Giải khoa học tự nhiên 7 Bài 21: Nam châm điện

Mở đầu trang 102 Bài 21 KHTN 7

Một số cần cẩu dùng lực từ có thể nhấc được các vật nặng hàng chục tấn bằng sắt, thép lên cao. Có phải chúng hoạt động nhờ nam châm vĩnh cửu không?

Hướng dẫn giải

Một số cần cẩu dùng lực từ có thể nhấc được các vật nặng hàng chục tấn bằng sắt, thép lên cao. Chúng hoạt động nhờ nam châm điện.

Thảo luận

Thảo luận 1 trang 102 KHTN 7

Mô tả hiện tượng xảy ra giữa đinh vít và các kẹp giấy trong hai trường hợp có dòng điện và không có dòng điện đi qua ống dây.

Hướng dẫn giải

Khi có dòng điện, đinh vít hút các kẹp giấy. Khi không có dòng điện, đinh vít không hút các kẹp giấy.

Thảo luận 2 trang 102 KHTN 7

Nếu xem đinh vít trở thành nam châm khi có dòng điện đi qua cuộn dây, làm thế nào để xác định các cực của nam châm này (Hình 21.1)?

Hướng dẫn giải

Nếu xem đinh vít trở thành nam châm khi có dòng điện chạy qua cuộn dây, để xác định các cực của nam châm này, ta sử dụng một nam châm khác đã biết rõ hai cực và đưa một cực (ví dụ cực bắc) của nam châm đã biết rõ hai cực lại gần đinh vít, nếu hai nam châm hút nhau thì đầu hút nhau là cực bắc, còn đẩy nhau thì đầu của đinh vít là cực nam.

Thảo luận 3 trang 103 KHTN 7

Vì sao khi ngắt dòng điện, đinh vít không còn hút các kẹp giấy

Hướng dẫn giải

Khi ngắt dòng điện, xung quanh đinh vít không còn tồn tại từ trường, đinh vít không có từ tính nên đinh vít không còn hút các kẹp giấy.

Thảo luận 4 trang 103 KHTN 7

Quan sát Hình 21.2, ta có thể kết luận gì về lực từ và từ trường của nam châm điện khi sử dụng hai viên pin thay vì một viên pin?

Hướng dẫn giải

Lực từ và từ trường của nam châm điện khi sử dụng hai viên pin lớn hơn khi sử dụng một viên pin.

Luyện tập trang 103 KHTN 7

Giải thích vì sao chiếc cần cẩu đã nêu ở đầu bài học có thể tạo ra lực từ mạnh.

Hướng dẫn giải

Chiếc cần cẩu đã nêu ở đầu bài học có năng lượng rất lớn, năng lượng này đã chuyển hóa thành điện năng, điện năng lớn nên độ lớn lực từ của nam châm điện trong cần cẩu lớn.

Thảo luận 5 trang 103 KHTN 7

Hãy mô tả chiều của dòng điện trong Hình 21.3.

Hướng dẫn giải

Chiều của dòng điện trong Hình 21.3: Khi bật công tắc, trong mạch xuất hiện dòng điện đi từ cực dương của pin, qua cuộn dây và đi vào cực âm của pin theo chiều ngược chiều kim đồng hồ.

Thảo luận 6 trang 103 KHTN 7

Đặt một kim nam châm bên cạnh đầu đinh vít. Quan sát và nhận xét chiều của kim nam châm trước và sau khi đổi chiều dòng điện.

Hướng dẫn giải

Khi đặt kim nam châm bên cạnh đầu đinh vít, chiều của kim nam châm trước và sau ghi đổi chiều dòng điện cũng đổi chiều.

Giải Bài tập

Bài 1 trang 104 KHTN 7

Khi chế tạo nam châm điện đơn giản, ta chọn vật liệu nào để làm lõi của nam châm điện?

Hướng dẫn giải

Khi chế tạo nam châm điện đơn giản, ta nên chọn sắt làm lõi của nam châm điện.

Bài 2 trang 104 KHTN 7

Nêu các ứng dụng của nam châm điện

Hướng dẫn giải

Ứng dụng của nam châm điện là:

• Trong máy tính và điện tử: nam châm thay đổi hướng của vật liệu từ tính trên đĩa cứng trong các phân đoạn truyền dữ liệu.
• Trong các ngành công nghiệp: trong máy phát điện, nam châm đã biến năng lượng cơ học thành điện năng.
•  Trong y học: Các bệnh viện có sử dụng kĩ thuuaatj chuẩn đoán bệnh cho bệnh nhân. Nó là kĩ thuật chụp cộng hưởng từ, một kĩ thuật chuẩn đoán hình hiện đại dùng từ trường và sóng ra-đi-o nhằm giải quyết tại chỗ các vấn đề trong bộ phận cơ thể của bệnh nhân mà không cần phải phẫu thuật vẫn có thể chuẩn đoán được tình trạng bệnh nhân.
• Trong giao thông vận tải: Nhờ nam châm điện giúp cho vận tốc của tàu nhanh hơn, đạt tốc độ cao hơn.

Bài 3 trang 104 KHTN 7

Dùng nam châm điện sẽ có những ưu điểm và hạn chế nào so với dùng nam châm vĩnh cửu?

Hướng dẫn giải

Ưu điểm của nam châm điện so với nam châm vĩnh cửu là:

• Có thể tạo nam châm điện cực mạnh bằng cách tăng số vòng dây và tăng cường độ dòng điện đi qua ống dây
• Chỉ cần ngắt dòng điện đi qua ống dây là nam châm mất hết từ tính.
• Có thể thay đổi tên các cực của nam châm điện bằng cách đổi chiều dòng điện qua ống dây.

Nhược điểm của nam châm điện so với nam châm vĩnh cửu là:

• Khi vận hành , sử dụng thì nam châm điện cần phải có một điện năng mạnh (dòng điện mạnh). Nếu dòng điện yếu, không ổn định thì sẽ dẫn đến tuổi thọ của sản phẩm thấp và hoạt động kém hiệu quả.