Đề cương Vật lí Lớp 9 - Chủ đề: Dòng điện xoay chiều - Trường THCS Tây Sơn

Nội dung text: Đề cương Vật lí Lớp 9 - Chủ đề: Dòng điện xoay chiều - Trường THCS Tây Sơn

1. CHỦ ĐỀ: DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU 1. Lý thuyết 1.1 Hiện tượng cảm ứng điện từ - Có nhiều cách dùng nam châm để tạo ra dòng điện trong cuộn dây dẫn kín. Dòng điện được tạo ra theo cách đó gọi là dòng điện cảm ứng. - Hiện tượng xuất hiện dòng điện cảm ứng gọi là hiện tượng cảm ứng điện từ. 1.2 Điều kiện xuất hiện dòng điện cảm ứng. - Là khi số đường sức từ xuyên qua tiết diện S của cuộn dây biến thiên (đang tăng mà chuyển qua giảm hoặc đang giảm mà chuyển qua tăng). 1.3 Dòng điện xoay chiều - Dòng điện cảm ứng trong cuộn dây dẫn kín đổi chiều khi số đường sức từ xuyên qua tiết diện S của cuộn dây đang tăng mà giảm hoặc đang giảm mà tăng. - Khi cho cuộn dây dẫn kín quay trong từ trường của nam châm hoặc cho nam châm quay trước cuộn dây dẫn kín thì trong cuộn dây xuất hiện dòng điện cảm ứng xoay chiều. - Dòng điện luân phiên đổi chiều gọi là dòng điện xoay chiều. 1.4 Máy phát điện xoay chiều - Máy phát điện xoay chiều gồm 2 bộ phận chính là nam châm và cuộn dây. Một trong hai bộ phận đứng yên gọi là stato, bộ phận quay gọi là rôto. 1.5 Các tác dụng của dòng điện xoay chiều - Dòng điện xoay chiều có tác dụng: nhiệt, quang và từ. - Lực từ đổi chiều khi dòng điện đổi chiều. 1.6 Đo hiệu điện thế và cường độ dòng điện xoay chiều - Dùng vôn kế xoay chiều có kí hiệu AC hay () để đo hiệu điện thế xoay chiều và ampe kế xoay chiều có kí hiệu AC hay () để đo cường độ dòng điện xoay chiều. - Ampe kế xoay chiều được mắc nối tiếp và vôn kế xoay chiều được mắc song song với mạch điện cần đo. Khi mắc không cần phân biệt chốt dương (+), âm (-) của dụng cụ đo. - Các số đo này được gọi là giá trị hiệu dụng của hiệu điện thế và cường độ dòng điện. 1.7 Truyền tải điện năng đi xa - Khi truyền tải điện năng đi xa bằng đường dây dẫn sẽ có một phần điện năng hao phí do toả nhiệt trên đường dây. - Công thức hao phí trên đường dây được tính theo công thức trong đó : công suất hao phí (W) R : điện trở của đường dây () : công suất truyền tải trên đường dây (W) U : hiệu điện thế hai đầu đường dây tải điện (V) - Công suất hao phí tỉ lệ thuận với điện trở của dây dẫn và tỉ lệ nghịch với hiệu điện thế hai đầu đường dây truyền tải vì vậy có hai cách để giảm là giảm R hoặc tăng U trong đó cách tốt nhất là tăng U vì + Khi giảm R (theo công thức ) cần tăng tiết diện S dẫn đến tốn kém. + Khi tăng U ta có thể giảm được U2 công suất hao phí và dễ dàng thực hiện nhờ sử dụng máy biến thế. Đặt máy tăng thế ở đầu đường dây truyền tải và máy hạ thế ở nơi tiêu thụ điện. 1.8 Máy biến thế
2. - Định nghĩa: Máy biến thế là dụng cụ dùng để biến đổi hiệu điện thế của dòng điện xoay chiều. - Cấu tạo: Gồm các lá sắt (hay thép) ghép cách điện với nhau thành một lõi, trên lõi có hai cuộn dây có số vòng dây khác nhau đặt cách điện với nhau. - Cuộn dây cho dòng điện xoay chiều đi vào là cuộn sơ cấp, lấy dòng điện ra là cuộn thứ cấp. Gọi U1, U2, N1, N2 lần lượt là hiệu điện thế và số vòng dây của cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp thì ta có công thức sau: nếu U1>U2 (n1>n2): máy hạ thế. U1<U2 (n1<n2): máy tăng thế. 2. Bài tập 2.1 Trắc nghiệm Câu 1: Cách làm nào dưới