Tổng hợp câu hỏi ôn tập Vật Lí lớp 9 cực hay, chi tiết (P2)

Quy tắc nắm tay phải: Nắm bàn tay phải, rồi đặt sao cho bốn ngón tay hướng theo chiều dòng điện chạy qua các vòng dây thì ngón tay cái choãi ra chỉ chiều của đường sức từ trong lòng ống dây.

Muốn xác định chiều của đường sức từ trong lòng ống dây áp dụng quy tắc nắm bàn tay phải.

Quy tắc nắm tay phải: Nắm bàn tay phải, rồi đặt sao cho bốn ngón tay hướng theo chiều dòng điện chạy qua các vòng dây thì ngón tay cái choãi ra chỉ chiều của đường sức từ trong lòng ống dây.

* Giống nhau

+ Sắt, thép khi đặt trong từ trường đều bị nhiễm từ.

+ Lõi sắt non, thép có tác dụng làm tăng từ tính của ống dây có dòng điện.

* Khác nhau

+ Sau khi đã bị nhiễm từ, sắt non không giữ được từ tính lâu dài, còn thép thì giữ được từ tính lâu dài.

Thí nghiệm ống dây có lõi sắt non

* Lưu ý: Không chỉ sắt, thép mà các vật liệu tử như niken, côban .. đặt trong từ trường đều bị nhiễm từ. Các vật liệu đó gọi là các vật liệu từ. Có thể dùng một số vật liệu từ để chế tạo nam châm vĩnh cửu.

Nam châm điện có cấu tạo gồm một ống dây dẫn trong có lõi sắt non.

Nam châm điện

Có 2 các để làm tăng lực từ của nam châm điện:

+ Tăng cường độ dòng điện chạy qua các vòng dây

+ Tăng số vòng dây của ống dây.

Nam châm được ứng dụng rộng rãi trong thực tế, như được dùng để chế tạo loa điện, rơle điện từ, chuông báo động và nhiều thiết bị tự động khác.

Loa điện hoạt dộng dựa vào tác dụng từ của nam châm lên ống dây có dòng điện chạy qua.

Người ta tiến hành thí nghiệm để thấy rõ nguyên tắc trên như sau:

- Khi có dòng điện chạy qua, ống dây chuyển động.

- Khi cường độ dòng điện thay đổi, ống dây dịch chuyển dọc theo khe hở giữa hai cực của nam châm.

Bộ phận chính của loa điện gồm một ống dây L được đặt trong từ trường của một nam châm mạnh E, một đầu của ống dây được gắn chặt với màng loa M.

Ống dây có thể dao động dọc theo khe nhỏ giữa hai từ cực của nam châm.

Rơle điện từ là một thiết bị tự động đóng, ngắt mạch điện, bảo vệ và điều khiển sự làm việc của mạch điện.

Rơ le điện từ

Bộ phận chủ yếu của rơle điện từ gồm một nam châm điện và một thanh sắt non.

Nguyên tắc hoạt động:

Khi đóng khóa K, có dòng điện đi qua cuộn dây, do đó cuộn dây trở thành một nam châm điện. Cuộn dây hút thanh sắt làm đóng mạch điện 2, động cơ M ở mạch điện 2 hoạt động.

Dây dẫn có dòng điện chạy qua đặt trong từ trường và không song song với đường sức từ thì chịu tác dụng của lực điện từ.

Ví dụ: Thí nghiệm đặt dây dẫn AB vào trong từ trường của nam châm chữ U, dây dẫn bị tác dụng lực làm dây treo lệch đi.

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.

Xác định chiều của lực điện từ bằn quy tắc bàn tay trái.

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.

Chiều của lực điện từ tác dụng lên dây dẫn AB phụ thuộc vào chiều dòng điện chạy trong dây dẫn và chiều của đường sức từ.

Động cơ điện một chiều gồm hai bộ phận chính là nam châm và khung dây dẫn.

Hình ảnh động cơ điện một chiều

Ngoài ra, để khung dây có thể quay liên tục còn phải có bộ góp điện, trong đó các thanh quét C₁, C₂ đưa dòng điện từ nguồn điện vào khung dây.

