

6. Quy tắc nắm tay phải: Nắm bàn tay phải, rồi đặt sao cho bốn ngón tay hướng theo chiều dòng điện chạy qua các vòng dây thì ngón tay cái choãi ra chỉ chiều của đường sức từ trong lòng ống dây.

PHẦN II: BÀI TẬP VẬN DỤNG.

Bài 1: Làm thế nào ta có thể nhận biết được các từ cực của một thanh nam châm khi nó đã bị phai màu khi trong tay chỉ có một sợi dây chỉ.

Bài 2: Có hai thanh kim loại A và B hoàn toàn giống hệt nhau, nhưng trong đó có một thanh chưa nhiễm từ và một thanh đã nhiễm từ. Làm thế nào để chỉ ra được đâu là thanh đã nhiễm từ. (Không được dùng một vật khác)

Bài 3: Trái đất là một nam châm khổng lồ nên nó cũng có hai từ cực. Có một học sinh nói rằng: “Từ cực Bắc của trái đất ở gần cực Bắc địa lí của trái đất”. Điều đó đúng hay sai. Tại sao.

Bài 4. Muốn tạo ra nam châm vĩnh cửu người ta làm thế nào. Hãy nêu vài ứng dụng của nam châm vĩnh cửu.

Bài 5. Ở phòng thí nghiệm có 4 thanh nam châm thẳng, một học sinh sắp xếp

chúng như hình vẽ. Theo em sự sắp xếp đó có được không, tại sao.

Hãy trình bày cách sắp xếp của mình.

 Bài 6. Hãy nêu thí nghiệm chứng tỏ xung quanh dòng điện có từ trường.

Bài 7. Làm thế nào để nhận biết một môi trường có từ trường hay không, chỉ được phép dùng một kim nam châm thử.

Bài 8. Tại sao người ta lại khuyên rằng không nên để các loại đĩa từ có dữ liệu (đĩa mềm vi tính) gần các nam châm. Hãy giải thích vì sao ?.

Bài 9. Trường hợp nào sau đây là biểu hiện của “từ trường”.

A. Dây dẫn nóng lên khi có dòng điện chạy qua.

B. Dòng điện có thể phân tích muối đồng và giải phóng đồng nguyên chất.

C. Cuộn dây có dòng điện quấn xung quanh lõi sắt non, hút được những vật nhỏ bằng sắt.

D. Dòng điện có thể gây co giật hoặc làm chết người.

Bài 10. Nêu phương án dùng một kim nam châm để:

1. Phát hiện trong đoạn dây dẫn có dòng điện hay không.

2. Chứng tỏ xung quanh trái đất có từ trường.

Bài 11. Hãy chứng tỏ rằng các đường sức từ của một nam châm bất kì không bao giờ cắt nhau.

Bài 12. Một học sinh đã dùng một thanh nam châm và một tấm xốp mỏng để xác định phương hướng. Hỏi học sinh đó đã dựa trên nguyên tắc nào và đã làm như thế nào.

Bài 13. Hình 1 là dạng đường sức từ của một thanh nam châm.

1. Hãy vẽ thêm chiều của các đường sức từ.

2. Nếu đặt các kim nam châm (có thể quay tự do) vào các điểm A, B và C     

thì chúng sẽ định hướng như thế nào. Vẽ hình minh hoạ.

Bài 14. Trên hình 2 cho biết chiều đường sức từ của hai nam châm thẳng

đặt gần nhau. Hãy chỉ rõ tên các từ cực A và B của hai nam châm.

PHẦN III: HƯỚNG DẪN GIẢI.                                                                              

Bài 1. Buộc sợi chỉ vào điểm giữa của thanh nam châm rồi trêo lên một điểm cố định.

Bài 2. Từ trường của nam châm thẳng mạnh nhất ở hai đầu và yếu nhất ở khoảng giữa. Ta làm như sau:

-         Lần 1: Đặt một đầu của thanh A vào giữa thanh B.

-         Lần 2: Đặt một đầu của thanh B vào giữa thanh A.

