Học tốt Vật lí 12, bài 17: Máy phát điện xoay chiều

Chủ nhật - 11/08/2019 12:41

Hệ thống kiến thức lí thuyết cơ bản cần nhớ, hướng dẫn trả lời câu hỏi sách giáo khoa và giải bài tập Vật lí 12, bài 17: Máy phát điện xoay chiều

A. Kiến thức cơ bản
1. Máy phát điện xoay chiều một pha
a. Cấu tạo: Gồm hai bộ phận chính
Phần cảm: Nam châm điện, hay nam châm vĩnh cửu dùng để tạo ra từ trường.
Phần ứng: Là những cuộn dây trong đó xuất hiện suất điện động cảm ứng khi máy hoạt động.
Phần đứng yên gọi là stato, phần quay quanh một trục gọi là rôto.
b. Nguyên tắc: Dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ.
c. Tần số của dòng điện f = pn với

2. Dòng điện xoay chiều ba pha do máy phát điện xoay chiều ba pha tạo ra. Đó là hệ ba dòng điện xoay chiều có cùng tần số, nhưng lệch pha với nhau 120° từng đôi một. Nếu tải đối xứng thì ba dòng điện này sẽ có cùng biên độ.
3. Cách mắc mạch ba pha
cach mac mach ba pha

Mắc hình sao: Gồm có ba dây pha và một dây trung hòa. Khi tải đối xứng dòng điện trong dây trung hòa
i = i₁ + i₂ + i₃ = 0.
U_dây=

Upha

• Mắc hình tam giác: gồm có ba dây pha không có dây trung hòa.
hinh tam giac

Những ưu việt của dòng ba pha:
- Trong truyền tải điện năng đi xa bằng dòng ba pha tiết kiệm được dây dẫn so với truyền tải bằng dòng một pha.
- Cung cấp điện cho động cơ ba pha trong các nhà máy, xí nghiệp.

B. TRẢ LỜI CÂU HỎI C1, C2, C3 SGK VẬT LÝ 12 BÀI 17
C1. Nhắc lại nguyên tắc chung tạo ra dòng điện xoay chiều.
Trả lời:
Nguyên tắc:
Dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ
Cho khung dây dẫn quay quanh trục cố định trong một từ trường đều

có phương vuông góc trục quay.
Từ thông qua khung biến thiên, trong khung xuất hiện một suất điện động cảm ứng xoay chiều.

C2. Chứng minh công thức 17.1. Một máy phát điện quay 600 vòng/phút có 5 đôi cực, sẽ tạo ra dòng điện xoay chiều với f bằng bao nhiêu?
Trả lời:
Chứng minh f = np
Giả sử phần cảm có p nam châm (p cực Bắc và p cực Nam), quay với tần số n vòng/s.
Khi rôto quay, đầu trên một cực Bắc quay qua một cuộn dây, rồi đến cực Nam, sau đó đến cực Bắc thứ hai.
Từ thông qua một cuộn dây biến thiên tuần hoàn với chu kì bằng thời gian để một cực Bắc đi từ một cuộn dây đến cuộn dây kế tiếp theo.
Trong một chu kì quay của rôto, có p lần chu kì của dòng cảm ứng, ta có
T =

=>f = np.
Tính f: f =

.5 = 50 (Hz)

C3. Chứng minh công thức (17.3).
Trả lời:
Chứng minh U_dây=

U_pha

C. TRẢ LỜI CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP SGK VẬT LÝ 12 BÀI 16 TRANG 94
1. Các máy phát điện xoay chiều nói chung dựa trên nguyên tắc nào?
Trả lời:
Nguyên tắc hoạt động của các máy điện xoay chiều dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ.

2. Phân biệt dòng một pha với dòng ba pha.
Trả lời:
Dòng 1 pha: Rôto tạo ra từ trường quay sinh ra suất điện động xoay chiều trong các cuộn dây cố định (stato)
Dòng 3 pha: Rôto tạo ra từ trường quay sinh ra suất điện động xoay chiều trong 3 cuộn dây giống nhau đặt cố định trên vòng tròn tạo với nhau những góc 120° (stato)

3. Trong máy phát điện xoay chiều một pha, từ trường quay có vectơ B quay 300 vòng/phút tạo bởi 20 cực nam châm điện (10 cực nam và 10 cực Bắc) quay vói tốc độ bao nhiêu?
A. 10 vòng/s;
B. 20 vòng/s;
C. 5 vòng/s;
D. 100 vòng/s.
Giải:
Chọn đáp án C.
n = 300 vòng/phút =

= 5 (vòng/s).

4. Trong trường hợp ba suất điện động của máy phát ba pha mắc theo hình sao và ba tải cũng được mắc theo hình sao thì phải có bốn đường dây nối từ nguồn đến tải. Hãy xét trường hợp ba tải đối xứng và chứng minh rằng trong số bốn đường dây nối ấy có một đường dây tại đó cường độ bằng không (đường dây trung hoà).
Giải:

Khi 3 tải đối xứng, các vectơ quay của 3 dòng điện trong 3 tải hợp nhau những góc 120° như hình vẽ.
Ta có dòng điện trong dây trung hòa: