Giải bài 1 2 3 4 trang 94 sgk Vật Lí 12

Nội Dung

Hướng dẫn giải Bài 17. Máy phát điện xoay chiều sgk Vật Lí 12. Nội dung bài Giải bài 1 2 3 4 trang 94 sgk Vật Lí 12 bao gồm đầy đủ phần lý thuyết, câu hỏi và bài tập, đi kèm công thức, định lí, chuyên đề có trong SGK để giúp các em học sinh học tốt môn vật lý 12, ôn thi tốt nghiệp THPT quốc gia.

LÍ THUYẾT

Nguyên tắc hoạt động máy phát điện xoay chiều

Dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ: Khi từ thông qua một vòng dây biến thiên điều hòa, trong vòng dây xuất hiện một suất điện động cảm ứng xoay chiều.

1. Máy phát điện xoay chiều một pha

Khái niệm: là máy tạo ra một suất điện động xoay chiều hình sin.

Cấu tạo:

Máy phát điện xoay chiều 1 pha (còn gọi là máy dao điện) gồm 2 phần chính:

Phần cảm: Là nam châm dùng để tạo ra từ trường. Nam châm của phần cảm có thể là nam châm vĩnh cữu hoặc nam châm điện.

Phần ứng: Là khung dây dẫn dùng để tạo ra dòng điện.

Một trong hai phần cảm và phần ứng đứng yên, phần còn lại quay, bộ phận đứng yên gọi là stato, bộ phận quay gọi là rôto.

Từ thông qua mỗi cuộn dây biến thiên tuần hoàn với tần số $f = np$ trong đó: n (vòng/s), p: số cặp cực.

Nếu N (vòng/phút) thì tần số $f = \dfrac{{Np}}{{60}}$

2. Máy phát điện xoay chiều ba pha

Khái niệm: Là máy tạo ra ba suất điện động xoay chiều hình sin cùng tần số, cùng biên độ và lệch pha nhau $2 \pi$/3.

Cấu tạo:

Stato: là 3 cuộn dây giống nhau gắn cố định trên một đường tròn lệch nhau một góc 120⁰

Roto: là một nam châm có thể quay quanh một trục cố định với tốc độ quay không đổi là $\omega $

Khi đó trên 3 cuộn dây xuất hiện 3 dòng điện xoay chiều có cùng tần số góc $\omega $, cùng biên độ nhưng lệch pha nhau góc 120⁰, dòng điện sinh ra từ máy phát điện xoay chiều ba pha gọi là dòng ba pha.

Cấu tạo bên trong của máy phát điện xoay chiều 3 pha:

Mắc hình sao: ${U_d} = \sqrt 3 {U_p},{I_d} = {I_p}$

mắc hình sao

Mắc hình tam giác: ${U_d} = {U_p},{I_d} = \sqrt 3 {I_p}$

mắc hình tam giác

Công suất của dòng điện 3 pha: $P = 3{U_p}{I_p}{\rm{cos}}\varphi {\rm{ }}$

Ưu điểm của dòng điện 3 pha:

– Truyền tải điện năng bằng dòng 3 pha tiết kiệm được nhiều dây dẫn.

– Máy phát điện 3 pha có cấu tạo đơn giản, dòng 3 pha được sử dụng rộng rãi cho các động cơ chạy điện 3 pha được sử dụng ở hầu hết các nhà máy sản xuất, xí nghiệp.

CÂU HỎI (C)

1. Trả lời câu hỏi C1 trang 92 Vật Lý 12

Nhắc lại nguyên tắc chung tạo ra dòng điện xoay chiều.

Trả lời:

Nguyên tắc:

– Dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ.

– Cho khung dây dẫn quay quanh trục cố định trong một từ trường đều B có phương vuông góc trục quay.

– Từ thông qua khung biến thiên, trong khung xuất hiện một suất điện động cảm ứng xoay chiều.

2. Trả lời câu hỏi C2 trang 92 Vật Lý 12

Chứng minh công thức 17.1. Một máy phát điện quay 600 vòng/ phút có 5 đôi cực, sẽ tạo ra dòng điện xoay chiều với f bằng bao nhiêu

Trả lời:

Chứng minh $f = pn$:

Giả sử phần cảm có p nam châm (p cực Bắc và p cực Nam), quay với tần số n vòng/s.

Khi roto quay, đầu trên một cực Bắc quay qua một cuộn dây, rồi đến cực Nam, sau đó đến cực Bắc thứ hai.

Từ thông qua một cuộn dây biến thiên tuần hoàn với chu kì bằng thời gian để một cực Bắc đi từ một cuộn dây đến cuộn dây kế tiếp theo.

