Giải bài tập SGK Vật lý 9 Bài 39: Tổng kết chương II Điện Từ Học

Muốn biết ở một điểm A trong không gian có từ trường hay không, ta làm như sau: Đặt tại A một kim nam châm, nếu thấy có….. tác dụng lên .... thì ở A có từ trường.

Phương pháp giải

Để trả lời câu hỏi trên ta cần nắm: nam châm có từ tính.

Hướng dẫn giải

Muốn biết ở một điểm A trong không gian có từ trường hay không, ta làm như sau: Đặt tại A một kim nam châm, nếu thấy có lực từ tác dụng lên kim nam châm thì ở A có từ trường.

Làm thế nào để biến một thanh thép thành một nam châm vĩnh cửu?

A. Dùng búa đập mạnh vào thép.

B. Hơ thanh thép trên ngọn lửa.

C. Đặt thanh thép vào trong lòng ống dây dẫn có dòng điện một chiều chạy qua.

D. Đăt thanh thép vào trong lòng ống dâv dẫn có dòng điên xoay chiều chạy qua.

Phương pháp giải

Để chịn đáp án đúng ta cần nắm cấu tạo của nam châm vĩnh cửu.

Hướng dẫn giải

Muốn thanh thép trở thành nam châm vĩnh cửu, ta đặt thanh thép vào trong lòng ống dây dẫn có dòng điện một chiều chạy qua.

Viết đầy đủ câu sau đây: Quy tắc tìm chiều của lực điện từ tác dụng lên một dòng điện phát biểu như sau: Đặt bàn tay ….sao cho các ….đi xuyên vào lòng bàn tay, chiều từ cố tay đến…..chỉ chiều dòng điện thì …..chỉ chiều của lực điện từ.

Phương pháp giải

Để viết đầy đủ câu ta cần nắm quy tắc bàn tay trái.

Hướng dẫn giải

Quy tắc tìm chiều của lực điện từ tác dụng lên một dòng điện phát biểu như sau:

Đặt bàn tay trái sao cho các đường sức từ đi xuyên vào lòng bàn tay, chiều từ cố tay đến ngón tay giữa chỉ chiều dòng điện thì ngón cái choãi ra 90° chỉ chiều của lực điện từ.

Điều kiện xuất hiện dòng điện cảm ứng trong cuộn dây dẫn kín là gì?

a. Đặt một nam châm ở gần cuộn dây.

b. Đặt một nam châm ở trong lòng cuộn dây.

c. Khi số đường sức từ xuyên qua tiết diện S của cuộn dây lớn

d. Khi số đường sức từ xuyên qua tiết diện S của cuộn dây biến thiên

Phương pháp giải

Để chon đáp án đúng ta cần nắm: Điều kiện để xuất hiện dòng điện cảm ứng từ trong cuộn dây dẫn kín là số đường sức từ xuyên qua tiết diện S của cuộn dây đó biến thiên.

Hướng dẫn giải

Điều kiện xuất hiện dòng điện cảm ứng trong cuộn dây dẫn kín là khi số đường sức từ xuyên qua tiết diện S của cuộn dây biến thiên.

⇒ Chọn đáp án D

Viết đầy đủ câu sau đây: Khi khung dây dẫn kín quay trong từ trường của một nam châm vĩnh….cửu thì trong khung dây xuất hiện một dòng điện…..vì………..

Phương pháp giải

Để viết đầy đủ câu ta cần nắm lý thuyết Vật lý về cách tạo dòng điện xoay chiều.

Hướng dẫn giải

Câu trên được viết đầy đủ như sau:

Khi khung dây dẫn kín quay trong từ trường của một nam châm vĩnh cửu thì trong khung dây xuất hiện một dòng điện cảm ứng xoay chiều vì số đường sức từ xuyên qua tiết diện S của khung dây biến thiên.

Cho một thanh nam châm thẳng mà các chữ chỉ tên cực của nam châm đã bị mất, làm thế nào để xác định được cực Bắc của nam châm đó?

