98. Vì sao nam châm hút được sắt?
Nam châm là đá hút sắt, bạn đã chơi với nó lần nào chưa? Dùng nam châm có thể hút được đồ vật làm bằng sắt như đinh, kim v.v., rất là thú vị.
Vì sao nam châm có thể hút được sắt nhỉ? Cái đó phải giải thích từ kết cấu phân tử của vật chất trở đi.
Mọi vật chất đều do phân tử cấu thành cả. Phân tử do nguyên tử hợp thành, nguyên tử lại do hạt nhân nguyên tử và electron hợp thành. Electron không ngừng tự quay trong nguyên tử và quay xung quanh hạt nhân nguyên tử. Hai loại chuyển động đó của electron đều có thể sinh ra từ tính. Song, trong đại đa số vật chất, hướng chuyển động của electron không giống nhau, lộn xộn, lung tung. Điều đó làm cho hiệu ứng từ tính của nội bộ vật chất triệt tiêu lẫn nhau. Vì vậy, trong tình trạng bình thường, phần lớn các vật chất không thể hiện từ tính.
Còn nam châm thì không phải như vậy. Nói chung nam châm do nguyên liệu sắt từ như sắt, coban, niken hoặc ferit v.v. làm thành. Từ tính của nam châm bắt nguồn chủ yếu từ sự tự quay của electron. Trong chất sắt từ, sự tự quay của electron có thể tự phát sắp xếp ở phạm vi nhỏ, tức là mọi electron trong nguyên tử ở trong phạm vi nhỏ đó đều giữ được hướng tự quay như nhau, hình thành một vùng từ hoá nhỏ tự phát. Loại vùng từ hoá tự phát này gọi là miền từ [đômen từ]. Kích thước của miền từ không giống nhau. Tóm lại, mỗi miền từ chiếm thể tích khoảng 109 cm3, chứa khoảng 1015 nguyên tử. Vì hướng từ tính của tất cả nguyên tử trong một miền từ đều đồng nhất, kết quả của sự xếp chồng là từ tính tăng cường lẫn nhau. Một miền từ tương đương với một "nam châm nhỏ", cục nam châm là do một lượng lớn "nam châm nhỏ" như vậy hợp thành.
Trước khi từ hoá, hướng từ tính của mọi miền từ trong nội bộ nguyên liệu sắt từ không giống nhau, không phối hợp với nhau, hướng nào cũng có. Kết quả là các từ trường khác hướng triệt tiêu lẫn nhau, đối với bên ngoài vẫn là không thể hiện từ tính. Tuy nhiên, sau khi đặt vào từ trường mạnh bên ngoài, chúng liền sắp xếp lại theo hướng của từ trường. Chúng ta nói chất sắt từ đã bị từ hoá. Nó liền biến thành một cục nam châm. Nhưng, ở những vật liệu khác khi đặt trong từ trường, các electron trong nguyên tử không tuân "mệnh lệnh" mà "xếp hàng ngay ngắn", vẫn chuyển động hỗn độn. Đó là các vật liệu phi từ tính như đồng, nhôm, chì v.v. Ở đó các electron lại giống như một đám trẻ con không vâng lời, cho dù có đặt vào một từ trường bên ngoài mạnh hơn nữa, chúng vẫn vận động lộn xộn theo ý mình. Cho nên những vật liệu ấy không thể từ hoá, cũng tức là không có từ tính.
Sở dĩ nam châm hút được sắt là vì nam châm có từ tính. Khi ở gần sắt, từ trường của nam châm liền làm cho cục sắt bị từ hoá. Giữa các cực khác nhau của nam châm và cục sắt sinh ra lực hút, cục sắt liền "dính" chặt vào nam châm. Song các kim loại như đồng, nhôm, chì v.v. không thể bị từ trường của nam châm từ hoá, không sinh ra được từ tính, vì vậy nam châm đành bất lực đối với chúng.
Nam châm vĩnh cửu mà chúng ta thường gặp có hai loại: nam châm nhân tạo và nam châm thiên nhiên. Nam châm nhân tạo được chế tạo bằng cách đặt nguyên liệu có tính sắt từ vào trong từ trường, làm cho nó từ hoá. Sau khi rút bỏ từ trường bên ngoài, điện tử trong nguyên liệu có tính sắt từ vẫn duy trì "hàng lối chỉnh thể", thể hiện từ tính rất mạnh đối với bên ngoài. Còn nam châm thiên nhiên là một loại đá quặng sắt trong thiên nhiên, dưới tác động từ hoá của từ trường Trái Đất, nó có mang từ tính vĩnh cửu.
Từ khoá: Nam châm; Miền từ; Từ hoá; Nam châm nhân tạo; Nam châm thiên nhiên.
