Dòng điện Xoay Chiều - Vật Lý 9

A. Tóm tắt lý thuyết

1. Chiều của dòng điện cảm ứng

1.1. Kết luận

Khi số đường sức từ xuyên qua tiết diện S của cuộn dây 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

1.2. Dòng điện xoay chiều

Nếu ta liên tục lần lượt đưa nam châm vào và kéo nam châm ra khỏi cuộn dây dẫn kín thì trong cuộn dây xuất hiện dòng điện luân phiên đổi chiều

Dòng điện luân phiên đổi chiều như trên gọi là dòng điện xoay chiều 2.2. Cách tạo ra dòng điện xoay chiều

2.1. Cho nam châm quay trước cuộn dây kín

2.2. Cho cuộn dây dẫn quay trong từ trường

2.3. Kết luận

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

Trên các dụng cụ điện ký hiệu là:

AC 220V : hay AC nghĩa là dòng điện xoay chiều

DC 6V hay DC nghĩa là dòng điện 1 chiều

3. Bài tập minh họa

Bài 1. Treo một thanh nam châm bằng một sợi dây mềm rồi thả cho nam châm đu đưa quanh vị trí cân bằng OA (hình 33.3). Dòng điện cảm ứng xuất hiện trong cuộn dây dẫn kín B là dòng điện xoay chiều hay có chiều không đổi (một chiều)? Tại sao?

Hướng dẫn giải:

Là dòng điện xoay chiều vì số đường sức từ xuyên qua tiết diện S của cuộn dây luân phiên tăng giảm.

Bài 2. Trên hình 33.2 vẽ một khung dây dẫn kín đặt trong từ trường. Giải thích vì sao khi cho khung dây quay quanh trục PQ nằm ngang thì trong khung dây không xuất hiện dòng điện xoay chiều.

Hướng dẫn giải:

Vì số đường sức từ xuyên qua tiết diện S của khung dây dẫn không biến đổi.

B. Bài tập trong sách giáo khoa

Bài C1 (trang 90 SGK Vật Lý 9): Làm thí nghiệm như hình 33.1 SGK và chỉ rõ đèn nào sáng trong 2 trường hợp:

- Đưa nam châm từ ngoài vào trong cuộn dây.

- Đưa nam châm từ trong ra ngoài cuộn dây.

Hướng dẫn giải:

Đưa nam châm từ ngoài vào trong cuộn dây: đèn một sáng.

Đưa nam châm từ trong ra ngoài cuộn dây: đèn hai sáng.

Bài C2 (trang 91 SGK Vật Lý 9): Hãy phân tích xem số đường sức từ xuyên qua tiết diện S của cuộn dây biên đổi như thế nào khi nam châm quay quanh 1 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 thê nào khi nam châm quay.

Hướng dẫn giải:

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.

Bài C3 (trang 91 SGK Vật Lý 9): Trên hình 33.3 SGK 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.

Hướng dẫn giải:

Khi cuộn dây quay từ vị trí 1 sang vị trí 2 thì số đường sức từ xuyên qua tiết diện S của cuộn dây tăng. Khi cuộn dây từ vị trí 2 quay tiếp thì số đường từ giảm. Nếu cuộn dây quay liên tục thì số đường sức từ xuyên qua tiết diện S luân phiên tăng, giảm. Vậy dòng điện cảm ứng xuất hiện trong cuộn dây là dòng điện xoay chiều.

Bài C4 (trang 92 SGK Vật Lý 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 2 nửa vòng sáng đối diện nhau. Giải thích tại sao mỗi bóng đèn lại chỉ sáng trên nửa vòng tròn.

Hướng dẫn giải:

Khi khung quay nửa vòng tròn thì số đường sức từ qua khung tăng, một trong hai đèn LED sáng. Trên nửa vòng tròn sau, số đường sức từ giảm nên dòng điện đổi chiều, đèn thứ hai sáng. Thực ra, ở đây còn có sự đổi chiều của đường sức từ xuyên qua tiết diện s của cuộn dây. Tuy nhiên, HS không học trường hợp này nên GV bỏ qua không xét đến.

C. Bài tập trắc nghiệm

Câu 1: Trong thí nghiệm bố trí như hình 33.1, dòng điện xoay chiều xuất hiện trong cuộn dây dẫn kín khi:

A. Nam châm đứng yên, cuộn dây quay quanh trục PQ.

B. Nam châm và cuộn dây đều quay quanh trục PQ.

C. Nam châm và cuộn dây chuyển động thẳng cùng chiều với cùng vận tốc.

D. Nam châm đứng yên, cuộn dây dẫn quay quanh trục AB.

Câu 2: Trong cuộn dây dẫn kín xuất hiện dòng điện cảm ứng xoay chiều khi số đường sức từ xuyên qua tiết diện S của cuộn dây?

A. Luôn luôn tăng.

B. Luôn luôn giảm.

C. Luân phiên tăng, giảm.

D. Luôn luôn không đổ

Bài viết gợi ý:

1. Điều kiện xuất hiện dòng điện cảm ứng - Vật lý 9

2. Hiện tượng cảm ứng điện từ - Vật lý 9

3. BÀI 1: SỰ PHỤ THUỘC CỦA CƯỜNG ĐỘ DÒNG ĐIỆN VÀO HIỆU ĐIỆN THẾ GIỮA HAI ĐẦU DÂY DẪN