Động cơ điện một chiều hoạt động dựa trên tác dụng của từ trường lên khung dây có dòng điện chạy qua đặt trong từ trường.

Khi đặt khung dây dẫn ABCD trong từ trường và cho dòng điện chạy qua khung thì dưới tác dụng của lực điện từ, khung dây sẽ quay.

Rô to là bộ phận quay trong động cơ điện một chiều, chính là khung dây dẫn có dòng điện chạy qua.

Chuông điện

Stato là bộ phận đứng yên trong động cơ điện một chiều, chính là nam châm tạo ra từ trường.

Động cơ điện một chiều trong kĩ thuật có hai bộ phận chính là Stato và Rôto.

Stato (bộ phận đứng yên) là nam châm điện, bộ phận tạo ra từ trường.

Rôto (bộ phận quay) gồm nhiều cuộn dây đặt lệch nhau và song song với trục của một khối trụ làm bằng các lá thép kĩ thuật ghép lại.

Khi động cơ điện một chiều hoạt động, điện năng được chuyển hóa thành cơ năng.

Ví dụ:

Xe ô tô điện cho trẻ em chạy bằng động cơ điện một chiều.

Ô tô đồ chơi điều khiển từ xa chạy bằng động cơ điện một chiều

Hiện tượng xuất hiện dòng điện cảm ứng gọi là hiện tượng cảm ứng điện từ.

Ví dụ:

Làm thí nghiệm, đưa một cực của nam châm lại gần cuộn dây dẫn thì kim điện kế bị lệch đi, chứng tỏ trong cuộn dây xuất hiện dòng điện. Hiện tượng xuất hiện dòng điện như trên gọi là hiện tượng cảm ứng điện từ.

Đinamô ở xe đạp có cấu tạo gồm một cuộn dây có lõi sắt non và một nam châm có trục gắn với núm quay.

Đinamô ở xe đạp

Đinamô hoạt động dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ. Khi núm quay thì nam châm cũng quay theo, do đó trong cuộn dây xuất hiện dòng điện cảm ứng, dòng điện này thắp sáng bóng đèn.

Có các cách sau để tạo ra dòng điện cảm ứng:

Cho một cực của nam châm lại gần hoặc ra xa cuộn dây thì trong cuộn dây xuất hiện dòng điện cảm ứng (làm đèn sáng).

Dòng điện cảm ứng cũng xuất hiện ở cuộn dây trong thời gian đóng ngắt mạch của nam châm điện, nghĩa là trong thời gian dòng điện của nam châm điện biến thiên.

Điều kiện để 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.

Ví dụ:

Khi đưa cực bắc nam châm lại gần cuộn dây như hình vẽ, thì số đường sức từ xuyên qua cuộn dây tăng lên, và ngược lại, khi đưa cực bắc của nam châm ra xa cuộn dây thì số đường sức từ xuyên qua cuộn dây giảm xuống.

Khi số đường sức từ xuyên qua tiết diện S của cuộn dây tăng thì dòng điện cảm ứng trong cuộn dây có chiều ngược với chiều dòng điện cảm ứng khi số đường sức từ xuyên qua tiết diện đó giảm.

Thí nghiệm cho thấy khi cực Bắc của nam châm đi vào và đi ra xa cuộn dây thì dòng điện đo bằng điện kế có giá trị trái dấu.

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 chuyển sang giảm hoặc ngược lại, đang giảm mà chuyển sang tăng.

Nếu ta liên tục lần lượt đưa nam châm vào và kéo nam châm ra khỏi cuộn dây dẫn kín thì trong cuộn dây xuất hiện dòng điện luân phiên đổi chiều. Dòng điện luân phiên đổi chiều như vậy gọi là dòng điện xoay chiều.

Có hai cách để tạo ra dòng điện xoay chiều

+ Cách 1: Cho nam châm quay trước cuộn dây.

+ Cách 2: Cho cuộn dây quay trong từ trường của nam châm

Máy phát điện xoay chiều có hai bộ phận chính là nam châm và cuộn dây dẫn.