Tác phẩm, tác giả, nguồn
- Tác phẩm: 10 vạn câu hỏi vì sao về vật lý
- Dịch giả: Nguyễn Văn Mậu
- Nhà xuất bản Giáo dục Việt Nam
- Nguồn: tve-4u
Nam châm là các vật có khả năng hút vật bằng sắt hay thép non, gồm hai cực là cực Bắc và cực Nam. Có khả năng đẩy các nam châm cùng cực. Trong từ học, nam châm là một vật có khả năng sinh một lực dùng để hút hay đẩy một từ vật hay một vật có độ cảm từ cao khi nằm gần nam châm. Lực phát sinh từ nam châm gọi là từ lực. Từ tính của nam châm chủ yếu bắt nguồn từ sự vận động của các hạt điện. Trong sắt, các hạt điện từ có thể tự chuyển động và sắp xếp theo một cách tự phát trong phạm vi nhỏ, tức là trong một vùng nguyên tử nhỏ, các hạt điện tử có thể duy trì phương hướng tự vận động giống nhau và hình thành nên một vùng từ tự phát nhỏ. Nam châm tìm thấy từ các mỏ quặng. Nam châm là một vật chứa Từ có khả năng hút hoặc đẩy các vật bằng kim loại nằm kề nó. Mọi Nam châm đều có Hai Từ Cực, Cực Bắc có ký hiệu N và Cực Nam có ký hiệu S ở hai đầu Một Từ Trường tạo từ các đường từ đi từ Cực Bắc đến Cực Nam Một Từ Lực có khả năng thu hút hoặc đẩy các vật bằng kim loại
Nam châm có thể hút được sắt chính là nhờ nam châm có từ tính. Khi đặt gần một miếng sắt , từ trường của nam châm sẽ làm cho miếng sắt đó bị nhiễm từ, giữa nam châm và miếng sắt sẽ có cực từ khác nhau từ đó tạo ra lực hút, thanh sắt sẽ dính chặt vào miếng nam châm. Còn các kim loại khác như đồng, chì, nhôm… như đã nói ở trên lại không bị nhiễm từ trường của nam châm làm cho không sinh ra được từ tính, vì vậy nam châm không thể hút được những kim loại này.
Trước khi nhiễm từ, phương hướng từ tính của các loại từ bên trong nam châm là khác nhau, chúng hướng về mọi phía, kết quả là từ trường có phương khác nhau sẽ triệt tiêu lẫn nhau và từ tính không được thể hiện ra bên ngoài.
Tuy nhiên, khi đã được tăng thêm từ trường bên ngoài vào, chúng sẽ sắp xếp lần lượt men theo hướng của từ trường, sẽ được gọi là nam châm nhiễm điện và trở thành một miếng nam châm. Các hạt điện trong các chất không phải là sắt như đồng, nhôm, chì… mặc dù đã tăng từ trường bên ngoài, nhưng chúng vẫn không chịu sắp xếp theo một trật tự mà vẫn vận động hỗn loạn, vì vậy những vật chất này sẽ không nhiễm từ cũng như không có từ tính.
Khi mắc một dây dẫn điện có nhiều vòng quấn với nguồn điện, dòng điện sản sinh một điện trường E trong các vòng quấn. Khi dòng điện đi qua các vòng quấn, Biến đổi của điện trường trong các vòng quấn sinh ra một từ trường B vuông góc với điện trường E. Từ trường của cuộn dây dẫn điện có tính chất giống như từ trường của một Nam Châm cũng hút hay đẩy một từ vật nằm trong từ trường của cuộn dây.
Khi ngắt dòng điện khỏi cuộn dây, từ trường biến mất. Cuộn dây không còn có thể hút hay đẩy từ vật. Vậy chỉ khi nào có dòng điện diện đi qua, cuộn dây mới trở một thành nam châm điện. Với Dòng điện khác không,Từ trường của cuộn dây tùy thuộc vào số từ cảm cuộn dây và dòng điện trong cuộn dây. Từ Cảm cuộn dây tỉ lệ thuận với chiều dài, số vòng quấn và tỉ lệ nghịch với diện tích của cuộn dây đó
Khi để một thanh sắt bên trong các vòng quấn của một Nam châm điện tạo từ cuộn từ dẫn điện thanh sắt cảm từ của từ trường của cuộn từ.Thanh sắt trở thành nam châm. Khi lấy thanh sắt khỏi các vòng quấn của cuộn từ, thanh sắt vẩn giữ từ. Khi không có dòng điện trong nam châm điện, thanh sắt vẫn giữ từ. Từ vĩnh cửu của thanh sắt tỉ lệ với số vòng quấn của Cuộn từ và Từ trường của Cuộn từ. Với việc giới thiệu về nam châm, từ tính của nam châm có lẽ các bạn đã 1 phần nhìn ra Nam châm hút được những kim loại nào rồi phải không. Cảm ơn các bạn đã đọc bài viết này!
Mọi nhu cầu về nam châm xin liên hệ:
ROYAL GROUP VIET NAM CO., LTD
Office: No 26A, 488 Tran Cung Str, Tu Liem Dist, Hanoi, Vietnam
HCM: 58 Tran Van Khanh Str, Tan Thuan Dong, 7 Dist, Ho Chi Minh, Vietnam.
Tel:[+84]-4-668.03447 – Fax:[+84]-4-3219.1128
E-mail:
Website: //royalgroupvn.com ; //thegioinamcham.com/
Hotline: 0989.617.369 [Mr Hoàng]
Trân trọng cảm ơn Quý Khách!
Cùng là kim loại nhưng thực tế không phải kim loại nào cũng bị hút bởi nam châm. Nếu biết được tính chất nổi bật này của nam châm có thể sẽ giúp ích rất nhiều cho cuộc sống hàng ngày của chúng ta.
Bài viết trên đây đã lý giải được một số thắc mắc như: “nam châm hút gì?”, “tại sao nam châm hút sắt?”, “nam châm hút được vàng không?”… Nếu có bất kỳ câu hỏi nào vui lòng comment bên dưới, Onemag sẽ giúp bạn giải đáp những thắc mắc đó nhé!
5 Tác Dụng Của Nam Châm Đất Hiếm Trong Đời Sống