Mở đầu trang 67

Đề bài: Chúng ta đã biết ở lớp 7, dòng điện chạy qua cuộn dây quấn quanh lõi thép thì sinh ra từ trường. Vậy, từ trường có thể sinh ra dòng điện không?

Lời giải:

Có. Khi số đường sức từ xuyên qua tiết diện của cuộn dây dẫn kín biến thiên (thay đổi) thì trong cuộn dây xuất hiện dòng điện, gọi là dòng điện cảm ứng. Như vậy, từ trường có thể sinh ra dòng điện trong những điều kiện nhất định.

I. Dòng điện cảm ứng

Hoạt động trang 67 (Thí nghiệm 1 – dùng thanh nam châm vĩnh cửu)

Đề bài: Sự thay đổi của kim điện kế chứng tỏ điều gì?

Lời giải:

Khi đưa thanh nam châm vĩnh cửu lại gần hoặc ra xa cuộn dây dẫn, kim điện kế bị lệch sang phải hoặc sang trái.

→ Điều này chứng tỏ trong cuộn dây dẫn có dòng điện chạy qua. Dòng điện này gọi là dòng điện cảm ứng.

Câu hỏi 1 trang 68

Đề bài: Quan sát Hình 14.2 và cho biết số đường sức từ xuyên qua tiết diện của cuộn dây dẫn biến thiên như thế nào (tăng hay giảm) khi đưa cực Bắc của nam châm lại gần cuộn dây dẫn theo phương vuông góc với tiết diện của cuộn dây.

Lời giải:

Khi đưa cực Bắc của nam châm lại gần cuộn dây dẫn, số đường sức từ xuyên qua tiết diện của cuộn dây tăng dần.

Câu hỏi 2 trang 68

Đề bài: Trong trường hợp thí nghiệm như Hình 14.1b thì số đường sức từ xuyên qua tiết diện của cuộn dây dẫn biến thiên như thế nào?

Lời giải:

Hình 14.1b là trường hợp đưa cực Bắc của thanh nam châm ra xa cuộn dây dẫn. Khi đó, số đường sức từ xuyên qua tiết diện của cuộn dây giảm dần.

Hoạt động trang 68 (Thí nghiệm 2 – dùng nam châm điện)

Đề bài:

1. Khi đóng hoặc mở công tắc thì số đường sức từ xuyên qua tiết diện cuộn dây dẫn biến thiên như thế nào?
2. Từ hai thí nghiệm dùng thanh nam châm vĩnh cửu dịch chuyển và nam châm điện ở trên, hãy nêu giả thuyết về nguyên nhân xuất hiện dòng điện cảm ứng trong cuộn dây.

Lời giải:

1.

• Khi đóng công tắc: dòng điện qua nam châm điện tăng từ 0 → từ trường tăng → số đường sức từ xuyên qua tiết diện cuộn dây dẫn tăng.
• Khi mở công tắc: dòng điện qua nam châm điện giảm về 0 → từ trường giảm → số đường sức từ xuyên qua tiết diện cuộn dây dẫn giảm.

→ Khi đóng/mở công tắc, số đường sức từ xuyên qua tiết diện cuộn dây dẫn biến thiên (tăng hoặc giảm).

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

II. Hiện tượng cảm ứng điện từ

Hoạt động trang 68

Đề bài:

1. Đề xuất một số cách làm biến thiên số đường sức từ xuyên qua tiết diện cuộn dây dẫn.
2. Đề xuất một số phương án thí nghiệm làm xuất hiện dòng điện cảm ứng.

Lời giải:

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

• Đưa nam châm lại gần hoặc ra xa cuộn dây dẫn.
• Quay nam châm trước cuộn dây dẫn.
• Đóng hoặc mở công tắc trong mạch điện chứa nam châm điện.
• Thay đổi cường độ dòng điện qua nam châm điện.
• Thay đổi tiết diện của cuộn dây (bóp mạnh cuộn dây mềm).

2. Phương án thí nghiệm làm xuất hiện dòng điện cảm ứng:

• Dùng thanh nam châm vĩnh cửu dịch chuyển lại gần hoặc ra xa cuộn dây dẫn kín nối với điện kế.
• Đóng/mở công tắc trong mạch điện chứa nam châm điện đặt gần cuộn dây dẫn kín.
• Quay nam châm vĩnh cửu trước cuộn dây dẫn kín.
• Bóp mạnh cuộn dây mềm có tiết diện dễ thay đổi đặt trong từ trường.

Hoạt động trang 69 (Thí nghiệm 3 – dùng nam châm quay)

Đề bài:

1. Mô tả sự sáng của hai đèn LED khi nam châm quay.
2. Khi cực nam châm quay lại gần hoặc ra xa cuộn dây dẫn thì số đường sức từ xuyên qua tiết diện cuộn dây dẫn biến thiên như thế nào?
3. Chứng tỏ khi nam châm quay, dòng điện xuất hiện trong cuộn dây dẫn gắn hai đèn LED có mối liên hệ với sự biến thiên của số đường sức từ xuyên qua tiết diện của cuộn dây dẫn.

Lời giải:

1. Khi nam châm quay, hai đèn LED thay nhau sáng (sáng luân phiên: đèn này sáng thì đèn kia tắt và ngược lại).

2. Khi nam châm quay liên tục:

• Lúc cực nam châm quay lại gần cuộn dây → số đường sức từ xuyên qua tiết diện cuộn dây tăng.
• Lúc cực nam châm quay ra xa cuộn dây → số đường sức từ xuyên qua tiết diện cuộn dây giảm.

→ Số đường sức từ xuyên qua tiết diện cuộn dây biến thiên tăng giảm luân phiên theo thời gian.

3. Khi nam châm quay, số đường sức từ xuyên qua tiết diện cuộn dây biến thiên liên tục (lúc tăng, lúc giảm). Đồng thời, hai đèn LED mắc ngược cực thay nhau sáng → chứng tỏ trong cuộn dây xuất hiện dòng điện đổi chiều.

→ Dòng điện trong cuộn dây có liên hệ chặt chẽ với sự biến thiên của số đường sức từ xuyên qua tiết diện cuộn dây.

Hoạt động trang 69 (Thí nghiệm 4 – Thay đổi tiết diện cuộn dây)

Đề bài:

1. Khi tiết diện của cuộn dây giảm thì số đường sức từ xuyên qua tiết diện cuộn dây dẫn biến thiên như thế nào?
2. Từ kết quả thí nghiệm, chứng tỏ số đường sức từ xuyên qua tiết diện cuộn dây dẫn biến thiên thì trong cuộn dây dẫn xuất hiện dòng điện cảm ứng.

Lời giải:

1. Khi tiết diện của cuộn dây giảm thì số đường sức từ xuyên qua tiết diện cuộn dây dẫn cũng giảm theo.

2. Khi bóp mạnh cuộn dây dẫn (tiết diện cuộn dây giảm), kim điện kế bị lệch → có dòng điện chạy trong cuộn dây.

→ Điều này chứng tỏ: khi số đường sức từ xuyên qua tiết diện cuộn dây dẫn biến thiên, trong cuộn dây dẫn xuất hiện dòng điện cảm ứng.

Câu hỏi 1 trang 69

Đề bài: Khi làm biến thiên số đường sức từ xuyên qua tiết diện của cuộn dây dẫn, thí nghiệm 3 và 4 đã chứng tỏ điều gì?

Lời giải:

Thí nghiệm 3 và 4 đã chứng tỏ: khi số đường sức từ xuyên qua tiết diện của cuộn dây dẫn kín biến thiên thì trong cuộn dây dẫn đó xuất hiện dòng điện cảm ứng.

Câu hỏi 2 trang 69

Đề bài: Nêu điều kiện xuất hiện dòng điện cảm ứng trong cuộn dây dẫn kín.

Lời giải:

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 (tăng hoặc giảm).

III. Nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều

Câu hỏi trang 70

Đề bài: Dòng điện xoay chiều có đặc điểm gì?

Lời giải:

Dòng điện xoay chiều có cường độ và chiều thay đổi luân phiên (tuần hoàn) theo thời gian.

Ví dụ: dòng điện xoay chiều trong gia đình ở Việt Nam có tần số 50 Hz, nghĩa là đổi chiều 100 lần trong 1 giây.

Hoạt động trang 70 (Thí nghiệm tạo dòng điện xoay chiều)

Đề bài:

1. Khi quay chậm cuộn dây dẫn thì hai đèn LED thay đổi sáng, tối luân phiên như thế nào? Khi quay nhanh cuộn dây dẫn, có phân biệt được sự thay đổi này không?
2. Số đường sức từ xuyên qua tiết diện cuộn dây dẫn biến thiên (tăng giảm luân phiên) theo thời gian như thế nào?
3. Dòng điện xuất hiện trong cuộn dây dẫn đi qua đèn LED có đặc điểm gì?
4. Nêu nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều.

Lời giải:

1.

• Khi quay chậm cuộn dây: hai đèn LED thay nhau sáng – tối luân phiên (đèn này sáng thì đèn kia tắt và ngược lại).
• Khi quay nhanh cuộn dây: do mắt người không kịp phân biệt → có cảm giác cả hai đèn cùng sáng đồng thời.

2. Khi cuộn dây quay liên tục trong từ trường của nam châm, số đường sức từ xuyên qua tiết diện cuộn dây biến thiên tăng giảm luân phiên theo thời gian.

3. Dòng điện xuất hiện trong cuộn dây có chiều thay đổi luân phiên theo thời gian → đó là dòng điện xoay chiều.

4. Nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều: Dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ. Khi số đường sức từ xuyên 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.

Cách thực hiện:

• Cho cuộn dây quay trong từ trường của nam châm cố định, hoặc
• Cho nam châm quay gần cuộn dây dẫn đứng yên.

Câu hỏi trang 71

Đề bài: Hình 14.9 minh hoạ trường hợp khung dây quay trong từ trường đều để tạo ra dòng điện xoay chiều. Vành khuyên là vòng tròn bằng đồng, chổi quét là lá đồng. Quan sát Hình 14.9 và cho biết cách dẫn dòng điện xoay chiều xuất hiện trong khung dây quay trong từ trường đều ra mạch ngoài như thế nào?

Lời giải:

Cách dẫn dòng điện xoay chiều từ khung dây quay ra mạch ngoài:

• Hai đầu của khung dây được nối với hai vành khuyên bằng đồng, gắn cố định trên trục quay và quay cùng khung dây.
• Hai chổi quét bằng lá đồng được đặt cố định, luôn tì sát vào hai vành khuyên.
• Khi khung dây quay, dòng điện xoay chiều trong khung dây được truyền qua hai vành khuyên, sau đó qua hai chổi quét để đi ra mạch ngoài.

Cô Trần Thị Thanh Thảo

(Người kiểm duyệt, ra đề)

Chức vụ: Trưởng ban biên soạn môn Khoa Học Tự Nhiên THCS

Trình độ: Cử nhân Sư phạm KHTN, Chứng chỉ hạng II, Chứng chỉ Tin học, Ngoại ngữ B1

Kinh nghiệm: 6+ năm kinh nghiệm tại Trường THCS Nguyễn Siêu