Mở đầu: Hình bên là một loại đèn pin sử dụng bóng đèn LED được nạp điện bằng cách bóp tay vào cần nạp điện. Bên trong đèn pin có nam châm, cuộn dây dẫn và một pin sạc lithium để nạp điện. Loại đèn này hoạt động dựa vào nguyên tắc nào?
Trả lời:
- Loại đèn này hoạt động dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ.
1. Hiện tượng cảm ứng điện từ
Câu hỏi 1: Tiến hành Thí nghiệm 1, từ đó cho biết ở trường hợp nào thì trong cuộn dây dẫn xuất hiện dòng điện.
Trả lời:
- Trường hợp cho nam châm vĩnh cửu dịch chuyển hoặc quay trước cuộn dây thì trong cuộn dây dẫn xuất hiện dòng điện.
Câu hỏi 2: Tiến hành Thí nghiệm 2, từ đó cho biết ở trường hợp nào thì trong cuộn dây dẫn B xuất hiện dòng điện.
Trả lời:
- Cuộn dây dẫn B có dòng điện chạy qua trong khi đóng công tắc điện hoặc trong khi ngắt công tắc điện.
Câu hỏi 3: Từ Thí nghiệm 1 và 2, có thể kết luận gì về sự xuất hiện của dòng điện cảm ứng?
Trả lời:
- Sự xuất hiện của dòng điện cảm ứng có liên quan đến sự biến đổi số đường sức từ xuyên qua tiết diện của cuộn dây dẫn.
2. Điều kiện xuất hiện dòng điện cảm ứng
Câu hỏi 4: Nêu nhận xét về mối liên hệ giữa sự xuất hiện dòng điện cảm ứng trong cuộn dây dẫn và sự biến đổi số đường sức từ xuyên qua tiết diện của cuộn dây dẫn.
Trả lời:
- Trong cuộn dây dẫn xuất hiện dòng điện cảm ứng mỗi khi có sự biến đổi số đường sức từ xuyên qua tiết diện của cuộn dây dẫn.
- Số đường sức từ xuyên qua tiết diện của cuộn dây dẫn biến đổi càng nhanh thì dòng điện cảm ứng trong cuộn dây dẫn càng lớn.
Câu hỏi 5: Nêu điều kiện xuất hiện dòng điện cảm ứng trong cuộn dây dẫn.
Trả lời:
- Trong cuộn dây dẫn, dòng điện cảm ứng xuất hiện khi có sự biến đổi số đường sức từ xuyên qua tiết diện của cuộn dây dẫn.
Luyện tập 1: Giải thích vì sao khi cho nam châm vĩnh cửu quay quanh trục thẳng đứng trước một cuộn dây dẫn thì kim điện kế bị lệch.
Trả lời:
- Khi cho nam châm vĩnh cửu quay quanh trục thẳng đứng trước một cuộn dây dẫn, sự chuyển động của nam châm tạo ra dòng điện trong dây dẫn theo nguyên tắc cắt dòng điện. Dòng điện này tạo ra từ cảm ứng điện từ và làm thay đổi trường từ xung quanh cuộn dây. Khi kim điện kế được đặt gần cuộn dây này, dòng điện trong dây dẫn tạo ra một trường từ khác biệt, gây ra lực đối với kim điện kế, làm cho kim lệch khỏi vị trí ban đầu. Điều này làm cho kim điện kế chứng tỏ sự tồn tại của dòng điện và hiện tượng cảm ứng điện từ.
Luyện tập 2: Đề xuất một cách khác để làm biến đổi số đường sức từ xuyên qua một cuộn dây dẫn mềm đặt cạnh một nam châm vĩnh cửu. Lập phương án và tiến hành thí nghiệm để kiểm tra xem trong cuộn dây dẫn có dòng điện cảm ứng hay không.
Trả lời:
- Phương án thí nghiệm: Di chuyển cuộn dây lại gần hoặc ra xa nam châm, hai đầu cuộn dây nối với kim điện kế.
- Kết quả: cuộn dây dẫn có xuất hiện dòng điện cảm ứng.
Luyện tập 3: Trả lời câu hỏi ở phần Mở đầu bài học.
Hình bên là một loại đèn pin sử dụng bóng đèn LED được nạp điện bằng cách bóp tay vào cần nạp điện. Bên trong đèn pin có nam châm, cuộn dây dẫn và một pin sạc lithium để nạp điện. Loại đèn này hoạt động dựa vào nguyên tắc nào?
Trả lời:
- Cần nạp điện bị bóp làm di chuyển bánh răng bên trong đẩy nam châm chạy xuyên qua cuộn dây từ đầu này sang đầu kia rồi ngược lại, từ đó số lượng đường sức từ trường đi xuyên qua mặt cắt cuộn dây thay đổi theo thời gian và xuất hiện dòng điện cảm ứng trong cuộn dây khép kín.
Vận dụng:
a. Nêu tên một số dụng cụ, thiết bị mà hoạt động của chúng dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ.
b. Giải thích cách tạo ra dòng điện cảm ứng của một trong những dụng cụ, thiết bị đã nêu ở câu a.
Trả lời:
a) Dòng điện ba pha, máy phát điện.
b) Máy phát điện: đặt cuộc dây vào giữa hai cực của nam châm, hai đầu cuộn dây nối với pin để lưu trữ điện hoặc đèn LED nhỏ, cố định nam châm, quay cuộn dây quanh trục, dòng điện cảm ứng sinh ra trong cuộn dây.