Giải bài tập Khoa học tự nhiên 7 Kết nối tri thức Bài 20: Chế tạo nam châm điện đơn giản

Hình trên là nam châm của cần cẩu dọn rác kim loại. Nhờ nam châm này cần cẩu có thể lấy rác kim loại là hợp kim của sắt, ở đống rác và di chuyển đến các thùng xe chở rác rồi thả xuống. Nhiều khi rác là những tấm kim loại lớn, nặng hàng trăm kilôgam. Nam châm ở cần cẩu có phải là loại nam châm vĩnh cửu mà ta đã học không? Tại sao?

Làm cách nào biết ống dây đã trở thành nam châm điện?

Cách làm:

Dùng đoạn dây đồng đường kính 0,2 mm quấn xung quanh một ống nhựa, luồn vào trong một chiếc đinh sắt dài, nối hai đầu dây với nguồn điện (pin) qua một công tắc điện như Hình 20.2.

Tiến hành thí nghiệm:

Lần lượt thực hiện các động tác:

- Đóng công tắc điện; kiểm tra xung quanh nam châm điện có từ trường không?

- Ngắt công tắc điện; kiểm tra xung quanh nam châm còn từ trường không?

- Thay đổi nguồn điện (bằng cách tăng số pin), đóng công tắc điện; dùng các ghim giấy bằng sắt để kiểm tra xem lực từ của nam châm thay đổi như thế nào (nếu nam châm hút được nhiều ghim giấy bằng sắt hơn thì lực từ mạnh hơn).

- Thay đổi cực của nguồn điện; dùng kim nam châm thử để kiểm tra xem chiều từ trường có thay đổi không?

Hình 20.2. Sơ đồ cấu tạo nam châm điện đơn giản

Từ kết quả thí nghiệm rút ra kết luận gì về từ trường của nam châm điện?

1. Tạo được một nam châm điện bằng những vật liệu thông dụng.

2. Trình bày được một số ứng dụng của nam châm điện trong đời sống, chẳng hạn vì sao nam châm của cần cẩu dọn rác là nam châm điện.

Làm thế nào để thay đổi cực từ của nam châm điện?

Trong điều kiện chỉ có dòng điện yếu chạy vào ống dây dẫn của nam châm điện, phải như thế nào để lực từ của nam châm điện mạnh hơn?

 Hình 20.1 vẽ ba nam châm điện A, B, C. Mỗi nam châm đều có cùng một dòng điện chạy vào ống dây.

a) Giải thích vì sao từ trường của nam châm điện B mạnh hơn từ trường của nam châm điện A.

b) Giải thích vì sao từ trường của nam châm điện C mạnh hơn từ trường của nam châm điện B.

c) Bằng cách nào có thể xác định các vị trí bên ngoài nam châm điện C cũng có từ trường?

Hãy khoanh vào từ “Đúng” hoặc“Sai” các câu dưới đây nói về nam châm điện.

Xác định cực của nam châm điện khi có dòng điện chạy trong ống dây như Hình 20.2.

Một kim nam châm đặt trước đầu ống dây của nam châm điện (Hình 20.3). Đổi chiều dòng điện chạy trong ống dây có hiện tượng gì xảy ra? Giải thích.

Dòng điện chạy vào động cơ điện thường rất lớn, có khi đến hàng nghìn ampe. Nếu để công tắc điện trực tiếp ở mạch điện này thì rất nguy hiểm, cho nên người ta dùng rơle điện từ. Hình 20.4 là sơ đồ mô tả ứng dụng của rơle điện từ: 1 - nam châm điện; 2 - thanh thép đàn hồi; 3 - công tắc điện; 4 - lò xo; 5 - động cơ điện. Hãy giải thích hoạt động của thiết bị này.