Chuyên đề Máy phát điện xoay chiều chi tiết Vật Lý 9

Mời các quý thầy cô, quý phụ huynh cùng các em học sinh tham khảo bài viết về chuyên đề Máy phát điện xoay chiều do HOCMAI biên soạn và đăng tải. Bài viết bao gồm phần tóm tắt lý thuyết và phần hướng dẫn giải đầy đủ các bài tập trong SGK Vật Lý 9 và một số câu hỏi trắc nghiệm mở rộng.

 

Bài viết tham khảo thêm:

• Hiện tượng cảm ứng điện từ
• Điều kiện xuất hiện dòng điện cảm ứng
• Dòng điện xoay chiều

 

I – Tóm tắt lý thuyết Máy phát điện xoay chiều

1. Cấu tạo và hoạt động của máy phát điện xoay chiều

Máy phát điện xoay chiều có hai bộ phận chính gồm nam châm và cuộn dây dẫn. Một trong hai bộ phận đó thì bộ phận quay được gọi là rôto còn bộ phận còn lại đứng yên được gọi là stato.

– Có hai kiểu máy phát điện xoay chiều:

+ Kiểu 1: Khung dây quay (rôto) có thêm bộ góp (hai vành khuyên nối cùng với hai đầu dây, hai vành khuyên tì lên hai thanh quét; vành khuyên quay còn thanh quét sẽ đứng yên khi khung dây quay). Kiểu này chỉ khác động cơ điện một chiều tại bộ góp (cổ góp). Ở máy phát điện một chiều là hai bán khuyên sẽ tì lên hai thanh quét.

+ Kiểu 2: Nam châm quay (là nam châm điện): rôto

– Khi rôto của máy phát điện xoay chiều quay được hết 1 vòng thì dòng điện do máy sinh ra sẽ đổi chiều 2 lần. Dòng điện không thay đổi khi ta đổi chiều quay của rôto.

– Máy phát điện quay càng nhanh thì Hiệu điện thế tại 2 đầu cuộn dây của máy càng lớn. Ở nước ta, tần số quay của máy phát điện là 50Hz.

2. Máy phát điện xoay chiều trong kỹ thuật

a) Đặc tính kỹ thuật

– Máy phát điện ở trong công nghiệp có thể cho dòng điện có hiệu điện thế xoay chiều là 10,5kV và cường độ là 10kA. Trong những máy này, các cuộn dây dẫn là stato, còn nam châm điện mạnh là rôto.

– Tại Việt Nam, các máy cung cấp điện cho lưới điện quốc gia có tần số là 50Hz.

b) Cách làm quay máy phát điện

– Trong kỹ thuật có nhiều cách để làm quay rôto của máy phát điện như: 

• Sử dụng động cơ nổ 
• Sử dụng tuabin nước 
• Sử dụng cánh quạt gió…,

– Một số hình ảnh về nhà máy phát điện:

 

II – Giải bài tập Máy phát điện xoay chiều SGK Vật lí 9

Câu C1 | Trang 93 SGK Vật Lý 9 

Hình 34.1 có vẽ sơ đồ cấu tạo của một máy phát điện có cuộn dây quay và ở hình 34.2 có vẽ sơ đồ một máy phát điện có nam châm quay.

Hãy chỉ ra những bộ phận chính của từng loại máy phát điện này và nêu lên điểm giống nhau và khác nhau của chúng

Hướng dẫn giải

Những bộ phận chính:

• Máy phát điện có cuộn dây quay: Cấu tạo gồm có một nam châm được giữ cố định và một cuộn dây dẫn được đặt xuyên qua nó, cuộn dây dẫn có thể quay được và trên cuộn dây dẫn có gắn thanh quét và các vành khuyên.
• Máy phát điện có nam châm quay: Cấu tạo gồm có hai bộ phận chính là cuộn dây dẫn và nam châm. Nam châm có thể quay được còn cuộn dây dẫn được gắn cố định. 

So sánh hai loại máy phát với nhau: 

– Giống nhau: Đều có hai bộ phận là một bộ phận đứng yên cùng với một bộ phận có thể quay được.

