Sách bài tập KHTN 9 Bài 11 (Cánh diều): Cảm ứng điện từ. Nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều

Giải SBT KHTN 9 Bài 11: Cảm ứng điện từ. Nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều

Bài 11.1 trang 34 Sách bài tập KHTN 9: Với một cuộn dây được nối với bóng đèn thành một mạch kín, một nam châm thẳng, trong các trường hợp tiến hành thí nghiệm sau đây, trường hợp nào không xuất hiện dòng điện cảm ứng?

A. Đưa một đầu nam châm lại gần hoặc ra xa cuộn dây.

B. Quay nam châm gần đầu của cuộn dây.

C. Đồng thời đưa nam châm và cuộn dây lại gần hoặc ra xa nhau.

D. Đặt cuộn dây và nam châm cạnh nhau trên một xe chuyển động.

Lời giải:

Đáp án đúng là: D

Trong trường hợp, đặt cuộn dây và nam châm cạnh nhau trên một xe chuyển động, số đường sức từ xuyên qua tiết diện của cuộn dây dẫn kín không biến thiên (vì xe chuyển động) nên trong cuộn dây dẫn kín không xuất hiện dòng điện cảm ứng.

Bài 11.2 trang 34 Sách bài tập KHTN 9: Hiện tượng cảm ứng điện từ xuất hiện trong trường hợp nào dưới đây?

A. Một cuộn dây dẫn kín nằm cạnh một thanh nam châm.

B. Cho thanh nam châm dịch chuyển từ ngoài vào trong lòng một cuộn dây dẫn kín.

C. Đưa một viên pin từ ngoài vào trong một cuộn dây dẫn kín.

D. Nối hai cực của một thanh nam châm với hai đầu của một cuộn dây dẫn.

Lời giải:

Đáp án đúng là: B

Hiện tượng cảm ứng điện từ xuất hiện trong trường hợp cho thanh nam châm dịch chuyển từ ngoài vào trong lòng một cuộn dây dẫn kín vì trong trường hợp này khi số đường sức từ xuyên qua tiết diện của cuộn dây dẫn kín biến thiên thì trong cuộn dây dẫn kín xuất hiện dòng điện cảm ứng.

Bài 11.3 trang 34 Sách bài tập KHTN 9: Một cuộn dây có hai đầu nối với hai đèn LED mắc ngược cực. Một nam châm được đặt gần một đầu của cuộn dây có thế quay quanh một trục như hình 11.1. Nếu cho nam châm quay đều trước cuộn dây thì

A. hai đèn cùng sáng lên và cùng tắt đi luân phiên.

B. hai đèn cùng sáng ổn định.

C. một đèn sáng lên thì đèn kia tắt đi luân phiên.

D. hai đèn cùng loé sáng rồi tắt đi.

Lời giải:

Đáp án đúng là: C

Nếu cho nam châm quay đều trước cuộn dây thì một đèn sáng lên thì đèn kia tắt đi luân phiên. Vì khi duy trì sự quay đều của nam châm trước cuộn dây dẫn kín thì tạo ra và duy trì được dòng điện cảm ứng. Dòng điện này có chiều thay đổi luân phiên. Đó là dòng điện xoay chiều.

Bài 11.4 trang 34 Sách bài tập KHTN 9: Hình 11.2 là đồ thị ba cường độ dòng điện phụ thuộc vào thời gian. Dòng điện xoay chiều ứng với đồ thị

Hình 11.2. Đồ thị biểu diễn cường độ dòng điện phụ thuộc vào thời gian

A. a.

B. c.

C. a và c.

D. b và c.

Lời giải:

Đáp án đúng là: A

Dòng điện có cường độ dòng điện thay đổi theo thời gian gọi là dòng điện xoay chiều. Dòng điện này có chiều thay đổi luân phiên, ứng với đồ thị a.

Bài 11.5 trang 34 Sách bài tập KHTN 9: Một thí nghiệm cảm ứng điện từ với nam châm và cuộn dây được nối với điện kế như hình 11.3. Kim điện kế không bị lệch nếu

A. xoay nam châm và giữ cố định các dụng cụ còn lại.

B. xoay cuộn dây và giừ cố định các dụng cụ còn lại.

C. bóp méo cuộn dây và giữ cố định các dụng cụ còn lại.

D. đóng mở công tắc và giữ cố định các dụng cụ còn lại.

Lời giải:

Đáp án đúng là: D

Kim điện kế không bị lệch nếu đóng mở công tắc và giữ cố định các dụng cụ còn lại. Vì trong trường hợp này duy trì sự quay đều giữa nam châm và cuộn dây dẫn kín, sẽ tạo ra dòng điện xoay chiều.

