Chuyên đề Dòng điện xoay chiều chi tiết Vật Lý 9

0
4643
dong-dien-xoay-chieu

Chuyên đề Dòng điện xoay chiều Vật lý lớp 9 được HOCMAI sưu tầm biên soạn và đăng tải giới thiệu đến các em học sinh. Cùng tìm hiểu thật kĩ về chuyên đề này thông qua phần tóm tắt kiến thức và phần hướng dẫn trả lời các câu hỏi trong SGK và trắc nghiệm thêm qua bài viết này nhé!

 

Bài viết tham khảo thêm:

 

I – Tóm tắt lý thuyết Dòng điện xoay chiều

1. Chiều của dòng điện cảm ứng

Dòng điện cảm ứng bên trong cuộn dây dẫn kín đổi chiều khi mà số đường sức từ xuyên qua tiết diện S của cuộn dây đang tăng mà lại chuyển sang giảm hoặc ngược lại đang giảm mà lại chuyển sang tăng.

dong-dien-xoay-chieu-1

Nếu ta liên tục lần lượt đưa thanh nam châm vào và đưa nam châm ra khỏi cuộn dây dẫn kín thì bên trong cuộn dây xuất hiện dòng điện luân phiên đổi chiều. Dòng điện luân phiên đổi chiều như trên được gọi là dòng điện xoay chiều.

Kết luận: Dòng điện xoay chiều là dòng điện có chiều của dòng điện biến thiên tuần hoàn và đại cường độ dòng điện cũng biến thiên điều hòa theo thời gian, những thay đổi này thường có sự thay đổi tuần hoàn theo một chu kỳ nhất định.

2. Cách tạo ra dòng điện xoay chiều

Nguyên tắc để tạo ra dòng điện xoay chiều: Khi cho 1 khung dây quay đều bên trong từ trường đều, ở trong khung dây sẽ xuất hiện suất điện động cảm ứng xoay chiều. Nếu ta nối 1 đầu khung dây với 1 mạch ngoài kín thì bên trong mạch ngoài sẽ xuất hiện dòng điện xoay chiều.

⇒ Vậy có 2 cách để tạo ra dòng điện xoay chiều là:

  • Cho nam châm quay trước cuộn dây dẫn kín
  • Cho cuộn dây dẫn quay trong từ trường

dong-dien-xoay-chieu-2

Kết luận: Khi cho cuộn dây dẫn kín quay bên trong từ trường của nam châm hay cho nam châm quay ở trước cuộn dây dẫn thì bên trong cuộn dây xuất hiện dòng điện cảm ứng xoay chiều.

 

II. Phương pháp giải bài tập Dòng điện xoay chiều

Cách xác định chiều của dòng điện cảm ứng

Căn cứ vào: Chiều dòng điện cảm ứng xuất hiện bên trong cuộn dây cần phải có chiều sao cho đường sức từ bởi nó sinh ra ngược với chiều của đường sức từ đã sinh ra nó.

– Như vậy, nếu muốn xác định được chiều dòng điện cảm ứng thì:

  • Xác định chiều đường sức từ đã sinh ra nó → Sử dụng quy tắc bàn tay phải.
  • Xác định chiều đường sức từ bởi nó sinh ra (ngược lại với chiều của đường sức từ đã sinh ra nó).
  • Xác định chiều dòng điện cảm ứng→ Sử dụng quy tắc bàn tay phải.

– Dòng điện cảm ứng có chiều luân phiên thay đổi được gọi là dòng điện xoay chiều.

Lưu ý:

  • Số vòng quay ở trong 1 giây của cuộn dây được gọi là tần số của dòng điện xoay chiều và đo bằng đơn vị Héc (ký hiệu là Hz).
  • Trên các dụng cụ sử dụng điện thường ghi là: AC 220V, ký hiệu AC có nghĩa là dòng điện xoay chiều.

 

III – Giải bài tập Dòng điện xoay chiều SGK Vật lí 9

Câu C1 | Trang 90 SGK Vật Lý 9 

Mắc hai đèn LED vào hai đầu của một cuộn dây dẫn (một đèn màu vàng, một đèn màu đỏ) song song và ngược chiều với nhau như ở hình 33.1.

dong-dien-xoay-chieu-3

Làm thí nghiệm và chỉ rõ đèn nào sáng ở trong hai trường hợp:

  • Đưa nam châm từ bên ngoài vào bên trong cuộn dây.
  • Kéo nam châm từ bên trong ra bên ngoài cuộn dây.

