Giải chi tiết Khoa học tự nhiên 9 Cánh diều bài 12 Tác dụng của dòng điện xoay chiều

MỞ ĐẦU 

Hầu hết các thiết bị điện trong cuộc sống hằng ngày đều sử dụng dòng điện xoay chiều, ví dụ như máy sưởi, quạt điện, nồi cơm điện.... Các thiết bị này hoạt động dựa trên những tác dụng nào của dòng điện xoay chiều?

Bài làm chi tiết:

Các thiết bị này hoạt động dựa trên những tác dụng nhiệt, tác dụng phát sáng, tác dụng từ và tác dụng sinh lý của dòng điện xoay chiều.

I. TÁC DỤNG NHIỆT

Câu 1: Nêu một số ví dụ về thiết bị sử dụng dòng điện xoay chiều có tác dụng nhiệt, có tác dụng nhiệt gây hao phí năng lượng?

Bài làm chi tiết:

• Ví dụ về thiết bị sử dụng dòng điện xoay chiều có tác dụng nhiệt: Bàn ủi, lò sưởi điện, máy sấy tóc, ấm điện, …
• Ví dụ về thiết bị sử dụng dòng điện xoay chiều có tác dụng nhiệt gây hao phí năng lượng: nhiệt trên đường dây tải điện, mất mát năng lượng trong các thiết bị điện tử do tỏa nhiệt, hao phí năng lượng trong máy biến áp,…

II. TÁC DỤNG PHÁT SÁNG

Câu 1: Nêu một số ví dụ về tác dụng phát sáng của dòng điện xoay chiều

Bài làm chi tiết:

Bóng đèn sợi đốt, đèn LED, màn hình tv, đèn huỳnh quang,…

III. TÁC DỤNG TỪ

Câu 1: Nêu một số ví dụ về tác dụng từ của dòng điện xoay chiều. Ở mỗi ví dụ đó, dòng điện xoay chiều còn có tác dụng nào khác?

Bài làm chi tiết: 

• Nam châm điện, tác dụng khác: tạo ra từ trường trong các thiết bị như máy biến áp, loa điện.
• Chuông điện.

Câu 2: Với chuông điện ở hình 12.3, nếu dòng điện xoay chiều được thay bằng dòng điện 1 chiều thì chuông có hoạt động không? Vì sao?

Bài làm chi tiết:

Chuông điện không hoạt động nếu thay dòng điện xoay chiều bằng dòng điện 1 chiều. Vì:

+ Chuông điện hoạt động dựa trên nguyên tắc tác dụng từ của dòng điện. 

+ Dòng điện xoay chiều liên tục thay đổi chiều dòng điện, do đó nó sẽ tạo ra từ trường biến thiên. 

+ Từ trường biến thiên này sẽ tạo ra lực điện từ tác động lên lá thép đàn hồi của chuông điện, làm cho lá thép đàn hồi dao động và tạo ra tiếng chuông. 

+ Dòng điện 1 chiều không thay đổi chiều dòng điện, do đó nó sẽ tạo ra từ trường không biến thiên. 

+ Từ trường không biến thiên không tạo ra lực điện từ tác động lên lá thép đàn hồi, do đó chuông điện không hoạt động.

III. TÁC DỤNG SINH LÍ

Câu 1: Dòng điện xoay chiều có tác dụng gì khi chạy qua mỗi thiết bị dưới đây:

a) Đèn sợi đốt

b) Bếp hồng ngoại

c) Đèn sưởi

d) Đèn LED

e) Bút thử điện

Nêu các tác dụng gây hao phí năng lượng ở mỗi thiết bị đó

Bài làm chi tiết:

a) Đèn sợi đốt: 

• Tác dụng: Tác dụng nhiệt làm nóng dây tóc bóng đèn đến nhiệt độ cao, khiến dây tóc phát sáng. 
• Hao phí năng lượng: 

+ Hao phí do tác dụng nhiệt: Một phần năng lượng điện bị chuyển hóa thành nhiệt năng làm nóng phần vỏ bóng đèn và môi trường xung quanh. 

