Sách bài tập KHTN 9 Bài 14 (Kết nối tri thức): Cảm ứng điện từ. Nguyên tắc tạo ra dòng diện xoay chiều

Giải SBT KHTN 9 Bài 14: Cảm ứng điện từ. Nguyên tắc tạo ra dòng diện xoay chiều

Bài 14.1 trang 39 Sách bài tập KHTN 9: Số đường sức từ xuyên qua tiết diện của cuộn dây dẫn kín không biến thiên trong những trường hợp nào dưới đây?

a) Đưa cực Bắc của nam châm vĩnh cửu lại gần cuộn dây dẫn kín đứng yên.

b) Đưa cuộn dây dẫn kín lại gần cực Nam của nam châm vĩnh cửu đứng yên.

c) Cho cả nam châm vĩnh cửu và cuộn dây dẫn kín chuyển động cùng chiều với tốc độ không đổi.

d) Đặt nam châm vĩnh cửu chạm vào cuộn dây dẫn kín.

Lời giải:

Số đường sức từ xuyên qua tiết diện của cuộn dây dẫn kín không biến thiên trong những trường hợp c, d. Vì:

- Trong trường hợp c, khoảng cách tương đối giữa nam châm và cuộn dây không đổi. Điều này có nghĩa là số đường sức từ xuyên qua cuộn dây cũng không đổi.

- Trong trường hợp d, khi nam châm vĩnh cửu chạm vào cuộn dây dẫn kín, số đường sức từ xuyên qua cuộn dây đạt giá trị cực đại và không thay đổi nữa.

Bài 14.2 trang 39 Sách bài tập KHTN 9: Dòng điện cảm ứng xuất hiện trong cuộn dây dẫn kín khi

A. có đường sức từ xuyên qua tiết diện của cuộn dây dẫn kín.

B. số đường sức từ xuyên qua tiết diện của cuộn dây dẫn kín biến thiên.

C. cuộn dây dẫn kín đặt trong từ trường của nam châm vĩnh cửu.

D. nối hai đầu của cuộn dây dẫn kín với nguồn điện một chiều.

Lời giải:

Đáp án đúng là: B

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

Bài 14.3 trang 39 Sách bài tập KHTN 9: Có những cách nào làm cho số đường sức từ xuyên qua tiết diện của cuộn dây dẫn kín biến thiên.

Lời giải:

Những cách làm cho số đường sức từ xuyên qua tiết diện của cuộn dây dẫn kín biến thiên:

Cách 1: Cố định cuộn dây, đưa nam châm từ xa lại gần hoặc ra xa cuộn dây.

Cách 2: Cố định nam châm, đưa cuộn dây từ xa lại gần hoặc ra xa nam châm.

Cách 3: Đặt cuộn dây và nam châm ở xa nhau, sau đó cho cuộn dây và nam châm cùng chuyển động lại gần hoặc ra xa nhau.

Cách 4: Thay đổi diện tích của cuộn dây đặt cạnh nam châm.

Cách 5: Đóng hoặc ngắt dòng điện qua nam châm điện đặt cạnh cuộn dây.

Cách 6: Dùng biến trở thay đổi dòng điện qua nam châm điện đặt cạnh cuộn dây.

Cách 7: Quay nam châm đặt cạnh cuộn dây.

Cách 8: Quay cuộn dây đặt cạnh nam châm.

Bài 14.4 trang 39 Sách bài tập KHTN 9: Đánh dấu × vào bảng để đánh giá những nhận định dưới đây.

Lời giải:

1 – Đúng; 2 – Đúng; 3 – Đúng; 4 – Đúng; 5 – Sai; 6 – Đúng; 7 – Sai. Vì

- Dòng điện xoay chiều là dòng điện có cường độ tăng, giảm tuần tự theo thời gian.

- Nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ. Hiện tượng xuất hiện dòng điện cảm ứng được gọi là hiện tượng cảm ứng điện từ. Dòng điện cảm ứng xuất hiện trong cuộn dây dẫn kín khi có sự biến thiên số đường sức từ xuyên qua tiết diện của cuộn dây dẫn đó.

Bài 14.5 trang 40 Sách bài tập KHTN 9: Quan sát Hình 14.1 và trả lời các câu hỏi sau:

a) Hiện tượng nào làm xuất hiện dòng điện qua đèn?

b) Nguyên nhân nào làm dòng điện qua đèn đổi chiều?

