Mở đầu trang 90

Đề bài: Đặt kim nam châm tự do, xa nam châm hoặc vật liệu có tính chất từ khác, kim nam châm luôn nằm cân bằng theo hướng Bắc – Nam. Vì sao? Đặt kim nam châm tại các vị trí khác nhau xung quanh một nam châm thẳng như hình trên, kim nam châm nằm theo các hướng khác nhau. Vì sao?

Lời giải:

Câu hỏi này có hai ý, em trả lời như sau:

Ý 1 – Vì sao kim nam châm tự do luôn chỉ hướng Bắc – Nam?

• Trái Đất là một nam châm khổng lồ, xung quanh Trái Đất có từ trường.
• Khi đặt kim nam châm ở xa các nam châm khác, kim chỉ chịu tác dụng của từ trường Trái Đất.
• Vì vậy, kim nam châm luôn nằm cân bằng theo hướng Bắc – Nam (đó chính là hướng của từ trường Trái Đất ở vị trí đó).

Ý 2 – Vì sao kim nam châm xung quanh nam châm thẳng lại nằm theo các hướng khác nhau?

• Khi đặt kim nam châm ở gần một nam châm thẳng, kim chịu tác dụng của từ trường do nam châm thẳng tạo ra (mạnh hơn rất nhiều so với từ trường Trái Đất).
• Tại mỗi vị trí xung quanh nam châm, từ trường có hướng khác nhau nên kim nam châm cũng quay theo các hướng khác nhau.

I. Từ trường

Câu hỏi trang 91

Câu hỏi trang 91

Đề bài: Có thể phát hiện sự tồn tại của từ trường bằng cách nào?

Lời giải:

Em nhớ lại nội dung đã học: từ trường tác dụng lực từ lên các vật có tính chất từ (như sắt, kim nam châm…).

Vì vậy, để phát hiện sự tồn tại của từ trường tại một vị trí nào đó, em có thể làm theo cách sau:

• Cách 1 – Dùng kim nam châm: Đặt một kim nam châm tự do tại vị trí đó. Nếu kim nam châm bị lệch hướng (không còn chỉ Bắc – Nam như bình thường) thì chứng tỏ tại đó có từ trường.
• Cách 2 – Dùng vật có tính chất từ (như mạt sắt): Rắc các mạt sắt lên một tấm nhựa và đặt vào vùng cần kiểm tra. Nếu các mạt sắt bị hút hoặc sắp xếp thành các đường nhất định thì chứng tỏ tại đó có từ trường.

→ Tóm lại: nơi nào có lực từ tác dụng lên kim nam châm hoặc vật có tính chất từ thì nơi đó có từ trường.

II. Từ phổ

Hoạt động trang 91 – Thí nghiệm tạo từ phổ

Hoạt động trang 91

Đề bài: Đặt một tấm nhựa trong, mỏng lên một thanh nam châm. Rắc đều một lớp mạt sắt lên tấm nhựa, gõ nhẹ tấm nhựa. Quan sát hình ảnh các mạt sắt trên tấm nhựa (Hình 19.2).

Lời giải (hướng dẫn thực hành):

Đây là thí nghiệm thực hành. Em tự làm theo các bước sau:

• Bước 1 – Chuẩn bị: một thanh nam châm thẳng, một tấm nhựa trong và mỏng, một ít mạt sắt.
• Bước 2 – Đặt tấm nhựa lên thanh nam châm.
• Bước 3 – Rắc đều một lớp mạt sắt mỏng lên tấm nhựa.
• Bước 4 – Gõ nhẹ tấm nhựa để mạt sắt có thể di chuyển dễ dàng.
• Bước 5 – Quan sát cách các mạt sắt sắp xếp.

Kết quả em sẽ thấy: các mạt sắt không nằm tuỳ ý mà sắp xếp thành các đường cong đi từ cực này sang cực kia của nam châm. Hình ảnh đó gọi là từ phổ của nam châm.

Câu hỏi trang 91

Câu 1 trang 91

Đề bài: Các mạt sắt xung quanh nam châm (Hình 19.2) được sắp xếp thành những đường như thế nào?

Lời giải:

Em quan sát kĩ Hình 19.2 và nhận xét:

• Các mạt sắt không nằm tuỳ ý mà sắp xếp thành những đường cong nối từ cực này sang cực kia của nam châm.
• Các đường này có dạng đường cong khép kín, đi ra từ một cực và đi vào cực còn lại.

