Bài 29: Thực hành: Chế tạo nam châm vĩnh cửu, nghiệm lại từ tính của ống dây có dòng điện

A. Lý thuyết

• Nam châm là những vật có tính chất từ (từ tính), chúng có thể hút các vật bằng sắt, thép và làm quay kim nam châm.
• Nam châm vĩnh cửu (thường gọi tắt là nam châm) có từ tính tồn tại trong một thời gian khá dài.
• Trong cuộc sống, nam châm vĩnh cửu được sản xuất với nhiều hình dạng khác nhau và bằng vật liệu khác nhau
• Mỗi nam châm có hai cực từ: Cực Bắc và cực Nam.
• Kí hiệu các cực của nam châm:

Kí hiệu theo màu sắc: Cực Nam sơn màu đỏ, cực Bắc sơn màu xanh.

Kí hiệu bằng chữ: Cực Nam viết chữ S, cực Bắc viết chữ N.

• Khi đưa cực từ của hai nam châm lại gần nhau thì chúng hút nhau nếu các cực khác tên, đẩy nhau nếu các cực cùng tên.

B. Nội dung thực hành

I. Chuẩn bị

Đối với mỗi nhóm học sinh :

• Hai nguồn điện: 3V và 6V.
• Một công tắc.
• Ống dây A khoảng 200 vòng, quấn trên ống nhựa hoặc bìa cứng. Đường kính của ống cỡ 1cm (hình 29.1a).
• Ống dây B khoảng 300 vòng, quấn trên một ống nhựa đường kính khoảng 5cm, trên mặt ống có khoét một lỗ tròn, đường kính 2mm (hình 29.1b).

• Hai đoạn dây dẫn, một bằng thép, một bằng đồng dài cỡ 3,5cm.
• Một la bàn.
• Hai đoạn chỉ nilon mảnh, mỗi đoạn dài 15cm.
• Một bút dạ để đánh dấu.
• Giá thí nghiệm.

II. Nội dung thực hành

1. Chế tạo nam châm vĩnh cửu

Nối hai đầu ống dây A với nguồn điện 3V. Đặt đồng thời các đoạn dây thép và đồng dọc trong onong dây khoảng thời gian từ 1 đến 3 phút.

Tử nam châm: Lấy các đoạn dây kim loại ra khỏi ống dây, lần lượt treo mỗi đoạn nằm thăng bằng nhờ một sợi chỉ không xoắn, sau khi đứng yên, nó nằm dọc theo phương nào.

Xoay cho đoạn kim loại lệch khỏi hướng ban đầu, buông tay, sau khi cân bằng trở lại, đoạn kim loại nằm dọc theo phương nào? Làm như vậy 3 lần đối với mỗi đoạn kim loại.

Ghi kết quả vào bảng 1 của mẫu báo cáo để xác định đoạn kim loại nào đã trở thành nam châm vĩnh cửu.

Dùng bút dạ đánh dấu tên cực từ của nam châm vừa được chế tạo.

2. Nghiệm lại từ tính của ống dây 

Đặt ống dây B nằm ngang, luồn qua lỗ tròn trên ống dây B để treo nam châm vừa được chế tạo vào trong lòng ống dây. Xoay ống dây sao cho nam châm nằm song song với mặt phẳng của các vòng dây. Cố định sợi chỉ treo nam châm vào giá thí nghiệm. Mắc ống dây vào mạch điện có nguồn 6V.

Đóng mạch điện. Quan sát hiện tượng xảy ra với nam châm, cho nhận xét. Dựa vào chiều của nam chaam trong lòng ống dây, xác định tên cực từ và chiều của dòng điện chạy qua ống dây. Kiểm tra lại kết quả vừa thu được thông qua dấu các cực nguồn điện, ghi vào bảng 2 mẫu báo cáo.

Đổi cực của nguồn điện để đổi chiều dòng điện đi vào cuộn dây. Lặp lại công việc như đã làm ở phần trên, ghi kết quả vào mục 2 của mẫu báo cáo.

III. Mẫu báo cáo

THỰC HÀNH: XÁC ĐỊNH CÔNG SUẤT CỦA CÁC DỤNG CỤ ĐIỆN

Họ và tên:............................................                 Lớp:.................................

1. Trả lời câu hỏi

C1: Làm thế nào để cho một thanh thép nhiễm từ?

Hướng dẫn:

Đặt thanh thép vào trong từ trường (chẳng hạn: đặt thanh thép vào trong lòng ống dây rồi cho dòng điện chạy qua ống dây hoặc đặt trong từ trường của nam châm).

C2: Có những cách nào để nhận biết một chiếc kim bằng thép đã bị nhiễm từ hay chưa?

Hướng dẫn:

Để nhận biết chiếc kim bằng thép đã bị nhiễm từ hay chưa học sinh sẽ thử các cách sau:

• Cách 1: Treo kim thăng bằng trên một sợi dây không xoắn xem nó có chỉ hướng Nam - Bắc hay không.
• Cách 2: Đưa kim lại gần các mạt sắt xem kim có hút mạt sắt hay không.
• Cách 3: Dùng một thanh nam chân thẳng đưa lại gần chiếc kim bằng thép sau đó lần lượt thay đổi từ cực của thanh nam châm thì ta thấy hiện tượng đẩy, hút.

C3: Nêu cách xác định tên từ cực của một ống dây có dòng điện chạy qua và chiều dòng điện trong các vòng dây bằng một kim nam châm?

Hướng dẫn:

• Đặt kim nam châm lại gần cuộn dây có dòng điện chạy qua.
• Căn cứ vào định hướng của kim nam châm mà xác định chiều các đường sức từ trong lòng ống dây từ đó ta xác định được từ cực của ống dây (lưu ý: chiều của từ trường là ra Bắc vào Nam).
• Sau đó dùng quy tắc nắm bàn tay phải để xác định chiều của dòng điện trong các vòng dây.

2. Kết quả chế tạo nam châm vĩnh cửu

Bảng 1: 

3. Kết quả nghiệm lại tính từ của ốn dây dẫn có dòng điện

Bảng 2: