Nam châm vĩnh cửu là vật liệu có khả năng tạo ra từ trường mà không cần dòng điện chạy qua. Từ tính này là một đặc tính quan trọng và có thể được chứng minh bằng nhiều thí nghiệm đơn giản. Dưới đây là một số thí nghiệm điển hình giúp bạn hiểu rõ hơn về từ tính của nam châm vĩnh cửu.
1. Thí nghiệm với mạt sắt:
Một trong những cách trực quan nhất để quan sát từ trường của nam châm vĩnh cửu là sử dụng mạt sắt.
- Chuẩn bị: Nam châm vĩnh cửu (có thể là nam châm hình trụ, hình chữ U hoặc bất kỳ hình dạng nào), một tờ giấy trắng, mạt sắt.
- Tiến hành: Đặt nam châm lên bàn, phủ tờ giấy trắng lên trên. Rắc đều mạt sắt lên tờ giấy.
- Quan sát: Bạn sẽ thấy mạt sắt tự động sắp xếp thành những đường cong bao quanh nam châm. Các đường này biểu thị các đường sức từ của từ trường do nam châm tạo ra. Mật độ mạt sắt dày đặc nhất ở hai cực của nam châm, cho thấy từ trường mạnh nhất ở những vị trí này.
2. Thí nghiệm với kim la bàn:
Kim la bàn là một dụng cụ đơn giản nhưng hiệu quả để phát hiện từ trường.
- Chuẩn bị: Nam châm vĩnh cửu, kim la bàn.
- Tiến hành: Đặt kim la bàn lên một mặt phẳng. Quan sát hướng mà kim la bàn chỉ (thường là hướng Bắc – Nam). Đưa nam châm lại gần kim la bàn.
- Quan sát: Kim la bàn sẽ lệch khỏi hướng ban đầu và quay về hướng của nam châm. Hiện tượng này chứng tỏ nam châm có khả năng tác dụng lực từ lên kim la bàn, làm kim la bàn định hướng theo từ trường của nam châm.
3. Thí nghiệm hút các vật bằng sắt:
Nam châm vĩnh cửu có khả năng hút các vật liệu từ tính, đặc biệt là sắt, niken, và coban.
- Chuẩn bị: Nam châm vĩnh cửu, các vật nhỏ làm từ sắt (ví dụ: đinh, kẹp giấy, ốc vít).
- Tiến hành: Đưa nam châm lại gần các vật bằng sắt.
- Quan sát: Nam châm sẽ hút các vật này. Lực hút này là do từ trường của nam châm tác dụng lên các vật liệu từ tính, làm chúng bị nhiễm từ và hút về phía nam châm.
Giải thích:
Các thí nghiệm trên đều chứng minh một cách rõ ràng rằng nam châm vĩnh cửu có từ tính. Từ tính này là do sự sắp xếp trật tự của các mômen từ vi mô bên trong vật liệu tạo nên nam châm. Khi các mômen này cùng hướng, chúng tạo ra một từ trường tổng hợp đủ mạnh để tác dụng lực lên các vật từ tính khác.
Các thí nghiệm này không chỉ giúp chúng ta hiểu rõ hơn về từ tính của nam châm vĩnh cửu mà còn là cơ sở để khám phá các ứng dụng của nam châm trong đời sống và kỹ thuật, ví dụ như trong động cơ điện, loa, thiết bị lưu trữ dữ liệu, và nhiều ứng dụng khác.