Lời giải:

a) Hiện tượng làm xuất hiện dòng điện qua đèn: Hiện tượng cảm ứng điện từ.

b) Nguyên nhân làm dòng điện qua đèn đổi chiều: Khi quay cuộn dây thì số đường sức từ xuyên qua tiết diện của cuộn dây biến thiên (tăng, giảm luân phiên) theo thời gian tạo ra dòng điện xoay chiều.

Bài 14.6 trang 40 Sách bài tập KHTN 9: Đặt một khung dây dẫn phẳng hình chữ nhật kín được nối với điện kế G gần một nam châm điện N. Đường sức từ của nam châm điện và vị trí đặt một cạnh của khung dây trùng với trục của nam châm được mô tả như Hình 14.2. Biết khi chưa cho khung dây chuyển động, kim điện kế chỉ vạch số 0.

Nhận định sau đây là đúng hay sai?

Lời giải:

1 – Sai; 2 – Đúng; 3 – Sai; 4 – Đúng. Vì:

- Kim điện kế không bị lệch khỏi vạch số 0 khi dịch chuyển khung dây dọc theo trục của nam châm.

- Kim điện kế không bị lệch khỏi vạch số 0 khi dịch chuyển khung dây ra xa nam châm.

Bài 14.7 trang 41 Sách bài tập KHTN 9: Dòng điện cảm ứng xuất hiện khi

A. nối hai cực của pin vào hai đầu cuộn dây dẫn tạo thành mạch kín.

B. nối cực Bắc và cực Nam của nam châm vào hai đẩu cuộn dây dẫn kín.

C. đưa cực Nam của nam châm lại gần một bóng đèn LED đang sáng.

D. đưa cực Bắc của nam châm lại gần tâm một cuộn dây dẫn kín.

Lời giải:

Đáp án đúng là: D

Dòng điện cảm ứng xuất hiện khi đưa cực Bắc của nam châm lại gần tâm một cuộn dây dẫn kín.

Bài 14.8 trang 41 Sách bài tập KHTN 9: Khi đưa cực Bắc hoặc cực Nam của nam châm lại gần tâm cuộn dây dẫn kín đang đứng yên thì trong cuộn dây dẫn kín đó xuất hiện dòng điện cảm ứng. Nếu ngược lại, đưa cuộn dây dẫn kín lại gần cực Bắc hoặc cực Nam của nam châm đang đứng yên thì trong cuộn dây dẫn kín đó có xuất hiện dòng điện cảm ứng hay không? Hãy làm thí nghiệm để kiểm chứng câu trả lời đã đưa ra.

Lời giải:

Khi đưa cực Bắc hoặc cực Nam của nam châm lại gần tâm cuộn dây dẫn kín đang đứng yên thì trong cuộn dây dẫn kín đó xuất hiện dòng điện cảm ứng. Nếu ngược lại, đưa cuộn dây dẫn kín lại gần cực Bắc hoặc cực Nam của nam châm đang đứng yên thì trong cuộn dây dẫn kín đó có xuất hiện dòng điện cảm ứng.

Bài 14.9 trang 41 Sách bài tập KHTN 9: Trong thí nghiệm 3 ở Hình 14.4 SGK, nếu giữ nam châm đứng yên, quay cuộn dây thì đèn LED có sáng không? Giải thích.

Lời giải:

Trong thí nghiệm 3 ở Hình 14.4 SGK, nếu giữ nam châm đứng yên, quay cuộn dây thì đèn LED có sáng, do số đường sức từ xuyên qua tiết diện của cuộn dây biến thiên khi cuộn dây quay lại gần hoặc ra xa cực của nam châm và sẽ tạo ra dòng điện xoay chiều.

Bài 14.10 trang 41 Sách bài tập KHTN 9: Hãy vẽ minh hoạ số đường sức từ của nam châm xuyên qua tiết diện cuộn dây trong thí nghiệm 3 ở Hình 14.4 SGK, khi cực Bắc của nam châm quay lại gần và quay ra xa cuộn dây. Từ đó, giải thích tại sao khoảng cách giữa nam châm và cuộn dây không thay đổi nhưng vẫn có dòng điện cảm ứng xuất hiện trong cuộn dây.

Lời giải:

Tuy khoảng cách giữa nam châm và cuộn dây không thay đổi nhưng khi nam châm quay trước cuộn dây thì số đường sức từ xuyên qua tiết diện cuộn dây có thay đổi, dẫn tới bên trong cuộn dây xuất hiện dòng điện cảm ứng.

Bài 14.11 trang 41 Sách bài tập KHTN 9: Trong thí nghiệm 4 ở Hình 14.6 SGK, nếu cuộn dây dẫn đang bị bóp mạnh mà buông tay ra để cuộn dây trở lại hình dạng ban đầu thì kim điện kế có bị lệch khỏi vạch số 0 hay không? Hãy giải thích.