Bài 11.6 trang 35 Sách bài tập KHTN 9:

a) Trong các phát biểu sau đây, phát biểu nào đúng (Đ), phát biểu nào là sai (S).

b) Nếu phát biểu sai, viết lại để được phát biểu đúng.

Lời giải:

a) 1 – S; 2 – S; 3 – S; 4 – S; 5 – Đ; 6 – S.

b) Viết lại:

1. Khi số đường sức từ qua mỗi cuộn dây dẫn kín thay đổi thì trong cuộn dây có dòng điện cảm ứng.

2. Để tạo ra vả duy trì dòng điện xoay chiều ổn định cần tác dụng lực trong thời gian dài để quay nam châm ở gần cuộn dây một cách ổn định.

3. Dòng điện xoay chiều có cường độ và chiều thay đổi theo thời gian.

4. Các nhà máy phát điện ở nước ta hầu hết hoạt động dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ.

6. Máy phát điện xoay chiều là thiết bị chuyển đổi cơ năng thành năng lượng điện.

Bài 11.7 trang 35 Sách bài tập KHTN 9: Cho cuộn dây dẫn kín được quấn trên vòng cao su đàn hồi và một nam châm. Hai đầu của cuộn dây nối với hai đèn LED mắc ngược cực như hình 11.4. Để hai đèn LED sáng luân phiên ta có thể

A. tịnh tiến nam châm sang trái.

B. tịnh tiến cuộn dây sang phải.

C. tịnh tiến nam châm lên trên.

D. liên tục bóp, nhả vòng cao su.

Lời giải:

Đáp án đúng là: D

Để hai đèn LED sáng luân phiên ta có thể liên tục bóp, nhả vòng cao su. Vì mạch điện vẫn luôn kín và dây không bị xoắn nên dòng điện trong cuộn dây dẫn được đưa ra mạch ngoài làm hai đèn LED sáng luân phiên.

Bài 11.8 trang 36 Sách bài tập KHTN 9: Thí nghiệm cảm ứng điện từ với nam châm điện được bố trí như hình 11.5. Kim điện kế sẽ không bị lệch nếu

A. công tắc đóng, dòng điện qua nam châm điện chạy ổn định.

B. khi công tắc đang mở thì đóng lại.

C. khi công tắc đang đóng thì mở ra.

D. sau khi đóng công tắc, xê dịch nam châm điện.

Lời giải:

Đáp án đúng là: A

Kim điện kế sẽ không bị lệch nếu công tắc đóng, dòng điện qua nam châm điện chạy ổn định. Vì trong trường hợp này duy trì sự quay đều giữa nam châm và cuộn dây dẫn kín, sẽ tạo ra dòng điện xoay chiều.

Bài 11.9 trang 36 Sách bài tập KHTN 9: Với thí nghiệm ở hình 11.5, trong thời gian đóng công tắc, số đường sức từ xuyên qua qua cuộn dây nối với ampe kế sẽ

A. không thay đổi.

B. tăng lên liên tục.

C. giảm đi.

D. tăng lên rồi giữ ổn định.

Lời giải:

Đáp án đúng là: D

Với thí nghiệm ở hình 11.5, trong thời gian đóng công tắc, số đường sức từ xuyên qua qua cuộn dây nối với ampe kế sẽ tăng lên rồi giữ ổn định.

Bài 11.10 trang 36 Sách bài tập KHTN 9: Các dụng cụ thí nghiệm được chuẩn bị như hình 11.6.

a) Kể tên các dụng cụ thí nghiệm trong hình 11.6.

b) Mô tả cách bố trí thí nghiệm và nêu ít nhất ba cách tiến hành thí nghiệm để kiếm chứng: Khi số đường sức từ qua một cuộn dây kín thay đối thì trong cuộn dây dẫn xuất hiện dòng điện cảm ứng.

Lời giải:

a) Các dụng cụ thí nghiệm trong hình 11.6 là: nam châm thẳng, điện kế, các dây nối, cuộn dây dẫn.

b) Mắc hai đầu cuộn dây dẫn với điện kế để tạo râ cuộn dây dẫn kín. Các cách để kiểm chứng:

Cách 1. Tịnh tiến nam châm lại gần và ra xa cuộn dây.

