Bài 14. Cảm ứng điện từ. Nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều trang 67, 68, 69 Khoa học tự nhiên 9 Kết nối tri thức: Chúng ta đã biết ở lớp 7, dòng điện chạy qua cuộn dây quấn ...

Câu hỏi:

Chúng ta đã biết ở lớp 7, dòng điện chạy qua cuộn dây quấn quanh lõi thép thì sinh ra từ trường. Vậy, từ trường có thể sinh ra dòng điện không?

Hướng dẫn giải :

Dựa vào kiến thức lớp 7 để dự đoán

Lời giải chi tiết :

Chúng ta đã biết ở lớp 7, dòng điện chạy qua cuộn dây quấn quanh lõi thép thì sinh ra từ trường. Vậy, từ trường có thể sinh ra dòng điện

Câu hỏi:

Thí nghiệm 1: Thí nghiệm về dòng điện cảm ứng dùng thanh nam châm vĩnh cửu

Chuẩn bị: Thanh nam châm vĩnh cửu; cuộn dây dẫn; điện kế và các dây nối.

Tiến hành:

- Nối hai đầu cuộn dây dẫn với điện kế.

- Quan sát sự thay đổi của kim điện kế khi đưa cực Bắc của thanh nam châm vĩnh cửu lại gần hoặc ra xa cuộn dây dẫn (Hình 14.1a và Hình 14.1b).

Trả lời câu hỏi sau: Sự thay đổi của kim điện kế chứng tỏ điều gì?

Hướng dẫn giải :

Thực hiện thí nghiệm và trả lời câu hỏi

Lời giải chi tiết :

Sự thay đổi của kim điện kế chứng tỏ có dòng điện chạy trong mạch

Câu hỏi:

1. Quan sát Hình 14.2 và cho biết số đường sức từ xuyên qua tiết diện của cuộn dây dẫn biến thiên như thế nào (tăng hay giảm) khi đưa cực Bắc của nam châm lại gần cuộn dây dẫn theo phương vuông góc với tiết diện của cuộn dây.

2. Trong trường hợp thí nghiệm như Hình 14.1b thì số đường sức từ xuyên qua tiết diện của cuộn dây dẫn biến thiên như thế nào?

Hướng dẫn giải :

Quan sát hình và thí nghiệm để trả lời

Lời giải chi tiết :

1. Số đường sức từ xuyên qua tiết diện của cuộn dây dẫn tăng khi đưa cực Bắc của nam châm lại gần cuộn dây dẫn theo phương vuông góc với tiết diện của cuộn dây

2. Trong trường hợp thí nghiệm như Hình 14.1b thì số đường sức từ xuyên qua tiết diện của cuộn dây dẫn giảm

Câu hỏi:

Thí nghiệm 2: Thí nghiệm vê dòng điện cảm ứng dùng nam châm điện

Chuẩn bị: Cuộn dây dẫn (1); nam châm điện (2); nguồn điện (3); điện kể (4); công tắc (5) và các dây nổi.

Tiền hành:

- Lắp mạch điện như Hình 14.3.

- Quan sát kim điện kế khi đóng, mở công tắc.

Trả lời câu hỏi và thực hiện yêu cầu sau:

1. Khi đóng hoặc mở công tắc thì số đường sức tử xuyên qua tiết diện cuộn dây dẫn biến thiên như thế nào?

2. Từ hai thí nghiệm dùng thanh năm châm vĩnh cửu dịch chuyển và nam châm điện ở trên, hãy nêu giả thuyết về nguyên nhân xuất hiện dòng điện cảm ứng trong cuộn dây.