Hướng dẫn giải

  • Khi đưa nam châm từ bên ngoài vào bên trong cuộn dây thì số đường sức từ qua tiết diện S của cuộn dây sẽ tăng lên → Một đèn LED sáng lên.
  • Khi kéo nam châm từ bên trong ra bên ngoài cuộn dây dẫn kín, số đường sức từ xuyên qua tiết diện S của cuộn dây sẽ giảm → Đèn LED còn lại sáng lên.

⇒ Vậy dòng điện cảm ứng bên trong cuộn dây dẫn đổi chiều khi mà số đường sức từ đang tăng lên mà chuyển sang giảm.

Câu C2 | Trang 91 SGK Vật Lý 9 

Bố trí thí nghiệm như ở hình 33.2

dong-dien-xoay-chieu-4

Hãy phân tích xem là số đường sức từ xuyên qua tiết diện S của cuộn dây sẽ biến đổi như thế nào khi cho nam châm quay xung quanh một trục thẳng đứng phía trước cuộn dây dẫn. Từ đó suy ra dòng điện cảm ứng xuất hiện bên trong cuộn dây có chiều biến đổi như thế nào trong lúc nam châm quay.

Hướng dẫn giải

Khi cực N của nam châm tiến lại gần cuộn dây → Số đường sức từ xuyên qua tiết diện S của cuộn dây tăng lên, còn khi cực N ra xa cuộn dây → Số đường sức từ xuyên qua tiết diện S của cuộn dây bị giảm. Khi nam châm quay liên tục quanh một trục thẳng đứng như ở trong hình thì số đường sức từ xuyên qua tiết diện S sẽ liên tục tăng giảm do đó xuất hiện dòng điện bên trong cuộn dây luân phiên đổi chiều, nó còn được gọi là dòng điện xoay chiều.

Câu C3 | Trang 91 SGK Vật Lý 9 

Trên hình 33.3 có vẽ một cuộn dây dẫn kín có thể quay quanh một trục thẳng đứng bên trong từ trường của một nam châm. Hãy phân tích để xem số đường sức từ xuyên qua tiết diện S của cuộn dây sẽ biến thiên như thế nào khi cuộn dây quay, từ đó đưa ra nhận xét về chiều của dòng điện cảm ứng xuất hiện bên trong cuộn dây dẫn.

dong-dien-xoay-chieu-5

Hướng dẫn giải

Khi cuộn dây quay từ vị trí 1 tới vị trí 2 → Số đường sức từ xuyên qua tiết diện S của cuộn dây tăng lên, khi cuộn dây quay tiếp từ vị trí 2 → Số đường sức từ xuyên qua tiết diện S của cuộn dây giảm xuống. Nếu cuộn dây quay liên tục → Số đường sức từ xuyên qua tiết diện S sẽ luân phiên tăng giảm do đó dòng điện xuất hiện bên trong cuộn dây là dòng điện xoay chiều.

Câu C4 | Trang 92 SGK Vật Lý 9

Trên hình 33.4 có vẽ một cuộn dây dẫn kín có thể quay ở trong từ trường của một nam châm. Hai đèn LED khác nhau được mắc song song ngược chiều với nhau vào hai đầu cuộn dây tại cùng một vị trí. Khi ta cho cuộn dây quay, hai bóng đèn bật sáng và vạch ra hai nửa vòng sáng đối diện nhau. Giải thích tại vì sao mỗi bóng đèn lại chỉ sáng trên một nửa vòng tròn.

dong-dien-xoay-chieu-6

Hướng dẫn giải

Khi khung quay nửa vòng tròn → Số đường sức từ qua tiết diện S của khung tăng lên → một trong hai bóng đèn LED sáng. Trên một nửa vòng tròn sau, số đường sức từ qua tiết diện S của khung giảm xuống vậy nên dòng điện đổi chiều → Đèn thứ hai sáng. Khi khung quay nhanh, hai bóng đèn sáng và vạch ra hai nửa vầng sáng đối diện với nhau.

 

IV – Bài tập Trắc nghiệm Dòng điện xoay chiều

Câu 1: Trường hợp nào có sử dụng dòng điện xoay chiều ở trong những trường hợp sau đây?

A) Dòng điện chạy qua quạt điện ở trong gia đình.

B) Dòng điện chạy bên trong động cơ gắn ở trên xe ô tô đồ chơi.

C) Dòng điện xuất hiện khi đưa thanh nam châm lại gần với một khung dây dẫn kín.

D) Dòng điện chạy qua bóng đèn pin khi ta nối hai đầu bóng đèn cùng với hai cực của một viên pin.

Hướng dẫn trả lời

Đáp án A

Câu 2: Trường hợp nào dưới đây thì bên trong cuộn dây dẫn kín xuất hiện dòng điện cảm ứng xoay chiều?