Nếu lần đầu lực hút mạnh hơn lần hai thì thanh A đã nhiễm từ. Ngược lại, nếu lần 2 lực hút mạnh hơn lần 1 thì thanh B đã nhiễm từ.

Bài 3. Học sinh nói sai.

Bài 4. - Đặt thanh thép vào trong từ trường. Sau một thời gian thanh thép trở thành nam châm vĩnh cửu. 

- Máy phát điện, máy điện thoại, la bàn, nhận biết các từ cực của các nam châm…

Bài 5. - Không được, sắp xếp như vậy thì các nam châm đó sẽ bị khử từ rất nhanh.

- Ta nên sắp xếp như sau, bởi vì khi sắp xếp như vậy các đường sức từ của các nam

châm  chỉ tập chung trong các nam châm mà không bị tản ra ngoài không khí.

Bài 6. Đặt kim nam châm lên trục quay, để kim nam châm định hướng Bắc - Nam địa

lí. Tiếp theo đặt dây dẫn thẳng song song với phương của kim nam châm. Khi có dòng

điện chạy qua thì kim nam châm lệch khỏi hướng ban đầu. Chứng tỏ có lực từ tác dụng lên kim nam châm.

Bài 7. Đặt và di chuyển châm thử vào trong môi trường cần nhận biết, nếu phương của trục của kim nam châm thử luôn thay đổi thì môi trường đó có từ trường.

Bài 8. Dữ liệu (thông tin) trên các đĩa từ là do sự sắp xếp các nam châm tí hon theo một trật tự xác định.

Bài 9. C.

Bài 10. 1. Đưa kim nam châm đến các vị trí khác nhau xung quanh dây dẫn

cần kiểm tra, nếu kim nam châm bị lệch khỏi hướng Bắc - Nam thì kết

luận trong dây dẫn có dòng điện.

2. Đặt kim nam châm tự do trên trục thẳng đứng, thấy kim nam châm luôn định hướng Nam - Bắc.

Bài 11. Nếu hai đường sức từ cắt nhau như hình vẽ thì khi đặt nam châm thử tại

điểm cắt đó, nam châm thử sẽ định hướng sao cho trục của kim nam châm vừa

tiếp xúc với đường (1) cũng vừa phải tiếp xúc với đường (2).

Điều này mâu thuẫn với thực nghiệm vì kim nam châm chỉ có thể nằm theo một hướng

nhất định. Vậy các đường sức từ không thể cắt nhau.

Bài 12. Nguyên tắc: Xung quanh trái đất có từ trường, từ trường của trái đất luôn làm cho kim nam châm định hướng Nam - Bắc.

Cách làm: Đặt thanh nam châm lên tấm xốp rồi thả nhẹ để chúng nổi trong chậu nước, sau một thời gian ngắn nam châm sẽ định hướng Nam - Bắc. (Hệ thống trên tương tự như một chiếc la bàn).

Bài 13. Chiều các đường sức từ: Ra Bắc vào Nam.

Bài 14. A là từ cực Bắc, B là từ cực Nam.

. T¸c dông tõ cña dßng ®iÖn. Tõ tr­êng - Tõ phæ - ®­êng søc tõ.

1. T¸c dông tõ cña dßng ®iÖn: Dßng ®iÖn ch¹y trong d©y dÉn th¼ng hay trong d©y dÉn cã h×nh d¹ng bÊt k× ®Òu cã t¸c dông tõ (gäi lµ lùc tõ) lªn kim nam ch©m ®Æt gÇn ®ã. Ta nãi r»ng dßng ®iÖn cã t¸c dông tõ.

2. Tõ tr­êng: - Kh«ng gian xung quanh nam ch©m, xung quanh dßng ®iÖn cã kh¶ n¨ng t¸c dông tõ lªn kim nam ch©m ®Æt gÇn nã. Ta nãi kh«ng gian ®ã cã tõ tr­êng.

- T¹i mçi vÞ trÝ nhÊt ®Þnh trong tõ tr­êng cña thanh nam ch©m hoÆc cña dßng ®iÖn, kim nam ch©m ®Òu chØ mét h­íng x¸c ®Þnh.