đây có thể tạo ra dòng điện cảm ứng? A. Nối hai cực của pin vào hai đầu cuộn dây dẫn. B. Nối hai cực của nam châm với hai đầu cuộn dây dẫn. C. Đưa một cực của acquy từ ngoài vào trong một cuộn dây dẫn kín. D. Đưa một cực của nam châm từ ngoài vào trong một cuộn dây dẫn kín Câu 2: Cách nào dưới đây có thể tạo ra dòng điện cảm ứng trong một cuộn dây dẫn kín? A. Mắc xen vào cuộn dây dẫn một chiếc pin. B. Dùng một nam châm mạnh đặt gần đầu cuộn dây. C. Cho một cực của nam châm chạm vào cuộn dây dẫn. D. Đưa một cực của thanh nam châm từ ngoài vào trong cuộn dây. Câu 3: Cách nào dưới đây không tạo ra dòng điện cảm ứng trong một cuộn dây dẫn kín? A. Cho cuộn dây dẫn chuyển động theo phương song song với các đường sức từ giữa hai nhánh của nam châm chữ U. B. Cho cuộn dây dẫn quay cắt các đường sức từ của nam châm chữ U. C. Cho một đầu của nam châm điện chuyển động lại gần một đầu cuộn dây dẫn. D. Đặt nam châm điện ở trước đầu cuộn dây rồi ngắt mạch điện của nam châm. Câu 4: Làm cách nào để tạo ra được dòng điện cảm ứng trong đinamô xe đạp? A. Nối hai đầu của đinamô với hai cực của acquy. B. Cho bánh xe cọ xát mạnh vào núm đinamô. C. Làm cho nam châm trong đinamô quay trước cuộn dây. D. Cho xe đạp chạy nhanh trên đường. Câu 5: Trong hiện tượng cảm ứng điện từ ta nhận biết được điều gì? A. Dòng điện xuất hiện trong cuộn dây dẫn đặt gần nam châm. B. Dòng điện xuất hiện trong cuộn dây đặt trong từ trường của nam châm. C. Dòng điện xuất hiện khi một cuộn dây dẫn kín quay trong từ trường của nam châm. D. Dòng điện xuất hiện trong cuộn dây khi cuộn dây chạm vào nam châm. Câu 6: Trong trường hợp nào dưới đây, trong cuộn dây dẫn kín xuất hiện dòng điện cảm ứng? A. Số đường sức từ qua tiết diện S của cuộn dây dẫn kín lớn.
3. B. Số đường sức từ qua tiết diện S của cuộn dây dẫn kín được giữ không thay đổi. C. Số đường sức từ qua tiết diện S của cuộn dây dẫn kín thay đổi. D. Từ trường xuyên qua tiết diện S của cuộn dây dẫn kín mạnh. Câu 7: Với điều kiện nào thì xuất hiện dòng điện cảm ứng trong một cuộn dây dẫn kín? A. Khi số đường sức từ xuyên qua tiết diện cuộn dây rất lớn. B. Khi số đường sức từ xuyên qua tiết diện cuộn dây được giữ không tăng. C. Khi không có đường sức từ nào xuyên qua tiết diện cuộn dây. D. Khi số đường sức từ xuyên qua tiết diện cuộn dây biến thiên. Câu 8: Trên hình 32.2, thanh nam châm chuyển động như thế nào thì không tạo ra dòng điện cảm ứng trong cuộn dây? A. Chuyển động từ ngoài vào trong ống dây. B. Quay quanh trục AB. C. Quay quanh trục CD. D. Quay quanh trục PQ. Câu 9: Trường hợp nào dưới đây thì trong cuộn dây dẫn kín xuất hiện dòng điện cảm ứng xoay chiều? A. Cho nam châm chuyển động lại gần cuộn dây. B. Cho cuộn dây quay trong từ trường của nam châm và cắt các đường sức từ. C. Đặt thanh nam châm vào trong lòng cuộn dây rồi rồi cho cả hai đều quay quanh một trục. D. Đặt thanh nam châm hình trụ trước một cuộn dây, vuông góc với tiết diện cuộn dây rồi cho thanh nam châm quay quanh trục của nó. Câu 10: Trường hợp nào dưới đây trong cuộn dây không xuất hiện dòng điện cảm ứng xoay chiều? A. Cho nam châm quay trước một cuộn dây dẫn kín, các đường sức từ bị cuộn dây cắt ngang. B. Cho cuộn dây dẫn kín quay trong từ trường của nam châm và cắt các đường sức từ của từ trường. C. Liên tục cho một cực của nam châm lại gần rồi ra xa một đầu dây dẫn kín. D. Đặt trục Bắc Nam của thanh nam châm trùng với trục của một ống dây rồi cho nam châm quay quanh trục đó. Câu 11: Khi nào dòng điện cảm ứng trong một cuộn dây dẫn kín đổi chiều? A. Nam châm đang chuyển động thì dừng lại. B. Cuộn dây dẫn đang quay thì dừng lại. C. Số đường sức từ xuyên qua tiết diện cuộn dây đang tăng thì giảm hoặc ngược lại. D. Số đường sức từ xuyên qua tiết diện của cuộn dây liên tục tăng hoặc liên tục giảm. Câu 12: Máy phát điện xoay chiều bắt buộc phải gồm các bộ phận chính nào để có thể tạo ra dòng điện? A. Nam châm vĩnh cửu và sợi dây dẫn nối hai cực nam châm. B. Nam châm điện và sợi dây dẫn nối nam châm với đèn. C. Cuộn dây dẫn và nam châm. D. Cuộn dây dẫn và lõi sắt. Câu 13: Nối hai cực của máy phát điện xoay chiều với một bóng đèn. Khi quay nam châm của máy phát thì trong cuộn dây của nó xuất hiện dòng điện cảm ứng xoay chiều vì: A. từ trường trong lòng cuộn dây luôn tăng. B. số đường sức từ qua tiết diện S của cuộn dây dẫn luôn tăng. C. từ trường trong lòng cuộn dây không biến đổi.
4. D. số đường sức từ qua tiết diện S của cuộn dây luân phiên tăng giảm. Câu 14: Trong máy phát điện xoay chiều, rôto hoạt động như thế nào khi máy làm việc? A. Luôn đứng yên. B. Chuyển động đi lại như con thoi. C. Luôn quay tròn quanh một trục theo một chiều. D. Luân phiên đổi chiều quay. Câu 15: Trong thí nghiệm ở hình 35.1, có hiện tượng gì xảy ra với kim nam châm khi ta đổi chiều dòng điện chạy vào nam châm điện? A. Kim nam châm vẫn đứng yên. B. Kim nam châm quay một góc 900. C. Kim nam châm quay ngược lại. D. Kim nam châm bị đẩy ra. Câu 16: Trong thí nghiệm ở hình 35.2, có hiện tượng gì xảy ra với kim sắt khi ta đổi chiều dòng điện chạy vào nam châm điện? A. Kim sắt vẫn bị hút như trước. B. Kim sắt quay một góc 900. C. Khi sắt quay ngược lại. D. Kim sắt bị đẩy ra. Câu 17: Có hiện tượng gì xảy ra với miếng nam châm khi cho dòng điện xoay chiều chạy vào nam châm điện ở hình 35.3? A. Miếng nam châm bị nam châm điện hút chặt. B. Miếng nam châm bị nam châm điện đẩy ra. C. Miếng nam châm đứng yên, không bị hút, không bị đẩy. D. Miếng nam châm luân phiên bị nam châm điện hút, đẩy. Câu 18: Tác dụng từ của dòng điện thay đổi như thế nào khi dòng điện đổi chiều? A. Không còn tác dụng từ. B. Tác dụng từ mạnh lên gấp đôi. C. Tác dụng từ giảm đi. D. Lực từ đổi chiều. Câu 19: Dòng điện xoay chiều có cường độ và hiệu điện thế luôn thay đổi theo thời gian. Vậy ampe kế xoay chiều chỉ giá trị nào của cường độ dòng điện xoay chiều ? A. Giá trị cực đại. B. Giá trị cực tiểu. C. Giá trị trung bình. D. Giá trị hiệu dụng. Câu 20: Để truyền đi cùng một công suất điện, nếu đường dây tải điện dài gấp đôi thì công suất hao phí vì tỏa nhiệt sẽ: A. tăng 2 lần. B. tăng 4 lần. C. giảm 2 lần. D. không tăng, không giảm. Câu 21: Trên cùng một đường dây dẫn tải đi cùng một công suất điện, nếu dùng dây dẫn có tiết diện tăng gấp đôi thì công suất hao phí vì tỏa nhiệt sẽ: A. tăng 2 lần. B. giảm 2 lần. C. tăng 4 lần. D. giảm 4 lần. Câu 22: Trên cùng một đường dây tải đi một công suất điện xác định dưới một hiệu điện thế xác định, nếu dùng dây dẫn có đường kính tiết diện giảm đi một nửa thì công suất hao phí vì toả nhiệt sẽ thay đổi như thế nào? A. Tăng lên hai lần. B. Tăng lên bốn lần. C. Giảm đi hai lần. D. Giảm đi bốn lần.
