Thí nghiệm, Nguyên tắc, Cách tạo ra dòng điện xoay chiều - Vật lý 9 bài 33

- Cách thứ nhất: Đặt nam châm quay xung quanh trước cuộn dây dẫn kín.

- Cách thứ hai: Đặt một cuộn dây dẫn quay bên trong từ trường: Cho 1 cuộn dây dẫn kín quay quanh 1 trục thẳng đứng trong từ trường của 1 nam châm.

1. Cho nam châm quay trước cuộn dây dẫn kín

- Bố trí thí nghiệm như hình sau:

* Câu C2 trang 91 SGK Vật Lý 9: Hãy phân tích xem số đường sức từ xuyên qua tiết diện S của cuộn dây biến đổi như thế nào khi nam châm quay quanh một trục thẳng đứng trước cuộn dây dẫn. Từ đó suy ra dòng điện cảm ứng xuất hiện trong cuộn dây có chiều biến đổi như thế nào khi nam châm quay. Làm thí nghiệm để kiểm tra dự đoán.

> Lời giải:

- Khi cực N của nam châm lại gần cuộn dây thì số đường sức từ xuyên qua tiết diện S của cuộn dây tăng. Khi cực N ra xa cuộn dây thì số đường sức từ qua S giảm. Do vậy khi nam châm quay liên tục thì số đường sức từ xuyên qua tiết diện S luân phiên tăng, giảm. Khi đó dòng điện cảm ứng xuất hiện trong cuộn dây là dòng điện xoay chiều (tức là đổi chiều 2 lần sau mỗi vòng quay của nam châm).

2. Cho cuộn dây dẫn quay bên trong từ trường

* Câu C3 trang 91 SGK Vật Lý 9: Trên hình 33.3 SGK (hình dưới câu hỏi) vẽ một cuộn dây dẫn kín có thể quay quanh một trục thẳng đứng trong từ trường của một nam châm. Hãy phân tích xem số đường sức từ xuyên qua tiết diện s của cuộn dây biến đổi như thế nào khi cuộn dây quay, từ đó suy ra nhân xét về chiểu của dòng điện cảm ứng xuất hiện trong cuộn dây dẫn.

> Lời giải:

- Khi cuộn dây quay từ vị trí 1 sang vị trí 2 (quay ¼ vòng) thì số đường sức từ xuyên qua tiết diện S của cuộn dây tăng dần đến lớn nhất tại vị trí 2. Dòng điện cảm ứng xuất hiện trong cuộn dây dẫn theo một chiều nào đó.

- Khi cuộn dây từ vị trí 2 quay tiếp ¼ vòng thì số đường từ xuyên qua tiết diện S của cuộn dây giảm về nhỏ nhất tại ví trí mặt phẳng khung dây trùng với vị trí 1. Dòng điện cảm ứng xuất hiện trong cuộn dây dẫn theo một chiều nào đó nhưng ngược lại lúc đầu.

- Nếu cuộn dây quay liên tục thì số đường sức từ xuyên qua tiết diện S luân phiên tăng, giảm. Như vậy sau mỗi vòng quay dòng điện cảm ứng đổi chiều 2 lần. Vậy dòng điện cảm ứng xuất hiện trong cuộn dây là dòng điện xoay chiều.

3. Kết luận

- Khi cho cuộn dây dẫn kín quay trong từ trường của nam châm hay cho nam châm quay trước cuộn dây dẫn thì trong cuộn dây xuất hiện dòng điện cảm ứng xoay chiều.

III. Vận dụng

* Câu C4 trang 92 SGK Vật Lý 9: Trên hình 33.4 SGK vẽ một cuộn dây dẫn kín có thể quay trong từ trường của một nam châm. Hai đèn LED khác màu, mắc song song ngược chiều vào hai đầu cuộn dây vào cùng một vị trí. Khi cho cuộn dây quay, hai bóng đèn bật sáng, vạch ra 2 nửa vòng sáng đối diện nhau. Giải thích tại sao mỗi bóng đèn lại chỉ sáng trên nửa vòng tròn.> Lời giải:

- Khi khung quay 1/4 vòng tròn thì số đường sức từ qua khung tăng, một trong hai đèn LED sáng. Trên 1/4 vòng tròn sau, số đường sức từ giảm nên dòng điện đổi chiều, đèn thứ hai sáng. Quá trình lặp lại cho nửa vòng tiếp theo. Như vậy sau một vòng quay mỗi bóng đèn sẽ chỉ sáng trên nửa vòng tròn.

(Thực ra, ở đây còn có sự đổi chiều của đường sức từ xuyên qua tiết diện S của cuộn dây. Tuy nhiên, nội dung kiến thức này các em chưa học nên chúng ta bỏ qua không xét)