Nội dung chính Vật lí 12 kết nối Bài 17: Máy phát điện xoay chiều

BÀI 17: MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU

I. NGUYÊN TẮC TẠO RA DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU

- Biểu thức từ thông: F = BScos(wt + j0) 

- Biểu thức suất điện động cảm ứng: e = BSwcos(wt + j₀) (V) 

- Biểu thức suất điện động cực đại: E₀ = BSw.

- Cách tạo ra dòng điện xoay chiều: Tạo từ thông biến thiên điều hoà qua khung dây dẫn kín. 

- Cách thay đổi tần số của dòng điện: Thay đổi tốc độ quay của khung dây. 

- Cách thay đổi suất điện động cảm ứng cực đại: Thay đổi tốc độ quay của khung dây, thay đổi cảm ứng từ của từ trường và diện tích khung dây.

II. DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU

1. Biểu thức dòng điện xoay chiều

- Điện áp xoay chiều có cùng tần số, chu kì với suất điện động xoay chiều và có dạng: u = U₀cos(ωt + φ_u) (V)

- Dòng điện chạy qua mạch điện tiêu thụ là dòng điện xoay chiều có dạng: i = I₀cos(ωt + φ_i) 

- Trong đó:

+ u và I là giá trị điện áp tức thời và cường độ dòng điện tức thời tại thời điểm t;

+ U₀ và I₀ 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;

+ φ_u, φ_i lần lượt là pha ban đầu của điện áp và cường độ dòng điện xoay chiều.

+ Các đại lượng (ωt + φ_u) và (ωt + φ_i) là pha của điện áp và cường độ dòng điện xoay chiều; ∆φ = φ_u - φ_i gọi là độ lệch pha giữa điện áp và cường độ dòng điện xoay chiều.

2. Giá trị hiệu dụng

- Mối liên hệ giữa giá trị hiệu dụng và giá trị cực đại của dòng điện và điện áp xoay chiều lần lượt là:

III. MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU

1. Cấu tạo

- 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

- Cuộn dây là stato quay trong từ trường đều của nam châm sẽ làm từ thông qua cuộn dây biến thiên, sinh ra suất điện động cảm ứng trong cuộn dây. Để có dòng điện cần nối cuộn dây với mạch ngoài thành mạch điện kiến. Bộ phận dẫn dòng điện ra ngoài gồm 2 vành khuyên nối với 2 đầu cuộn dây quay đồng trục với cuộn dây và 2 chổi quét luôn tì vào vành khuyên khi cuộn dây quay để dẫn dòng điện ra mạch ngoài.

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

- Dòng điện xoay chiều có ưu thế trong việc truyền tải điện năng đi xa, dẫn điện đến các nhà máy, xí nghiệp sản xuất, nơi tiêu thụ có sử dụng dòng điện xoay chiều.

- Dòng điện xoay chiều được 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,... của con người.

- Trong y học, dòng điện xoay chiều được sử dụng để vận hành các thiết bị y tế bao gồm: máy chẩn đoán hình ảnh hoặc các máy hỗ trợ điều trị bệnh nhân.

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

- Một số quy tắc an toàn khi sử dụng dòng điện xoay chiều:

+ Tuân thủ theo các biển báo an toàn diện. 

+ 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.