5. Câu 23: Trên một đường dây tải đi một công suất điện xác định dưới hiệu điện thế 100 000V. Phải dùng hiệu điện thế ở hai đầu dây này là bao nhiêu để công suất hao phí giảm đi hai lần? A. 200 000V B. 400 000V C. 141 000V D. 50 000V Câu 24: Có hai đường dây tải điện tải đi cùng một công suất điện với dây dẫn cùng tiết diện, làm cùng bằng một chất. Đường dây thứ nhất có chiều dài 100km và hiệu điện thế ở hai đầu dây là 100 000kV. Đường dây thứ hai có chiều dài 200km và hiệu điện thế 200000kV. So sánh công suất hao phí vì toả nhiệt ℘1 và ℘2 của hai đường dây. A. P1= P2 B. P1= 2 P2 C. P1 = 4 P2 D. P1=12 P2 Câu 25: Máy biến thế dùng để: A. giữ cho hiệu điện thế ổn định, không đổi. B. giữ cho cường độ dòng điện ổn định, không đổi. C. làm tăng hoặc giảm cường độ dòng điện. D. làm tăng hoặc giảm hiệu điện thế. Câu 26: Máy biến thế có tác dụng gì? A. Giữ cho hiệu điện thế ổn định. B. Giữ cho cường độ dòng điện ổn định. C. Làm tăng hoặc giảm hiệu điện thế. D. Làm thay đổi vị trí của máy. 2.2 Tự luận Câu 1: Trên hình 33.2 vẽ một khung dây dẫn kín đặt trong từ trường. Giải thích vì sao khi cho khung dây quay quanh trục PQ nằm ngang thì trong khung dây không xuất hiện dòng điện xoay chiều. Câu 2: Treo một thanh nam châm bằng một sợi dây mềm rồi thả cho nam châm đu đưa quanh vị trí cân bằng OA (hình 33.3). Dòng điện cảm ứng xuất hiện trong cuộn dây dẫn kín B là dòng điện xoay chiều hay có chiều không đổi (một chiều)? Tại sao? Câu 3: Trong máy phát điện xoay chiều có cuộn dây quay, nếu ta thay bộ góp điện gồm hai vành khuyên bằng bộ góp điện gồm hai nửa vành khuyên như trong động cơ điện một chiều thì dòng điện lấy ra có đặc điểm gì? Vì sao? Câu 4: Đặt một dây dẫn thẳng song song với trục Nam – Bắc của một kim nam châm đứng cân bằng. Có hiện tượng gì với kim nam châm khi cho dòng điện xoay chiều lấy từ lưới điện quốc gia chạy qua dây dẫn ? Giải thích hiện tượng. Câu 5: Trong thí nghiệm ở hình 35.4, khi đổi chiều dòng điện chạy vào cuộn dây dẫn thì tác dụng từ của cuộn dây đối với kim nam châm và kim sắt non có gì khác không? Vì sao?
