MỤC TIÊU
- Thực hiện thí nghiệm để nêu được nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều (dòng điện luân phiên đổi chiều).- Lấy được ví dụ chứng tỏ dòng điện xoay chiều có tác dụng nhiệt, tác dụng phát sáng, tác dụng từ, tác dụng sinh lí.
TÓM TẮT KIẾN THỨC
Khởi động
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 hoá năng lượng nào xảy ra trong quá trình này?
1. DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU
1.1. Thí nghiệm 1: Tìm hiểu nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều bằng nam châm quay
- Chuẩn bị: nam châm vĩnh cửu, giá đỡ có trục quay thẳng đứng, cuộn dây dẫn nối với hai đèn LED khác màu được mắc song song và ngược cực (cực A của đèn LED này mắc với cực K của đèn LED kia).
- Tiến hành thí nghiệm:
+ Bước 1: Đặt nam châm lên trục quay (Hình 13.1).
+ Bước 2: Quay nam châm xung quanh trục. Quan sát sự chớp sáng của hai đèn LED.
Trong Thí nghiệm 1, sự chớp sáng luân phiên của hai đèn LED cho thấy dòng điện cảm ứng trong cuộn dây dẫn luân phiên đổi chiều.
Thảo luận
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?
- Phương pháp giải:
Vận dụng kiến thức, kinh nghiệm làm thí nghiệm và quan sát thí nghiệm.
- Lời giải chi tiết:
a) Hai đèn LED không sáng cùng lúc.
b) Dòng điện trong cuộn dây dẫn đổi chiều liên tục.
1.2. Thí nghiệm 2: Tìm hiểu nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều bằng cuộn dây dẫn quay
- Chuẩn bị: Bộ thí nghiệm về dòng điện xoay chiều.
- Tiến hành thí nghiệm:
+ Bước 1: Nhận dạng những bộ phận chính trong bộ thí nghiệm về dòng điện xoay chiều (Hình 13.2).
+ Bước 2: Quay cuộn dây dẫn xung quanh trục. Quan sát sự chớp sáng của hai bóng đèn LED.
Bộ thí nghiệm ở Hình 13.2 là một máy phát điện xoay chiều đơn giản có cuộn dây dẫn quay. Hai bộ phận chính của máy phát điện là nam châm và cuộn dây dẫn. Khi cho cuộn dây dẫn quay trong từ trường của nam châm, người ta thu được dòng điện trong cuộn dây dẫn luân phiên đổi chiều.
Dòng điện xoay chiều là dòng điện có cường độ biến đổi theo thời gian được biểu diễn như đồ thị Hình 13.3 và chiều của dòng điện luân phiên thay đổi.
Thảo luận
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?
- Phương pháp giải:
Vận dụng kiến thức, kinh nghiệm làm thí nghiệm và quan sát thí nghiệm.
- Lời giải chi tiết:
a) Hai đèn LED không sáng cùng lúc.
b) Trong cuộn dây dẫn, dòng điện đổi chiều liên tục.
Củng cố kiến thức
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.
- Phương pháp giải:
Vận dụng kiến thức từ hiểu biết đời sống và tìm hiểu thông tin qua sách báo, internet và điều kiện xuất hiện dòng điện cảm ứng trong cuộn dây dẫn: số đường sức từ xuyên qua tiết diện của cuộn dây biến thiên.
- Lời giải chi tiết:
Vì số đường sức từ xuyên qua tiết diện S của cuộn dây dẫn luân phiên tăng giảm khi nam châm hoặc cuộn dây quay.
Ghi nhớ
Khi cho cuộn dây dẫn quay trong từ trường của nam châm hoặc cho nam châm quay trước cuộn dây dẫn thì trong cuộn dây dẫn xuất hiện dòng điện xoay chiều.
2. CÁC TÁC DỤNG CỦA DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU
Tìm hiểu các tác dụng của dòng điện xoay chiều
Dòng điện xoay chiều có các tác dụng:
- Tác dụng nhiệt được ứng dụng trong các thiết bị như bàn là, máy sưởi, lò nướng,... Trong Hình 13.4a, dòng điện xoay chiều chạy qua dây điện trở nhiệt trong máy sưởi làm dây nóng lên.
- Tác dụng từ được ứng dụng trong các thiết bị như chuông điện, loa điện, cần cẩu điện,... Trong Hình 13.4b, dòng điện xoay chiều chạy qua cuộn dây dẫn thì từ trường của cuộn dây dẫn tác dụng lực từ làm quay trục gắn với cánh quạt.
- Tác dụng phát sáng được ứng dụng trong các thiết bị như đèn dây tóc, đèn LED, bút thử điện,... Trong Hình 13.4c, dòng điện xoay chiều chạy qua bóng đèn làm đèn cảnh báo phát sáng.
- Tác dụng sinh lí được ứng dụng trong máy châm cứu điện, máy đốt điện cao tần (Hình 13.4d),... Dòng điện xoay chiều đi qua CO thể người có thể gây co giật, khó thở, làm tim ngừng đập, tê liệt thần kinh và có thể gây tử vong.
Thảo luận
Câu hỏi 3. Hãy nêu thêm một số dụng cụ hoạt động dựa vào các tác dụng của dòng điện xoay chiều.
- Phương pháp giải:
Vận dụng kiến thức từ hiểu biết đời sống và tìm hiểu thông tin qua sách báo, internet.
- Lời giải chi tiết:
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.
Ghi nhớ
Dòng điện xoay chiều có tác dụng nhiệt (được ứng dụng trong bàn là, máy sưởi, lò nướng, ...), tác dụng phát sáng (được ứng dụng trong đèn dây tóc, đèn LED, bút thử điện, ...), tác dụng từ (được ứng dụng trong chuông điện, loa điện, cần cẩu điện, ...) và tác dụng sinh lí (được ứng dụng trong máy châm cứu điện, máy đốt điện cao tần, ...).
Vận dụng kiến thức
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.
- Phương pháp giải:
Vận dụng kiến thức từ hiểu biết đời sống và tìm hiểu thông tin qua sách báo, internet và kiến thức đã học về các tác dụng của dòng điện xoay chiều: tác dụng nhiệt, tác dụng phát sáng, tác dụng từ, tác dụng sinh lí.
- Lời giải chi tiết:
Một số quy tắc cần thiết để đảm bảo an toàn trong sử dụng điện:
- Không tiếp xúc trực tiếp với nguồn điện hoặc các dòng điện trên 10 mA; sử dụng các thiết bị bảo hộ cách điện khi sửa chữa thiết bị điện.
- Sử dụng dây dẫn điện chất lượng tốt để tránh rò rỉ điện, gây giật điện hoặc cháy nổ.
- Lắp các thiết bị bảo vệ mạch điện: công tắc, cầu dao, cầu chì, … để có thể ngắt điện khi có sự cố.
- Không để thiết bị điện có tác dụng phát nhiệt gần các đồ vật dễ cháy nổ, tránh xa những nơi dễ dàng tiếp xúc với nước.
- Thường xuyên kiểm tra, bảo hành các thiết bị điện theo định kì.
- Không nên vừa sạc điện vừa sử dụng các thiết bị điện.
Củng cố kiến thức
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 CuSO,). 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.
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 hoá năng lượng nào xảy ra trong quá trình này?
- Phương pháp giải:
Vận dụng kiến thức từ hiểu biết đời sống và tìm hiểu thông tin qua sách báo, internet.
- Lời giải chi tiết:
1. Việc mạ điện không thể sử dụng dòng điện xoay chiều. Trong quá trình này, có sự chuyển hoá năng lượng từ cơ năng sang điện năng.
2. Dòng điện do dynamo tạo ra là dòng điện xoay chiều, tức là dòng điện thay đổi hướng dòng điện liên tục theo thời gian.
BÀI TẬP
Đang cập nhật