- §Ó nhËn biÕt trong mét vïng kh«ng gian cã tõ tr­êng hay kh«ngng­êi ta dïng kim nam ch©m thö.

3. Tõ phæ: Tõ phæ cho ta mét h×nh ¶nh trùc quan vÒ tõ tr­êng. Cã thÓ thu ®­îc tõ phæ b»ng c¸ch r¾c m¹t s¾t lªn tÊm b×a ®Æt trong tõ tr­êng råi gâ nhÑ cho c¸c m¹t s¾t tù s¾p xÕp trªn tÊm b×a.

4. §­êng søc tõ: - §­êng søc tõ chÝnh lµ h×nh ¶nh cô thÓ cña tõ tr­êng, ®©y còng chÝnh lµ h×nh d¹ng s¾p xÕp cña c¸c m¹t s¾t trªn tÊm b×a trong tõ tr­êng.

- C¸c ®­êng søc tõ cã chiÒu x¸c ®Þnh. ë bªn ngoµi nam ch©m, chóng lµ nh÷ng ®­êng cong cã chiÒu ®i ra tõ cùc b¾c vµ ®i vµo cùc nam.

5. Tõ phæ, ®­êng søc tõ cña èng d©y cã dßng ®iÖn ch¹y qua.

- PhÇn tõ phæ ë bªn ngoµi èng d©y cã dßng ®iÖn ch¹y qua gièng tõ phæ bªn ngoµi cña 1 thanh nam  ch©m.

- §­êng søc tõ cña èng d©y cã dßng ®iÖn ch¹y qua lµ nh÷ng ®­êng cong khÐp kÝn, bªn trong lßng èng d©y ®­êng søc tõ lµ nh÷ng ®o¹n th¼ng song song nhau.

- T¹i hai ®Çu èng d©y, c¸c ®­êng søc tõ cã chiÒu ®i vµo mét ®Çuvµ cïng ®i ra ë ®Çu kia. ChÝnh v× vËy, ng­êi ta coi hai ®Çu èng d©y cã dßng ®iÖn ch¹y qua còng lµ hai cùc tõ: §Çu cã c¸c ®­êng søc tõ ®i ra lµ cùc b¾c, ®Çu cã c¸c ®­êng søc tõ ®i vµo lµ cùc nam.

6. Quy t¾c n¾m tay ph¶i: N¾m bµn tay ph¶i, råi ®Æt sao cho bèn ngãn tay h­íng theo chiÒu dßng ®iÖn ch¹y qua c¸c vßng d©y th× ngãn tay c¸i cho·i ra chØ chiÒu cña ®­êng søc tõ trong lßng èng d©y.

PhÇn ii: bµi tËp vËn dông.

Bµi 1: Lµm thÕ nµo ta cã thÓ nhËn biÕt ®­îc c¸c tõ cùc cña mét thanh nam ch©m khi nã ®· bÞ phai mµu khi trong tay chØ cã mét sîi d©y chØ.

Bµi 2: Cã hai thanh kim lo¹i A vµ B hoµn toµn gièng hÖt nhau, nh­ng trong ®ã cã mét thanh ch­a nhiÔm tõ vµ mét thanh ®· nhiÔm tõ. Lµm thÕ nµo ®Ó chØ ra ®­îc ®©u lµ thanh ®· nhiÔm tõ. (Kh«ng ®­îc dïng mét vËt kh¸c)

Bµi 3: Tr¸i ®Êt lµ mét nam ch©m khæng lå nªn nã còng cã hai tõ cùc. Cã mét häc sinh nãi r»ng: “Tõ cùc B¾c cña tr¸i ®Êt ë gÇn cùc B¾c ®Þa lÝ cña tr¸i ®Êt”. §iÒu ®ã ®óng hay sai. T¹i sao.

Bµi 4. Muèn t¹o ra nam ch©m vÜnh cöu ng­êi ta lµm thÕ nµo. H·y nªu vµi øng dông cña nam ch©m vÜnh cöu.

