Máy phát điện xoay chiều, giá trị hiệu dụng. C3.P1

TÓM TẮT LÝ THUYẾT

Image result for principle of ac generator image 

Hình 3.1.1: Sơ đồ nguyên lý với một cặp cực: Phần cảm là Stato, phần ứng là Roto, và bộ góp điện, Hình ảnh trên Internet.

Yêu cầu

– Biết nguyên lý Faraday về việc tạo ra dòng điện xoay chiều

– Biểu thức điều hòa của hiệu điện thế xoay chiều

– Giá trị hiệu dụng và ý nghĩa của nó

Nội dung

Nguyên lý hoạt động của mọi máy phát điện dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ: Khi từ thông gửi qua một khung dây kín thay đổi theo thời gian thì trong khung dây xuất hiện dòng điện có suất điện động thỏa mãn , dấu (-) thể hiện nội dung của định luật Lenz về dấu của dòng điện cảm ứng.

– Xét khung dây có diện tích S (m2) quay với vận tốc góc ω(rad/s) dưới từ trường đều

Tại thời điểm ban đầu từ thông là: ϕt=0 = B.S.cos() = B.S.cos(φ)

Sau thời gian t sẽ là: ; với N là số vòng dây của cuộn dây

Trong cuộn dây xuất hiện suất điện động:

 là suất điện động cực đại của máy phát.

Với điều kiện lý tưởng, coi điện trở của máy phát r = 0, khi đó biểu thức suất điện động chính là biểu thức của hiệu điện thế dòng điện tạo ra cung cấp cho mạch ngoài của máy phát.

Vậy biểu thức dòng điện xoay chiều có dạng điều hòa dạng cos hoặc sin:

Khi máy phát có 01 cặp cực thì với tốc độ quay n (vòng/ phút) chúng ta sẽ có n/60 (vòng/giây) và f = n/60

Trường hợp có p (pole) cặp cực, khi đó: f = p.n/60 (Hz)

Các em chú ý công thức:

Với  (V)

– Giá trị hiệu dụng:

Với bài toán so sánh, khi sử dụng cùng 1 điện trở thuần tạo ra nhiệt lượng từ dòng điện xoay chiều và dòng một chiều, để lượng nhiệt tỏa ra bằng nhau, khi đó giá trị của dòng điện một chiều (U, I) là giá trị hiệu dụng của dòng xoay chiều (u, i).

Về độ lớn: U = , I =

U: là kí hiệu của hiệu điện thế hiệu dụng, tương tự với cường độ I

 là kí hiệu của hiệu điện thế cực đại, tương tự với cường độ Io

u là kí hiệu của hiệu điện thế tức thời, tương tự với cường độ i

* BÀI TẬP MINH HỌA

Bài 1: Một khung dây có diện tích S = 60cm2 quay đều với vận tốc 20 vòng trong một giây. Khung đặt trong từ trường đều B = 2.10-2 T. Trục quay của khung vuông góc với các đường cảm ứng từ, lúc t = 0 pháp tuyến khung dây có hướng của cảm ứng từ B.

a. Viết biểu thức từ thông xuyên qua khung dây.

b. Viết biểu thức suất điện động cảm ứng xuất hiện trong khung dây.

Lời giải:

a)     Biểu thức từ thông xuyên qua khung dây: ;

 = 20 vòng/s = 20.2 (rad/s) = 40 (rad/s).

            Tại thời điểm t = 0:   nên

Vậy:  ;

b)     Biểu thức suất điện động cảm ứng:

.

.

Đ/s: a.  ; b.

Bài 2. Một khung dây hình chữ nhật, kích thước 50 cm  20 cm, gồm 100 vòng dây, được đặt trong một từ trường đều có cảm ứng từ 0,1 T. Trục đối xứng của khung dây vuông góc với từ trường. Cuộn dây quay quanh trục đó với vận tốc 1800 vòng/ phút. Chọn t = 0 là lúc pháp tuyến của mặt phẳng khung dây hợp với vectơ cảm  ứng từ góc 300. Viết biểu thức từ thông xuyên qua khung dây và biểu thức của suất điện động cảm ứng trong cuộn dây?

Lời giải:

         Từ thông:

 (Wb).

 = 1800 vòng/phút = 1800. = 60. (rad/s)

Tại thời điểm t = 0:  (rad)

Vậy  (Wb).

         Suất điện động cảm ứng:

 (V).

Đs:  (Wb);  (V).

