Một câu hỏi thường gặp trong vật lý liên quan đến dòng điện xoay chiều là tìm ra phương pháp không tạo ra dòng điện. Để hiểu rõ, chúng ta cần xem xét các yếu tố tạo ra dòng điện.
Câu hỏi:
Cách nào sau đây không thể tạo ra một suất điện động xoay chiều (suất điện động biến đổi điều hoà) trong một khung dây phẳng kim loại?
(A) Làm cho từ thông qua khung dây biến thiên điều hoà.
(B) Cho khung dây quay đều trong một từ trường đều quanh một trục cố định nằm trong mặt phẳng khung dây và vuông góc với đường sức từ trường.
(C) Cho khung dây chuyển động thẳng đều theo phương cắt các đường sức từ trường của một từ trường đều.
(D) Cho khung dây quay đều trong lòng của một nam châm vĩnh cửu hình chữ U (nam châm móng ngựa) xung quanh một trục cố định nằm trong mặt phẳng khung dây và vuông góc với đường sức từ trường của nam châm.
Phân tích và giải thích:
Để tạo ra suất điện động xoay chiều, cần có sự biến thiên từ thông qua khung dây. Chúng ta hãy xem xét từng phương án:
-
Phương án A: Làm cho từ thông qua khung dây biến thiên điều hoà. Rõ ràng, đây là cách trực tiếp tạo ra suất điện động xoay chiều.
-
Phương án B: Cho khung dây quay đều trong một từ trường đều. Khi khung dây quay, từ thông qua khung dây sẽ biến thiên điều hòa theo thời gian, tạo ra suất điện động xoay chiều.
Alt text: Mô tả khung dây kim loại quay đều trong từ trường đều, thể hiện sự biến thiên từ thông và tạo ra dòng điện xoay chiều.
- Phương án C: Cho khung dây chuyển động thẳng đều theo phương cắt các đường sức từ trường đều. Trong trường hợp này, từ thông qua khung dây sẽ không đổi theo thời gian (hoặc thay đổi tuyến tính), do đó không tạo ra suất điện động xoay chiều. Mặc dù có suất điện động cảm ứng, nhưng nó là một chiều và không đổi nếu vận tốc và từ trường đều không đổi.
Alt text: Minh họa khung dây chuyển động thẳng đều cắt ngang các đường sức từ trường, thể hiện từ thông không đổi và không tạo ra dòng điện xoay chiều.
- Phương án D: Cho khung dây quay đều trong lòng nam châm hình chữ U. Tương tự như phương án B, việc quay khung dây trong từ trường sẽ làm từ thông biến thiên, tạo ra suất điện động xoay chiều.
Kết luận:
Vậy, cách không tạo ra dòng điện xoay chiều trong các phương án trên là (C) Cho khung dây chuyển động thẳng đều theo phương cắt các đường sức từ trường của một từ trường đều.
Lý do là vì khi khung dây chuyển động thẳng đều trong từ trường đều, từ thông qua khung dây không biến thiên điều hòa theo thời gian, do đó không sinh ra suất điện động xoay chiều. Sự thay đổi từ thông phải có tính điều hòa để tạo ra dòng điện xoay chiều.
