Điều kiện xuất hiện dòng điện cảm ứng chi tiết Vật Lý 9

0
15592
dieu-kien-xuat-hien-dong-dien-cam-ung

HOCMAI xin giới thiệu đến các em học sinh cùng quý thầy cô, quý phụ huynh tham khảo bài viết hướng dẫn về chuyên đề Điều kiện xuất hiện dòng điện cảm ứng. Bài viết bao gồm phần tóm tắt lý thuyết, phần hướng dẫn giải bài tập chi SGK và phần câu hỏi trắc nghiệm liên quan tới chuyên đề này.

 

Bài viết tham khảo thêm:

 

I – Tóm tắt lý thuyết điều kiện xuất hiện dòng điện cảm ứng

1. Dòng điện cảm ứng là gì?

Dòng điện xuất hiện khi đặt vào ở trong lòng cuộn dây dẫn một nam châm tạo ra xung điện kích ứng truyền tải qua đường dây dẫn với tiết diện S. Xung điện có thể biến đổi ngược chiều hoặc cùng chiều so với chiều của đường sức từ được tạo ra bởi nam châm dẫn.

dieu-kien-xuat-hien-dong-dien-cam-ung-1

2. Điều kiện xuất hiện dòng điện cảm ứng

Điều kiện để xuất hiện dòng điện cảm ứng ở trong một dây dẫn kín là số lượng đường sức từ xuyên qua được tiết diện S của cuộn dây biến thiên. 

Một cách tổng quát, dòng điện cảm ứng sẽ xuất hiện khi thỏa mãn những điều kiện sau: 

– Khi mạch điện kín hay một phần của mạch điện kín chuyển động ở trong từ trường và cắt những đường cảm ứng từ.

– Khi mạch điện kín không chuyển động ở trong từ trường nhưng từ trường đi xuyên qua mạch điện đó lại là từ trường biến đổi theo thời gian.

(Áp dụng đối với chất liệu là kim loại mỏng, dẹt có tiết diện là S và số vòng dây N).

3. Liên hệ thực tế

Ở nước ta, đường dây điện cao thế 500kV cũng có tác dụng giống như một nam châm điện mạnh. Nếu có nhà ở sát đường dây điện này chúng ta có thể gặp nhiều nguy hiểm do hiện tượng cảm ứng điện từ gây ra như: bị giật điện khi chạm tay vào cửa sổ kim loại, mái tôn; các thiết bị như tivi, tủ lạnh, điện thoại nhanh hỏng,…

dieu-kien-xuat-hien-dong-dien-cam-ung-2

Bóng đèn huỳnh quang sẽ tự phát sáng khi ta đặt nó ngay dưới đường dây điện cao thế.

 

II. Phương pháp giải chuyên đề Điều kiện xuất hiện dòng điện cảm ứng

Cách để nhận biết sự xuất hiện của dòng điện cảm ứng

– Dùng các thiết bị như điện kế, ampe kế để nhận biết.

– Sử dụng nam châm thử để nhận biết.

– Có thể sử dụng bóng đèn để nhận biết.

 

III – Giải bài tập Điều kiện xuất hiện dòng điện cảm ứng SGK Vật lí 9

Câu C1 | Trang 87 SGK Vật Lý 9

Hãy quan sát xem các đường sức từ ở hình 32.1 SGK xuyên qua tiết diện s của một cuộn dây dẫn biến thiên như thế nào (tăng hay giảm) ở trong những trường hợp sau:

  • Đưa nam châm lại gần với cuộn dây theo phương vuông góc cùng với tiết diện S của cuộn dây.
  • Đặt nam châm đứng yên ở trong cuộn dây.
  • Đưa nam châm ra phía xa cuộn dây theo phương vuông góc cùng với tiết diện S của cuộn dây.
  • Để nam châm nằm yên và cho cuộn dây chuyển động lại gần với nam châm.

Hướng dẫn giải

– Đưa nam châm lại gần với cuộn dây theo phương vuông góc cùng với tiết diện S của cuộn dây ⇒ Số đường sức từ xuyên qua tiết diện S tăng lên.

– Đặt nam châm đứng yên ở trong cuộn dây ⇒ Số đường sức từ xuyên qua tiết diện S không đổi.

– Đưa nam châm ra phía xa cuộn dây theo phương vuông góc cùng với tiết diện S của cuộn dây ⇒ Số đường sức từ xuyên qua tiết diện S giảm xuống.

– Để nam châm nằm yên và cho cuộn dây chuyển động lại gần với nam châm ⇒ Số đường sức từ xuyên qua tiết diện S tăng lên.

Câu C2 | Trang 88 SGK Vật Lý 9 

Đối chiếu kết quả của thí nghiệm ở trên với việc khảo sát số lượng đường sức từ xuyên qua tiết diện S của cuộn dây, hãy chọn từ ngữ thích hợp điền vào các ô trống của bảng 1?

Hướng dẫn giải

Bảng 1

Làm thí nghiệm Có dòng điện cảm ứng hay là không ?

Số lượng đường sức từ xuyên qua S có biến đổi hay là không ?

Đưa nam châm lại gần với cuộn dây

Có | Tăng lên

Để nam châm nằm yên

Không

Không

Đưa nam châm ra xa với cuộn dây  Có 

Có | Giảm xuống

 

Câu C3 | Trang 88 SGK Vật Lý 9 

Từ bảng 1 suy ra ở trong điều kiện nào thì dòng điện cảm ứng xuất hiện ở trong cuộn dây dẫn kín.

Hướng dẫn giải

Điều kiện để xuất hiện dòng điện cảm ứng ở trong cuộn dây dẫn kín là số lượng đường sức từ đi xuyên qua tiết diện S của cuộn dây đó tăng hoặc giảm( biến thiên).

Câu C4 | Trang 88 SGK Vật Lý 9 

Vận dụng nhận xét ở trên để giải thích tại vì sao trong thí nghiệm tại hình 31.3, khi ngắt hay đóng mạch của nam châm điện thì ở trong cuộn dây dẫn kín sẽ xuất hiện dòng điện cảm ứng.

dieu-kien-xuat-hien-dong-dien-cam-ung-3

Hướng dẫn giải

  • Khi ta đóng mạch điện → Cường độ dòng điện tăng. Điều này làm cho từ trường của nam châm điện mạnh dần lên → Số đường sức từ qua tiết diện S của cuộn dây cũng tăng lên → Xuất hiện dòng điện cảm ứng.
  • Khi ta ngắt mạch điện, cường độ điện trường ở trong nam châm điện giảm về 0. Điều này làm cho từ trường của nam châm điện yếu đi → Số đường sức từ qua tiết diện S của cuộn dây cũng giảm xuống → Xuất hiện dòng điện cảm ứng.

Câu C5 | Trang 89 SGK Vật Lý 9

Hãy vận dụng kết luận vừa nhận được để giải thích tại sao khi quay núm của đinamô thì đèn của xe đạp lại sáng.

dieu-kien-xuat-hien-dong-dien-cam-ung-4

Hướng dẫn giải

Khi ta quay núm đinamô của xe đạp, nam châm ở trong đinamô cũng sẽ quay theo.

  • Khi cực của nam châm lại gần với cuộn dây, số đường sức từ xuyên qua tiết diện S của cuộn dây tăng lên, lúc đó dòng điện cảm ứng sẽ xuất hiện.
  • Khi cực của nam châm ra xa với cuộn dây, số đường sức từ xuyên qua tiết diện S của cuộn dây bị giảm, lúc đó dòng điện cảm ứng cũng sẽ xuất hiện.

⇒ Dòng điện cảm ứng này đã làm cho đèn xe đạp sáng.

Câu C6 | Trang 89 SGK Vật Lý 9

Hãy giải thích tại sao khi cho nam châm quay như tại hình 31.4 thì ở trong cuộn dây dẫn kín dòng điện cảm ứng lại xuất hiện.

dieu-kien-xuat-hien-dong-dien-cam-ung-5

Hướng dẫn giải

Khi cho nam châm quay thì số lượng đường sức từ đi qua cuộn dây dẫn kín tăng hoặc giảm (biến thiên), vậy nên trong cuộn dây dẫn kín sẽ xuất hiện dòng điện cảm ứng và làm cho đèn LED sáng lên.

 

IV – Bài tập Trắc nghiệm Hiện tượng cảm ứng điện từ

Câu 1: Khi đưa một cực của nam châm tiến lại gần hay đưa ra xa đầu cuộn dây thì:

A) Số đường sức từ đi xuyên qua tiết diện S của cuộn dây dẫn không đổi.

B) Số đường sức từ đi xuyên qua tiết diện S của cuộn dây dẫn luôn tăng lên.

C) Số đường sức từ đi xuyên qua tiết diện S của cuộn dây dẫn tăng lên hoặc giảm xuống (biến thiên).

D) Số đường sức từ đi xuyên qua tiết diện S của cuộn dây dẫn luôn giảm xuống.

Hướng dẫn trả lời

Khi đưa một cực của nam châm tiến lại gần hay đưa ra xa đầu cuộn dây thì số đường sức từ đi xuyên qua tiết diện S của cuộn dây dẫn tăng lên hoặc giảm xuống (biến thiên).

Đáp án C

Câu 2: Trong trường hợp nào ở dưới đây, trong cuộn dây dẫn kín sẽ xuất hiện dòng điện cảm ứng?

A) Số đường sức từ đi qua tiết diện S của cuộn dây dẫn kín lớn.

B) Số đường sức từ đi qua tiết diện S của cuộn dây dẫn kín được giữ cho không thay đổi.

C) Số đường sức từ đi qua tiết diện S của cuộn dây dẫn kín thay đổi.

D) Từ trường xuyên đi qua tiết diện S của cuộn dây dẫn kín mạnh.

Hướng dẫn trả lời

Dòng điện cảm ứng xuất hiện ở trong một dây dẫn kín đặt bên trong từ trường của một nam châm khi số đường sức từ đi xuyên qua tiết diện S của cuộn dây đó thay đổi (biến thiên).

Đáp án C

Câu 3: Trong hình ở dưới đây, thanh nam châm chuyển động như thế nào thì sẽ không tạo ra dòng điện cảm ứng ở trong cuộn dây?

dieu-kien-xuat-hien-dong-dien-cam-ung-6

A) Chuyển động từ ngoài vào bên trong ống dây.

B) Quay quanh trục AB.

C) Quay quanh trục CD.

D) Quay quanh trục PQ.

Hướng dẫn trả lời

Quay nam châm xung quanh trục PQ sẽ không làm thay đổi (biến thiên) số đường sức từ ở trong cuộn dây → Vậy nên không tạo ra được dòng điện cảm ứng ở trong cuộn dây.

Đáp án D

Câu 4: Với điều kiện nào sau đây thì xuất hiện dòng điện cảm ứng ở trong một cuộn dây dẫn kín?

A) Khi số đường sức từ đi xuyên qua tiết diện cuộn dây rất lớn.

B) Khi số đường sức từ đi xuyên qua tiết diện cuộn dây được giữ không tăng.

C) Khi không có đường sức từ nào đi xuyên qua tiết diện cuộn dây.

D) Khi số đường sức từ đi xuyên qua tiết diện cuộn dây thay đổi (biến thiên).

Hướng dẫn trả lời

Điều kiện để xuất hiện dòng điện cảm ứng: Dòng điện cảm ứng xuất hiện bên trong một dây dẫn kín đặt ở trong từ trường của một nam châm khi số lượng đường sức từ xuyên qua tiết diện S của cuộn dây đó tăng hoặc giảm (biến thiên)

Đáp án D

Câu 5: Ở hình sau, khi cho khung dây quay quanh trục PQ thì trong khung dây có xuất hiện dòng điện cảm ứng hay không?

dieu-kien-xuat-hien-dong-dien-cam-ung-7

A) Có

B) Không

C) Dòng điện cảm ứng ngày càng tăng

D) Xuất hiện sau đó tắt ngay

Hướng dẫn trả lời

Khi cho khung dây quay quanh trục PQ thì trong khung dây không xuất hiện dòng điện cảm ứng bởi vì số đường sức từ xuyên qua khung dây không thay đổi (biến thiên).

Đáp án B

Câu 6: Tìm từ thích hợp để điền vào chỗ trống

Dòng điện cảm ứng chỉ xuất hiện bên trong cuộn dây dẫn kín ở trong thời gian có sự |….. | qua tiết diện S của cuộn dây.

A) biến đổi của cường độ dòng điện.

B) biến đổi của thời gian.

C) biến đổi của dòng điện cảm ứng.

D) biến đổi của số đường sức từ.

Hướng dẫn trả lời

Dòng điện cảm ứng chỉ xuất hiện bên trong cuộn dây dẫn kín ở trong thời gian có sự | biến đổi của số đường sức từ | qua tiết diện S của cuộn dây

Đáp án D

Câu 7: Vì sao khi ta cho nam châm quay trước một cuộn dây dẫn kín như ở thí nghiệm ở hình 32.1 thì bên trong cuộn dây xuất hiện dòng điện cảm ứng?

dieu-kien-xuat-hien-dong-dien-cam-ung-8

A) Vì cường độ dòng điện bên trong cuộn dây thay đổi.

B) Vì hiệu điện thế bên trong cuộn dây thay đổi.

C) Vì dòng điện cảm ứng bên trong cuộn dây thay đổi.

D) Vì số đường sức từ đi xuyên qua tiết diện S của cuộn dây thay đổi.

Hướng dẫn trả lời

Khi ta cho nam châm quay trước một cuộn dây dẫn kín như ở thí nghiệm ở hình vẽ thì bên trong cuộn dây xuất hiện dòng điện cảm ứng bởi vì số đường sức từ xuyên qua tiết diện S của cuộn dây biến thiên.

Đáp án D

Câu 8: Dùng những dụng cụ nào dưới đây thì ta có thể làm được thí nghiệm cho ta dòng điện cảm ứng liên tục?

A) Một nam châm cùng với một ống dây dẫn kín.

B) Một nam châm, một vôn kế và một ampe kế.

C) Một nam châm, một ống dây dẫn kín và một bộ phận làm cho nam châm hoặc cuộn dây dẫn quay liên tục.

D) Một ampe kế, một ống dây dẫn kín và một bộ phận làm cho nam châm hoặc cuộn dây dẫn quay liên tục.

Hướng dẫn trả lời

Để có dòng điện cảm ứng liên tục ta cần có sự biến đổi (biến thiên) số đường sức từ xuyên qua tiết diện của cuộn dây liên tục ⇒ Các dụng cụ có thể giúp ta làm thí nghiệm cho dòng điện cảm ứng liên tục gồm  Một nam châm, một ống dây dẫn kín và một bộ phận làm cho nam châm hoặc cuộn dây dẫn quay liên tục.

Đáp án C

Câu 9: Một học sinh phát biểu rằng: “Điều kiện để xuất hiện dòng điện cảm ứng bên trong một cuộn dây dẫn kín là sự chuyển động tương đối giữa cuộn dây và nam châm”. Lời phát biểu này là đúng hay sai? Vì sao?

A) Đúng vì luôn có sự thay đổi số đường sức từ đi xuyên qua tiết diện của cuộn dây.

B) Sai vì có trường hợp chuyển động giữa cuộn dây và nam châm không làm cho số đường sức từ đi xuyên qua tiết diện cuộn dây thay đổi (biến thiên).

C) Đúng vì chuyển động giữa cuộn dây và nam châm không sinh ra sự thay đổi số đường sức từ đi xuyên qua tiết diện cuộn dây.

D) Sai vì luôn không có sự thay đổi số đường sức từ đi xuyên qua tiết diện của cuộn dây.

Hướng dẫn trả lời

Câu nói của học sinh là sai bởi vì có trường hợp chuyển động giữa cuộn dây và nam châm không làm cho số đường sức từ đi xuyên qua tiết diện cuộn dây thay đổi (biến thiên).