Bµi 5.ë phßng thÝ nghiÖm cã 4 thanh nam ch©m th¼ng, mét häc sinh s¾p xÕp

chóng nh­ h×nh vÏ. Theo em sù s¾p xÕp ®ã cã ®­îc kh«ng, t¹i sao.

H·y tr×nh bµy c¸ch s¾p xÕp cña m×nh.

 Bµi 6. H·y nªu thÝ nghiÖm chøng tá xung quanh dßng ®iÖn cã tõ tr­êng.

Bµi 7. Lµm thÕ nµo ®Ó nhËn biÕt mét m«i tr­êng cã tõ tr­êng hay kh«ng, chØ ®­îc phÐp dïng mét kim nam ch©m thö.

Bµi 8. T¹i sao ng­êi ta l¹i khuyªn r»ng kh«ng nªn ®Ó c¸c lo¹i ®Üa tõ cã d÷ liÖu (®Üa mÒm vi tÝnh) gÇn c¸c nam ch©m. H·y gi¶i thÝch v× sao ?.

Bµi 9. Tr­êng hîp nµo sau ®©y lµ biÓu hiÖn cña “tõ tr­êng”.

A. D©y dÉn nãng lªn khi cã dßng ®iÖn ch¹y qua.

B. Dßng ®iÖn cã thÓ ph©n tÝch muèi ®ång vµ gi¶i phãng ®ång nguyªn chÊt.

C. Cuén d©y cã dßng ®iÖn quÊn xung quanh lâi s¾t non, hót ®­îc nh÷ng vËt nhá b»ng s¾t.

D. Dßng ®iÖn cã thÓ g©y co giËt hoÆc lµm chÕt ng­êi.

Bµi 10. Nªu ph­¬ng ¸n dïng mét kim nam ch©m ®Ó:

1. Ph¸t hiÖn trong ®o¹n d©y dÉn cã dßng ®iÖn hay kh«ng.

2. Chøng tá xung quanh tr¸i ®Êt cã tõ tr­êng.

Bµi 11. H·y chøng tá r»ng c¸c ®­êng søc tõ cña mét nam ch©m bÊt k× kh«ng bao giê c¾t nhau.

Bµi 12. Mét häc sinh ®· dïng mét thanh nam ch©m vµ mét tÊm xèp máng ®Ó x¸c ®Þnh ph­¬ng h­íng. Hái häc sinh ®ã ®· dùa trªn nguyªn t¾c nµo vµ ®· lµm nh­ thÕ nµo.

Bµi 13. H×nh 1 lµ d¹ng ®­êng søc tõ cña mét thanh nam ch©m.

1. H·y vÏ thªm chiÒu cña c¸c ®­êng søc tõ.

2. NÕu ®Æt c¸c kim nam ch©m (cã thÓ quay tù do) vµo c¸c ®iÓm A, B vµ C     A               N     S

th× chóng sÏ ®Þnh h­íng nh­ thÕ nµo. VÏ h×nh minh ho¹.

Bµi 14. Trªn h×nh 2 cho biÕt chiÒu ®­êng søc tõ cña hai nam ch©m th¼ng

®Æt gÇn nhau. H·y chØ râ tªn c¸c tõ cùc A vµ B cña hai nam ch©m.

PhÇn iii: h­íng dÉn gi¶i.                                                                                A               B

Bµi 1. Buéc sîi chØ vµo ®iÓm gi÷a cña thanh nam ch©m råi trªo lªn mét ®iÓm cè ®Þnh.

Bµi 2. Tõ tr­êng cña nam ch©m th¼ng m¹nh nhÊt ë hai ®Çu vµ yÕu nhÊt ë kho¶ng gi÷a. Ta lµm nh­ sau:

-         LÇn 1: §Æt mét ®Çu cña thanh A vµo gi÷a thanh B.

-         LÇn 2: §Æt mét ®Çu cña thanh B vµo gi÷a thanh A.

NÕu lÇn ®Çu lùc hót m¹nh h¬n lÇn hai th× thanh A ®· nhiÔm tõ. Ng­îc l¹i, nÕu lÇn 2 lùc hót m¹nh h¬n lÇn 1 th× thanh B ®· nhiÔm tõ.