Phương pháp giải

Để trả lời câu hỏi trên ta cần nắm:  Kim (hoặc thanh) nam châm tự do, khi đã đứng cân bằng luôn chỉ hướng nam- bắc cực chỉ hướng bắc gọi là cực bắc, cực chỉ hướng nam gọi là cực nam.

Hướng dẫn giải

Cách xác định cực Bắc của thanh nam châm:

Treo thanh nam châm bằng một sợi dây chỉ mềm ở chính giữa để cho thanh nam châm nằm ngang. Đầu quay về hướng Bắc địa lí là cực Bắc của thanh nam châm.

a) Phát biểu quy tắc tìm chiều của đường sức từ biểu diễn từ trường của một ông dây có dòng điện một chiều chạy qua.

b) Hãy vẽ một đường sức từ ở trong lòng cuộn dây có dòng điện chạy qua.

Phương pháp giải

Để trả lời câu hỏi trên ta cần nắn lý htuyết Vật lý về chiều của đường sức từ.

Hướng dẫn giải

a) Phát biểu quy tắc tìm chiều của đường sức từ biểu diễn từ trường của một ông dây có dòng điện một chiều chạy qua.

Nắm ống dây bằng tay phải sao cho bốn ngón tay nắm lại hướng theo chiếu dòng điện chạy qua các vòng dây thì ngón tay cái choãi ra chỉ chiều của đường sức từ trong lòng ống dây.

b) Hãy vẽ một đường sức từ ở trong lòng cuộn dây có dòng điện chạy qua.

Nêu chỗ giống nhau về cấu tạo của hai loại máy phát điện xoay chiều và sự khác nhau về hoạt động của hai máy đó.

Phương pháp giải

Để trả lời câu hỏi trên ta cần nắm lý thuyết Vật lý về cấu tạo của hai loại máy phát điện xoay chiều.

Hướng dẫn giải

- Giống nhau:

• Đều có cuộn dây và nam châm.
• Đều có bộ phận quay (rôto) và bộ phận đứng yên (stato).

- Khác nhau:

• Hình 34.1 SGK: Roto là cuộn dây, stato là nam châm. Ngoài ra còn có bộ phận vành khuyên và thanh quét dùng để lấy điện ra ngoài.
• Hình 34.2 SGK: Roto là nam châm, stato là cuộn dây. Không có bộ phận vành khuyên và thanh quét.

Nêu tên hai bộ phận chính của động cơ điện một chiều và giải thích tại sao khi cho dòng diện chạy qua, động cơ lại quay được.

Phương pháp giải

Để trả lời câu hỏi trên ta cần nắm lý thuyết Vật lý về bộ phận chính của động cơ điện một chiều.

Hướng dẫn giải

• Hai bộ phận chính của động cơ điện một chiều là: Nam châm và khung dây dẫn.
• Khung quay được vì khi ta cho dòng điện một chiều vào khung dây thì từ trường của nam châm sẽ tác dụng lên khung dây những lực điện từ làm cho khung quay.

Đặt nam châm điện vuông góc với một dây dẫn thẳng có dòng điện không đổi chạy qua như hình 39.2 SGK. Xác định các chiều của điện từ tác dụng lên điểm N của dây dẫn.

Phương pháp giải

Để trả lời câu hỏi trên ta cần nắm quy tắc bàn tay trái: Đặt bàn tay trái sao cho các đường sức từ hướng vào lòng bàn tay, chiều từ cổ tay đến ngón tay giữa hướng theo chiều dòng điện thì ngón tay cái choãi ra 900 chỉ chiều của lực điện từ.

Hướng dẫn giải

Đường sức từ do cuộn dây của nam châm điện tạo ra tại N hướng từ trái sang phải. Áp dụng quy tắc bàn tay trái, lực từ hướng từ ngoài vào trong và vuông góc với mặt phẳng hình vẽ.