Câu 2 trang 91

Đề bài: Ở vùng nào các đường mạt sắt sắp xếp dày, vùng nào sắp xếp thưa?

Lời giải:

Em quan sát thấy:

• Ở gần hai cực của nam châm: các đường mạt sắt sắp xếp dày (sít gần nhau).
• Càng xa nam châm: các đường mạt sắt sắp xếp thưa dần (cách xa nhau).

→ Vì vậy, vùng có đường mạt sắt dày thì từ trường ở đó mạnh, vùng có đường mạt sắt thưa thì từ trường ở đó yếu.

III. Đường sức từ

Hoạt động trang 91 – 92: Vẽ và xác định chiều đường sức từ

Hoạt động trang 92

Đề bài: Đặt một kim nam châm nhỏ trên một đường sức từ và di chuyển kim nam châm theo đường sức từ đó.

• Có nhận xét gì về sự định hướng của kim nam châm khi di chuyển trên đường sức từ?
• Đánh dấu mũi tên tại mỗi vị trí đặt kim nam châm trên đường sức từ theo chiều từ cực Nam đến cực Bắc của kim.
• Vẽ một số đường sức từ của nam châm thẳng và đánh dấu chiều của đường sức từ.

Lời giải:

Em làm theo từng yêu cầu:

Ý 1 – Nhận xét về sự định hướng của kim nam châm:

Khi di chuyển kim nam châm nhỏ dọc theo một đường sức từ, em thấy:

• Kim nam châm luôn nằm theo phương của đường sức từ tại vị trí đặt kim.
• Khi di chuyển đến vị trí khác trên đường sức từ, kim lại quay để định hướng theo đường sức từ tại vị trí mới.

→ Kết luận: Kim nam châm đặt trên đường sức từ luôn định hướng theo phương của đường sức từ ở vị trí đó.

Ý 2 – Đánh dấu mũi tên (quy ước chiều đường sức từ):

Theo quy ước trong SGK: chiều của đường sức từ là chiều đi từ cực Nam (S) đến cực Bắc (N) xuyên dọc qua kim nam châm đặt cân bằng trên đường sức từ đó.

Em đặt kim nam châm trên đường sức và vẽ mũi tên theo chiều từ S đến N của kim.

Ý 3 – Vẽ đường sức từ của nam châm thẳng:

(Hình demo: nam châm thẳng với cực N đỏ ở trái, S xanh ở phải; vẽ các đường cong khép kín đi ra từ cực N và đi vào cực S, mỗi đường có mũi tên chỉ chiều từ N sang S ở phía ngoài nam châm.)

Lưu ý khi vẽ:

• Các đường sức từ ở bên ngoài nam châm có chiều đi ra từ cực Bắc (N), đi vào cực Nam (S).
• Các đường sức từ là những đường cong khép kín, ở gần cực thì dày, càng xa cực thì thưa.

Câu hỏi trang 92

Câu 1 trang 92

Đề bài: Xác định chiều của các đường sức từ của một nam châm thẳng trong Hình 19.5.

Lời giải:

Em vận dụng kiến thức: đường sức từ ở bên ngoài nam châm có chiều đi ra từ cực Bắc (N), đi vào cực Nam (S).

Quan sát Hình 19.5:

• Cực N ở bên trái → đường sức từ đi ra từ phía bên trái nam châm.
• Cực S ở bên phải → đường sức từ đi vào ở phía bên phải nam châm.

→ Vậy chiều của các đường sức từ: đi từ bên trái (N) sang bên phải (S) ở bên ngoài nam châm. Em vẽ mũi tên theo chiều này trên từng đường sức.

Câu 2 trang 92

Đề bài: Hình 19.6 cho biết từ phổ của nam châm hình chữ U. Dựa vào đó hãy vẽ đường sức từ của nó. Có nhận xét gì về các đường sức từ của nam châm này?

Lời giải:

Cách vẽ đường sức từ:

• Bước 1 – Xác định cực: Quan sát Hình 19.6, xác định cực N (đỏ) và cực S (xanh) của nam châm chữ U.
• Bước 2 – Vẽ đường sức từ: Dựa vào các đường mạt sắt trong từ phổ, em vẽ các đường sức từ tương ứng, có chiều đi ra từ cực N và đi vào cực S (giống nam châm thẳng).