Bµi 3. Häc sinh nãi sai.

Bµi 4. - §Æt thanh thÐp vµo trong tõ tr­êng. Sau mét thêi gian thanh thÐp trë thµnh nam ch©m vÜnh cöu. 

- M¸y ph¸t ®iÖn, m¸y ®iÖn tho¹i, la bµn, nhËn biÕt c¸c tõ cùc cña c¸c nam ch©m…

Bµi 5. - Kh«ng ®­îc, s¾p xÕp nh­ vËy th× c¸c nam ch©m ®ã sÏ bÞ khö tõ rÊt nhanh.

- Ta nªn s¾p xÕp nh­ sau, bëi v× khi s¾p xÕp nh­ vËy c¸c ®­êng søc tõ cña c¸c nam

ch©m  chØ tËp chung trong c¸c nam ch©m mµ kh«ng bÞ t¶n ra ngoµi kh«ng khÝ.

Bµi 6. §Æt kim nam ch©m lªn trôc quay, ®Ó kim nam ch©m ®Þnh h­íng B¾c - Nam ®Þa

lÝ. TiÕp theo ®Æt d©y dÉn th¼ng song song víi ph­¬ng cña kim nam ch©m. Khi cã dßng

®iÖn ch¹y qua th× kim nam ch©m lÖch khái h­íng ban ®Çu. Chøng tá cã lùc tõ t¸c dông lªn kim nam ch©m.

Bµi 7. §Æt vµ di chuyÓn ch©m thö vµo trong m«i tr­êng cÇn nhËn biÕt, nÕu ph­¬ng cña trôc cña kim nam ch©m thö lu«n thay ®æi th× m«i tr­êng ®ã cã tõ tr­êng.

Bµi 8. D÷ liÖu (th«ng tin) trªn c¸c ®Üa tõ lµ do sù s¾p xÕp c¸c nam ch©m tÝ hon theo mét trËt tù x¸c ®Þnh.

Bµi 9. C.

Bµi 10. 1. §­a kim nam ch©m ®Õn c¸c vÞ trÝ kh¸c nhau xung quanh d©y dÉn

cÇn kiÓm tra, nÕu kim nam ch©m bÞ lÖch khái h­íng B¾c - Nam th× kÕt

luËn trong d©y dÉn cã dßng ®iÖn.

2. §Æt kim nam ch©m tù do trªn trôc th¼ng ®øng, thÊy kim nam ch©m lu«n ®Þnh h­íng Nam - B¾c.

Bµi 11. NÕu hai ®­êng søc tõ c¾t nhau nh­ h×nh vÏ th× khi ®Æt nam ch©m thö t¹i

®iÓm c¾t ®ã, nam ch©m thö sÏ ®Þnh h­íng sao cho trôc cña kim nam ch©m võa

tiÕp xóc víi ®­êng (1) còng võa ph¶i tiÕp xóc víi ®­êng (2).

§iÒu nµy m©u thuÉn víi thùc nghiÖm v× kim nam ch©m chØ cã thÓ n»m theo mét h­íng

nhÊt ®Þnh. VËy c¸c ®­êng søc tõ kh«ng thÓ c¾t nhau.

Bµi 12. Nguyªn t¾c: Xung quanh tr¸i ®Êt cã tõ tr­êng, tõ tr­êng cña tr¸i ®Êt lu«n lµm cho kim nam ch©m ®Þnh h­íng Nam - B¾c.

C¸ch lµm: §Æt thanh nam ch©m lªn tÊm xèp råi th¶ nhÑ ®Ó chóng næi trong chËu n­íc, sau mét thêi gian ng¾n nam ch©m sÏ ®Þnh h­íng Nam - B¾c. (HÖ thèng trªn t­¬ng tù nh­ mét chiÕc la bµn).

Bµi 13. ChiÒu c¸c ®­êng søc tõ: Ra B¾c vµo Nam.

Bµi 14. A lµ tõ cùc B¾c, B lµ tõ cùc Nam.