Cách 2: Tịnh tiến cuộn dây lại gần và ra xa nam châm.

Cách 3. Quay nam châm cạnh cuộn dây dẫn kín.

….

Bài 11.11 trang 36 Sách bài tập KHTN 9: Hình 11.7 mô tả hai loại máy phát điện xoay chiều.

a) Nêu cách làm đế hai máy này tạo ra được dòng điện xoay chiều.

b) So sánh sự giống và khác nhau giữa mô hình máy (a) và mô hình máy (b).

Lời giải:

a) Kết nối máy phát điện, qua hệ thống đai truyền hoặc bánh răng, với một động cơ dùng xăng, dầu, dùng sức nước, dùng sức gió,… để làm quay đều nam châm (ở máy a) hoặc cuộn dây (ở máy b).

b)

Bài 11.12 trang 37 Sách bài tập KHTN 9: Cuộn dây dẫn kín được quấn trên lõi nhựa đàn hồi. Hai đầu của cuộn dây nối với hai đèn LED mắc ngược cực như hình 11.8. Sử dụng thêm một thanh nam châm, nêu cách làm thí nghiệm để tạo ra sự thay đổi số đường sức từ xuyên qua cuộn dây dần kín sao cho:

a) hai đèn LED sáng luân phiên.

b) chỉ một đèn LED sáng.

c) không có đèn LED nào sáng.

Lời giải:

a) Để hai đèn LED sáng luân phiên, ta cần làm cho sổ đường sức từ qua cuộc dây dẫn kín tăng lên rồi giảm đi một cách đều đặn và ổn định. Để thực hiện điều này, ta có thể:

- Liên tục đưa một đầu nam châm ra xa rồi lại gần cuộn dây.

- Quay liên tục nam châm trước cuộn dây.

- Bóp, nhả liên tục cuộn dây.

….

b) Để chỉ một đèn LED sáng, ta cần làm tăng hoặc giảm số đường sức bằng cách:

- Đưa nam châm tịnh tiến ra xa hoặc lại gần cuộn dây.

- Đưa nam châm tịnh tiến lên trên hoặc xuống dưới (theo phương thẳng đứng).

c) Đặt cố định nam châm và cuộn dây.

Lý thuyết KHTN 9 Bài 11: Cảm ứng điện từ. Nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều

I. Dùng nam châm tạo ra dòng điện

1. Thí nghiệm với nam châm vĩnh cửu

- Thí nghiệm này chứng tỏ có thể dùng nam châm vĩnh cửu để tạo ra dòng điện trong cuộn dây dẫn kín.

- Khi đưa một cực của nam châm vĩnh cửu lại gần hoặc ra xa cuộn dây dẫn kín thì trong cuộng dây dẫn kín xuất hiện dòng điện cảm ứng.

- Dòng điện xuất hiện trong trường hợp này được gọi là dòng điện cảm ứng.

2. Thí nghiệm với nam châm điện

- Dòng điện cảm ứng xuất hiện ở các giai đoạn đóng và ngắt mạch của nam châm điện. Tức là, dòng điện cảm ứng xuất hiện trong khoảng thời gian dòng điện qua nam châm điện tăng lên hoặc giảm đi (biến thiên).

II. Điều kiện xuất hiện dòng điện cảm ứng

Khi số đường sức từ xuyên qua tiết diện của cuộn dây dẫn kín biến thiên thì trong cuộn dây dẫn kín xuất hiện dòng điện cảm ứng.

- Khi cho thanh nam châm vĩnh cửu ra xa hoặc lại gần cuộn dây dẫn kín.

- Khi đóng hay mở khóa K.

- Khi thay đổi tiết diện của cuộn dây dẫn kín.

III. Nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều

1. Duy trì dòng điện cảm ứng

Khi duy trì sự quay đều của nam châm trước cuộn dây dẫn kín thì tạo ra và duy trì được dòng điện cảm ứng. Dòng điện này có chiều thay đổi luân phiên.

2. Nguyên tắc chung để tạo ra dòng điện xoay chiều

- Dòng điện xoay chiều được tạo ra bằng cách duy trì sự biến thiên số đường sức từ qua cuộn dây dẫn kín.

- Trong thực tế, dòng điện xoay chiều thường được tạo ra bằng cách cho nam châm quay đều so với cuộn dây dẫn kín (hoặc ngược lại).