Giải Khoa học tự nhiên 9 | No tags
Với lời giải bài tập Khoa học tự nhiên 9 Bài 11: Cảm ứng điện từ. Nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều sách Cánh diều hay nhất, ngắn gọn sẽ giúp học sinh lớp 9 dễ dàng trả lời câu hỏi và làm bài tập KHTN 9 Bài 11.
Video Giải Khoa học tự nhiên 9 Bài 11: Cảm ứng điện từ. Nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều - Cô Dương Yến (Giáo viên VietJack)
Mở đầu trang 57 Bài 11 KHTN 9: Đèn pin lắc (hình 11.1) không cần dùng pin mà chỉ cần lắc để phát ánh sáng. Đèn có cấu tạo gồm một nam châm hình trụ, có thể trượt qua lại trong lòng cuộn dây dẫn. Cuộn dây dẫn được nối với bộ phận lưu trữ năng lượng để cung cấp dòng điện cho đèn LED.
Đèn pin lắc hoạt động dựa trên nguyên tắc nào?
Trả lời:
Đèn pin lắc hoạt động dựa trên nguyên tắc tạo ra dòng điện cảm ứng trong mạch điện: Khi lắc nam châm, nam châm trượt trong lòng ống dây thì số đường sức từ xuyên qua tiết diện của cuộn dây dẫn kín biến thiên (tăng, giảm).
Lời giải KHTN 9 Bài 11: Cảm ứng điện từ. Nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều hay khác:
Thực hành trang 57 KHTN 9: Chuẩn bị
Nam châm vĩnh cửu, cuộn dây dẫn có hai đầu dây nối với hai đèn LED khác màu được mắc song song ngược cực (cực dương của đèn này nối với cực âm của đèn kia) để tạo thành mạch điện kín (cuộn dây dẫn kín có hai đèn LED).
Tiến hành thí nghiệm và thảo luận
- Thực hiện thí nghiệm theo các trường hợp dưới đây. Quan sát hai đèn LED ở mỗi trường hợp.
+ Đặt nam châm vĩnh cửu và cuộn dây dẫn kín có hai đèn LED nằm yên ở gần nhau (hình 11.2).
+ Di chuyển nam châm vĩnh cửu ra xa rồi lại gần cuộn dây dẫn kín có hai đèn LED.
- Từ kết quả thí nghiệm, rút ra nhận xét về việc dùng nam châm vĩnh cửu tạo ra dòng điện.
Trả lời:
Nhận xét: Khi đưa một cực của nam châm vĩnh cửu lại gần hoặc ra xa cuộn dây dẫn kín thì thấy đèn LED phát sáng (cường độ sáng thay đổi khi di chuyển nam châm) tức là trong cuộn dây dẫn kín xuất hiện dòng điện cảm ứng.
Lời giải KHTN 9 Bài 11: Cảm ứng điện từ. Nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều hay khác:
Câu hỏi 1 trang 57 KHTN 9: Khi dùng nam châm vĩnh cửu tạo ra dòng điện trong cuộn dây dẫn kín, làm thế nào để nhận biết trong cuộn dây dẫn kín có xuất hiện dòng điện cảm ứng?
Trả lời:
Để nhận biết trong cuộn dây dẫn kín có xuất hiện dòng điện cảm ứng hay không ta nhìn vào đèn LED, nếu đèn sáng thì trong mạch xuất hiện dòng điện cảm ứng.
Lời giải KHTN 9 Bài 11: Cảm ứng điện từ. Nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều hay khác:
Câu hỏi 2 trang 57 KHTN 9: Ở sơ đồ mạch điện hình 11.3, nếu dòng điện chạy qua cuộn dây dẫn theo chiều từ A đến B và ngược lại từ B đến A, em hãy cho biết mỗi đèn LED sáng tối như thế nào?
Trả lời:
Đèn LED chỉ cho dòng điện đi qua theo 1 chiều nên:
- Nếu dòng điện chạy qua cuộn dây dẫn theo chiều từ A đến B đèn: LED 1 sáng, LED 2 tối.
- Nếu dòng điện chạy qua cuộn dây dẫn theo chiều từ B đến A đèn: LED 1 tối, LED 2 sáng.