Trong một chu kì quay của roto, có p lần chu kì của dòng cảm ứng, ta có:

$T = {1 \over f} = {1 \over {np}} \Rightarrow f = np$

+ Áp dụng tính f: n = 600 vòng/phút = 10 vòng/s; p = 5 cặp cực

→ $f = pn = 10.5 = 50Hz$

3. Trả lời câu hỏi C3 trang 93 Vật Lý 12

Hãy chứng minh công thức (17.2).

Trả lời:

Chứng minh U_dây $ = \sqrt 3 {U_{pha}}$

Dùng giản đồ vecto

U₀₁ = U₀₂ = U₀₃ là các biên độ của hiệu điện thế pha.

Hiệu điện thế dây từ A₂ đến A₁ là

${u_d} = {u_2} – {u_1} \Rightarrow {\overrightarrow U _{0d}} = {\overrightarrow U _{02}} – {\overrightarrow U _{01}}$

Theo quy tắc cộng vecto (hình bình hành)

Giải bài tập Vật Lý 12 | Giải Lý 12

Ta có: ${U_{0d}} = 2\cos {{{{60}^o}} \over 2} = {U_{01}}.\sqrt 3 $

Vậy ${U_d} = \sqrt 3 {U_p}$

CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP

Dưới đây là phần Hướng dẫn Giải bài 1 2 3 4 trang 94 sgk Vật Lí 12 đầy đủ và ngắn gọn nhất. Nội dung chi tiết bài giải (câu trả lời) các câu hỏi và bài tập các bạn xem sau đây:

❓

1. Giải bài 1 trang 94 Vật Lý 12

Các máy phát điện xoay chiều nói chung dựa trên nguyên tắc nào?

Trả lời:

Các máy phát điện xoay chiều nói chung dựa trên nguyên tắc của hiện tượng cảm ứng điện từ . Khi từ thông xuyên qua một khung dây kín biến thiên thì trong khung xuất hiện một suất điện động cảm ứng.

2. Giải bài 2 trang 94 Vật Lý 12

Phân biệt dòng một pha với dòng ba pha.

Trả lời:

– Dòng xoay chiều một pha là dòng điện có cường độ biến thiên tuần hoàn với thời gian theo quy luật của hàm số sin hay cos.

– Dòng ba pha là hệ thống gồm ba dòng điện xoay chiều hình sin có cùng tần số, nhưng lệch pha với nhau 2π/3 từng đôi một.

?

1. Giải bài 3 trang 94 Vật Lý 12

Trong máy phát điện xoay chiều một pha, từ trường quay có vectơ $\overrightarrow{B}$ quay 300 vòng/ phút tạo bởi 20 cực nam châm điện (10 cực nam và 10 cực bắc) quay với tốc độ bao nhiêu ?

A. 10 vòng/giây;

B. 20 vòng/giây;

C. 5 vòng/ giây;

D. 100 vòng/ giây

Bài giải:

Ta có:

n = 300 vòng/phút = 300/60 (vòng/s) = 5 (vòng/s)

⇒ Đáp án C.

(ở đây bài hỏi về tốc độ quay của từ trường nên không được nhầm lẫn với tần số dòng xoay chiều sinh ra là f = p.n, p là số cặp cực từ)

2. Giải bài 4 trang 94 Vật Lý 12

Trong trường hợp ba suất điện động của máy phát ba pha mắc theo hình sao và ba tải cũng được mắc theo hình sao thì phải có bốn đường dây nối từ nguồn đến tải. Hãy xét trường hợp ba tải đối xứng và chứng minh rằng trong số bốn đường dây nối ấy có một đường dây tại đó cường độ dòng điện luôn bằng 0 (đường dây trung hòa).

Bài giải:

Vì ba tải đối xứng nên ba vecto quay của ba dòng điện trong các tải đó có dạng như hình 17.2. Dòng điện qua dây trung hòa là tổng của ba dòng điện qua ba tải.

Do tính đối xứng ta có:

$\overrightarrow {{I_1}} + \overrightarrow {{I_2}} + \overrightarrow {{I_3}} = \overrightarrow 0 $

Vậy dòng điện qua dây trung hòa bằng 0.

Bài trước:

Giải bài 1 2 3 4 5 6 trang 91 sgk Vật Lí 12

Bài tiếp theo:

Giải bài 1 2 trang 97 sgk Vật Lí 12

Xem thêm:

Trên đây là phần Hướng dẫn Giải bài 1 2 3 4 trang 94 sgk Vật Lí 12 đầy đủ, ngắn gọn và dễ hiểu nhất. Chúc các bạn làm bài môn Vật lý 12 tốt nhất!

“Bài tập nào khó đã có giaibaisgk.com“