Một trong hay bộ phận đó đứng yên gọi là Stato, bộ phận còn lại có thể quay được gọi là rôto.

Máy phát điện loại nam châm cố đinh, cuộn dây dẫn quay.

Máy phát điện xoay chiều loại nam châm quay, cuộn dây cố định.

Máy phát điện xoay chiều hoạt động dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ.

Khi cho cuộn dây quay trong từ trường hoặc nam châm quay trước cuộn dây thì trong cuộn dây thì trong cuộn dây xuất hiện dòng điện cảm ứng.

Máy phát điện trong công nghiệp có thể cho dòng điện có cường độ 10 kA và hiệu điện thế xoay chiều 10,5 kV, đường kính tiết diện ngang của máy đến 4 m, chiều dài lên đến 20 m, công suất 110 MW. Trong các máy này, các cuộn dây là stato, còn rôto là nam châm diện mạnh. Ở nước ta, các máy cung cấp điện có tần số 50 Hz cho lưới điện quốc gia.

Trong kĩ thuật, có nhiều cách làm quay rôto của máy phát điện, ví dụ như dùng động cơ nổ, dùng tuabin nước, dùng cánh quạt gió.

Dòng điện xoay chiều có các tác dụng:

+ Tác dụng nhiệt.

Ví dụ: Dòng điện chạy qua dây mayso của bếp điện làm dây mayso nóng đỏ lên.

+ Tác dụng quang.

Ví dụ: Dòng điện đi qua bút thử điện làm bút sáng đèn.

+ Tác dụng từ.

Ví dụ: Dòng điện đi qua cuộn dây thì cuộn dây hút đinh sắt.

Công thức tính công suất hao phí do tỏa nhiệt trên đường dây là: 

Trong đó:

+ P là công suất điện, có đơn vị là oát (W)

+ U là hiệu điện thế đặt vào hai đầu đường dây, có đơn vị là vôn (V).

+ R là điện trở của đường dây, có đơn vị là ôm (Ω).

+ ${\mathrm{P}}_{\mathrm{hp}}$ là công suất hao phí trên đường dây, có đơn vị là oát (W).

Có hai cách giảm hao phí do tỏa nhiệt trên đường dây

+ Giảm điện trở của đường dây.

Nếu giảm điện trở 10 lần thì công suất hao phí giảm 10 lần.

+ Tăng hiệu điện thế hai đầu đường truyền.

Nếu tăng hiệu điện thế hai đầu đường truyền lên 10 lần thì công suất hao phí giảm 100 lần.

Như vậy, để giảm hao phí điện năng do tỏa nhiệt trên đường dây tải điện thì tốt nhất là tăng hiệu điện thế đặt vào hai đầu đường dâu.

Vì đường dây truyền tải điện năng là dây dẫn kim loại có điện trở. Dòng điện có tác dụng nhiệt nên khi truyền tải điện năng đi xa bằng đường dây dẫn sẽ có một phần điện năng hao phí do hiện tượng tỏa nhiệt trên đường dây.

Máy biến thế là thiết bị biến đổi hiệu điện thế.

Có hai loại máy biến thế:

+ Máy tăng thế

+ Máy hạ thế

Máy biến thế có cấu tạo gồm:

+ Hai cuộn dây dẫn có số vòng dây khác nhau, đặt cách điện với nhau.

+ Một lõi sắt (hay thép) pha silic chung cho cả hai cuộn dây.

Máy biến thế 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.

Máy biến thế có tác dụng biến đổi hiệu điện thế.

+ Khi hiệu điện thế ở cuộn sơ cấp lớn hơn hiệu điện thế ở cuộn thứ cấp (U₁ > U₂) ta có máy hạ thế.

+ Khi hiệu điện thế ở cuộn sơ cấp nhỏ hơn hiệu điện thế ở cuộn thứ cấp (U₁ < U₂) ta có máy tăng thế.

Máy biến thế được sử dụng trong việc truyền tải điện năng đi xa để giảm hao phí trên đường truyền tải. Ở đầu đường dây tải về phía nhà máy điện đặt máy tăng thế, ở nơi tiêu thụ đặt máy hạ thế.