Máy biến thế.

a. Vì sao để vận tải điện năng đi xa người ta phải dùng máy biến thế?

b. Trên cùng một đường dây tải điện, nếu dùng máy biến thế để tăng hiệu điện thế ở hai đầu dây dẫn lên 100 lần thì công suất hao phí vì tỏa nhiệt trên đường dây sẽ giảm đi bao nhiêu lần?

c. Cuộn sơ cấp của một máy biến thế có 4400 vòng, cuộn thứ cấp có 120 vòng. Đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp một hiệu điện thế xoay chiều 220V. Tìm hiệu điện thế ở hai đầu cuộn thứ cấp.

Phương pháp giải

Để trả lời câu hỏi trên ta cần nắm lý thuyết Vật lý về máy biến thế.

Hướng dẫn giải

a) Vì sao để vận tải điện năng đi xa người ta phải dùng máy biến thế?

Ta có công suất hao phí do toả nhiệt được tính như sau: \({P_{hp}} = \frac{{R{P^2}}}{{{U^2}}}\)

Để giảm hao phí điện năng do toả nhiệt trên đường dây tải điện ta tăng hiệu điện thế đặt vào hai đầu đường dây.

⇒ Sử dụng máy biến thế để giảm hao phí toả nhiệt trên đường dây.

b) Trên cùng một đường dây tải điện, nếu dùng máy biến thế để tăng hiệu điện thế ở hai đầu dây dẫn lên 100 lần thì công suất hao phí vì tỏa nhiệt trên đường dây sẽ giảm đi bao nhiêu lần?

Từ công thức tính công suất hao phí do tỏa nhiệt ta thấy công suất hao phí tỉ lệ nghịch với bình phương hiệu điện thế. Do đó nếu tăng U lên 100 lần thì công suất hao phí sẽ giảm 100² = 10000 lần.

c) Cuộn sơ cấp của một máy biến thế có 4400 vòng, cuộn thứ cấp có 120 vòng. Đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp một hiệu điện thế xoay chiều 220V. Tìm hiệu điện thế ở hai đầu cuộn thứ cấp.

Hiệu điện thế giữa hai cuộn thứ cấp là:

Có: \(\frac{{{U_1}}}{{{U_2}}} = \frac{{{n_1}}}{{{n_2}}} \Rightarrow {U_2} = {U_1}.\frac{{{n_2}}}{{{n_1}}} = 220.\frac{{120}}{{4400}} = 6V\)

Giải thích vì sao không thể dùng dòng điện không đổi để chạy máy biến thế.

Phương pháp giải 

Để trả lời câu hỏi trên ta cần nắm dòng điện không đổi không thể tạo ra từ trường biến thiên.

Hướng dẫn giải

Dòng điện không đổi không tạo ra từ trường biến thiên, số đường sức từ xuyên qua tiết diện S của cuộn dây thứ cấp không biến đối nên trong cuộn dây này không xuất hiện dòng điện cảm ứng.

Trên hình 39.3 SGK vẽ một khung dây đặt trong từ trường. Trường hợp nào dưới đây trong khung dây không xuất hiện dòng điện xoay chiều? Hãy giải thích vì sao?

a. Khung dây quay quanh trục PQ nằm ngang.

b. Khung dây quay quanh trục AB thẳng đứng.

Phương pháp giải

Để trả lời câu hỏi trên ta cần nắm: Trong cuộn dây dẫn kín, dòng điện cảm ứng xoay chiều xuất hiện khi cho nam châm quay trước cuộn dây hay cho cuộn dây quay trong từ trường

Hướng dẫn giải

• Trường hợp a khung dây không xuất hiện dòng điện xoay chiều.
• Giải thích: Khi khung dây quay quanh trục PQ nằm ngang thì đường sức từ xuyên qua tiết diện S của khung đây luôn không đổi, luôn bằng 0. Do đó, trong khung dây không xuất hiện dòng điện cảm ứng.