Giải Khoa học tự nhiên 9 trang 71

Lời giải chi tiết SGK Lớp 9 · Môn Khoa Há»c Tá»± NhiĂªn · Trang 71–72

Chào các em! Hai trang này thuộc Bài 14 – Cảm ứng điện từ. Cô lưu ý nhỏ: đề ghi là trang 71–72, nhưng số trang in trên ảnh thực tế là 69 và 70, nên cô để header khớp với ảnh nhé.

Tóm tắt lý thuyết

Phần này tiếp tục các thí nghiệm về hiện tượng cảm ứng điện từ và giới thiệu dòng điện xoay chiều:

Khi số đường sức từ xuyên qua tiết diện của cuộn dây dẫn kín biến thiên (tăng hoặc giảm) thì trong cuộn dây xuất hiện dòng điện cảm ứng. Hiện tượng này gọi là hiện tượng cảm ứng điện từ.
Có thể làm số đường sức từ biến thiên bằng nhiều cách: cho nam châm chuyển động lại gần/ra xa, quay nam châm, hoặc thay đổi tiết diện cuộn dây.
Đèn LED chỉ sáng khi dòng điện chạy theo chiều từ cực dương đến cực âm của nó. Vì vậy hai đèn LED mắc song song, ngược cực sẽ sáng luân phiên tùy chiều dòng điện.
Dòng điện xoay chiều: cường độ tăng giảm tuần tự và đổi chiều luân phiên theo thời gian (đồ thị hình sin). Điện lưới gia đình có tần số 50 Hz, đổi chiều 100 lần trong 1 giây.

Thí nghiệm 3: Dòng điện cảm ứng dùng nam châm quay

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

Khi nam châm quay, hai đèn LED (đỏ và vàng) sáng luân phiên, thay nhau nhấp nháy.
Lý do: dòng điện trong cuộn dây liên tục đổi chiều, mà mỗi đèn chỉ sáng khi dòng điện chạy đúng chiều của nó, nên hai đèn sáng xen kẽ.

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

Khi cực nam châm quay lại gần cuộn dây: số đường sức từ xuyên qua tiết diện tăng lên.
Khi cực nam châm quay ra xa cuộn dây: số đường sức từ xuyên qua tiết diện giảm đi.
Như vậy số đường sức từ tăng, giảm luân phiên một cách liên tục.

Câu 3. Chứng tỏ dòng điện trong cuộn dây có mối liên hệ với sự biến thiên của số đường sức từ.

Khi nam châm quay, số đường sức từ qua tiết diện cuộn dây liên tục biến thiên, và đúng lúc đó hai đèn LED sáng (có dòng điện).
Khi nam châm đứng yên, số đường sức từ không đổi, đèn LED không sáng (không có dòng điện).
Vậy chính sự biến thiên của số đường sức từ đã sinh ra dòng điện cảm ứng trong cuộn dây.

Thí nghiệm 4: Dòng điện cảm ứng bằng cách thay đổi tiết diện cuộn dây

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

Khi bóp mạnh làm tiết diện cuộn dây giảm, diện tích hứng từ trường nhỏ lại nên số đường sức từ xuyên qua tiết diện cuộn dây giảm đi.

Câu 2. Từ kết quả thí nghiệm, chứng tỏ số đường sức từ biến thiên thì xuất hiện dòng điện cảm ứng.

Khi bóp cuộn dây (tiết diện thay đổi), kim điện kế lệch khỏi vạch 0, chứng tỏ có dòng điện chạy qua cuộn dây.
Đó chính là dòng điện cảm ứng, sinh ra do số đường sức từ xuyên qua tiết diện cuộn dây bị biến thiên.

Câu hỏi củng cố (cuối trang 69)

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

Chứng tỏ rằng: chỉ cần 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, bất kể nguyên nhân biến thiên là gì (quay nam châm hay thay đổi tiết diện).

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

Điều kiện: khi số đường sức từ xuyên qua tiết diện của cuộn dây dẫn kín biến thiên (tăng hoặc giảm) thì trong cuộn dây xuất hiện dòng điện cảm ứng.

III – Nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều

Câu hỏi giữa bài: Dòng điện xoay chiều có đặc điểm gì?

Dòng điện xoay chiều có cường độ tăng, giảm tuần tự và chiều luân phiên thay đổi theo thời gian (theo dạng hình sin).
Có tần số xác định. Ví dụ điện lưới 50 Hz nghĩa là trong 1 giây dòng điện thực hiện 50 chu kì và đổi chiều 100 lần.

Đọc đồ thị Hình 14.7: chu kì của dòng điện là $T = 20 \times 10^{-3}\,\text{s} = 0{,}02\,\text{s}$, suy ra tần số:

$$f = \frac{1}{T} = \frac{1}{0{,}02} = 50\,\text{Hz}$$

Cường độ cực đại đạt khoảng $1{,}0\,\text{A}$.

Thí nghiệm tạo dòng điện xoay chiều

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

Khi quay chậm: hai đèn LED sáng, tối luân phiên rõ rệt, ta thấy được từng lần một đèn sáng rồi tới đèn kia sáng.
Khi quay nhanh: hai đèn nhấp nháy quá nhanh nên mắt không phân biệt được nữa, trông như cả hai cùng sáng liên tục.

Câu 2. Số đường sức từ xuyên qua tiết diện cuộn dây biến thiên theo thời gian như thế nào?

Khi cuộn dây quay trong từ trường, số đường sức từ xuyên qua tiết diện cuộn dây tăng, giảm luân phiên một cách tuần hoàn theo thời gian.

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

Đó là dòng điện cảm ứng có chiều thay đổi luân phiên (lúc theo chiều này, lúc theo chiều ngược lại), tức là dòng điện xoay chiều. Vì vậy hai đèn LED ngược cực mới sáng xen kẽ nhau.

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

Cho cuộn dây dẫn kín quay đều trong từ trường của nam châm (hoặc cho nam châm quay quanh cuộn dây). Khi đó số đường sức từ xuyên qua tiết diện cuộn dây biến thiên tuần hoàn theo thời gian, làm xuất hiện dòng điện cảm ứng đổi chiều liên tục trong cuộn dây — đó chính là dòng điện xoay chiều.

Tóm lại, điểm cốt lõi của cả hai trang là: bất kì cách nào làm số đường sức từ qua tiết diện cuộn dây kín biến thiên đều tạo ra dòng điện cảm ứng, và nếu sự biến thiên đó tuần hoàn theo thời gian thì ta thu được dòng điện xoay chiều. Em nào cần cô vẽ lại sơ đồ mạch hai đèn LED hoặc giải thích kỹ đồ thị Hình 14.7 thì nói nhé.

Chế độ đọc sách →