Bài 13. Dòng điện xoay chiều
Trang bìa
Trang bìa
Ảnh
BÀI 13. DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU
Mở đầu
Câu hỏi
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 hóa năng lượng nào xảy ra trong quá trình này?
Ảnh
Trả lời:
- Dòng điện do dynamo là dòng điện xoay chiều. - Quá trình này có sự chuyển hóa năng lượng từ động năng sang điện năng
1. Dòng điện xoay chiều
1.1.Lý thuyết
Dòng điện xoay chiều hay còn được gọi là dòng điện AC (Alternating Current). Đây là dòng điện cường độ và chiều thay đổi theo thời gian, sự thay đổi này thường tuần hoàn theo một chu kỳ nhất định. Dòng điện xoay chiều được tạo ra do biến đổi nguồn điện một chiều hoặc tư các máy phát điện xoay chiều. Các đồ dùng điện quen thuộc với chúng ta thường sử dụng nguồn điện xoay chiều: máy lạnh, máy giặt, tủ lạnh …
Ảnh
1.2.Cách tạo ra
Bạn có thể thực hiện theo 2 cách sau để tạo ra dòng điện xoay chiều: + Cách 1: Đặt một cuộn dây dẫn kín và cho nam châm quay xung quanh. + Cách 2: Để cuộn dây dẫn kín quay quanh từ trường của nam châm.
Ảnh
1.3. Những đại lượng
1. Công suất dòng điện xoay chiều và cách tính
Công suất của dòng điện xoay chiều phụ thuộc 3 đại lượng: cường độ của dòng điện, điện áp và độ lệch pha của cường độ so với điện áp. Công suất dòng điện xoay chiều được tính như sau:
P = U.I.cosα
2. Cách tính chu kỳ và tần số
Chu kỳ của dòng điện xoay chiều: Được ký hiệu là T và được tính bằng giây (s), là khoảng thời gian mà dòng điện xoay chiều trở lại vị trí ban đầu. Tần số điện xoay chiều: Được ký hiệu là F và có đơn vị tính là Hz. Đại lượng này thể hiện số lần lặp lại trang thái cũ của dòng điện xoay chiều trong một giây.
Công thức tính tần số như sau:
F = LATEX(1/T)
1.4.Câu hỏi thảo luận 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?
a. Hai đèn LED không sáng cùng lúc. b. Trong cuộn dây dẫn, dòng điện đổi chiều liên tục.
Trả lời:
Ảnh
1.5.Câu hỏi thảo luận 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?
a. Hai đèn LED không sáng cùng lúc. b. Dòng điện trong cuộn dây dẫn đổi chiều liên tục
Trả lời:
Ảnh
1.6.Luyện tập
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.
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.
2. Các tác dụng của dòng điện xoay chiều
2.1.Tác dụng nhiệt
Tác dụng nhiệt là một trong những tác dụng đầu tiên phải đề cập của dòng điện xoay chiều. Chúng ta có thể lấy ví dụ về bóng đèn dây tóc để dễ hình dung. Chúng ta sẽ cảm nhận được nhiệt lượng từ bóng đèn khi nó hoạt động. Đây chính là tác dụng nhiệt, một số sản phẩm khác của tác dụng nhiệt có ích cho đời sống phải kể đến như: bàn ủi, lò sưởi điện,...
Ảnh
Ảnh
2.2.Tác dụng quang
Minh chứng cho tác dụng quang của dòng điện xoay chiều là các loại bóng đèn phát sáng như: bóng đèn bút thử điện, bóng đèn dây tóc, bút đèn bút thử điện,...
Ảnh
Ảnh
2.3.Tác dụng từ
Tác dụng từ của dòng điện xoay chiều rất dễ dàng nhận biết khi chúng ta đưa một đinh sắt lại gần cuộn dây. Khi cuộn dây hút đinh sắt vào, chính là biểu hiện của tác dụng từ. Ngoài ra, tác dụng từ của cuộn dây lên nam châm cũng sẽ thay đổi khi dòng điện đổi chiều.
2.4.Câu hỏi thảo luận 3
Hãy nêu thêm một số dụng cụ hoạt động dựa vào các tác dụng của dòng điện xoay chiều.
Trả lời:
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.
2.5.Câu hỏi thảo luận 4
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.
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.
2.6.Luyện tập 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 CuSO4). 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.
Ảnh
Không thể sử dụng dòng điện xoay chiều để mạ điện được vì dòng điện có chiều luân phiên thay đổi, không cố định được chiều dịch chuyển làm chất mạ không thể bám vào vật cần mạ.
Ảnh
2.7.Luyện tập 2
Trả lời các câu hỏi đã nêu ở phần Mở đầu bài học.
- 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. - Trong quá trình này, có sự chuyển hoá năng lượng từ cơ năng sang điện năng.
Trả lời:
3.Ứng dụng
Thực tế
Ta có thể thấy điện xoay chiều ở khắp mọi nơi từ gia đình, nhà máy, công sở. Sở dĩ AC phổ biến là do nó có thể truyền đi khoảng cách xa tương đối dễ dàng. Ở điện áp cao (trên 110kV), dòng điện sẽ mất ít năng lượng hơn trong việc truyền tải điện. Điện áp cao hơn nghĩa là dòng điện thấp hơn và dòng điện càng thấp thì sẽ ít sinh nhiệt trong đường dây do có điện trở. Dòng điện AC có thể được chuyển đổi sang điện áp cao dễ dàng bằng các máy biến áp. Dòng điện AC còn có khả năng cung cấp năng lượng trực tiếp cho động cơ điện. Động cơ điện cũng hoạt động tương tự như máy phát điện nhưng động cơ chuyển đổi năng lượng điện thành năng lượng cơ học (nếu trục trên động cơ quay, điện áp tạo ra tại các cực). Điều này rất hữu ích cho các thiết bị lớn như máy rửa chén, tủ lạnh… chạy trên dòng điện AC.
4.Dặn dò
Dặn dò
Ảnh
Dặn dò:
Các em về chuẩn bị bài mới nhé!!
Cảm ơn
Ảnh