Lời giải:

Trong thí nghiệm 4 ở Hình 14.6 SGK, nếu cuộn dây dẫn đang bị bóp mạnh mà buông tay ra để cuộn dây trở lại hình dạng ban đầu thì kim điện kế có bị lệch khỏi vạch số 0, vì số đường sức từ xuyên qua tiết diện cuộn dây thay đổi.

Bài 14.12 trang 41 Sách bài tập KHTN 9: Tìm từ thích hợp điền vào chỗ trống:

a) Hiện tượng xuất hiện dòng điện ...(1)... được gọi là hiện tượng cảm ứng điện từ.

b) Khi số ...(2)... xuyên qua tiết diện của cuộn dây dẫn kín biến thiên thì trong cuộn dây dẫn kín đó xuất hiện dòng điện cảm ứng.

c) Dòng điện cảm ứng xuất hiện trong cuộn dây dẫn kín khi có sự ...(3)... số đường sức từ xuyên qua tiết diện của cuộn dây dẫn đó.

Lời giải:

a) (1) – cảm ứng;

b) (2) – đường sức từ;

c) (3) – biến thiên.

Bài 14.13 trang 42 Sách bài tập KHTN 9: Trường hợp nào dưới đây không xuất hiện dòng điện cảm ứng trong cuộn dây dẫn kín?

A. Cho cuộn dây dẫn kín chuyên động theo phương song song với các đường sức từ của nam châm thẳng.

B. Cho cuộn dây dẫn kín quay cắt ngang các đường sức từ của nam châm thẳng.

C. Cho cực Bắc của nam châm chuyển động lại gần tâm của cuộn dây dẫn kín.

D. Đóng và ngắt dòng điện vào nam châm điện đặt cạnh tâm của cuộn dây dẫn kín.

Lời giải:

Đáp án đúng là: A

Xuất hiện dòng điện cảm ứng trong cuộn dây dẫn kín trong trường hợp:

- Cho cuộn dây dẫn kín quay cắt ngang các đường sức từ của nam châm thẳng.

- Cho cực Bắc của nam châm chuyển động lại gần tâm của cuộn dây dẫn kín.

- Đóng và ngắt dòng điện vào nam châm điện đặt cạnh tâm của cuộn dây dẫn kín.

Bài 14.14 trang 42 Sách bài tập KHTN 9: Tìm từ thích hợp điền vào chỗ trống:

a) Dòng điện xoay chiều có ...(1)... luân phiên thay đổi theo thời gian.

b) Nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều là dựa trên hiện tượng ...(2)...

c) Trong mỗi chu kì, dòng điện xoay chiều đổi chiều ...(3)... lần.

d) Dòng điện xoay chiều sử dụng trong gia đình có tần số ...(4)... Hz và đổi chiều ...(5)... lần trong 1 giây.

Lời giải:

a) (1) – chiều;

b) (2) – cảm ứng điện từ;

c) (3) – hai;

d) (4) – 50; (5) – 100.

Bài 14.15 trang 42 Sách bài tập KHTN 9: Trong cuộn dây dẫn kín xuất hiện dòng điện cảm ứng xoay chiều khi số đường sức từ xuyên qua tiết diện của cuộn dây

A. biến thiên luôn tăng.

B. biến thiên luôn giảm.

C. biến thiên tăng, giảm luân phiên.

D. không biến thiên.

Lời giải:

Đáp án đúng là: C

Trong cuộn dây dẫn kín xuất hiện dòng điện cảm ứng xoay chiều khi số đường sức từ xuyên qua tiết diện của cuộn dây biến thiên tăng, giảm luân phiên.

Bài 14.16 trang 42 Sách bài tập KHTN 9: Trường hợp nào dưới đây thì trong cuộn dây dẫn kín xuất hiện dòng điện cảm ứng xoay chiều?

A. Cho cực Bắc của nam châm chuyển động lại gần tâm cuộn dây.

B. Cho cực Nam của nam châm chuyển động ra xa tâm cuộn dây.

C. Cho nam châm quay cạnh cuộn dây.

D. Cho cuộn dây lại gần nam châm.

Lời giải:

Đáp án đúng là: C

Trong cuộn dây dẫn kín xuất hiện dòng điện cảm ứng xoay chiều khi cho nam châm quay cạnh cuộn dây.

