Máy phát điện xoay chiều lớp 12 (Chuyên đề dạy thêm Vật Lí 12)

Tài liệu Máy phát điện xoay chiều lớp 12 trong Chuyên đề dạy thêm Vật Lí 12 gồm các dạng bài tập từ cơ bản đến nâng cao với phương pháp giải chi tiết và bài tập tự luyện đa dạng giúp Giáo viên có thêm tài liệu giảng dạy Vật Lí 12.

Máy phát điện xoay chiều lớp 12 (Chuyên đề dạy thêm Vật Lí 12)

Xem thử

Chỉ từ 300k mua trọn bộ Chuyên đề dạy thêm Vật Lí 12 (sách mới) bản word có lời giải chi tiết:

• B1: gửi phí vào tk: 0711000255837 - NGUYEN THANH TUYEN - Ngân hàng Vietcombank (QR)
• B2: Nhắn tin tới Zalo VietJack Official - nhấn vào đây để thông báo và nhận giáo án

I. Tóm tắt lý thuyết - Phương pháp giải

1. Nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều

- Nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ

+ Từ thộng qua cuộn dây: Φ= NBScos(ωt) Wb. Từ thông cực đại Φo = NBS

+ Suất điện động cảm ứng: e = – Φ’ = ωNBSsin(ωt) = ωNBcos(ωt - $\frac{\pi }{2}$)

+ Suất điện động cực đại: E₀ = ωNBS = ωΦ₀.

+ Suất điện động hiệu dụng: $E = \frac{E_0}{\sqrt{2}}$

Đơn vị : S (m²), Φ (Wb) – Webe, B (T) – Testla, N (vòng), ω (rad/s), e (V)

Chu kì, tần số của suất điện động: $\left\{\begin{array}{l}T = \frac{2\pi }{\omega }=\frac{1}{f}\left(s\right)\\ f=\frac{1}{T}=\frac{\omega }{2\pi }\left(Hz\right)\end{array}\right.$

2. Đại cương về dòng điện xoay chiều

- Dòng điện xoay chiều là dòng diện có chiều và cường độ biến thiên điều hòa theo thời gian. Dòng điện xoay chiều hình sin là dòng điện có cường độ biến thiên điều hòa với thời gian theo quy luật của hàm cosin (hoặc sin).

+ Cường độ: i = I₀cos($\omega$t + ${\phi }_i$) ( A)                           

+ Điện áp: u = U₀cos($\omega$t + ${\phi }_u$) (V)       

- i và u: giá trị cường độ dòng điện tức thời và điện áp tức thời.

- I₀ và U₀: giá trị cường độ dòng điện cực đại và điện áp cực đại.

- ω > 0 là tần số góc, đơn vị: rad/s.

- ${\phi }_i$ và ${\phi }_u$: pha ban đầu của cường độ dòng điện và điện áp.

- ($\omega$t + ${\phi }_i$) và ($\omega$t + ${\phi }_u$): pha của cường độ và điện áp tại thời điểm t.

- $∆\phi = {\phi }_u - {\phi }_i$: Độ lệch pha giữa điện áp và cường độ.

- Các giá trị hiệu dụng của cường độ dòng điện và điện áp: $I = \frac{I_0}{\sqrt{2}}, U = \frac{U_0}{\sqrt{2}}$

-    Mạng điện xoay chiều Việt Nam: 220V – 50Hz

3. Máy phát điện xoay chiều

3.1. Máy phát điện xoay chiều một pha

Nguyên tắc hoạt động:

3.2. Máy phát điện xoay chiều ba pha

- Phần cảm: là một nam châm có thể quay quanh trục với tốc độ góc ω không đổi.

- Phần ứng: Gồm ba cuộn dây hình trụ giống nhau gắn cố định trên một đường tròn (đặt lệch nhau 120⁰).

- Khi nam châm quay trong ba cuộn dây xuất hiện 3 suất điện động xoay chiều cùng biên độ, cùng tần số nhưng lệch nhau về pha là 2π/3.

4. Ứng dụng của dòng điện xoay chiều trong cuộc sống

- Truyền tải điện năng đi xa (sử dụng thêm máy biến áp để đạt hiệu suất cao), dẫn điện đến các nơi tiêu thụ điện.

- Dòng điện có tác dụng nhiệt, tác dụng từ, tác dụng phát sáng, tác dụng sinh lí

- Chuyển hóa năng lượng thành các dạng năng lượng khác phục vụ cho đời sống: quạt, động cơ, đèn điện…..

- Trong y học dùng để vận hành các thiết bị y tế: máy chuẩn đoán hình ảnh, máy hỗ trợ điều trị bệnh nhân.

- Có thể chỉnh lưu về dòng điện một chiều để sử dụng trong các thiết bị điện tử.

5. Quy tắc an toàn khi sử dụng dòng điện xoay chiều

- Tuân thủ các biển báo an toàn điện.