Lời giải KHTN 9 Bài 11: Cảm ứng điện từ. Nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều hay khác:
Thực hành trang 58 KHTN 9: Chuẩn bị
Nam châm điện, cuộn dây dẫn có hai đầu nối với điện kế tạo thành mạch điện kín, nguồn điện, các dây nối, khóa K.
Tiến hành thí nghiệm và thảo luận
- Đặt nam châm điện trong lòng của cuộn dây dẫn kín. Dùng dây nối nam châm điện với nguồn điện qua khóa K.
- Thực hiện thí nghiệm và quan sát kim điện kế theo các trường hợp dưới đây: đóng khóa K, mở khóa K, giữ dòng điện qua nam châm điện ổn định.
Trả lời:
- Khi đóng khóa K và mở khóa K ta thấy kim điện kế lệch khỏi vị trí cân bằng 0.
- Khi giữ dòng điện qua nam châm điện ổn định thì kim điện kế ở vị trí 0.
Lời giải KHTN 9 Bài 11: Cảm ứng điện từ. Nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều hay khác:
Câu hỏi 3 trang 59 KHTN 9: Tìm một phương án khác để làm thay đổi số đường sức từ xuyên qua tiết diện cuộn dây dẫn kín. Từ đó, thực hiện thí nghiệm để kiểm chứng về điều kiện xuất hiện dòng điện cảm ứng.
Trả lời:
- Phương án khác: Cho nam châm quay trước cuộn dây hoặc cho cuộn dây quay trước nam châm.
- Thực hiện thí nghiệm kiểm chứng làm theo video ở dưới đường link:
https://www.youtube.com/watch?v=uScplV0baao
https://www.youtube.com/watch?v=eRs2sVLusQM
Lời giải KHTN 9 Bài 11: Cảm ứng điện từ. Nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều hay khác:
Luyện tập 1 trang 59 KHTN 9: Treo nam châm vĩnh cửu lên giá thí nghiệm bằng một sợi dây mềm. Đặt một cuộn dây dẫn kín phía dưới nam châm vĩnh cửu (hình 11.6).
a. Nêu cách tiến hành thí nghiệm để làm xuất hiện dòng điện cảm ứng trong cuộn dây dẫn kín.
b. Phân tích sự thay đổi của số đường sức từ xuyên qua tiết diện cuộn dây dẫn kín trong quá trình chuyển động của nam châm vĩnh cửu.
c. Nêu một số cách để nhận biết sự xuất hiện của dòng điện cảm ứng trong thí nghiệm này.
Trả lời:
a. Di chuyển nam châm vĩnh cửu lại gần hoặc ra xa cuộn dây dẫn kín hoặc di chuyển cuộn dây lại gần hoặc ra xa nam châm vĩnh cửu.
b. Khi di chuyển nam châm vĩnh cửu lại gần cuộn dây hoặc cuộn dây lại gần nam châm vĩnh cửu thì số đường sức từ qua tiết diện cuộn dây tăng lên.
- Khi di chuyển nam châm vĩnh cửu ra xa cuộn dây hoặc cuộn dây ra xa nam châm vĩnh cửu thì số đường sức từ qua tiết diện cuộn dây giảm xuống.
c. Dùng kim điện kế, ampe kế, bóng đèn LED, cảm biến từ.
Lời giải KHTN 9 Bài 11: Cảm ứng điện từ. Nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều hay khác:
Luyện tập 2 trang 59 KHTN 9: Giải thích hoạt động của đèn pin lắc ở hình 11.1.
Trả lời:
Đèn pin lắc hoạt động dựa trên nguyên tắc cảm ứng điện từ: Khi lắc đèn, nam châm vĩnh cửu di chuyển qua lại trong lòng cuộn dây dẫn, tạo ra sự biến thiên từ thông qua cuộn dây, sinh ra suất điện động cảm ứng trong cuộn dây, cung cấp năng lượng cho đèn LED phát sáng.
