PHY-35Lớp 12 · Bài 17–18 · SGK Kết nối tri thức

Máy phát điện xoay chiều và ứng dụng cảm ứng

Quay khung dây N vòng giữa hai cực từ, so sánh đồ thị Φ(t) và e(t) lệch pha π/2, rồi tăng tốc độ quay để thấy biên độ và tần số e cùng tăng.

Đang tải mô hình 3D…

Mục tiêu bài học

Khung quay trong từ trường có từ thông biến thiên tạo suất điện động xoay chiều.
Ứng dụng máy phát và máy biến áp.

Thuyết minh: Hãy quan sát mô hình và xác định đại lượng đang thay đổi. Khung quay trong từ trường có từ thông biến thiên tạo suất điện động xoay chiều; ứng dụng máy phát và máy biến áp. Khi thay thông số, đối chiếu chuyển động và đồ thị; chỉ kết luận trong các giả thiết đã công bố.

Ba cảnh của mô phỏng

Cảnh S01
Khung dây quay giữa hai cực từ
Cảnh S02
Biểu diễn Φ(t) và e(t) lệch pha tương ứng
Cảnh S03
Gắn tải và quan sát năng lượng cơ thành điện

Điều khiển trong mô phỏng

Đổi tốc độ quay, B, N
Xem dạng sóng

Chốt kiểm tra kiến thức

Tăng tốc độ quay làm tần số điện áp tăng.

Dùng mô phỏng và bảng đo ở trên để tự kiểm chứng nhận định này.

Lưu ý để không hiểu sai

Không tuyên bố điện năng tự sinh ra.
Phân biệt mô hình cuộn quay với máy phát công nghiệp.

Câu hỏi tự kiểm tra

Chọn đáp án để xem giải thích ngay. Không cần đăng nhập.

Câu 1Khi máy phát điện cấp điện cho tải, người quay thấy khó quay hơn so với khi để hở mạch. Lí do là

Câu 2Khung dây 200 vòng, diện tích 0,01 m², quay đều 50 vòng/s trong từ trường đều B = 0,1 T. Tần số và suất điện động cực đại của máy là

Kí hiệu và đại lượng

Rotor (phần quay)Rotor: Bộ phận quay của máy phát; trong mô hình là khung dây, ở máy phát công nghiệp thường là nam châm hoặc nam châm điện.
Stator (phần đứng yên)Stator: Bộ phận cố định của máy phát; trong mô hình là hai cực nam châm tạo từ trường đều B, ở máy công nghiệp thường là các cuộn dây.
Số vòng dây NNumber of turns: Số vòng của khung dây; suất điện động cực đại tỉ lệ với N.
Tốc độ góc ωAngular speed: Tốc độ quay của khung, đơn vị rad/s; với mô hình một khung quay giữa hai cực, tần số dòng điện f = ω/(2π) bằng số vòng quay mỗi giây.
Từ thông Φ(t)Magnetic flux: Khi khung quay đều, từ thông qua cuộn dây biến thiên điều hòa: Φ = N·B·S·cos(ωt + φ), đơn vị Wb.
Suất điện động eInduced emf: e = E₀·sin(ωt + φ) với E₀ = N·B·S·ω, đơn vị V; e trễ pha π/2 so với Φ và có độ lớn cực đại khi Φ bằng 0.
Tải tiêu thụLoad: Thiết bị nối vào máy phát; khi có dòng qua tải, lực từ cản trở chuyển động quay nên phải cung cấp cơ năng, cơ năng này chuyển thành điện năng.
Máy biến ápTransformer: Ứng dụng cảm ứng điện từ để biến đổi điện áp xoay chiều: U₁/U₂ = N₁/N₂ với máy lí tưởng; không hoạt động với dòng điện một chiều không đổi.

Mô hình một khung quay trong từ trường đều; máy phát công nghiệp thường cho nam châm quay, cuộn dây đứng yên. Nội dung là bản nháp do NAVI biên soạn theo kiến thức phổ thông, chờ giáo viên bộ môn đối chiếu với ấn bản SGK đang giảng dạy.