Hướng dẫn giải :

Thực hiện thí nghiệm và trả lời câu hỏi

Lời giải chi tiết :

1. Khi đóng hoặc mở công tắc thì số đường sức tử xuyên qua tiết diện cuộn dây dẫn tăng

2. Từ hai thí nghiệm dùng thanh năm châm vĩnh cửu dịch chuyển và nam châm điện ở trên, nguyên nhân xuất hiện dòng điện cảm ứng trong cuộn dây là do sự thay đổi số đường sức từ đi qua cuộn dây

Câu hỏi:

1. Đề xuất một số cách làm biến thiên số đường sức từ xuyên qua tiết diện cuộn dây dẫn.

2. Đề xuất một số phương án thí nghiệm làm xuất hiện dòng điện cảm ứng.

Hướng dẫn giải :

Vận dụng kiến thức của bản thân

Lời giải chi tiết :

1. Một số cách làm biến thiên số đường sức từ xuyên qua tiết diện cuộn dây dẫn: đưa thanh nam châm lại gần hoặc ra xa cuộn dây

2. Một số phương án thí nghiệm làm xuất hiện dòng điện cảm ứng: đưa thanh nam châm lại gần hoặc ra xa cuộn dây

Câu hỏi:

Thí nghiệm 3: Thí nghiệm về dòng điện cảm ứng dùng nam châm quay

Chuẩn bị: Cuộn dây dẫn kín có hai đèn LED đỏ và vàng mắc song song, ngược cực (1); thanh nam châm vĩnh cửu có trục quay ở giữa (2).

Tiến hành:

- Bố trí thí nghiệm như Hình 14.4.

- Quan sát sự sáng của hai đèn LED khi quay nam châm.

Thực hiện yêu cầu và trả lời câu hỏi sau:

1. Mô tả sự sáng của hai đèn LED khi nam châm quay.

2. Khi cực nam châm quay lại gần hoặc ra xa cuộn dây dẫn thì số đường sức từ xuyên qua tiết diện cuộn dây dẫn biến thiên như thế nào?

3. Chứng tỏ khi nam châm quay, dòng điện xuất hiện trong cuộn dây dẫn gắn hai đèn LED có mối liên hệ với sự biến thiên của số đường sức từ xuyên qua tiết diện của cuộn dây dẫn

Hướng dẫn giải :

Thực hiện thí nghiệm và trả lời câu hỏi

Lời giải chi tiết :

1. Hai đèn Led sẽ sáng rồi tắt rồi lại sáng luân phiên

2. Khi cực nam châm quay lại gần hoặc ra xa cuộn dây dẫn thì số đường sức từ xuyên qua tiết diện cuộn dây dẫn tăng nếu đưa lại gần, giảm nếu ra xa

3. Khi nam châm quay thì số đường sức từ qua cuộn dây thay đổi nên xuất hiện dòng điện

Câu hỏi:

Thí nghiệm 4: Thí nghiệm về dòng điện cảm ứng bằng cách thay đổi tiết diện của cuộn dây

Chuẩn bị: Một cuộn dây dẫn mềm có tiết diện dễ dàng thay đổi khi bị bóp mạnh (1); thanh nam châm vĩnh cửu (2); điện kế (3); kẹp giữ (4) và các dây nối.

Tiến hành

- Bố trí thí nghiệm như Hình 14.6.

- Bóp mạnh cuộn dây dẫn, quan sát kim điện kế khi cuộn dây dẫn bị giảm tiết diện.

Trả lời câu hỏi và thực hiện yêu cầu sau:

1. Khi tiết diện của cuộn dây giảm thì số đường sức từ xuyên qua tiết diện cuộn dây dẫn biến thiên như thế nào?

2. Từ kết quả thí nghiệm, chứng tỏ số đường sức từ xuyên qua tiết diện cuộn dây dẫn biến thiên thì trong cuộn dây dẫn xuất hiện dòng điện cảm ứng.