Lời giải KHTN 9 Bài 11: Cảm ứng điện từ. Nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều hay khác:
Tìm hiểu thêm trang 59 KHTN 9: Để làm thay đổi số đường sức từ qua tiết diện của cuộn dây dẫn kín, ta có thể thay đổi tiết diện của cuộn dây dẫn kín. Nêu phương án thí nghiệm để kiểm tra cách tạo ra dòng điện cảm ứng trong trường hợp này.
Trả lời:
Phương án thí nghiệm: Thí nghiệm về dòng điện cảm ứng bằng cách thay đổi tiết diện của cuộn dây.
- Chuẩn bị Một cuộn dây dẫn mềm có tiết diện dễ dàng thay đổi khi bóp mạnh (1); thanh nam châm vĩnh cửu (2); điện kế (3); kẹp giữ (4) và các dây nối.
- Tiến hành:
Bố trí thí nghiệm như hình dưới đây:
Bóp mạnh cuộn dây dẫn, quan sát kim điện kế khi cuộn dây dẫn bị giảm tiết diện.
- Nhận xét:
+ Khi tiết diện của cuộn dây giảm (tăng) thì số đường sức từ xuyên qua tiết diện cuộn dây giảm (tăng).
=> Khi số đường sức biến thiên, xung quanh cuộn dây xuất hiện sự thay đổi của từ trường, từ đó tạo ra một lực điện động trong cuộn dây. Sự thay đổi này tạo ra một dòng điện cảm ứng trong cuộn dây.
Lời giải KHTN 9 Bài 11: Cảm ứng điện từ. Nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều hay khác:
Câu hỏi 4 trang 60 KHTN 9: Nếu nam châm chuyển động dọc theo trục của cuộn dây dẫn kín đứng yên theo một chiều thì các đèn LED phát sáng như thế nào?
Trả lời:
Nếu nam châm chuyển động dọc theo trục của cuộn dây dẫn kín đứng yên theo một chiều thì 1 đèn LED phát sáng.
Lời giải KHTN 9 Bài 11: Cảm ứng điện từ. Nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều hay khác:
Thực hành trang 60 KHTN 9: Chuẩn bị
Nam châm vĩnh cửu có thể quay quanh trục cố định, cuộn dây dẫn kín có hai đèn LED đỏ và xanh.
Tiến hành thí nghiệm và thảo luận
- Bố trí thí nghiệm như hình 11.7.
- Cho nam châm quay.
- Quan sát hai đèn LED, ghi kết quả quan sát vào vở theo bảng 11.1.
- Từ bảng kết quả, rút ra nhận xét về chiều của dòng điện cảm ứng xuất hiện trong cuộn dây dẫn kín.
Trả lời:
|
Đèn LED Nam châm |
Đỏ |
Xanh |
Cực bắc quay lại gần cuộn dây dẫn kín |
sáng |
|
Cực bắc quay ra xa cuộn dây dẫn kín |
sáng |
|
Cực nam quay lại gần cuộn dây dẫn kín |
sáng |
|
Cực nam quay ra xa cuộn dây dẫn kín |
sáng |
Chiều của dòng điện cảm ứng xuất hiện trong cuộn dây dẫn kín là dòng điện xoay chiều.
Lời giải KHTN 9 Bài 11: Cảm ứng điện từ. Nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều hay khác:
Luyện tập 3 trang 60 KHTN 9: Mô tả sự thay đổi số đường sức từ xuyên qua tiết diện của cuộn dây dẫn kín trong một vòng quay của nam châm ở hình 11.7.
Trả lời:
Khi cực Bắc (N) của nam châm lại gần cuộn dây thì số đường sức từ xuyên qua tiết diện S của cuộn dây tăng lên. Khi cực Bắc (N) ra xa cuộn dây thì số đường sức từ qua tiết diện S của cuộn dây giảm dần.
Cứ tiếp tục như vậy, khi nam châm quay liên tục thì số đường sức từ xuyên qua tiết diện S của cuộn dây luân phiên tăng, giảm.
Lời giải KHTN 9 Bài 11: Cảm ứng điện từ. Nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều hay khác:
Thực hành trang 61 KHTN 9: Chuẩn bị
Mô hình máy phát điện xoay chiều
Tiến hành thí nghiệm và thảo luận
- Quay tay quay để cuộn dây dẫn quay trong từ trường của nam châm.