A) Cho nam châm chuyển động lại gần với cuộn dây.

B) Cho cuộn dây quay bên trong từ trường của nam châm và cắt những đường sức từ.

C) Đặt thanh nam châm vào bên trong lòng cuộn dây rồi sau đó cho cả hai đều quay quanh một trục.

D) Đặt thanh nam châm hình trụ ở trước một cuộn dây, vuông góc cùng với tiết diện cuộn dây rồi để thanh nam châm quay quanh trục của nó.

Hướng dẫn trả lời

Đáp án B

Câu 3: Nguồn điện nào sau đây có thể tạo ra được dòng điện xoay chiều?

A) Pin Vôn ta.

B) Ắc quy.

C) Máy phát điện trong nhà máy thủy điện Hòa Bình.

D) Máy phát điện của bộ góp là hai chổi quét và hai vành bán khuyên.

Hướng dẫn trả lời

Đáp án C

Câu 4: Trong cuộn dây dẫn kín có xuất hiện dòng điện cảm ứng xoay chiều khi mà 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 đổi

Hướng dẫn trả lời

Đáp án D

Câu 5: Trường hợp nào ở sau đây có số đường sức từ xuyên qua tiết diện S của cuộn dây khác với những trường hợp còn lại?

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

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

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

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

Hướng dẫn trả lời

Đáp án D

Câu 6: Trường hợp nào ở dưới đây trong cuộn dây sẽ không xuất hiện dòng điện cảm ứng xoay chiều?

A) Cho nam châm quay phía trước một cuộn dây dẫn kín, các đường sức từ bị cắt ngang bởi cuộn dây.

B) Cho cuộn dây dẫn kín quay bên trong từ trường của nam châm và nó cắt các đường sức từ của từ trường.

C) Liên tục cho một cực của thanh nam châm lại gần rồi lại ra xa một đầu dây dẫn kín.

D) Đặt trục Bắc Nam của thanh nam châm sao cho trùng với trục của một ống dây rồi cho nam châm quay quanh trục ấy.

Hướng dẫn trả lời

Đáp án D

Câu 7: Dùng những dụng cụ nào sau đây để ta có thể làm thí nghiệm cho ta được dòng điện cảm ứng liên tục?

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

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

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

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

Hướng dẫn trả lời

Đáp án C

Câu 8: Khi cuộn dây quay đều đặn bên trong từ trường thì mỗi vòng quay dòng điện cảm ứng ở trong cuộn dây đổi chiều bao nhiêu lần?

A) 2 lần.

B) 3 lần.

C) 4 lần.

D) 5 lần.

Hướng dẫn trả lời

Đáp án A

Câu 9: Tìm từ thích hợp để điền vào chỗ còn thiếu

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

A) biến đổi của dòng điện cảm ứng.

B) biến đổi của thời gian.

C) biến đổi của cường độ dòng điện

D) biến đổi của số đường sức từ.

Hướng dẫn trả lời

Đáp án D

Câu 10: Dòng điện cảm ứng bên trong cuộn dây dẫn kín đổi chiều khi mà:

A) số đường sức từ qua tiết diện S cuộn dây tăng dần.

B) số đường sức từ qua tiết diện S cuộn dây đang tăng lên mà chuyển sang giảm xuống hoặc ngược lại đang giảm xuống mà chuyển sang tăng lên.

C) số đường sức từ qua tiết diện S cuộn dây giảm xuống.

D) số đường sức từ qua tiết diện S cuộn dây không xảy ra thay đổi.

Hướng dẫn trả lời

Đáp án B

Câu 11: Với điều kiện nào thì sẽ xuất hiện dòng điện cảm ứng bên trong một cuộn dây dẫn kín?

A) Khi số đường sức từ xuyên qua tiết diện cuộn dây biến thiên.

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

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

D) Khi số đường sức từ qua tiết diện S cuộn dây rất lớn.

Hướng dẫn trả lời

Đáp án A

Câu 12: Trong cuộn dây dẫn kín có xuất hiện dòng điện cảm ứng xoay chiều khi số đường sức từ qua tiết diện S cuộn dây:

A) Luôn luôn tăng.

B) Luôn luôn giảm.

C) Luân phiên tăng – giảm.

D) Luôn luôn không đổi

Hướng dẫn trả lời

Đáp án C

 

Vậy là HOCMAI đã chia sẻ tới các em học sinh bài viết về chuyên đề Dòng điện xoay chiều. Hy vọng với tài liệu này, các em nắm vững kiến thức, thông qua đó biết cách áp dụng để giải bài tập Vật lý về dạng chuyên đề này. Chúc các em học tập thật tốt!