Hướng dẫn giải :

Thực hiện thí nghiệm và trả lời câu hỏi

Lời giải chi tiết :

1. Khi tiết diện của cuộn dây giảm thì số đường sức từ xuyên qua tiết diện cuộn dây dẫn giảm

2. Khi tiết diện của cuộn dây giảm thì số đường sức từ xuyên qua tiết diện cuộn dây dẫn giảm nên xuất hiện dòng điện trong mạch

Câu hỏi:

1. Khi làm biến thiên số đường sức từ xuyên qua tiết diện của cuộn dây dẫn, thí nghiệm 3 và 4 đã chứng tỏ điều gì?

2. Nêu điều kiện xuất hiện dòng điện cảm ứng trong cuộn dây dẫn kín

Hướng dẫn giải :

Dựa vào hai thí nghiệm 3 và 4

Lời giải chi tiết :

1. Khi làm biến thiên số đường sức từ xuyên qua tiết diện của cuộn dây dẫn, thí nghiệm 3 và 4 đã chứng tỏ xuất hiện dòng điện chạy trong mạch

2. Điều kiện xuất hiện dòng điện cảm ứng trong cuộn dây dẫn kín là có sự thay đổi số đường sức từ qua cuộn dây

Câu hỏi:

Dòng điện xoay chiều có đặc điểm gì?

Hướng dẫn giải :

Dựa vào lí thuyết về dòng điện xoay chiều

Lời giải chi tiết :

Dòng điện xoay chiều có đặc điểm là cường độ tăng, giảm tuần tự và chiều luân phiên thay đổi theo thời gian

Câu hỏi:

Thí nghiệm tạo dòng điện xoay chiều

Chuẩn bị: Bộ thí nghiệm mô hình máy phát điện xoay chiều có hai đèn LED như Hình 14.8

Tiến hành: Quan sát sự thay đổi sáng, tối luân phiên của hai đèn LED khi quay chậm và quay nhanh cuộn dây dẫn trong từ trường.

Trả lời các câu hỏi và thực hiện các yêu cầu sau:

1. Khi quay chậm cuộn dây dẫn thì hai đèn LED thay đổi sáng, tối luân phiên như thế nào? Khi quay nhanh cuộn dây dẫn, có phân biệt được sự thay đổi này không?

2. Số đường sức từ xuyên qua tiết diện cuộn dây dẫn biến thiên (tăng giảm luân phiên) theo thời gian như thế nào?

3. Dòng điện xuất hiện trong cuộn dây dẫn đi qua đèn LED có đặc điểm gì

4. Nêu nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều.

Hướng dẫn giải :

Thực hiện thí nghiệm và trả lời câu hỏi

Lời giải chi tiết :

1. Khi quay chậm cuộn dây dẫn thì hai đèn LED thay đổi sáng, tối luân phiên. Khi quay nhanh cuộn dây dẫn, có phân biệt được sự thay đổi

2. Số đường sức từ xuyên qua tiết diện cuộn dây dẫn tăng khi quay nhanh

3. Dòng điện xuất hiện trong cuộn dây dẫn đi qua đèn LED có đặc điểm là thay đổi chiều liên tục

4. Nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều là làm thay đổi số đường sức từ qua tiết diện cuộn dây tức là dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ

Câu hỏi:

Hình 14.9 minh họạ trường hợp khung dây quay trong từ trường đều để tạo ra dòng điện xoay chiều. Vành khuyên là vòng tròn bằng đồng, chồi quét là lá đồng.

Quan sát Hình 14.9 và cho biết cách dẫn dòng điện xoay chiều xuất hiện trong khung dây quay trong từ trường đều ra mạch ngoài như thế nào?

Hướng dẫn giải :

Dựa vào thí nghiệm tạo dòng điện xoay chiều

Lời giải chi tiết :

Thí nghiệm trên cho thấy, khi quay cuộn dây thì số đường sức từ xuyên qua tiết diện của cuộn dây dẫn biến thiên (tăng, giảm luân phiên) theo thời gian tạo ra dòng điện xoay chiều. Dòng điện này đi qua hai chổi quét tì vào hai vành khuyên ở hai đầu cuộn dây đến đèn tạo thành mạch kín.