+ Hao phí do hiệu ứng Joule: Dòng điện chạy qua dây tóc gặp điện trở, dẫn đến hao phí năng lượng dưới dạng nhiệt. 

b) Bếp hồng ngoại: 

• Tác dụng: Tác dụng nhiệt làm nóng các cuộn dây điện trở bên trong bếp, tạo ra tia hồng ngoại làm nóng thức ăn. 
• Hao phí năng lượng: 

+ Hao phí do tác dụng nhiệt: Một phần năng lượng điện bị chuyển hóa thành nhiệt năng làm nóng vỏ bếp và môi trường xung quanh. 

+ Hao phí do truyền nhiệt: Một phần nhiệt năng bị thất thoát ra môi trường xung quanh do truyền dẫn và đối lưu. 

c) Đèn sưởi: Tác dụng: Tác dụng nhiệt làm nóng các thanh điện trở bên trong đèn, tạo ra nhiệt năng làm ấm không khí. 

• Hao phí năng lượng: 

+ Hao phí do tác dụng nhiệt: Một phần năng lượng điện bị chuyển hóa thành nhiệt năng làm nóng vỏ đèn và môi trường xung quanh. 

+ Hao phí do truyền nhiệt: Một phần nhiệt năng bị thất thoát ra môi trường xung quanh do truyền dẫn và đối lưu. 

d) Đèn LED: 

• Tác dụng: Tác dụng phát quang, các chip LED chuyển đổi năng lượng điện thành ánh sáng. 
• Hao phí năng lượng: 

+ Hao phí do tác dụng nhiệt: Một phần năng lượng điện bị chuyển hóa thành nhiệt năng làm nóng chip LED. 

+ Hao phí do quang năng: Một phần năng lượng ánh sáng bị hấp thụ bởi các bộ phận khác trong đèn LED. 

e) Bút thử điện: 

• Tác dụng: Tác dụng phát sáng, làm sáng bóng đèn neon bên trong bút khi có điện áp. 
• Hao phí năng lượng: 

+ Hao phí do tác dụng nhiệt: Một phần năng lượng điện bị chuyển hóa thành nhiệt năng làm nóng vỏ bút. 

+ Hao phí do điện trở: Dòng điện chạy qua bút thử điện gặp điện trở, dẫn đến hao phí năng lượng dưới dạng nhiệt.

Câu 2: Nêu ví dụ về tác dụng sinh lí của dòng điện xoay chiều với cơ thể người hay sinh vật

Bài làm chi tiết:

• Ví dụ về tác dụng sinh lí của dòng điện xoay chiều với cơ thể người: Co giật, ngừng tim, bỏng, tổn thương thần kinh, 
• Ví dụ về tác dụng sinh lí của dòng điện xoay chiều với sinh vật: 

+ Dòng điện xoay chiều có thể được sử dụng để kích thích cá di chuyển trong môi trường nuôi trồng thủy sản. 

+ Dòng điện xoay chiều có thể được sử dụng để kiểm soát côn trùng gây hại.

Vận dụng: Như ta đã biết, tác dụng hóa học của dòng điện một chiều được ứng dụng trong mạ kim loại. Trong ứng dụng này, có thể dùng dòng điện xoay chiều để thay thể dòng điện một chiều không? Vì sao?

Nêu một số biện pháp để đảm bảo an toàn khi sử dụng dòng điện xoay chiều

Bài làm chi tiết: 

• Có thể sử dụng dòng điện xoay chiều để thay thế dòng điện một chiều trong mạ kim loại, nhưng hiệu quả sẽ không cao bằng. Vì dòng điện 1 chiều di chuyển theo một chiều nhất định, giúp cho các ion kim loại di chuyển theo hướng xác định, bám đều trên bề mặt kim loại cần mạ mà dòng điện xoay chiều liên tục thay đổi chiều, khiến cho các ion kim loại di chuyển hỗn loạn, không bám đều trên bề mặt kim loại cần mạ.
• Một số biện pháp để đảm bảo an toàn khi sử dụng dòng điện xoay chiều:

+ Tránh xa các đường dây điện cao áp.

+ Không sử dụng điện thoại di động khi đang sạc.

+ Không để trẻ em chơi đùa với các thiết bị điện.

+ Thường xuyên tuyên truyền, giáo dục về an toàn điện.