6. Câu 6: Cuộn sơ cấp của máy biến thế có 4 400 vòng, cuộn thứ cấp có 240 vòng. Khi đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp một hiệu điện thế xoay chiều 220V thì ở hai đầu dây cuộn thứ cấp có hiệu điện thế là bao nhiêu? Câu 7: Một máy phát điện xoay chiều cho một hiệu điện thế ở hai cực của máy là 2 000 V. Muốn tải điện năng đi xa, người ta phải tăng hiệu điện thế lên 20 000 V. Hỏi phải dùng loại máy biến thế với các cuộn dây có số vòng dây theo tỉ lệ nào ? Cuộn dây nào mắc vào hai cực của máy phát điện ? Câu 8: Vì sao không thể dùng dòng điện một chiều không đổi để chạy máy biến thế? Câu 9: (đề học kì II TP Đà nẵng năm học 2018-2019) 1. Treo một thanh nam châm bằng một sợi dây mềm rồi thả cho nam châm đu đưa quanh vị trí cân bằng OA (như hình vẽ). Trong cuọn dây dẫn kín B có xuất hiện dòng điện cảm ứng xoay chiều không? Vì sao? 2. Máy phát điện xoay chiều cho một hiệu điện thế xoay chiều ở hia cực của máy phát điện là 220V. Muốn tải điện năng đi xa người ta phải tăng hiệu điện thế lên 15400V. a. Hỏi phải dùng loại máy biến thế với các cuộn dây có số vòng dây theo tỉ lệ nào? b. Biết đường dây truyền tải điện năng có chiều dài tổng cộng là 10km với công suất truyền tải 200kW. Biết cứ 1km dây dẫn có điện trở 5Ω. Tìm công suất hao phí. Câu 10: (đề học kì II TP Đà nẵng năm học 2017-2018) a. Khi truyền tải đi cùng một công suất điện, muốn giảm công suất hao phí do tỏa nhiệt, dùng cách nào trong hai cách sau có lợi hơn? Vì sao? - Giảm điện trở của dây đi hai lần. - Tăng hiệu điện thế giữa hai đầu dây lên hai lần. b. Trình abỳ cấu tạo của máy biến thế. Vận dụng: đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp của máy biến thế một hiệu điện thế xoay chiều thì bóng đèn mắc ở hai đầu cuộn dây thứ cấp có sáng lên không? Vì sao? Câu 11: (đề học kì II TP Đà nẵng năm học 2016-2017) a. Khi truyền đi một công suất P xác định, nếu muốn giảm hao phí do tỏa nhiệt trên đường dây thì có những cách làm nào? Giải thích. b. Một máy biến thế dùng trong phòng thí nghiệm cần phải hạ hiệu điện thế 220V xuống còn 12V. Cuộn sơ cấp có 4000 vòng. Tìm số vòng cuộn thứ cấp. Câu 12: (đề học kì II TP Đà nẵng năm học 2015-2016) 1. Trình bày nguyên tắc hoạt động của máy biến thế. 2. Một máy biến thế có số vòng dây cuộn sơ cấp là 1600 vòng, và số vòng dây cuộn thứ cấp là 400000 vòng, được đặt ở đầu một đường dây tải điện để truyền đi một công suất điện là 1875kW. Hiệu điện thế đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp là 3000V. a. Tính hiệu điện thế hai đầu cuộn dây thứ cấp. b. Biết điện trở của đường dây là 150Ω. Tính công suất hao phó do tỏa nhiệt trên đường dây tải điện. Câu 13: (đề học kì II TP Đà nẵng năm học 2014-2015) Một máy biến thế có số vòng dây cuộn sơ cấp là 1500 vòng, được đặt ở đầu một đường dây tải điện để truyền đi một công suất điện là 3750kW. Hiệu điện thế đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp là 3000V, hiệu điện thế hai đầu cuộn thứ cấp là 750000V. a. Tính số vòng dây của cuộn thứ cấp.
7. b. Tính điện trở của đường dây tải điện. Biết công suất hao phí do tỏa nhiệt trên đường dây tải điện là 3750W. Câu 14: (đề học kì II TP Đà nẵng năm học 2013-2014) 1. Nêu cấu tạo và giải thích hoạt động của máy phát điện xoay chiều. 2. Một máy phát điện xoay chiều cho một hiệu điện thế xoay chiều ở hai cực của máy là 220V. Muốn tải điện đi xa người ta phải tăng hiệu điện thế lên 15400V. Hỏi phải dùng loại máy biến thế với các cuộn dây có số vòng dây theo tỉ lệ như thế nào? Cuộn dây nào mắc với hai đầu máy phát điện. 3. Một trạm phát điện công suất 50000W cần tải đi xa, hiệu điện thế đặt tại trạm phát điện là 800V. Điện trở của đường dây tải điện R =4Ω a. Tính công suất hao phí trên đường dây tải điện. b. Nêu biện pháp để làm giảm công suất hao phí đi 100 lần. Câu 15: (đề học kì II TP Đà nẵng năm học 2010-2011) Người ta muốn tải một công suất điện 30000W từ nhà máy thủy điện đến một khu dân cư cách nhà máy 40km. Cho biết cứ 1km dây dẫn có điện trở 0,75Ω. a. Hiệu điện thế giữa hai đầu đường dây tải điện là 20000V. Tính công suất tỏa nhiệt do hao phí trên đường dây? b. Tính hiệu điện thế hai đầu đường dây truyền tải đến khu dân cư?