- Tuyệt đối không chạm tay vào chỗ hở của đường dây điện hay cầm trực tiếp vật bằng kim loại cắm vào ổ điện.

- Tránh lại gần những khu vục có điện thế nguy hiểm.

- Kiểm tra, bảo trì các thiết bị điện định kỳ theo đúng hướng dẫn.

- Ngắt nguồn điện khi có thiên tai, sấm sét.

Phương pháp giải các dạng bài tập

Dạng 1: Nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều

- Yêu cầu: Vận dụng được các công thức tính được từ thông, suất điện động cảm ứng

- Phương pháp giải: Sử dụng các công thức tính từ thông, suất điện động.

Ví dụ 1: Một khung dây dẫn có diện tích S = 50 cm² gồm 150 vòng dây quay đều với vận tốc 3000 vòng/phút trong một từ trường đều có cảm ứng từ $\overrightarrow{B}$ vuông góc trục quay của khung và có độ lớn B = 0,002 T. Tính

a) từ thông cực đại gửi qua khung.

b) suất điện động cực đại.

Hướng dẫn giải

S = 50 cm² = 50.10^–4 m²

N = 150 vòng

B = 0,002 T

ω = 3000 vòng/phút = 100π (rad/s)

a) Từ thông cực đại là Φ₀ = NBS = 150.0, 002.50.10^-4 = 1, 5.10^-3 Wb.

b) Suất điện động cực đại E₀ = ωNBS = ωΦ₀ = 100π.1,5.10^-3 = 0,47 V.

Ví dụ 2: Một khung dây hình chữ nhật, kích thước 40 cm x 60 cm, gồm 200 vòng dây, được đặt trong một từ trường đều có cảm ứng từ 0,2 T. Trục đối xứng của khung dây vuông góc với từ trường. Khung dây quay quanh trục đối xứng đó với vận tốc 120 vòng/phút.

a) Tính tần số của suất điện động.

b) Chọn thời điểm t = 0 là lúc mặt phẳng khung dây vuông góc với đường cảm ứng từ. Viết biểu thức suất điện động cảm ứng trong khung dây.

c) Suất điện động tại t = 5 s kể từ thời điểm ban đầu có giá trị bằng bao nhiêu ?

Hướng dẫn giải

S = 40.60 = 2400 cm² = 0,24 m²

N = 200 vòng, B = 0,2 (T).

ω = 120 vòng/phút = 4π (rad/s).

a) Tần số của suất điện động là f = $\frac{\omega }{2\pi }$= 2 Hz.

b) Suất điện động cực đại: E₀ = ωNBS = 4π.200.0,2.0,24 = 120,64 V.

Do tại t = 0, mặt phẳng khung vuông góc với cảm ứng từ nên j = 0 hoặc π (hay $\overrightarrow{n}// \overrightarrow{B}$)

Từ đó ta được biểu thức của suất điện động là e = E₀sin(ωt) = 120,64sin(4πt) V.

c) Tại t = 5 s thay vào biểu thức của suất điện động ta được e = E₀ = 120,64 V.

Ví dụ 3: Một khung dây dẫn phẳng có diện tích S = 50 cm², có N = 100 vòng dây, quay đều với tốc độ 50 vòng/giây quanh một trục vuông góc với các đường sức của một từ trường đều có cảm ứng từ B = 0,1 T. Chọn t = 0 là lúc vectơ pháp tuyến $\overrightarrow{n}$của khung dây cùng chiều với vectơ cảm ứng từ $\overrightarrow{B}$ và chiều dương là chiều quay của khung dây.

a) Viết biểu thức xác định từ thông qua khung dây.

b) Viết biểu thức xác định suất điện động xuất hiện trong khung dây.

Hướng dẫn giải

S = 50 cm² = 50.10^–4 m²

N = 100 vòng, B = 0,1 (T).

ω = 50 vòng/giây = 100π (rad/s).

a) Lúc t = 0 ta có φ = 0.

     Từ thông cực đại Φ₀ = N.B.S = 100.0,1.50.10^–4 = 0,05 Wb.

     Từ đó, biểu thức của từ thông là Φ = 0,05cos(100πt) Wb.

b) Suất điện động cảm ứng e = - Φ’ = 0,05.100π sin100πt = 5πsin100πt V.

................................

................................

................................

Xem thử

Xem thêm Chuyên đề dạy thêm Vật Lí lớp 12 các chủ đề hay khác:

• Chủ đề 3: Từ thông. Hiện tượng cảm ứng điện từ

• Chủ đề 5: Ứng dụng hiện tượng cảm ứng điện từ

• Chủ đề 6: Điện từ trường. Mô hình sóng điện từ

• Chủ đề 7: Bài tập về Từ trường

• Chủ đề 1: Cấu trúc hạt nhân

• Chủ đề 2: Phản ứng hạt nhân và năng lượng liên kết

---