BÀI 17. MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU
Trang bìa
Trang bìa
Ảnh
BÀI 17. MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU
VẬT LÍ 12
Ảnh
Khởi động
Khởi động
Ảnh
- Khởi động:
Dòng điện xoay chiều được sử dụng rất phổ biến trong đời sống. Dòng điện xoay chiều được tạo ra bằng cách nào?
I. Nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều
Nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều
Ảnh
I. Nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều
- Nhiệm vụ 1
- Nhiệm vụ 1: Nghiên cứu SGK và thực hiên yêu cầu sau:
Hình vẽ
Ảnh
1. Khung dây dẫn trong Hình 17.2 ở vị trí nào thì suất điện động có giá trị cực đại? Giải thích.
+ Câu 2
Ảnh
- Nhiệm vụ 1: Nghiên cứu SGK và thực hiên yêu cầu sau:
Hình vẽ
2. Giả sử tại thời điểm t, từ thông qua khung dây dẫn phẳng MNPQ là: Φ = BScosα = BScosωt CMR: Suất điện động cảm ứng xuất hiện trong khung dây này có dạng: e = BSωcos(ωt + latex(φ_0)) (V)
- Nhiệm vụ 2
Ảnh
- Nhiệm vụ 2: Thảo luận nhóm đôi và trả lời câu hỏi:
Hình vẽ
Dựa trên nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều, hãy thực hiện các nhiệm vụ sau: 1. Làm thế nào để dẫn dòng điện ra mạch ngoài khi khung dây dẫn quay đều trong từ trường (Hình 17.2)? 2. Thảo luận về: - nguyên tắc tạo ra suất điện động xoay chiều. - các yếu tố cần để tạo ra dòng điện xoay chiều. - thiết kế phương án tạo ra dòng điện xoay chiều.
- Kết luận
Ảnh
- Kết luận:
Suất điện động càm ứng xoay chiều trong khung dây dẫn phẳng có diện tích S quay đều với tốc độ góc ω quanh một trục vuông góc với các đường sức của một từ trường đều có cảm ứng từ latex(vecB) là: latex(e = E_0 cos(omegat + phi_0))
trong đó, T = latex((2pi)/omega) là chu kì, latex(f = 1/T = omega/(2pi)) là tần số, latex(Phi_0) là pha ban đầu và latex(E_0) là giá trị cực đại của suất điện động; nếu khung dây dẫn có N vòng thì latex(E_0 = NBS omega).
+ tiếp
Ảnh
- Kết luận:
Khi nối hai đầu khung dây dẫn trên với điện trở thuần R tạo thành mạch kín, thì dòng điện trong khung dây dẫn biến thiên theo thời gian với tần số bằng tần số của suất điện động xoay chiều. Dòng điện này gọi là dòng điện xoay chiều. Do đó, nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ là làm cho từ thông qua khung dây dẫn biến thiên điều hoà theo thời gian.
II. Dòng điện xoay chiều
Dòng điện xoay chiều
Ảnh
II. Dòng điện xoay chiều
1. Biểu thức dòng điện xoay chiều
1. Biểu thức dòng điện xoay chiều
Hình vẽ
Dòng điện có cường độ biến thiên hoà với thời gian theo quy luật của hàm cosin (hoặc sin), gọi là dòng điện xoay chiều.
Ảnh
+ tiếp
1. Biểu thức dòng điện xoay chiều
+ Điện áp xoay chiều giữa hai đầu một đoạn mạch là: latex(u = U_0 cos(omegat + phiu)). + Cường độ dòng điện xoay chiều trong đoạn mạch là: latex( i = I_0 cos(omegat + phii)).
Trong đó: - u và i tương ứng là giá trị điện áp tức thời và cường độ dòng điện tức thời tại thời điểm t; - latex(U_0) và latex(I_0) tương ứng là giá trị cực đại của điện áp và cường độ dòng điện xoay chiều; - ω là tần số góc của dòng điện xoay chiều, có đơn vị là rad/s; - φu, φi lần lượt là pha ban đầu của điện áp và cường độ dòng điện xoay chiều. Độ lệch pha của điện áp so với cường độ dòng điện là: latex(phi = phiu - phii).
2. Giá trị hiệu dụng
Hình vẽ
- Nhiệm vụ 3: Thảo luận nhóm và trả lời câu hỏi:
2. Giá trị hiệu dụng
Ảnh
Dựa vào đồ thị biểu diễn cường độ dòng điện xoay chiều theo thời gian như Hình 17.3, hãy thực hiện các yêu cầu sau:
- XĐ chu kì T (s) và tần số f (Hz) của dòng điện xoay chiều. - XĐ giá trị cực đại, giá trị hiệu dụng và pha ban đầu của cường độ dòng điện xoay chiều. - Viết biểu thức cường độ dòng điện theo thời gian.
- Kết luận
- Kết luận:
Ảnh
+ Cường độ hiệu dụng của dòng điện xoay chiều là latex(I = (I_0)/(sqrt2)). + Giá trị hiệu dụng của điện áp xoay chiều là latex(U = (U_0)/(sqrt2)) + Giá trị hiệu dụng của suất điện động xoay chiều là latex(E = (E_0)/(sqrt2)).
