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 hóa năng lượng nào xảy ra trong quá trình này?
Trả lời:
- 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 hỏi 1: Tiến hành Thí nghiệm 1 và trả lời các câu hỏi sau:
a. Hai đèn LED có sáng cùng lúc không?
b. Có nhận xét gì về chiều dòng điện trong cuộn dây dẫn?
Trả lời:
a) Hai đèn LED không sáng cùng lúc.
b) Trong cuộn dây dẫn, dòng điện đổi chiều liên tục.
Câu hỏi 2: Thực hiện Thí nghiệm 2 và trả lời các câu hỏi sau:
a. Hai đèn LED có sáng cùng lúc không?
b. Có nhận xét gì về chiều dòng điện trong cuộn dây dẫn?
Trả lời:
a. Hai đèn LED không sáng cùng lúc.
b. Dòng điện trong cuộn dây dẫn đổi chiều liên tục.
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.
Trả lời:
- 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 hỏi 3: Hãy nêu thêm một số dụng cụ hoạt động dựa vào các tác dụng của dòng điện xoay chiều.
Trả lời:
Một số dụng cụ hoạt động dựa vào các tác dụng của dòng điện xoay chiều:
- Bóng đèn sợi đốt hoạt động dựa trên tác dụng phát sáng của dòng điện.
- Máy sấy tóc hoạt động dựa trên tác dụng nhiệt của dòng điện.
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.
Trả lời:
- 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 1: 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 bám 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 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.
Trả lời:
- Không thể sử dụng dòng điện xoay chiều để mạ điện được vì dòng điện có chiều luân phiên thay đổi, không cố định được chiều dịch chuyển làm chất mạ không thể bám vào vật cần mạ.
Luyện tập 2: Trả lời các câu hỏi đã nêu ở phần Mở đầu bài học.
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 hóa năng lượng nào xảy ra trong quá trình này?
Trả lời:
- 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.