Nhận xét về đường sức từ của nam châm chữ U:

• Đường sức từ vẫn có chiều đi ra từ cực Bắc (N) và đi vào cực Nam (S), giống như ở nam châm thẳng.
• Đặc biệt, ở khoảng giữa hai cực của nam châm chữ U, các đường sức từ gần như song song với nhau và cách đều nhau.
• Điều này cho thấy từ trường trong khoảng giữa hai cực của nam châm chữ U là từ trường đều (mạnh và đồng đều).

IV. Từ trường của Trái Đất

Câu hỏi trang 93

Câu hỏi trang 93

Đề bài: Bằng cách nào chứng tỏ xung quanh Trái Đất có từ trường?

Lời giải:

Em sử dụng kết quả đã học từ Bài 18 và phần đầu Bài 19:

Cách chứng minh:

• Bước 1 – Chuẩn bị: Một kim nam châm có thể quay tự do trên mũi nhọn.
• Bước 2 – Đặt kim nam châm ở nơi không có nam châm hay vật có tính chất từ ở gần.
• Bước 3 – Quan sát: Khi kim đã cân bằng, kim chỉ theo hướng Bắc – Nam.
• Bước 4 – Kiểm tra: Đẩy nhẹ cho kim lệch khỏi hướng đó, rồi buông tay. Khi kim đứng yên trở lại, kim vẫn chỉ hướng Bắc – Nam như cũ. Em có thể đặt kim nam châm ở nhiều vị trí khác nhau trên Trái Đất, kết quả vẫn vậy.

Giải thích:

• Kim nam châm không có nam châm khác gần bên nhưng vẫn luôn chỉ theo hướng xác định (Bắc – Nam).
• Điều đó chứng tỏ có một lực từ tác dụng lên kim nam châm.
• Lực từ này phải đến từ từ trường của Trái Đất → chứng tỏ xung quanh Trái Đất có từ trường.

V. La bàn

Hoạt động trang 94 – Chế tạo chiếc la bàn đơn giản

Hoạt động trang 94

Đề bài: Chế tạo chiếc la bàn đơn giản. Dụng cụ: Một nam châm mạnh; hai chiếc kim khâu (hoặc hai đinh ghim) bằng thép; một miếng xốp mỏng; một cốc nhựa hoặc cốc giấy đựng nước.

Lời giải (hướng dẫn thực hành):

Em làm theo các bước sau:

Bước 1 – Nhiễm từ cho kim khâu:

• Cầm chiếc kim khâu thứ nhất, xát nhẹ đầu nhọn của kim khoảng 30 lần vào một cực của nam châm (ví dụ cực Bắc).
• Sau đó xát nhẹ đầu lỗ kim vào cực kia của nam châm (cực Nam).
• Lưu ý: chỉ xát theo một chiều duy nhất, không xát qua xát lại.

Bước 2 – Kiểm tra kim đã có từ tính chưa:

• Đưa chiếc kim đã được cọ xát lại gần chiếc kim khâu thứ hai (chưa cọ xát).
• Nếu kim thứ nhất hút được kim thứ hai → kim đã trở thành nam châm.
• Nếu không hút được → em xát lại nhiều lần hơn cho đến khi có từ tính.

Bước 3 – Lắp ráp la bàn:

• Đổ một ít nước vào cốc.
• Thả miếng xốp mỏng nổi trên mặt nước.
• Đặt chiếc kim đã nhiễm từ nằm ngang trên miếng xốp.

Bước 4 – Quan sát:

• Đợi miếng xốp và kim đứng yên.
• Em sẽ thấy kim từ từ xoay và chỉ theo hướng Bắc – Nam giống như kim của la bàn thật.

Giải thích nguyên lí hoạt động:

• Khi cọ xát vào nam châm, chiếc kim khâu bị nhiễm từ và trở thành một nam châm nhỏ.
• Vì miếng xốp nổi tự do trên nước nên chiếc kim có thể quay tự do quanh trục của nó.
• Dưới tác dụng của từ trường Trái Đất, kim nam châm tự do này định hướng theo phương Bắc – Nam, giúp em xác định được phương hướng.

Cô Trần Thị Thanh Thảo

(Người kiểm duyệt, ra đề)

Chức vụ: Trưởng ban biên soạn môn Khoa Học Tự Nhiên THCS

Trình độ: Cử nhân Sư phạm KHTN, Chứng chỉ hạng II, Chứng chỉ Tin học, Ngoại ngữ B1

Kinh nghiệm: 6+ năm kinh nghiệm tại Trường THCS Nguyễn Siêu