Bài 38: Thực hành: Vận hành máy phát điện và máy biến thế

Lý thuyết

Bài 1, 2, 3, 4, 5 trang 105 SGK Vật lí 9

Bài 1 (trang 105 SGK Vật Lí 9): Viết đầy đủ câu sau đây:

Muốn biết ở một điểm A trong không gian có từ trường hay không, ta làm như sau: Đặt tại A một kim nam châm, nếu thấy có….. tác dụng lên .... thì ở A có từ trường.

Bài 2 (trang 105 SGK Vật Lí 9): Làm thế nào để biến một thanh thép thành một nam châm vĩnh cửu?

A. Dùng búa đập mạnh vào thép.

B. Hơ thanh thép trên ngọn lửa.

C. Đặt thanh thép vào trong lòng ống dây dẫn có dòrng điện một chiều chạy qua.

D. Đăt thanh thép vào trong lòng ống dâv dẫn có dòng điên xoay chiều chạy qua.

Bài 3 (trang 105 SGK Vật Lí 9): Viết đầy đủ câu sau đây:

Quy tắc tìm chiều của lực điện từ tác dụng lên một dòng điện phát biểu như sau: Đặt bàn tay ….sao cho các ….đi xuyên vào lòng bàn tay, chiều từ cố tay đến…..chỉ chiều dòng điện thì …..chỉ chiều của lực điện từ.

Bài 4 (trang 105 SGK Vật Lí 9): Điều kiện xuất hiện dòng điện cảm ứng trong cuộn dây dẫn kín là gì?

a. Đặt một nam châm ở gần cuộn dây.

b. Đặt một nam châm ở trong lòng cuộn dây.

c. Khi số đường sức từ xuyên qua tiết diện S của cuộn dây lớn

d. Khi số đường sức từ xuyên qua tiết diện S của cuộn dây biến thiên

Phương pháp: Điều kiện để xuất hiện dòng điện cảm ứng từ trong cuộn dây dẫn kín là số đường sức từ xuyên qua tiết diện S của cuộn dây đó biến thiên.

Bài 5 (trang 105 SGK Vật Lý 9): Viết đầy đủ câu sau đây:

Khi khung dây dẫn kín quay trong từ trường của một nam châm vĩnh….cửu thì trong khung dây xuất hiện một dòng điện…..vì………..

Hướng dẫn giải

Bài 1: Muốn biết ở một điểm A trong không gian có từ trường hay không, ta làm như sau: Đặt tại A một kim nam châm, nếu thấy có lực từ tác dụng lên kim nam châmthì ở A có từ trường.

Bài 2: Đáp án C. Đặt thanh thép vào trong lòng ống dây dẫn có dòrng điện một chiều chạy qua.

Bài 3: Đặt bàn tay trái sao cho các đường sức từ đi xuyên vào lòng bàn tay, chiều từ cổ tay đến ngón tay giữa chỉ chiều dòng điện thì ngón cái choãi ra 900 chỉ chiều của lực điện từ.

Bài 4: Đáp án D

Bài 5: Khi khung dây dẫn kín quay trong từ trường của một nam châm vĩnh cửu thì trong khung dây xuất hiện một dòng điện cảm ứng xoay chiều vì số đường sức từ xuyên qua tiết diện S của khung dây biến thiên.

Bài 6 trang 105 SGK Vật lí 9

Cho một thanh nam châm thẳng mà các chữ chỉ tên cực của nam châm đã bị mất, làm thế nào để xác định được cực Bắc của nam châm đó?

Hướng dẫn giải

Treo thanh nam châm bằng một sợi dây chỉ mềm ở chính giữa để cho thanh nam châm nằm ngang. Đầu quay về hướng Bắc địa lí là cực Bắc của thanh nam châm.

Bài 7 trang 105 SGK Vật lí 9

a) Phát biểu quy tắc tìm chiều của đường sức từ biểu diễn từ trường của một ông dây có dòng điện một chiều chạy qua.

b) Hãy vẽ một đường sức từ ở trong lòng cuộn dây có dòng điện chạy qua trên hình 39.1 SGK.

Hướng dẫn giải

a) Quy tắc nắm tay phải: Nắm bàn tay phải, rồi đặt sao cho bốn ngón tay hướng theo chiều dòng điện chạy qua các vòng dây thì ngón tay cái choãi ra chỉ chiều của đường sức từ trong lòng ống dây

b) Hình 39.1

Bài 8 trang 106 SGK Vật lí 9

Nêu chỗ giống nhau về cấu tạo của hai loại máy phát điện xoay chiều và sự khác nhau về hoạt động của hai máy đó.

