BÀI 33. DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU
I. LÍ THUYẾT TRỌNG TÂM
1. Chiều của dòng điện cảm ứng
+ Khi số đường sức từ xuyên qua tiết diện S của cuộn dây dẫn kín tăng thì dòng điện cảm ứng trong cuộn dây có chiều ngược với chiều dòng điện cảm ứng khi số đường sức từ xuyên qua tiết diện đó giảm.
+ Nếu liên tục lần lượt đưa nam châm vào và kéo nam châm ra khỏi cuộn dây dẫn kín (số đường sức từ xuyên qua tiết diện S của cuộn dây dẫn kín luân phiên tăng, giảm) thì dòng điện cảm ứng trong cuộn dây cũng luân phiên đổi chiều.
⇒ Dòng điện luân phiên đổi chiều được gọi là dòng điện xoay chiều.
2. Cách tạo ra dòng điện xoay chiều
Trong cuộn dây dẫn kín, dòng điện cảm ứng xoay chiều xuất hiện khi cho nam châm quay trước cuộn dây hay cho cuộn dây quay trong từ trường.
|
|
Nam châm quay trước cuộn dây | Cuộn dây quay trong từ trường |
II. PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP
Xác định chiều của dòng điện cảm ứng và điều kiện xuất hiện dòng điện xoay chiều
+ Dạng bài tập này chủ yếu là những câu hỏi lí thuyết, do đó các em cần vận dụng linh hoạt kiến thức lí thuyết ở mục I và lưu ý một số nội dung sau:
- Dòng điện cảm ứng xuất hiện khi số đường sức từ xuyên qua tiết diện S của cuộn dây dẫn kín biến thiên (tăng hoặc giảm).
- Chiều dòng điện cảm ứng khi số đường sức từ xuyên qua tiết diện S của cuộn dây dẫn kín tăng ngược với chiều dòng điện cảm ứng khi số đường sức từ xuyên qua tiết diện S của cuộn dây dẫn kín giảm.
- Khi số đường sức từ xuyên qua tiết diện S của cuộn dây dẫn kín luân phiên tăng giảm thì chiều dòng điện cảm ứng cũng luân phiên thay đổi, ta gọi đó là dòng điện xoay chiều.
III. GIẢI BÀI TẬP SÁCH GIÁO KHOA
Câu C1 (trang 90 SGK Vật Lí 9):Mắc vào hai đầu một cuộn dây dẫn hai đèn LED (một đèn màu đỏ, một đèn màu vàng) song song và ngược chiều nhau như ở hình 33.1. Làm thí nghiệm và chỉ rõ đèn nào sáng trong hai trường hợp: + Đưa nam châm từ ngoài vào trong cuộn dây. + Đưa nam châm từ trong ra ngoài cuộn dây. |
|
Trả lời:
- Khi đưa nam châm từ ngoài vào trong cuộn dây thì số đường sức từ qua tiết diện S của cuộn dây tăng lên, một đèn LED sáng lên (giả sử đó là đèn màu đỏ)
- Khi kéo nam châm từ trong ra ngoài cuộn dây, số đường sức từ xuyên qua tiết diện S của cuộn dây giảm, đèn thứ hai sáng lên (đèn màu vàng).
- Vì ban đầu hai đèn LED (một màu đỏ, một màu vàng) mắc song song và ngược chiều nhau nên từ kết quả thực nghiệm trên ta rút ra được: Dòng điện cảm ứng trong hai trường hợp trên có chiều ngược nhau.
Câu C2 (trang 91 SGK Vật Lí 9):Bố trí thí nghiệm như hình 33.2. Hãy phân tích xem số đường sức từ xuyên qua tiết diện S của cuộn dây biến đổi như thế nào khi nam châm quay quanh một trục thẳng đứng trước cuộn dây dẫn. Từ đó suy ra dòng điện cảm ứng xuất hiện trong cuộn dây có chiều biến đổi như thế nào khi nam châm quay. |  |
Trả lời:
- Khi cực N của nam châm lại gần cuộn dây thì số đường sức từ xuyên qua tiết diện S của cuộn dây tăng.
- Khi cực N ra xa cuộn dây thì số đường sức từ qua S giảm.
⇒ Khi nam châm quay liên tục thì số đường sức từ xuyên qua tiết diện S luân phiên tăng, giảm. Khi đó dòng điện cảm ứng xuất hiện trong cuộn dây là dòng điện xoay chiều (tức là đổi chiều 2 lần sau mỗi vòng quay của nam châm).
Câu C3 (trang 91 SGK Vật Lí 9):Trên hình 33.3 vẽ một cuộn dây dẫn kín có thể quay quanh một trục thẳng đứng trong từ trường của một nam châm. Hãy phân tích xem số đường sức từ xuyên qua tiết diện S của cuộn dây biến đổi như thế nào khi cuộn dây quay, từ đó suy ra nhân xét về chiểu của dòng điện cảm ứng xuất hiện trong cuộn dây dẫn. |  |
Trả lời:
- Khi cuộn dây quay từ vị trí 1 sang vị trí 2 (quay 1/4 vòng) thì số đường sức từ xuyên qua tiết diện S của cuộn dây tăng dần đến lớn nhất tại vị trí 2. Dòng điện cảm ứng xuất hiện trong cuộn dây dẫn theo một chiều nào đó.
- Khi cuộn dây từ vị trí 2 quay tiếp 1/4 vòng thì số đường từ xuyên qua tiết diện S của cuộn dây giảm về nhỏ nhất tại ví trí mặt phẳng khung dây trùng với vị trí 1. Dòng điện cảm ứng xuất hiện trong cuộn dây dẫn theo một chiều nào đó nhưng ngược lại lúc đầu.
- Nếu cuộn dây quay liên tục thì số đường sức từ xuyên qua tiết diện S luân phiên tăng, giảm. Như vậy sau mỗi vòng quay dòng điện cảm ứng đổi chiều 2 lần. Vậy dòng điện cảm ứng xuất hiện trong cuộn dây là dòng điện xoay chiều.
Câu C4 (trang 92 SGK Vật Lí 9):Trên hình 33.4 SGK vẽ một cuộn dây dẫn kín có thể quay trong từ trường của một nam châm. Hai đèn LED khác màu, mắc song song ngược chiều vào hai đầu cuộn dây vào cùng một vị trí. Khi cho cuộn dây quay, hai bóng đèn bật sáng, vạch ra hai nửa vòng sáng đối diện nhau. Giải thích tại sao mỗi bóng đèn lại chỉ sáng trên nửa vòng tròn. |
|
Trả lời:
Khi cuộn dây dẫn kín quay 1/4 vòng tròn thì số đường sức từ qua cuộn dây tăng, một trong hai đèn LED sáng. Trên 1/4 vòng tròn sau, số đường sức từ qua cuộn dây giảm nên dòng điện đổi chiều, đèn thứ hai sáng. Quá trình lặp lại cho nửa vòng tiếp theo. Như vậy sau một vòng quay mỗi bóng đèn chỉ sáng trên nửa vòng tròn.
Trên đây là gợi ý giải bài tập Vật Lý 9 bài dòng điện xoay chiều do giáo viên Ican trực tiếp biên soạn theo chương trình mới nhất. Chúc các bạn học tập vui vẻ