Vai trò của từ trường trong đời sống

Vật lí 7 – Bài học tự học

Từ trường là “người bạn vô hình” luôn ở quanh chúng ta. Nó không nhìn thấy được, không chạm được, nhưng lại có mặt trong hầu hết các thiết bị ta dùng mỗi ngày: từ chiếc la bàn nhỏ đến máy chụp cộng hưởng từ ở bệnh viện. Bài học này giúp em nhận ra từ trường quan trọng như thế nào.

1. Nhớ nhanh: từ trường và cảm ứng từ

Xung quanh nam châm và xung quanh dây dẫn có dòng điện đều có từ trường. Từ trường gây ra lực từ tác dụng lên các vật bằng sắt, thép, nam châm khác và lên dây dẫn có dòng điện đặt trong nó.

Đại lượng đặc trưng cho độ mạnh, yếu của từ trường gọi là cảm ứng từ, kí hiệu là $B$, đơn vị là tesla (kí hiệu $T$). Mắt ta không thấy từ trường, nhưng có thể quan sát nó qua đường sức từ hiện ra bằng mạt sắt, hoặc qua kim la bàn quay lệch.

2. Từ trường giúp gì cho đời sống?

a) Định hướng phương hướng – la bàn

Kim nam châm trong la bàn luôn nằm dọc theo đường sức từ của Trái Đất, nhờ vậy mà người đi rừng, thủy thủ hay phi công biết được phương Bắc – Nam.

b) Nam châm điện – cần cẩu, chuông điện, rơ-le

Cho dòng điện chạy qua ống dây có lõi sắt, ta được một nam châm điện. Ngắt điện thì hết từ tính. Tính chất “bật – tắt” này được dùng để cẩu sắt thép, đóng mở chuông báo, tự động ngắt mạch điện.

c) Động cơ điện – quạt, máy bơm, xe đạp điện

Trong động cơ điện, từ trường kết hợp với dòng điện tạo ra lực làm quay rô-to. Nhờ đó động cơ quay được: quạt điện, máy giặt, xe đạp điện, tàu điện đều dựa trên nguyên tắc này.

d) Loa, tai nghe – biến điện thành âm thanh

Dòng điện biến thiên làm màng loa rung lên trong từ trường của nam châm vĩnh cửu, tạo ra sóng âm mà tai ta nghe được.

e) Máy phát điện – biến chuyển động thành điện năng

Ở nhà máy thủy điện, nhiệt điện hay điện gió, tuabin quay làm cuộn dây chuyển động trong từ trường, sinh ra dòng điện. Không có từ trường thì ta không có điện để dùng.

g) Lưu trữ thông tin và y tế

Thẻ từ (thẻ ra vào cổng, thẻ gửi xe), ổ cứng máy tính lưu dữ liệu nhờ sự thay đổi từ tính của vật liệu.
Máy MRI trong bệnh viện dùng từ trường rất mạnh để quan sát bên trong cơ thể mà không cần phẫu thuật.

3. Ví dụ minh họa cụ thể

Cần cẩu nam châm ở bãi phế liệu: tài xế bật công tắc, dòng điện chạy vào ống dây, lõi sắt thành nam châm lớn và hút cả tấn sắt vụn lên. Khi đưa đến chỗ đổ, tài xế ngắt điện, từ tính mất đi, sắt vụn tự rơi xuống.

Chuông điện ở cổng nhà: khi ta bấm nút, dòng điện qua nam châm điện hút lá thép làm búa gõ vào chuông. Mạch tự ngắt rồi lại đóng, lặp lại rất nhanh nên ta nghe tiếng “reng reng” liên tục.

Chiếc loa của điện thoại: em mở nhạc, tín hiệu điện đổi chiều liên tục đi vào cuộn dây đặt cạnh nam châm. Lực từ đổi chiều cũng liên tục, đẩy màng loa rung theo nhạc và phát ra âm thanh.

Lưu ý an toàn: Từ trường của nam châm thường rất yếu, không gây hại cho sức khỏe. Tuy nhiên không nên để nam châm mạnh gần thẻ ngân hàng, đồng hồ cơ, thẻ nhớ hay điện thoại vì có thể làm hỏng thông tin lưu trên đó.

Câu hỏi củng cố

Kể tên ba thiết bị trong gia đình em có sử dụng từ trường và cho biết từ trường đóng vai trò gì trong thiết bị đó.
Vì sao nam châm điện có thể hút được sắt thép, và vì sao người ta ưa dùng nó hơn nam châm vĩnh cửu trong cần cẩu?
Nếu đưa kim la bàn lại gần một dây dẫn đang có dòng điện chạy qua, em dự đoán kim la bàn sẽ thế nào? Giải thích ngắn gọn.
Hãy giải thích vì sao không nên để nam châm mạnh sát bên cạnh thẻ ngân hàng hoặc điện thoại.
Em hãy nêu một ví dụ khác (ngoài bài học) về ứng dụng của từ trường mà em biết.