Bài 30: Máy phát điện xoay chiều - Giải BT Vật Lí 12 nâng cao
Bài C1 (trang 161 SGK Vật Lí 12 nâng cao): Có thể làm cho từ thông qua một vòng dây biến thiên bằng những cách nào?
Bài giải:Từ thông qua một vòng dây: ϕ = B. S. cosα, trong đó S là diện tích của khung dây, α là góc hợp bởi của vectơ cảm ứng từ B→ và vec tơ pháp tuyến của khung dây n→
Do vậy ta có thể làm ϕ biến thiên bằng 3 cách sau:
+ Cho khung dây đứng yên và thay đổi độ lớn của cảm ứng từ B→ qua khung.
+ Cho khung dây đứng yên và thay đổi diện tích khung.
+ Cho khung dây quay trong từ trường không đổi B→ hoặc ngược lại cho cảm ứng B→ quay xung quay khung dây để làm thay đổi góc α
Trong thực tế người ta chọn cách thứ ba vì thuận tiện, đơn giản và cho công suất cao.
Bài C2 (trang 162): Suất điện động của máy phát điện xoay chiều phụ thuộc vào các yếu tố nào?
Bài giải:Biên độ của suất điện động của máy phát điện xoay chiều:
E0 = N. B. S. ω = N. B. S. 2π. p. n
→ Suất điện động của máy phát điện xoay chiều phụ thuộc vào các yếu tố:
+ Số vòng dây N của phần ứng.
+ Tốc độ quay n (vòng/giây) của Rôto.
+ Độ lớn cảm ứng từ B của phần cảm.
+ Tiết diện S của cuộn dây phần ứng.
+ Số cặp cực p của phần cảm.
Câu 1 (trang 164 sgk Vật Lí 12 nâng cao): Kể tên và nêu tác dụng của hai bộ phận chính trong máy phát điện xoay chiều.
Bài giải:Mỗi máy phát điện xoay chiều đều gồm hai bộ phận chính đó là: phần cảm và phần ứng
- Phần cảm là nam châm điện hoặc nam châm vĩnh cữu. Có tác dụng tạo ra cảm ứng từ B.
- Phần ứng là những cuộn dây, trong đó xuất hiện suất điện động cảm ứng khi máy hoạt động có tác dụng tạo ra dòng điện cung cấp cho mạch ngoài.
Câu 2 (trang 164): Dòng điện xoay chiều ba pha là gì? Khi chuyển từ cách mắc hình sao sang cách mắc tam giác các cuộn dây của máy phát điện thì điện áp dây tăng hay giảm bao nhiêu lần?
Bài giải:+ Dòng điện xoay chiều ba pha là hệ thống ba dòng điện xoay chiều, gây bởi ba suất điện động xoay chiều có cùng tần số, cùng biên độ nhưng lệch nhau từng đôi một là 2π/3.
+ Ta có: Trong cách mắc hình sao Ud = √ 3 Up. Còn trong các mắc tam giác thì Ud = Up. Như vậy khi chuyển từ cách mắc hình sao sang cách mắc tam giác các cuộn dây của máy phát điện thì điện áp dây giảm √ 3 lần.
Bài 1 (trang 164 sgk Vật Lí 12 nâng cao): Phát biểu nào sau đây đúng đối với máy phát điện xoay chiều?
A. Biên độ của suất điện động phụ thuộc vào số cặp cực của nam châm.
B. Tần số của suất điện động phụ thuộc vào số vòng dây của phần ứng.
C. Dòng điện cảm ứng chỉ xuất hiện ở các cuộn dây của phần ứng.
D. Cơ năng cung cấp cho máy được biến đổi hoàn toàn thành điện năng.
Bài giải:Đáp án đúng là: A
Giải thích:
Ta có biên độ của suất điện động là:
Ở đây p là số cặp cực.
Bài 2 (trang 164): Máy phát điện xoay chiều một pha có roto là phần ứng và máy phát điện xoay chiều ba pha giống nhau ở điểm nào sau đây?
A. Đều có phần ứng quay, phần cảm cố định.
B. Đều có bộ góp điện để dẫn điện ra mạch ngoài.
C. Đều có nguyên tắc hoạt động dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ.
D. Trong mỗi vòng quay của roto, suất điện động của máy đều biến thiên tuần hoàn hai lần.
Bài giải:Đáp án đúng là: C
Giải thích: Máy phát điện xoay chiều một pha có roto là phần ứng và máy phát điện xoay chiều ba pha giống nhau ở điểm cùng có nguyên tắc hoạt động dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ.
Bài 3 (trang 164): Rôto của máy phát điện xoay chiều là nam châm có ba cặp cực, quay với vận tốc I 200 vòng/phút. Tính tần số của suất điện động do máy tạo ra.
Bài giải:Áp dụng công thức f = pn với n = 20 vòng/s; p = 3 ta có: f = pn = 60Hz.
Bài 4 (trang 164): Phần ứng của một máy phát điện xoay chiều có N = 200 vòng dây giống nhau. Từ thông qua mỗi vòng dây có giá trị cực đại là 2 mWb và biến thiên điều hòa với tần số 50 Hz. Suất điện động của máy có giá trị hiệu dụng là bao nhiêu?
Bài giải:Ta có: N = 200 vòng; Φ0 = 2mWb = 2.10-3Wb; f = 50Hz.
→ Suất điện động của máy có giá trị là:
