Giải SGK Khoa học tự nhiên 9 Cánh diều Bài 11: Cảm ứng điện từ. Nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều có đáp án

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.

- 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.

- 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

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.

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.

Chiều của dòng điện cảm ứng xuất hiện trong cuộn dây dẫn kín là dòng điện xoay chiều.

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.

- 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.

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.

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.