- Quan sát sự sáng tối của các đèn LED. Giải thích cách đưa dòng điện xoay chiều ra mạch ngoài mà dây không bị xoắn.
Trả lời:
- Hai đèn LED thay phiên nhau sáng liên tục.
- Cách đưa dòng điện xoay chiều ra mạch ngoài mà dây không bị xoắn: Khi khung dây dẫn quay trong từ trường, dòng điện cảm ứng sẽ xuất hiện trong khung dây. Dòng điện này sẽ đi qua hai lá đồng và vành kim loại, tạo thành mạch kín. Do đó, dòng điện sẽ được dẫn ra mạch ngoài.
Lời giải KHTN 9 Bài 11: Cảm ứng điện từ. Nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều hay khác:
Vận dụng trang 61 KHTN 9: Dynamo ở xe đạp là bộ phận tạo ra dòng điện để làm đèn phát sáng. Cấu tạo của dynamo được mô tả như hình 11.10. Khi cho núm xoay của dynamo tiếp xúc với bánh xe, bánh xe quay khiến cho núm xoay quay theo. Hiện nay, dynamo được nối với bộ phận lưu trữ năng lượng để đèn có thể sáng ngay cả khi núm xoay không quay. Giải thích cách tạo ra dòng điện của thiết bị này.
Trả lời:
Khi núm xoay của dynamo tiếp xúc với bánh xe, bánh xe quay làm núm xoay quay theo, nam châm được gắn vào trục quay của núm xoay nên nam châm cũng quay và quay trong cuộn dây dẫn làm số đường sức từ xuyên qua cuộn dây thay đổi liên tục, làm xuất hiện dòng điện cảm ứng trong mạch điện và bóng đèn sáng lên.
Lời giải KHTN 9 Bài 11: Cảm ứng điện từ. Nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều hay khác:
Tìm hiểu thêm 1 trang 61 KHTN 9: Tìm hiểu và nêu một số cách để tạo ra sự quay đều giữa nam châm và cuộn dây dẫn kín ở các máy phát điện xoay chiều trong thực tiễn.
Trả lời:
Nêu một số cách để tạo ra sự quay đều giữa nam châm và cuộn dây dẫn kín ở các máy phát điện xoay chiều trong thực tiễn.
- Gắn cánh quạt trên rotor tạo lực đẩy gió, giúp máy phát điện quay đều.
- Sử dụng AVR để duy trì điện áp đầu ra ổn định, giữ tốc độ quay ổn định.
- Sử dụng bộ điều khiển để duy trì và điều chỉnh tốc độ quay của máy phát điện.
Lời giải KHTN 9 Bài 11: Cảm ứng điện từ. Nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều hay khác:
Tìm hiểu thêm 2 trang 61 KHTN 9: Kể tên một số nhà máy phát điện ở Việt Nam. Tìm hiểu cách tạo ra dòng điện xoay chiều ở những nhà máy phát điện đó.
Trả lời:
Một số nhà máy phát điện ở Việt Nam bao gồm:
- Nhà máy thủy điện: Nhà máy thủy điện Sơn La, nhà máy thủy điện Hòa Bình, nhà máy thủy điện Lai Châu, ….
Hoạt động dựa trên sự chuyển hóa năng lượng dòng chảy thành năng lượng điện. Dòng nước chảy mạnh từ trên cao xuống làm quay tuabin của máy phát điện, tạo ra điện năng.
- Nhà máy nhiệt điện: Nhà máy nhiệt điện Vũ Áng 1, nhà máy nhiệt điện sông Hậu, nhà máy nhiệt điện Long Phú, ….
Hoạt động dựa trên sự chuyển hóa năng lượng nhiệt thành năng lượng điện. Nhiệt năng được tạo ra từ việc đốt cháy nhiên liệu hóa thạch. Sau đó nhiệt năng này làm cho nước bay hơi từ đó hơi làm quay tuabin. Tuabin được gắn với máy phát điện để tạo ra điện năng.
Lời giải KHTN 9 Bài 11: Cảm ứng điện từ. Nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều hay khác: