Đáp án Vật lí 9 chân trời Bài 13: Dòng điện xoay chiều

BÀI 13. DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU

Mở đầu: Sơ đồ bên mô tả cấu tạo của một dynamo xe đạp. Khi núm dẫn động của dynamo quay quanh trục, nam châm quay theo và tạo ra dòng điện cảm ứng làm đèn sáng.

Dòng điện do dynamo tạo ra có đặc điểm gì? Có sự chuyển hoá năng lượng nào xảy ra trong quá trình này?

Đáp án:

Dòng điện do dynamo tạo ra là dòng điện xoay chiều (AC), tức là dòng điện thay đổi hướng dòng điện theo thời gian. Trong quá trình này, có sự chuyển hoá năng lượng từ năng lượng cơ học (do núm dẫn động quay) thành năng lượng điện.

1. DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU

Câu 1: Tiến hành Thí nghiệm 1 và trả lời các câu hỏi sau:

1. Hai đèn LED có sáng cùng lúc không?
2. Có nhận xét gì về chiều dòng điện trong cuộn dây dẫn?

Đáp án:

1. Hai đèn LED không sáng cùng lúc
2. Dòng điện trong cuộn dây dẫn luân phiên đổi chiều

Câu 2: Thực hiện Thí nghiệm 2 và trả lời các câu hỏi sau:

1. Hai đèn LED có sáng cùng lúc không?
2. Có nhận xét gì về chiều dòng điện trong cuộn dây dẫn

Đáp án:

1. Hai đèn LED không sáng cùng lúc
2. Dòng điện trong cuộn dây dẫn luân phiên đổi chiều

Luyện tập: Giải thích vì sao khi cho nam châm quay (ở Thí nghiệm 1) hoặc cho cuộn dây dẫn quay (ở Thí nghiệm 2) ta lại thu được dòng điện xoay chiều

Đáp án:

Khi nam châm quay hoặc cuộn dây dẫn quay trong một trường từ (như trong các thí nghiệm bạn đã thực hiện), dòng điện xoay chiều được tạo ra do hiện tượng cảm ứng điện từ.

Theo định luật cảm ứng điện từ của Faraday, một dòng điện sẽ được tạo ra trong một dây dẫn khi có một dòng điện biến đổi trong dây đó hoặc khi có sự thay đổi trong trường từ xung quanh dây đó. Trong trường hợp của bạn, sự thay đổi của trường từ là do nam châm hoặc cuộn dây dẫn quay, tạo ra sự cắt ngang của các dòng lực từ trong dây dẫn, và điều này dẫn đến tạo ra một dòng điện trong dây dẫn.

Vì nam châm hoặc cuộn dây dẫn quay đều xoay, điều này dẫn đến một sự thay đổi liên tục trong trường từ, và do đó tạo ra một dòng điện xoay chiều trong dây dẫn. Điều này được gọi là điện động cảm ứng, và dòng điện tạo ra sẽ thay đổi hướng theo chiều quay của nam châm hoặc cuộn dây dẫn.

Do đó, khi nam châm hoặc cuộn dây dẫn quay trong một trường từ, dòng điện xoay chiều được tạo ra theo định luật cảm ứng điện từ của Faraday.

2. CÁC TÁC DỤNG CỦA DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU

Câu 3: Hãy nêu thêm một số dụng cụ hoạt động dựa vào các tác dụng của dòng điện xoay chiều

Đáp án:

Các dụng cụ hoạt động dựa vào các tác dụng của dòng điện xoay chiều bao gồm:

Motor điện xoay chiều: Dòng điện xoay chiều tạo ra từ nguồn cung cấp điện xoay chiều khi được đưa vào các cuộn dây của motor, tạo ra từ trường từ và do đó đẩy các nam châm nội tại của motor di chuyển, tạo ra chuyển động quay.

Transformer (biến áp): Dòng điện xoay chiều được sử dụng để tạo ra trường từ trong cuộn dây gốc của transformer, dẫn đến sự tạo ra trường từ trong cuộn dây điện cực khác của transformer, tạo ra điện áp khác biệt giữa hai cuộn dây.

Máy hàn điện: Dòng điện xoay chiều được sử dụng để tạo ra nhiệt độ cao trong các vật liệu dẫn điện, giúp chúng kết nối với nhau.

Bóng đèn halogen: Dòng điện xoay chiều được sử dụng để tạo ra nhiệt độ cao trong đốt cháy, kích thích nguyên tử halogen phát sáng.

Máy phát điện tự động: Máy phát điện tự động sử dụng dòng điện xoay chiều để biến đổi năng lượng cơ thành năng lượng điện.

Những dụng cụ này là một số ví dụ tiêu biểu cho cách sử dụng dòng điện xoay chiều trong các ứng dụng công nghiệp và hàng ngày.

Vận dụng: Dựa vào tác dụng sinh lí của dòng điện xoay chiều, hãy nêu một số quy tắc cần thiết để đảm bảo an toàn trong sử dụng điện

Đáp án:

Quy tắc cần thiết để đảm bảo an toàn khi sử dụng điện, dựa trên tác dụng sinh lý của dòng điện xoay chiều, có thể được mô tả như sau:

Tránh tiếp xúc trực tiếp với dòng điện: Dòng điện có thể gây ra sốc điện khi tiếp xúc trực tiếp với cơ thể con người, đặc biệt là dòng điện xoay chiều có thể gây ra tác động rối loạn nhiều hơn so với dòng điện một chiều.

Sử dụng thiết bị cách điện: Sử dụng thiết bị cách điện như găng tay, giày cách điện, và dụng cụ cách điện khác khi làm việc gần với nguồn điện.

Đảm bảo hệ thống điện được lắp đặt đúng cách: Hệ thống điện cần được lắp đặt và bảo dưỡng đúng cách để tránh rò rỉ điện và các nguy cơ khác.

Tắt nguồn điện trước khi thực hiện công việc sửa chữa hoặc bảo dưỡng: Trước khi thực hiện bất kỳ công việc sửa chữa hoặc bảo dưỡng nào liên quan đến hệ thống điện, cần tắt nguồn điện để tránh nguy cơ gây ra tai nạn.

Sử dụng bảng điều khiển an toàn: Sử dụng bảng điều khiển an toàn để kiểm soát nguồn điện và ngăn chặn các tình huống nguy hiểm.

Thực hiện kiểm tra định kỳ: Kiểm tra định kỳ hệ thống điện và thiết bị điện để đảm bảo chúng hoạt động đúng cách và không gây ra nguy cơ.

Luyện tập: Trong môn Khoa học tự nhiên lớp 8, ta đã biết khi điện phân dung dịch muối copper (II) sulfate thì xuất hiện lớp kim loại đồng báo vào điện cực âm (K). Hiện tượng này được ứng dụng trong kĩ thuật mạ điện. Trong quá trình mạ điện, vật cần mạ được gắn với cực âm, kim loại mạ gắn với cực dương của nguồn điện trong bình điện phân. Chất điện phân thường là dung dịch muối kim loại để mạ (nếu mạ đồng, người ta dùng dung dịch CuSO₄). Cực dương của nguồn điện sẽ hút các electron và giải phóng các ion kim loại dương, dưới tác dụng của lực tĩnh điện các ion dương này sẽ di chuyển về cực âm, tại đây chúng nhận lại electron, hình thành lớp kim loại bám trên bề mặt của vật được mạ. Em hãy cho biết có thể sử dụng dòng điện xoay chiều để mạ điện được không.

Đáp án:
Không, dòng điện xoay chiều không thể được sử dụng để mạ điện vì trong quá trình mạ điện, điện tích chỉ được chuyển từ một phía sang phía khác theo một hướng duy nhất. Dòng điện xoay chiều sẽ thay đổi hướng chuyển động của điện tích liên tục, gây ra hiện tượng phân ly nguyên tố kim loại và không thể tạo ra lớp kim loại bám trên bề mặt vật được mạ. Do đó, trong kỹ thuật mạ điện, chỉ sử dụng dòng điện có chiều hướng cố định, tức là dòng điện một chiều (DC).

Top of Form

Luyện tập: Trả lời các câu hỏi đã nêu ở phần Mở đầu bài học

Đáp án:

Dòng điện do dynamo tạo ra là dòng điện xoay chiều (AC), tức là dòng điện thay đổi hướng dòng điện theo thời gian. Trong quá trình này, có sự chuyển hoá năng lượng từ năng lượng cơ học (do núm dẫn động quay) thành năng lượng điện.