Giáo án Vật lý Lớp 9 - Chủ đề: Hiện tượng cảm ứng điện từ và máy biến thế - Nguyễn Văn Huynh

Nội dung text: Giáo án Vật lý Lớp 9 - Chủ đề: Hiện tượng cảm ứng điện từ và máy biến thế - Nguyễn Văn Huynh

1. HƯỚNG DẪN ÔN TẬP MÔN LÍ 9 HƯỚNG DẪN ÔN TẬP VẬT LÝ 9 CHỦ ĐỀ : HIỆN TƯỢNG CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ VÀ MÁY BIẾN THẾ I. MỤC TIÊU CẦN ĐẠT. - Ôn lại các kiến thức về hiện tượng cảm ứng điện từ, điều kiện xuất hiện dòng điện cảm ứng, nguyên tắc cấu tạo và hoạt động của MFĐ xoay chiều, MBTvaf vấn đề truyền tải ddienj năng đi xa - Vận dụng các công thức của MBT và công thức tính điện năng hao phí để giải các bài tập II. KIẾN THỨC TRỌNG TÂM 1. Dòng điện xoay chiều - Đinamô ở xe đạp có cấu tạo gồm nam châm và cuộn dây. Khi núm của đinamo quay, nam châm quay theo và đèn sáng. - Có nhiều cách dùng “nam châm” để tạo ra dòng điện trong một cuộn dây dẫn kín. Dòng điện được tao 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. - Điều kiện xuất hiện dòng điện cảm ứng trong cuộn dây dẫn kín là số đường sức từ xuyên qua tiết diện S của cuộn dây đó biến thiên. - Dòng điện xoay chiều là dòng điện cảm ứng có chiều luân phiên thay đổi. - Điều kiện xuất hiện dòng điện xoay chiều: số đường sức từ xuyên qua tiết diện cuộn dây dẫn kín luân phiên tăng, giảm liên tục. - Dòng điện cảm ứng trong cuộn dây dẫn kín bắt đầu đổi chiều khi số đường sức từ xuyên qua tiết diện S của cuộn dây đang tăng mà chuyển sang giảm hoặc ngược lại đang giảm mà chuyển sang tăng. GIÁO VIÊN: NGUYỄN VĂN HUYNH TRƯỜNG THCS HỒNG AN
2. HƯỚNG DẪN ÔN TẬP MÔN LÍ 9 - 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 có thể xuất hiện dòng điện cảm ứng xuay chiều. 2. Máy phát điện xoay chiều - Cấu tạo: gồm cuộn dây và nam châm. - Hoạt động: + Cuộn dây quay trong từ trường của nam châm. (roto là cuộn dây). + Nam châm quay trong cuộn dây dẫn. (roto là nam châm). 3. Các tác dụng của dòng xoay chiều: tác dụng từ, tác dụng nhiệt, tác dụng phát sáng. - Lực từ đổi chiều khi dòng điện đổi chiều. - Dòng điện tần số 50Hz đổi chiều 100 lần trong 1s. - Dùng dụng cụ có kí hiệu (A) để đo cường độ dòng điện xoay chiều. Dùng dụng cụ (V) để đo hiệu điện thế dòng xoay chiều. - Độ sáng của đèn là như nhau khi mắc vào mạch xoay chiều và mạch một chiều có cùng hiệu điện thế (hiệu điện thế hiệu dụng). - Nhiệt lượng tỏa ra trên bóng như nhau khi mắc vào mạch xoay chiều và mạch một chiều có cùng cường độ dòng điện (cường độ hiệu dụng). Khi mắc ampe kế và vôn kế xoay chiều vào mạch điện xoay chiều không cần phân biệt chốt của chúng. P2 4. Công suất hao phí do truyền tải điện năng đi xa bằng dây dẫn: Php = R. , U2 Trong đó : Php là công suất hao phí (W); P là công suất cần truyền tải (W); U là hiệu điện thế giữa hai đầu dây (V); R là điện trở của dây (  ) GIÁO VIÊN: NGUYỄN VĂN HUYNH TRƯỜNG THCS HỒNG AN
3. HƯỚNG DẪN ÔN TẬP MÔN LÍ 9 - Công suất hao phí do tỏa nhiệt trên đường dây tải điện tỉ lệ nghịch với bình phương hiệu điện thế đặt vào hai đầu đường dây. - Để làm giảm hao phí điện năng do tỏa nhiệt trên đường dây tải điện thì cách tốt nhất là tăng hiệu điện thế. 5. Máy biến thế a/ Máy biến thế là thiết bị dùng để tăng hoặc giảm hiệu điện thế của dòng điện xoay chiều. b/ Cấu tạo : Bộ phận chính của máy biến thế gồm hai cuộn dây có số vòng dây khác nhau được đặt cách điện với nhau và một lõi sắt chung cho cả hai cuộn dây. c/ Hoạt động : Dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ. Khi đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp của máy biến thế một hiệu điện thế xoay chiều thì ở hai đầu cuộn thứ cấp xuất hiện một hiệu điện thế xoay chiều. - Tỉ số giữa hiệu điện thế ở hai đầu các cuộn dây của máy biến thế bằng tỉ số giữa số vòng của các cuộn dây tương ứng. U1 n1 . U1; n1 là hiệu điện thế và số vòng cuộn sơ cấp. U 2 n2 U2; n2 là hiệu điện thế và số vòng cuộn thứ cấp. - Ở đầu đường dây tải về phía nhà máy điện đặt máy tăng thế, ở nơi tiêu thụ đặt máy hạ thế. * Chú ý: Không dùng dòng điện một chiều không đổi để chạy máy biến thế vì không tạo ra từ trường biến thiên. III. BÀI TẬP Ví dụ 1.Người ta muốn tải một công suất điện 500000 W từ nhà máy điện đến một khu dân cư cách xa nhà máy . Hiệu điện thế giữa hai đầu dây tải điện là 10000V. Điện trở của đường dây là 20Ω. Tính công suất hao phí do toả nhiệt trên đường dây Hướng dẫn giải: GIÁO VIÊN: NGUYỄN VĂN HUYNH TRƯỜNG THCS HỒNG AN
4. HƯỚNG DẪN ÔN TẬP MÔN LÍ 9 2 P 5000002 Áp dụng công thức Php = R. = 20. = 50000 W U2 100002 Ví dụ 2.Một máy biến thế có số vòng ở cuộn thứ cấp là 2200 vòng, khi đặt hiệu điện thế xoay chiều U1= 24V vào 2 đầu cuộn sơ cấp thì giữa 2 đầu cuộn thứ cấp có hiệu điện thế xoay chiều U2=120V. a) Máy này là máy tăng thế hay giảm thế? Giải thích. b) Tính số vòng cuộn sơ cấp tương ứng. Hướng dẫn giải: a) U1 n1 = = = 44 vòng. 푈2 120 U 2 n2 U n Lưu ý : Trước khi áp dụng công thức 1 1 cần chú ý xem máy biến thế có rơi U 2 n2 vào trường hợp không hoạt động không. Ví dụ 3.Một nguồn điện có HĐT U = 2500 V, điện năng được truyền tải bằng dây dẫn đến nơi tiêu thụ . Biết điện trở của dây dẫn là 10 Ω và công suất của nguồn là P = 100 KW . Hãy tính: a) Công suất hao phí trên đường dây ? b) Hiệu điện thế ở nơi tiêu thụ? c) Hiệu suất của sự tải điện ? d) Để giảm công suất hao phí đi 4 lần thì cần tăng HĐT trước khi tải điện bao nhiêu lần ? Hướng dẫn giải: 2 P 1000002 a) Áp dụng công thức Php = R. = 10. = 16000 W. U2 25002 푃푛 100000 b) Cường độ dòng điện trên dây là : Id = In = = = 40 . 푈푛 2500 GIÁO VIÊN: NGUYỄN VĂN HUYNH TRƯỜNG THCS HỒNG AN
5. HƯỚNG DẪN ÔN TẬP MÔN LÍ 9 Hiệu điện thế trên dây là Ud = Id.R= 40 .10 = 400V. Vì nguồn, dây và nơi tiêu thụ mắc nối tiếp nhau nên Hiệu điện thế nơi tiêu thụ là : Utt = Un – Ud = 2500 – 400 = 2100V. c) Hiệu suất của sự tải điện được tính bằng công thức 푃 푖 푃푛 푃ℎ 100000 16000 H = = = = 0,84 = 84%. 푃푛 푃푛 100000 d) Vì công suất hao phí tỉ lệ nghịch với bình phương hiệu điện thế đầu dây tải nên để giảm công suất hao phí 4 lần thì tăng hiệu điện thế lên 2 lần. Bài tập 1 . Từ nguồn điện có hiệu điện thế 6000V điện năng được truyền đến nơi tiêu thụ. Biết công suất của nguồn là 120000W , điện trở đường dây truyền tải là 20 Ω. Hãy tính: a, Cường độ dòng điện chạy trong dây dẫn và hiệu điện thế giữa hai đầu đường dây truyền tải. b, Công suất hao phí trên đường dây? c, Để công suất hao phí giảm đi 4 lần ta phải làm thế nào? Bài tập 2 . Một máy biến thế có số vòng cuộn sơ cấp là 1000 vòng , số vòng cuộn thứ cấp là 2000 vòng. Đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp của máy biến thế này một hiệu điện thế một chiều 12 V, hỏi hiệu điện thế lấy ra ở 2 đầu cuộn thứ cấp là bao nhiêu? Bài tập 3 . Một máy biến thế dùng trong phòng thí nghiệm cần phải hạ hiệu điện thế từ 220V xuống còn 12 V; 9V; 6V; 4,5V; 3V. Tính số vòng của các cuộn dây thứ cấp tương ứng, biết rằng cuộn dây sơ cấp có 4400 vòng. Bài tập 4 .Người ta dùng máy hạ thế giảm hiệu điện thế từ 220V xuống còn 9V. Nếu cuộn sơ cấp có 1100 vòng thì số vòng ở cuộn thứ cấp là bao nhiêu? GIÁO VIÊN: NGUYỄN VĂN HUYNH TRƯỜNG THCS HỒNG AN
6. HƯỚNG DẪN ÔN TẬP MÔN LÍ 9 Bài tập 5.a/ Để truyền đi một công suất điện không đổi với cùng hiệu điện thế người ta thay dây dẫn có tiết diện tăng lên 5 lần. hỏi công suất hao phí thay đổi thế nào? b/. Trên cùng đường dây tải điện người ta muốn giảm công suất hao phí đi 9 lần cần thay đồi hiệu điện thế đặt vào 2 đầu đường dây như thế nào? Bài tập 6. Điện từ trạm biến điện Phú Lâm được đưa lên đường dây cao thế 500kV để truyền tải ra trạm biến điện Hòa Bình. a/ Để truyền tải điện như trên, cần phải có những loại máy biến thế nào ở hai đầu trạm? b/ Nếu điện áp ở cuộn sơ cấp là 2 000V và cuộn sơ cấp có 5000 vòng, thì số vòng ở cuộn thứ cấp là bao nhiêu? (trạm biến điện Phú Lâm) . VI.MỘT SỐ CÂU TRẮC NGHIỆM Hãy chọn phương án trả lời em cho là đúng nhất cho các câu sau đây : 1. Hiện tượng cảm ứng điện từ xuất hiện trong trường hợp nào dưới đây ? A. Một cuộn dây dẫn kín nằm cạnh một thanh nam châm. B. Nối hai cực của một thanh nam châm với hai đầu của một cuộn dây dẫn . C. Đưa một cực của pin từ ngoài vào trong một cuộn dây dẫn kín. D. Cho thanh nam châm rơi từ ngoài vào trong lòng một cuộn dây dẫn kín. 2. Máy phát điện xoay chiều gồm các bộ phận chính nào dưới đây ? A. Nam châm vĩnh cửu và hai thanh B. Ống dây điện có lõi sắt và hai vành quét. khuyên. C. Cuộn dây dẫn và nam châm. D. Cuộn dây dẫn và lõi sắt. 3. Nếu tăng hiệu điện thế đặt vào hai đầu đường dây tải điện lên 10 lần thì công suất hao phí do tỏa nhiệt trên dây sẽ thay đổi như thế nào ? GIÁO VIÊN: NGUYỄN VĂN HUYNH TRƯỜNG THCS HỒNG AN
7. HƯỚNG DẪN ÔN TẬP MÔN LÍ 9 A. Tăng lên 10 lần B. Tăng lên 100 lần C. Giảm đi 100 lần D. Giảm đi 10 lần. 4. Khi có một dòng điện một chiều không đổi chạy trong cuộn dây sơ cấp của một máy biến thế thì trong cuộn dây thứ cấp đã nối thành mạch kín A. có dòng điện một chiều không đổi. B. có dòng điện xoay chiều C. có dòng điện một chiều biến đổi. D. không có dòng điện nào cả. 5. Khi truyền tải một công suất P bằng một dây có điện trở R và đặt vào hai đầu đường dây một hiệu điện thế U, công thức nào sau đây xác định công suất hap phí Php do tỏa nhiệt trên đường dây ? P 2 .R P.R P 2 .R P .R 2 A. P B. Php 2 C. P D. P hp U 2 U hp U hp U 2 6. Trong cuộn dây dẫn kín xuất hiện dòng điện cảm ứng xoay chiều khi số đường sức từ xuyên qua tiết diện S A. Luôn luôn tăng B. Luôn luôn giảm C. Luân phiên D. Luôn luôn tăng, giảm. không đổi. 7. 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 Đáp án trắc nghiệm : 1 2 3 4 5 6 7 D C C D A C D Các em xem lại và làm thêm các bài tập trong Sách bài tập vật lý 9 từ bài 31.1 đến bài 37.5 ( Thầy sẽ hướng dẫn sau ) GIÁO VIÊN: NGUYỄN VĂN HUYNH TRƯỜNG THCS HỒNG AN
8. HƯỚNG DẪN ÔN TẬP MÔN LÍ 9 GIÁO VIÊN: NGUYỄN VĂN HUYNH TRƯỜNG THCS HỒNG AN