Bài 48: Lực điện từ - Động cơ điện một chiều
Bài 48: Lực điện từ - Động cơ điện một chiều
Trên trang 89 của sách hướng dẫn học Khoa học Tự nhiên 9 tập 2, chúng ta sẽ tìm hiểu về lực điện từ và động cơ điện một chiều. Bài học này là một phần của chương trình VNEN, được biên soạn theo cách dễ hiểu và chi tiết.
Hoạt động khởi động
Tác dụng lực từ của từ trường lên nam châm đã được chúng ta biết, nhưng liệu từ trường có tác dụng lực từ lên dòng điện không? Và nếu có, ứng dụng của điều này trong đời sống và kĩ thuật là gì? Từ đó, chúng ta sẽ hiểu hơn về lực điện từ và cách nó hoạt động trong các động cơ điện.
Hoạt động hình thành kiến thức
I. Lực tác động của từ trường lên dây dẫn có dòng điện
Trong thiết kế thí nghiệm, chúng ta sẽ nhận biết lực điện từ khi đóng công tắc và dây dẫn chuyển động. Chiều của lực đó có thể thay đổi tùy thuộc vào chiều dòng điện và chiều từ trường. Bằng cách thay đổi các yếu tố này, chúng ta sẽ hiểu rõ hơn về lực điện từ.
1. Lực điện từ
Khi đóng công tắc, đoạn dây dẫn AB chuyển động, chứng tỏ từ trường đã tác dụng lên đoạn dây. Lực đó được gọi là lực điện từ.
2. Chiều của lực từ
Chúng ta dự đoán chiều của lực điện từ có thể phụ thuộc vào chiều dòng điện và chiều từ trường. Bằng cách thay đổi các yếu tố này trong thí nghiệm, chúng ta sẽ xác định được chiều của lực điện từ.
II. Quy tắc bàn tay trái
Quy tắc bàn tay trái sẽ giúp chúng ta xác định chiều của lực điện từ khi biết chiều dòng điện và chiều từ trường. Thí nghiệm sẽ giúp chúng ta áp dụng lý thuyết vào thực tế để hiểu rõ hơn về lực điện từ.
Động cơ điện một chiều
1. Cấu tạo
Động cơ điện một chiều hoạt động dựa trên tác dụng làm quay của lực điện từ. Nam châm và khung dây là hai bộ phận chính của động cơ. Nam châm đứng yên (stato) còn khung dây quay (roto).
2. Nguyên tắc hoạt động
Các lực điện từ tác động lên khung dây dẫn có dòng điện, khi khung quay liên tục, năng lượng được chuyển đổi từ điện năng sang cơ năng. Điều này giúp động cơ điện một chiều hoạt động một cách hiệu quả.
Thông qua việc tìm hiểu về lực điện từ và động cơ điện một chiều, chúng ta sẽ có cái nhìn tổng quan về nguyên lý hoạt động của các thiết bị điện và ứng dụng của chúng trong cuộc sống hàng ngày.
Bài tập và hướng dẫn giải
C. Hoạt động luyện tập
Câu 1: Trang 93 khoa học tự nhiên VNEN 9 tập 2
Áp dụng quy tắc bàn tay trái, xác định chiều dòng điện chạy qua dây dẫn AB như hình 48.8.
Câu 2: Trang 93 khoa học tự nhiên VNEN 9 tập 2
Xác định chiều của đường sức từ của nam châm trong hình 48.9
Câu 3: Trang 93 khoa học tự nhiên VNEN 9 tập 2
Hãy phát biểu quy tắc nắm tay phải và quy tắc bàn tay trái.
Câu 4: Trang 93 khoa học tự nhiên VNEN 9 tập 2
Hãy xác định chiều của lực điện từ, chiều của dòng điện, chiều của đường sức từ và tên từ cực trong các trường hợp sau (hình 48.10).
D. Hoạt động vận dụng
Câu 1: Trang 94 khoa học tự nhiên VNEN 9 tập 2
Tại sao khi chế tạo động cơ điện có công suất lớn, người ta không dùng nam châm vĩnh cửu để tạo ra từ trường?
Câu 2: Trang 94 khoa học tự nhiên VNEN 9 tập 2
Hãy kể tên một số ứng dụng của động cơ điện mà em biết.
Câu 3: Trang 94 khoa học tự nhiên VNEN 9 tập 2
Khung dây dẫn ABCD (có thể quay quanh trục OO’) có dòng điện chạy qua đặt trong từ trường, chiều của dòng điện và tên các từ cực của nam châm như hình 48.11 (sách giáo khoa (SGK)).
a) Hãy vẽ lực $\vec{F_1}$ tác dụng lên đoạn dây dẫn AB và lực $\vec{F_2}$ tác dụng lên đoạn dây dẫn CD.
b) Cặp lực $\vec{F_1}$, $\vec{F_2}$ làm cho khung dây quay theo chiều nào?
c) Để khung dây ABCD quay theo chiều ngược lại thì phản làm như thế nào?
Câu 4: Trang 94 khoa học tự nhiên VNEN 9 tập 2
Vận dụng quy tắc nắm tay phải, hãy xác định tên các cực của nam châm điện (hình 48.12). Sau đó vận dụng quy tắc bàn tay trái để xác định chiều của lực điện từ tác dụng lên dây dẫn có dòng điện. Biết dòng điện vuông góc với mặt phẳng tờ giấy và có chiều đi từ trong ra ngoài.
E. Hoạt động tìm tòi mở rộng
Động cơ điện một chiều trong kĩ thuật
Quan sát hình 48.13 để chỉ ra các bộ phận chính của động cơ điện một chiều trong kĩ thuật .
So sánh sự khác nhau của hai bộ phận chính của động cơ điện một chiều trong kĩ thuật với môi hình động cơ điện (hình 48.14 sách giáo khoa (SGK)) vừa tìm hiểu điền vào bảng sau.
| Động cơ điện một chiều trong kĩ thuật | Mô hình động cơ điện một chiều |
Bộ phân đứng yên |
|
|
Bộ phận chuyển động |
|
|