Hướng dẫn giải

- Giống nhau: Có hai bộ phận chính là nam châm và cuộn dây.

- Khác nhau: Một loại có roto là cuộn dây, một loại có roto là nam châm.

Bài 9 trang 106 SGK Vật lí 9

Nêu tên hai bộ phận chính của động cơ điện một chiều và giải thích tại sao khi cho dòng diện chạy qua, động cơ lại quay được.

Hướng dẫn giải

Hai bộ phận chính là nam châm và khung dây dẫn.

Khung quay được vì khi ta cho dòng điện một chiều vào khung dây thì từ trường của nam châm sẽ tác dụng lên khung dây những lực điện từ làm cho khung quay.

Bài 10 trang 106 SGK Vật lí 9

Đặt một nam châm điện vuông góc với một dây dẫn thẳng có dòng điện không đổi chạy qua như hình 39.2 SGK. Xác định các chiều của điện từ tác dụng lên điểm N của dây dẫn.

Hướng dẫn giải

Đường sức từ do cuộn dây của nam châm điện tạo ra tại N hướng từ trái sang phải. Áp dụng quy tắc bàn tay trái, lực từ hướng từ ngoài vào trong và vuông góc với mặt phẳng hình vẽ.

Bài 11 trang 106 SGK Vật lí 9

Máy biến thế.

a. Vì sao để vận tải điện năng đi xa người ta phải dùng máy biến thế?

b. Trên cùng một đường dây tải điện, nếu dùng máy biến thế để tăng hiệu điện thế ở hai đầu dây dẫn lên 100 lần thì công suất hao phí vì tỏa nhiệt trên đường dây sẽ giảm đi bao nhiêu lần?

c. Cuộn sơ cấp của một máy biến thế có 4400 vòng, cuộn thứ cấp có 120 vòng. Đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp một hiệu điện thế xoay chiều 220V. Tìm hiệu điện thế ở hai đầu cuộn thứ cấp.

Hướng dẫn giải

a. Công suất hao phí do toả nhiệt: \({P_{hp}} = {{R{P^2}} \over {{U^2}}}\)

Để giảm hao phí điện năng do toả nhiệt trên đường dây tải điện ta tăng hiệu điện thế đặt vào hai đầu đường dây => Sử dụng máy biến thế để giảm hao phí toả nhiệt trên đường dây.

b. Ta có: 

\(\left\{ \matrix{
{P_{hp}} = {{R{P^2}} \over {{U^2}}} \hfill \cr 
{P_{hp}}' = {{R{P^2}} \over {U{'^2}}} = {{R{P^2}} \over {{{\left( {100U} \right)}^2}}} = {{R{P^2}} \over {10000.{U^2}}} \hfill \cr} \right. \Rightarrow {P_{hp}}' = {{{P_{hp}}} \over {10000}}\)

c. Ta có:

\({{{U_1}} \over {{U_2}}} = {{{n_1}} \over {{n_2}}} \Rightarrow {U_2} = {U_1}.{{{n_2}} \over {{n_1}}} = 220.{{120} \over {4400}} = 6V\)

Bài 12 trang 106 SGK Vật lí 9

Giải thích vì sao không thể dùng dòng điện không đổi để chạy máy biến thế.

Hướng dẫn giải

Dòng điện không đổi không tạo ra từ trường biến thiên, số đường sức từ xuyên qua tiết diện S của cuộn dây thứ cấp không biến đối nên trong cuộn dây này không xuất hiện dòng điện cảm ứng.

Bài 13 trang 106 SGK Vật lí 9

Trên hình 39.3 SGK vẽ một khung dây đặt trong từ trường. Trường hợp nào dưới đây trong khung dây không xuất hiện dòng điện xoay chiều? Hãy giải thích vì sao?

 

a. Khung dây quay quanh trục PQ nằm ngang

b. Khung dây quay quanh trục AB thẳng đứng

Hướng dẫn giải

Trường hợp a. Khi khung dây quay quanh trục PQ nằm ngang thì đường sức từ xuyên qua tiết diện S của khung đây luôn không đổi. Do đó, trong khung dây không xuất hiện dòng điện cảm ứng.