Giáo án và PPT Vật lí 12 kết nối bài 17: Máy phát điện xoay chiều

BÀI 17: MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU

HOẠT ĐỘNG KHỞI ĐỘNG

GV yêu cầu HS thảo luận và trả lời: Dòng điện xoay chiều được sử dụng rất phổ biến trong đời sống. Dòng điện xoay chiều được tạo ra bằng cách nào?

HOẠT ĐỘNG HÌNH THÀNH KIẾN THỨC

Hoạt động 1. Nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều

GV đặt câu hỏi hướng dẫn học sinh tìm hiểu: Nêu biểu thức từ thông, biểu thức suất điện động cảm ứng, biểu thức suất điện động cực đại. Dòng điện xoay chiều được tạo ra bằng cách nào? Làm thế nào để thay đổi tần số của dòng điện? Để thay đổi suất điện động cảm ứng cực đại cần làm gì?

Sản phẩm dự kiến:

- Biểu thức từ thông: Φ = BScos(ωt + ϕ0) 

- Biểu thức suất điện động cảm ứng: e = BSωcos(ωt + ϕ₀) (V) 

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

- 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.

Hoạt động 2. Dòng điện xoay chiều

GV đưa ra câu hỏi: Em hãy nêu biểu thức dòng điện xoay chiều. Trình bày mối liên hệ giữa giá trị hiệu dụng và giá trị cực đại của dòng điện và điện áp xoay chiều.

Sản phẩm dự kiến:

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:

………………………………………

HOẠT ĐỘNG LUYỆN TẬP

Từ nội dung bài học, GV yêu cầu HS hoàn thành các bài tập trắc nghiệm sau:

Câu 1: Máy phát điện xoay chiều hoạt động dựa trên hiện tượng nào?

A. Hiện tượng từ thông.

B. Hiện tượng quang điện ngoài.

C. Hiện tượng suất điện động cảm ứng.

D. Hiện tượng cảm ứng điện từ.

Câu 2: Đâu không phải quy tắc an toàn khi sử dụng dòng điện xoay chiều?

A. Tuân thủ theo các biển báo an toàn điện.

B. Tránh lại gần những khu vực có điện thế nguy hiểm.

C. Kiểm tra, bảo trì các thiết bị điện hàng ngày.

D. Ngắt nguồn điện khi có thiên tai, sấm sét.

Câu 3: Phần cảm của một máy phát điện xoay chiều có p cặp cực, quay với tốc độ n vòng/giây. Tần số của suất điện động xoay chiều mà máy tạo ra là

A. n/p.

B. p.n.

C. p/n.

D. pn/60.

Câu 4: Máy phát điện xoay chiều được cấu tạo như thế nào?

A. Gồm hai bộ phận chính là phần cảm và phần ứng.

B. Gồm hai bộ phận chính là phần điện và phần từ.

C. Gồm hai bộ phận chính là phần cảm và phần điện.

D. Gồm hai bộ phận chính là phần từ và phần điện.

Câu 5: Đâu là biểu thức của dòng điện xoay chiều?

A. i = I0cos(ωt + φi).

B. i = I0sin(ωt + φi).

C. i = I0cos(ωt).

D. i = I0sin(ωt + π/2).

Sản phẩm dự kiến:

HOẠT ĐỘNG VẬN DỤNG

Vận dụng kiến thức, GV yêu cầu HS hoàn thành bài tập sau:

Câu 1: Phần ứng của một máy phát điện xoay chiều một pha có 100 vòng dây. Từ thông qua mỗi vòng dây có giá trị cực đại là 0,01 Wb và biến thiên điều hòa với tần số 25 Hz. Hai đầu khung dây nối với điện trở R = 500 Ω. Tính nhiệt lượng tỏa ra trên R trong thời gian 1 phút.

Câu 2: Một máy phát điện xoay chiều với một khung dây có 500 vòng, quay đều trong từ trường đều có B = 0,2 T, diện tích mỗi vòng dây là 50 cm2, suất điện động cảm ứng trong khung có giá trị hiệu dụng là 220V. Tính chu kì của suất điện động.