Giải Khoa học tự nhiên 9 trang 69
Lời giải chi tiết SGK Lớp 9 · Môn Khoa Há»c Tá»± NhiĂªn · Trang 69–70
Đây là phần mở đầu Chương IV – Điện từ, Bài 14: Cảm ứng điện từ. Nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều.
Tóm tắt lý thuyết
Mục tiêu của bài:
- Hiểu được: khi số đường sức từ xuyên qua tiết diện của cuộn dây dẫn kín biến thiên thì trong cuộn dây xuất hiện dòng điện cảm ứng.
- Nêu được nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều (dòng điện luân phiên đổi chiều).
Câu hỏi dẫn dắt: Ở lớp 7 ta đã biết dòng điện sinh ra từ trường. Vậy ngược lại, từ trường có thể sinh ra dòng điện không? → Bài học sẽ trả lời: CÓ, trong điều kiện nhất định.
I – Dòng điện cảm ứng:
- Khi dịch chuyển thanh nam châm lại gần hoặc ra xa cuộn dây dẫn kín, kim điện kế bị lệch → chứng tỏ trong cuộn dây có dòng điện.
- Dòng điện xuất hiện trong trường hợp này gọi là dòng điện cảm ứng.
II – Hiện tượng cảm ứng điện từ: hiện tượng xuất hiện dòng điện cảm ứng khi số đường sức từ qua tiết diện cuộn dây biến thiên.
Câu hỏi trang 67: Trả lời câu hỏi sau Thí nghiệm 1
Đề: Sự thay đổi của kim điện kế chứng tỏ điều gì?
Lời giải:
Khi đưa cực Bắc của thanh nam châm lại gần hoặc ra xa cuộn dây, kim điện kế bị lệch sang phải hoặc sang trái.
→ Điều đó chứng tỏ trong cuộn dây dẫn kín có dòng điện chạy qua. Dòng điện này xuất hiện do sự dịch chuyển của nam châm, được gọi là dòng điện cảm ứng.
Giải thích: Điện kế là dụng cụ phát hiện dòng điện nhỏ. Kim lệch nghĩa là có dòng điện qua điện kế; kim lệch hai phía khác nhau (phải/trái) cho thấy dòng điện đổi chiều khi đưa nam châm lại gần và ra xa.
Câu hỏi trang 68 (sau Hình 14.2)
Câu 1
Đề: 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.
Lời giải:
Khi nam châm lại gần cuộn dây, số đường sức từ xuyên qua tiết diện cuộn dây dẫn tăng lên.
Giải thích: Càng gần nam châm, từ trường càng mạnh, các đường sức từ càng dày đặc. So sánh hình a (nam châm ở xa, ít đường sức xuyên qua vòng dây) với hình b (nam châm ở gần, nhiều đường sức xuyên qua) ta thấy số đường sức tăng.
Câu 2
Đề: 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?
Lời giải:
Ở Hình 14.1b, nam châm được đưa ra xa cuộn dây, nên số đường sức từ xuyên qua tiết diện cuộn dây dẫn giảm đi.
Giải thích: Ra xa thì từ trường tại vị trí cuộn dây yếu dần, đường sức thưa hơn, số đường sức xuyên qua tiết diện cuộn dây giảm. Điều quan trọng: dù tăng hay giảm thì số đường sức đều biến thiên, và chính sự biến thiên này sinh ra dòng điện cảm ứng.
Câu hỏi trang 68 – Thí nghiệm 2 (dùng nam châm điện)
Câu 1
Đề: Khi đóng hoặc mở công tắc thì số đường sức từ xuyên qua tiết diện cuộn dây dẫn biến thiên như thế nào?
Lời giải:
- Khi đóng công tắc: dòng điện bắt đầu chạy qua nam châm điện, từ trường tăng từ 0 lên giá trị ổn định → số đường sức từ xuyên qua tiết diện cuộn dây dẫn tăng lên.
- Khi mở công tắc: dòng điện qua nam châm điện mất đi, từ trường giảm về 0 → số đường sức từ xuyên qua tiết diện cuộn dây dẫn giảm đi.
Trong cả hai thời điểm đóng và mở, kim điện kế đều lệch (rồi trở về 0), chứng tỏ có dòng điện cảm ứng xuất hiện trong những lúc số đường sức từ đang biến thiên.
Câu 2
Đề: Từ hai thí nghiệm dùng thanh nam 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.
Lời giải (giả thuyết):
Dòng điện cảm ứng xuất hiện trong cuộn dây dẫn kín khi số đường sức từ xuyên qua tiết diện của cuộn dây biến thiên (tăng lên hoặc giảm đi).
Giải thích: Điểm chung của cả hai thí nghiệm là số đường sức từ qua cuộn dây thay đổi (do nam châm chuyển động, hoặc do từ trường của nam châm điện mạnh/yếu khi đóng/mở công tắc). Khi số đường sức ổn định, không có dòng điện cảm ứng. → Vậy nguyên nhân chính là sự biến thiên của số đường sức từ, chứ không phải bản thân từ trường.
Câu hỏi trang 68 – Mục II (Hiện tượng cảm ứng điện từ)
Câu 1
Đề: Đề xuất một số cách làm biến thiên số đường sức từ xuyên qua tiết diện cuộn dây dẫn.
Một số cách:
- Đưa thanh nam châm (hoặc cuộn dây) lại gần hay ra xa nhau.
- Đóng, mở công tắc của mạch nam châm điện đặt cạnh cuộn dây.
- Tăng hoặc giảm cường độ dòng điện chạy qua nam châm điện (dùng biến trở) để từ trường mạnh/yếu thay đổi.
- Quay cuộn dây hoặc quay nam châm để góc giữa mặt cuộn dây và đường sức từ thay đổi.
Câu 2
Đề: Đề xuất một số phương án thí nghiệm làm xuất hiện dòng điện cảm ứng.
Một số phương án:
- Nối cuộn dây với điện kế, di chuyển thanh nam châm vĩnh cửu vào/ra liên tục → kim điện kế lệch.
- Đặt nam châm điện gần cuộn dây nối điện kế, liên tục đóng/mở công tắc → quan sát kim điện kế.
- Cho cuộn dây quay trong từ trường của nam châm (hoặc cho nam châm quay gần cuộn dây) → xuất hiện dòng điện cảm ứng (đây chính là nguyên tắc máy phát điện).
Mỗi phương án trên đều dựa vào nguyên tắc: làm cho số đường sức từ qua tiết diện cuộn dây biến thiên thì sẽ sinh ra dòng điện cảm ứng.
Nếu bạn cần mình giải tiếp đúng trang 69–70 (phần tiếp theo của bài, thường là nguyên tắc tạo dòng điện xoay chiều), gửi thêm ảnh hai trang đó nhé.