Bài 14.17 trang 43 Sách bài tập KHTN 9: Giải thích tại sao khi cho thanh nam châm chuyển động qua lại quanh cuộn dây dẫn kín như Hình 14.3 thì trong cuộn dây xuất hiện dòng điện cảm ứng có chiều luân phiên thay đổi.

Lời giải:

Khi nam châm lại gần cuộn dây thì số đường sức từ xuyên qua tiết diện cuộn dây tăng và khi nam châm đi ra xa cuộn dây thì số đường sức từ xuyên qua tiết diện cuộn dây giảm, khi đó trong cuộn dây xuất hiện dòng điện cảm ứng có chiều luân phiên thay đổi.

Bài 14.18 trang 43 Sách bài tập KHTN 9: Trường hợp nào dưới đây dòng điện cảm ứng trong cuộn dây dẫn kín đổi chiều?

A. Cho cực Bắc của nam châm lại gần tâm của cuộn dây rồi dừng lại.

B. Cho cuộn dây dẫn lại gần cực Nam của nam châm rồi dừng lại.

C. Cho cực Bắc của nam châm lại gần, rồi đổi chiều ra xa tâm của cuộn dây.

D. Cho cả cuộn dây và nam châm chuyển động lại gần nhau rồi dừng lại.

Lời giải:

Đáp án đúng là: C

Dòng điện cảm ứng trong cuộn dây dẫn kín đổi chiều khi cho cực Bắc của nam châm lại gần, rồi đổi chiều ra xa tâm của cuộn dây.

Bài 14.19 trang 43 Sách bài tập KHTN 9: Giải thích tại sao khi cho khung dây dẫn đặt trong từ trường của nam châm như Hình 14.4 quay quanh trục PQ thì trong khung dây dẫn không có dòng điện cảm ứng.

Lời giải:

Từ hình vẽ nhận thấy từ trường được tạo ra là từ trường đều có hướng từ cực Bắc (N) đến cực Nam (S). Đường sức từ song song với khung dây nên không có đường sức từ xuyên qua khung dây. Do đó không có dòng điện.

Bài 14.20 trang 43 Sách bài tập KHTN 9: Giải thích tại sao khi cho khung dây dẫn ABCD đặt trong từ trường của nam châm như Hình 14.5 dịch chuyển từ cực Nam đến cực Bắc theo trục PQ thì trong khung dây dẫn không có dòng điện cảm ứng.

Lời giải:

Khi cho khung dây dẫn ABCD đặt trong từ trường của nam châm như Hình 14.5 dịch chuyển từ cực Nam đến cực Bắc theo trục PQ thì trong khung dây dẫn không có dòng điện cảm ứng. Vì số đường sức từ xuyên qua tiết diện cuộn dây không thay đổi.

Bài 14.21 trang 43 Sách bài tập KHTN 9: Quan sát Hình 14.6 và cho biết nam châm quay theo trục nào thì trong cuộn dây dẫn kín xuất hiện dòng điện cảm ứng xoay chiều.

Lời giải:

Nam châm quay theo trục AB và CD thì trong cuộn dây dẫn kín xuất hiện dòng điện cảm ứng xoay chiều.

Lý thuyết KHTN 9 Bài 14: Cảm ứng điện từ. Nguyên tắc tạo ra dòng diện xoay chiều

I. Dòng điện cảm ứng

- Dòng điện cảm ứng là dòng điện xuất hiện trong cuộn dây dẫn khi có sự biến thiên số đường sức từ xuyên qua tiết diện của cuộn dây dẫn đó.

- Các cách làm số đường sức từ xuyên qua tiết diện cuộn dây biến thiên:

+ Đưa nam châm lại gần cuộn dây.

+ Đưa nam châm ra xa cuộn dây.

+ Cho nam châm quay trước cuộn dây.

+ Đóng hoặc mở công tắc điện.

II. Hiện tượng cảm ứng điện từ

- Hiện tượng cảm ứng điện từ là hiện tượng xuất hiện dòng điện cảm ứng.

- Điều kiện xuất hiện dòng điện cảm ứng trong cuộn dây dẫn kín là số đường sức từ xuyên qua tiết diện của cuộn dây dẫn kín biến thiên.

III. Nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều

Nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ. Khi số đường sức từ qua tiết diện của cuộn dây dẫn kín biến thiên (tăng, giảm luân phiên) theo thời gian, trong cuộn dây xuất hiện dòng điện xoay chiều.

Khi khung dây dẫn quay trong từ trường, dòng điện cảm ứng sẽ xuất hiện trong khung dây. Dòng điện này sẽ đi qua chổi quét và vành khuyên, tạo thành mạch kín. Do đó, dòng điện sẽ được dẫn ra mạch ngoài.