Giải bài tập SGK Vật lý 12 nâng cao Bài 30: Máy phát điện xoay chiều

Phát biểu nào sau đây đúng với máy phát điện xoay chiều?

A. Biên độ của suất điện động phụ thuộc vào số cặp cực của nam châm.

B. Tần số của suất điện động phụ thuộc vào số vòng dây của phần ứng.

C. Dòng điện cảm ứng chỉ xuất hiện ở các cuộn dây ở phần ứng.

D. Cơ năng cung cấp cho máy được biến đổi hoàn toàn thành điện năng.

Phương pháp giải

Để trả lời câu hỏi này cần nắm được các đặc điểm và nguyên tắc hoạt động của máy phát điện xoay chiều

Hướng dẫn giải

- Biên độ suất điện động E₀=NBSω

\( \Rightarrow {E_0} = NBS2\pi f = NBS2\pi pn\)

Với p là số cặp cực của nam châm.

- Chọn đáp án A 

Máy phát điện xoay chiều một pha có rôto là phần ứng và máy phát điện xoay chiều ba pha giống nhau ở điểm nào sau đây?

A. Đều có phần ứng quay, phần cảm cố định.

B. Đều có bộ góp điện để dẫn điện ra mạch ngoài.

C. Đều có nguyên tắc hoạt động dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ.

D. Trong mỗi vòng quay của rôto, suất điện động của máy đều biến thiên tuần hoàn hai lần.

Phương pháp giải

Các máy phát điện 1 pha và 3 pha đều có nguyên tắc hoạt động dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ.

Hướng dẫn giải

- Máy phát điện xoay chiều một pha có rôto là phần ứng và máy phát điện xoay chiều ba pha giống nhau ở điểm là đều có nguyên tắc hoạt động dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ

- Chọn đáp án C.

Rôto của máy phát điện xoay chiều là nam châm có ba cặp cực, quay với tốc độ 1200 vòng/phút. Tính tần số của suất điện động do máy tạo ra.

Phương pháp giải

Áp dụng công thức tính tần số của máy phát điện: f = p.n

Hướng dẫn giải

Rôto có 3 cặp cực ⇒p=3

Với n=1200 vòng/phút =20 vòng/s

⇒ Tần số của suất điện động do máy phát ra là:

f = pn = 3.20 = 60 (Hz).

Phần ứng của một máy phát điện xoay chiều có N=200 vòng dây giống nhau. Từ thông qua mỗi vòng dây có giá trị cực đại là 2mWb và biến thiên điều hoà với tần số 50;Hz. Suất điện động của máy có giá trị hiệu dụng là bao nhiêu?

Phương pháp giải

Suất điện động được tính theo công thức là:

\(E = \frac{{{E_0}}}{{\sqrt 2 }} = \frac{{N{{\rm{\Phi }}_0}\omega }}{{\sqrt 2 }} = \frac{{N{{\rm{\Phi }}_0}2\pi f}}{{\sqrt 2 }}\) với các giá trị Φ₀, f đề bài đã cho

Hướng dẫn giải

- Phần ứng của máy phát điện xoay chiều có N=200 vòng

- Từ thông cực đại qua mỗi vòng dây

Φ₀ = 2(mWb) = 2.10⁻³ (Wb)

Tần số f=50 (Hz).

- Suất điện động hiệu dụng do máy tạo ra:

\(\begin{array}{l} E = \frac{{{E_0}}}{{\sqrt 2 }} = \frac{{N{{\rm{\Phi }}_0}\omega }}{{\sqrt 2 }} = \frac{{N{{\rm{\Phi }}_0}2\pi f}}{{\sqrt 2 }}\\ = \frac{{{{200.2.10}^{ - 3}}.2\pi .50}}{{\sqrt 2 }} = 89(V). \end{array}\)