Đáp án B

Câu 10: Trường hợp nào dưới đây có số đường sức từ đi xuyên qua tiết diện S của cuộn dây khác với những trường hợp còn lại?

A) Đưa nam châm lại gần với cuộn dây theo phương vuông góc cùng với tiết diện S của cuộn dây.

B) Đặt nam châm đứng yên bên trong cuộn dây.

C) Để nam châm đứng yên rồi cho cuộn dây chuyển động tiến lại gần nam châm.

D) Đưa nam châm và cuộn dây lại gần với nhau.

Hướng dẫn trả lời

  • Các trường hợp A, D, C: Số đường sức từ đi xuyên qua tiết diện S của cuộn dây tăng lên.
  • Đáp án B: Số đường sức từ đi xuyên qua tiết diện S của cuộn dây không đổi.

Đáp án B

Câu 11: Cách nào dưới đây không tạo ra được dòng điện?

A) Đặt nam châm vĩnh cửu phía trước ống dây dẫn kín

B) Rút cuộn dây ra phía xa nam châm vĩnh cửu

C) Đưa một cực của nam châm từ ngoài vào bên trong một cuộn dây dẫn kín

D) Quay nam châm vĩnh cửu phía trước ống dây dẫn kín

Hướng dẫn trả lời

Đáp án A

Câu 12: Khi nào thì xuất hiện dòng điện cảm ứng xoay chiều bên trong cuộn dây dẫn kín?

A) Cho cuộn dây dẫn kín quay bên trong từ trường của một nam châm điện

B) Tăng dòng điện chạy bên trong nam châm điện đặt gần với ống dây dẫn kín

C) Đưa cuộn dây dẫn kín tiến lại gần nam châm điện

D) Đưa nam châm lại gần với cuộn dây

Hướng dẫn trả lời

Đáp án A

Câu 13: Dòng điện cảm ứng xuất hiện khi ta cho một khung dây dẫn kín chuyển động bên trong khoảng ở giữa hai từ cực của một nam châm hình chữ U sao cho:

A) mặt phẳng khung dây tạo với những đường sức từ các góc thay đổi bất kỳ.

B) mặt phẳng khung dây tạo với những đường sức từ một góc không thay đổi.

C) mặt phẳng khung dây song song cùng với các đường sức từ.

D) mặt phẳng khung dây vuông góc cùng với các đường sức từ.

Hướng dẫn trả lời

Đáp án A

Câu 14: Dòng điện cảm ứng không thể tạo ra được bằng một ống dây dẫn và một nam châm khi:

A) cho nam châm chuyển động so với ống dây hoặc ngược lại.

B) cho ống dây cố định và nam châm chuyển động.

C) cả hai đều chuyển động cùng chiều, cùng phương, cùng vận tố

D) cho nam châm cố định và ống dây chuyển động.

Hướng dẫn trả lời

Đáp án C

Câu 15: Nhận định nào sau đây là đúng?

A) Khi tiết diện S của cuộn dây càng nhỏ thì dòng điện cảm ứng càng lớn.

B) Dòng điện cảm ứng xuất hiện bên trong cuộn dây dẫn kín khi có các đường sức từ đi xuyên qua tiết diện S của cuộn dây.

C) Dòng điện cảm ứng xuất hiện bên trong cuộn dây dẫn kín khi có sự thay đổi (biến thiên) của số đường sức từ qua tiết diện S của cuộn dây.

D) Khi số đường sức từ qua tiết diện S của cuộn dây tăng thì dòng điện cảm ứng tăng và khi số đường sức từ qua tiết diện S của cuộn dây giảm thì dòng điện cảm ứng giảm.

Hướng dẫn trả lời

Đáp án C

 

Trên đây HOCMAI đã giới thiệu đến các em học sinh chuyên đề Điều kiện xuất hiện dòng điện cảm ứng. Hãy tham khảo thật kĩ bài viết để nắm chắc lý thuyết và biết cách giải các bài tập liên quan tới chuyên đề này. Chúc các em học tập thật tốt bộ môn Vật Lý 9.