III. Máy phát điện xoay chiều
Máy phát điện xoay chiều
Ảnh
III. Máy phát điện xoay chiều
1. Cấu tạo
Ảnh
Hình vẽ
- Nhiệm vụ 4: Nghiên cứu SGK và trả lời câu hỏi:
Nêu cấu tạo của máy phát điện xoay chiều.
1. Cấu tạo
- Kết luận
Ảnh
- Kết luận:
Hình vẽ
Máy phát điện xoay chiều hoạt động dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ, có hai bộ phận chính là phần cảm và phần ứng. Một trong hai bộ phận chính được đặt cố định, gọi là stato, phần còn lại quay quanh một trục, gọi là rôto.
Phần cảm là nam châm điện hoặc nam châm vĩnh cửu dùng để tạo ra từ trường. Phần ứng là các cuộn dây dẫn, trong đó xuất hiện suất điện động cảm ứng khi máy hoạt động.
2. Nguyên tắc hoạt động
Ảnh
Hình vẽ
- Nhiệm vụ 5:
1. Viết biểu thức suất điện động của máy phát điện xoay chiều trong trường hợp khung dây có N vòng dây, quay với tốc độ góc ω trong từ trường đều có cảm ứng từ latex(vecB) (latex(vecB) vuông góc với trục quay của khung). 2. Vì sao cần sử dụng vành khuyên và chổi quét để dẫn điện ra mạch ngoài đối với các máy phát điện xoay chiều hoạt động theo cách thứ nhất?
2. Nguyên tắc hoạt động
- Kết luận
Ảnh
- Kết luận:
Các máy phát điện xoay chiều hoạt động theo cách thứ nhất có stato là nam châm đặt cố định, rôto là khung dây quay quanh một trục trong từ trường tạo bởi stato.
+ tiếp
- Kết luận:
Các máy phát điện xoay chiều hoạt động theo cách thứ hai có rôto là nam châm, thường là nam châm điện được nuôi bởi dòng điện một chiều và stato gồm nhiều cuộn dây có lõi sắt, xếp thành một vòng tròn thì không cần vành khuyên và chổi quét, mà dòng điện được dẫn trực tiếp ra mạch ngoài bởi các cuộn dây đặt cố định.
Ảnh
IV. Ứng dụng và quy tắc an toàn khi sử dụng dòng điện xoay chiều
Ứng dụng và quy tắc an toàn khi sử dụng dòng điện xoay chiều
Ảnh
IV. Ứng dụng và quy tắc an toàn khi sử dụng dòng điện xoay chiều
1. Ứng dụng của dòng điện xoay chiều trong cuộc sống
Ảnh
Hình vẽ
- Nhiệm vụ 6: Thảo luận nhóm và thực hiện yêu cầu:
1. Ngoài thắp sáng, chạy máy thì dòng điện xoay chiều còn được sử dụng vào những việc gì? 2. Tìm hiểu thông qua sách báo, internet về các biện pháp giảm hao phí trong truyền tải điện năng đi xa bằng dòng điện xoay chiều.
1. Ứng dụng của dòng điện xoay chiều trong cuộc sống
- Kết luận
- Kết luận:
Ảnh
Sử dụng rộng rãi trong cuộc sống là nhờ vào các tác dụng nhiệt, tác dụng từ, tác dụng phát sáng và tác dụng sinh lí của nó. Các thiết bị như quạt điện, động cơ điện, đèn điện, ... đã chuyển hoá năng lượng điện thành các dạng năng lượng khác nhằm đáp ứng các nhu cầu sống, sinh hoạt, lao động, sản xuất,... Trong y học, dùng để vận hành các thiết bị y tế bao gồm: máy chẩn đoán hình ảnh (máy siêu âm, máy chụp X - quang) hoặc các máy hỗ trợ điều trị bệnh nhân (máy sốc điện, máy điện tim), ...
2. Quy tắc an toàn khi sử dụng dòng điện xoay chiều
Ảnh
Hình vẽ
- Nhiệm vụ 7: Thảo luận nhóm và thực hiện yêu cầu:
1. Nhận biết được ý nghĩa của những biển báo an toàn điện. 2. Vì sao không nên SD thiết bị điện trong quá trình sạc pin? 3. Vì sao cần lựa chọn và lắp đặt thiết bị đóng, ngắt điện ở vị trí phù hợp, dễ tiếp cận nhất tại gia đình? 4. Vì sao cần lựa chọn thiết bị điện có chất lượng, có công suất phù hợp với mạng lưới điện? 5. Nêu tầm quan trọng của việc tuân thủ quy tắc an toàn khi sử dụng dòng điện xoay chiều trong cuộc sống.
2. Quy tắc an toàn khi sử dụng dòng điện xoay chiều
- Kết luận
- Kết luận:
Ảnh
Ảnh
Tuân thủ theo 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 vực có điện thế nguy hiểm. Kiểm tra, bảo trì các thiết bị điện định kì theo đúng hướng dẫn. Ngắt nguồn điện khi có thiên tai, sấm sét.
Tổng kết
Tổng kết
Ảnh
Tổng kết:
Ôn lại kiến thức vừa học. Hoàn thành các bài tập trong SBT. Chuẩn bị bài sau: "Bài 18. Ứng dụng hiện tượng cảm ứng điện từ".
Cảm ơn
Ảnh