    Bài tập trắc nghiệm

  • (1)

    Nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều dựa trên

    từ trường quay

    hiện tượng tự cảm

    hiện tượng cảm ứng điện từ.

    hiện tượng quang điện

  • (2)

    Số đo của vôn kế xoay chiều chỉ

    giá trị tức thời của điện áp xoay chiều

    giá trị hiệu dụng của điện áp xoay chiều

    giá trị cực đại của điện áp xoay chiều

    giá trị trung bình của điện áp xoay chiều

  • (3)

    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 bằng kim loại ?

    Cho khung dây chuyển động thẳng đều theo phương cắt các đường sức từ của một từ trường đều.

    Làm cho từ thông qua khung dây biến thiên điều hoà.

    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.

    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.

  • (4)

    Khung dây kim loại phẳng có diện tích S, có N vòng dây, quay đều với tốc độ góc ω quanh trục vuông góc với đường sức của một từ trường đều . Chọn gốc thời gian t = 0 là lúc pháp tuyến  của khung dây có chiều trùng với chiều của vectơ cảm ứng từ . Biểu thức xác định từ thông  qua khung dây là :

    .

    .

    .

    .

  • (5)

    Khung dây kim loại phẳng có diện tích S, có N vòng dây, quay đều với tốc độ góc ω quanh trục vuông góc với đường sức của một từ trường đều . Chọn gốc thời gian t = 0 s là lúc pháp tuyến  của khung dây có chiều trùng với chiều của vectơ cảm ứng từ . Biểu thức xác định suất điện động cảm ứng e xuất hiện trong khung dây là :

    .

    .

    .

    .

  • (6)

    Khung dây kim loại phẳng có diện tích S = 50 cm2, có N = 100 vòng dây, quay đều với tốc độ 50 vòng/giây quanh trục vuông góc với đường sức của một từ trường đều B = 0,1 T. Chọn gốc thời gian t = 0 s là lúc pháp tuyến  của khung dây có chiều trùng với chiều của vectơ cảm ứng từ . Biểu thức xác định từ thông qua khung dây là :

     (Wb).

     (Wb).

     (Wb).

     (Wb).

  • (7)

    Khung dây kim loại phẳng có diện tích S = 100 cm2, có N = 500 vòng dây, quay đều với tốc độ 3000 vòng/phút quanh quanh trục vuông góc với đường sức của một từ trường đều B = 0,1 T. Chọn gốc thời gian t = 0 s là lúc pháp tuyến   của khung dây có chiều trùng với chiều của vectơ cảm ứng từ .Biểu thức xác định suất điện động cảm ứng e xuất hiện trong khung dây là:

     (V).

     (V).

     (V).

     (V).

  • (8)

    Khung dây kim loại phẳng có diện tích S = 40 cm2, có N = 1000 vòng dây, quay đều với tốc độ 3000 vòng/phút quanh quanh trục vuông góc với đường sức của một từ trường đều B = 0,01 T. Suất điện động cảm ứng e xuất hiện trong khung dây có trị hiệu dụng bằng:

    12,56 V.                              

    8,88 V.                           

    88,8 V.

    6,28 V.                      

  • (9)

    Một dòng điện xoay chiều hình sin có biểu thức:  (A), t tính bằng  giây (s). Kết luận nào sau đây là không đúng ?

    Cường độ hiệu dụng của dòng điện là  2  A.

    Biên độ của dòng điện là 1 A.           

    Tần số của dòng điện là 50 Hz.         

    Chu kì của dòng điện là 0,02 s.

  • (10)

    Giá trị hiệu dụng của hiệu điện thế xoay chiều có biểu thức:  (V) là:

    110 V.

    220 V.

    110 V.

    220 V.

  • (11)

    Giá trị hiệu dụng của dòng điện xoay chiều có biểu thức i  = 2cos200t (A) là

    2A.     

    3 A.

     A.

    2 A.

  • (12)

    Một mạng điện xoay chiều 220 V – 50 Hz, khi chọn pha ban đầu của điện áp bằng không thì biểu thức của điện áp có dạng:

    u= 220.cos100t (V)    

    u = 220.cos50t  (V)    

    u= 220.cos100t (V)

    u = 220.cos50t (V)

  • (13)

    Cường độ dòng điện trong một đoạn mạch có biểu thức:  i =.cos(100pt + p/6) (A). Ở thời điểm t = 1/100(s), cường độ trong mạch có giá trị:

     A.

    bằng không          

     A.

  • (14)

    Một khung dây dẫn phẳng có diện tích S = 100 cm2 gồm 200 vòng dây quay đều với vận tốc 2400 vòng/phút trong một từ trường đều có cảm ứng từ  vuông góc trục quay của khung và có độ lớn B =  0,005T. Từ thông cực đại gửi qua khung là:

    24,5 Wb

    0,4 Wb   

    2,5 Wb

    0,01 Wb

  • (15)

    Một khung dây dẫn quay đều quanh trong một từ trường đều có cảm ứng từ  vuông góc trục quay của khung với vận tốc 150 vòng/phút. Từ thông cực đại gửi qua khung là 10/p (Wb). Suất điện động hiệu dụng trong khung là:

    50  V

    50 V

    25 V   

    25 V

  • (16)

    Một khung dây dẫn phẳng dẹt hình chữ  nhật có 500 vòng dây, diện tích mỗi vòng 54 cm2. Khung dây quay đều quanh một trục đối xứng (thuộc mặt phẳng của khung), trong từ trường đều có vectơ cảm ứng từ vuông góc với trục quay và có độ lớn 0,2 T. Từ thông cực đại qua khung dây là:

    0,54 Wb.

    1,08 Wb.

    0,81 Wb.

    0,27 Wb.

  • (17)

    Từ thông qua một vòng dây dẫn là  Wb. Biểu thức của suất điện động cảm ứng xuất hiện trong vòng dây này là:

     (V).

     (V).

     (V).

     (V).

  • (18)

    Một khung dây dẫn phẳng dẹt hình chữ nhật có 500 vòng dây, diện tích mỗi vòng là 220 cm2. Khung quay đều với tốc độ 50 vòng/giây quanh một trục đối xứng nằm trong mặt phẳng của khung dây, trong một từ trường đều có véc tơ cảm ứng từ  vuông góc với trục quay và có độ lớn  (T). Suất điện động cực đại trong khung dây bằng:

    110 (V).

    220 V.

    220 (V).

    110 V.

  • (19)

    Một khung dây dẫn phẳng quay đều với tốc độ góc w quanh một trục cố định nằm trong mặt phẳng khung dây, trong một từ trường đều có vectơ cảm ứng từ vuông góc với trục quay của khung. Suất điện động cảm ứng trong khung có biểu thức . Tại thời điểm t = 0, vectơ pháp tuyến của mặt phẳng khung dây hợp với vectơ cảm ứng từ một góc bằng:

    900.

    1500.

    180.

    1800.

  • (20)

    Một máy phát điện xoay chiều một pha có phần ứng gồm bốn cuộn dây giống nhau mắc nối tiếp. Suất điện động xoay chiều do máy phát sinh ra có tần số 50 Hz và giá trị hiệu dụng  (V). Từ thông cực đại qua mỗi vòng của phần ứng là  (mWb). Số vòng dây trong mỗi cuộn dây của phần ứng là:

    201 vòng.

    400 vòng.

    100 vòng.

    200 vòng.

  • (21)

    Một vòng dây dẫn phẳng có diện tích 100 cm2, quay đều quanh một trục đối xứng (thuộc mặt phẳng vòng dây), trong từ trường đều có vectơ cảm ứng từ vuông góc với trục quay. Biết từ thông cực đại qua vòng dây là 0,004 Wb. Độ lớn của cảm ứng từ là:

    0,8 T.

    0,2 T.

    0,6 T.

    0,4 T.

  • (22)

    Một khung dây dẫn phẳng, hình chữ nhật, diện tích 50 cm2, gồm 1000 vòng dây, quay đều với tốc độ 25 vòng/giây quanh một trục cố định D trong từ trường đều có cảm ứng từ . Biết D nằm trong mặt phẳng khung dây và vuông góc với . Suất điện động hiệu dụng trong khung là 200V. Độ lớn của  là:

    0,72 T.

    0,36 T.

    0,16 T.

    0,51 T.

Để lại một bình luận

Hãy trở thành người đầu tiên bình luận!

avatar
wpDiscuz
Bài liên quan
Sách và tư liệu
Vật lý. TC2. Chương 8. QUANG HỌC LƯỢNG TỬ
Vật lý. TC2. Chương 8. QUANG HỌC LƯỢNG TỬ
BỨC XẠ NHIỆT, THUYẾT LƯỢNG TỬ CỦA PLANCK, HIỆU ỨNG QUANG ĐIỆN, HIỆU ỨNG COMPTON
Đề thi thử thpt môn Toán lần 2_Chuyên ĐH Sư Phạm Hà Nội_2017
Đề thi thử thpt môn Toán lần 2_Chuyên ĐH Sư Phạm Hà Nội_2017
Cùng ôn thi thpt môn toán 2017Khó khăn gì các em hãy kết bạn cùng Nhân Thành qua facebook: nhanthanhcs1@gmail.com; ...
SỰ QUÁI ĐẢN CỦA CÔNG CUỘC KHAI HOÁ
No img
SỰ QUÁI ĐẢN CỦA CÔNG CUỘC KHAI HOÁTrong mọi bài diễn văn, trong mọi bản báo cáo, ồ mọi nơi, ...