Một nhóm học sinh tiến hành thiết kế mô hình động cơ điện một chiều đơn giản (như sơ đồ hình vẽ) gồm: nam châm chữ U, khung dây dẫn, nguồn điện một chiều và giá đỡ. Nhóm học sinh dự định sẽ t
24/28
Một nhóm học sinh tiến hành thiết kế mô hình động cơ điện một chiều đơn giản (như sơ đồ hình vẽ) gồm: nam châm chữ U, khung dây dẫn, nguồn điện một chiều và giá đỡ.
Nhóm học sinh dự định sẽ tiến hành thí nghiệm như sau:
• Bước 1: Đặt khung dây giữa hai cực nam châm sao cho khung dây nằm hoàn toàn trong vùng từ trường của nam châm chữ U và có thể quay tự do.
• Bước 2: Nối hai đầu khung dây với nguồn điện một chiều.
• Bước 3: Quan sát hiện tượng khi đóng mạch để dòng điện chạy qua khung dây.
• Bước 4: Đảo chiều dòng điện và tiếp tục quan sát.
Với ý tưởng như vậy, nhóm học sinh đề xuất các giả thuyết sau:
(1) Khi có dòng điện chạy qua khung dây trong từ trường, khung dây chịu tác dụng của lực từ.
(2) Nếu không có nam châm thì khung dây vẫn quay do có dòng điện chạy qua.
(3) Khi đảo chiều dòng điện, chiều quay của khung dây có thể thay đổi.
(4) Hiện tượng khung dây quay chứng tỏ điện năng đã chuyển hóa thành cơ năng.
Giả thuyết (2) và (3) là đúng vì dòng điện luôn gây ra chuyển động.
Việc đặt khung dây trong vùng từ trường ở bước 1 là điều kiện cần thiết để có thể xuất hiện lực từ tác dụng lên khung dây khi có dòng điện.
Ở bước 3, nếu không thấy khung dây quay thì nguyên nhân là không có từ trường tác dụng lên khung dây.
Giả thuyết (1) và (4) phù hợp với nguyên lí hoạt động của động cơ điện.
a) Sai
Giả thuyết (2) sai vì không có nam châm thì không có từ trường ngoài đáng kể để tạo momen quay cho khung dây.
Giả thuyết (3) đúng, nhưng lí do “dòng điện luôn gây ra chuyển động” là sai.
b) Đúng
Muốn có lực từ tác dụng lên đoạn dây có dòng điện thì đoạn dây phải đặt trong từ trường.
c) Sai
Nếu không thấy khung dây quay thì không nhất thiết do không có từ trường. Có thể còn do:
• tiếp xúc điện kém,
• ma sát lớn,
• khung đang ở vị trí momen lực gần bằng 0,
• nguồn điện yếu.
d) Đúng
(1) và (4) phù hợp đúng với nguyên lí hoạt động của động cơ điện: điện năng biến thành cơ năng nhờ lực từ.
Kết quả: a.S, b.Đ, c.S, d.Đ