– Khác nhau: 

• Máy phát điện có cuộn dây quay: Nam châm đóng vai trò là stato còn cuộn dây đóng vai trò là rôto.
• Máy phát điện có nam châm quay: Cuộn dây đóng vai trò là stato còn nam châm đóng vai trò là rôto.

Câu C2 | Trang 93 SGK Vật Lý 9 

Giải thích tại vì sao khi cho nam châm (hoặc cuộn dây) quay thì ta lại thu được dòng điện xoay chiều bên trong các máy trên khi nối hai cực của máy cùng với các dụng cụ tiêu thụ điện.

Hướng dẫn giải

Khi cho nam châm (hoặc cuộn dây) quay thì ta có thể thu được dòng điện xoay chiều bên trong các máy trên khi nối hai cực của máy cùng với các dụng cụ tiêu thụ điện bởi vì: Khi quay nam châm (hoặc cuộn dây), bên trong cuộn dây sẽ xuất hiện dòng điện cảm ứng, vì số đường sức từ xuyên qua tiết diện S của cuộn dây tăng hoặc giảm (biến thiên) nên dòng điện cảm ứng xuất hiện bên trong cuộn dây là dòng điện xoay chiều 

Câu C3 | Trang 94 SGK Vật Lý 9 

Hãy so sánh điểm giống nhau và khác nhau trong cấu tạo và hoạt động của đinamô xe đạp và máy phát điện xoay chiều công nghiệp.

Hướng dẫn giải

Giống nhau:

• Đều có cấu tạo gồm nam châm là rôto và cuộn dây là stato.
• Đều sử dụng để tạo ra dòng điện xoay chiều

Khác nhau: 

• Đinamô có kích thước nhỏ, sử dụng nam châm vĩnh cửu có thể xoay ở xung quanh cuộn dây nhờ có núm của đinamô, tạo ra được dòng điện có cường độ nhỏ đủ để làm bóng đèn sáng.
• Máy phát điện xoay chiều dùng trong công nghiệp có kích thước lớn, sử dụng nam châm điện thay thế cho nam châm vĩnh cửu để tạo ra được từ trường mạnh. Có nhiều cách để làm quay rôto của máy phát điện như: dùng tuabin nước, dùng động cơ nổ, dùng cánh quạt gió,… Máy phát điện xoay chiều trong công nghiệp thường sẽ tạo ra dòng điện có công suất, cường độ và điện áp lớn.

 

III – Bài tập Trắc nghiệm Máy phát điện xoay chiều

Câu 1: Thông tin nào ở dưới đây là đúng khi so sánh về sự giống nhau và khác nhau trong cấu tạo và hoạt động của đinamô xe đạp và những máy phát điện xoay chiều ở trong công nghiệp?

A) Đều có hai bộ phận chính gồm cuộn dây để tạo ra dòng điện và nam châm để tạo ra từ trường. Một trong hai bộ phận quay, bộ phần còn lại đứng yên.

B) Kích thước của Đinamô xe đạp nhỏ, cho một hiệu điện thế nhỏ và tạo ra được dòng điện có cường độ nhỏ, trong khi đó máy phát điện xoay chiều dùng trong công nghiệp lại có kích thước lớn, có thể tạo ra một dòng điện có công suất lớn hơn và cho một hiệu điện thế lớn hơn.

C) Đinamô xe đạp chỉ gắn ở trên xe đạp còn máy phát điện xoay chiều dùng trong công nghiệp có thể sử dụng tại nhiều nơi khác nhau.

D) Cả ba thông tin A, B, C đều đúng.

Hướng dẫn trả lời

→ Đáp án D

Câu 2: Trong máy phát điện xoay chiều bắt buộc cần phải có bộ phận chính nào để có thể tạo ra được dòng điện?

A) Nam châm vĩnh cửu.

B) Cuộn dây dẫn và nam châm.

C) Nam châm điện và sợi dây dẫn nối với hai cực của nam châm.

D) Cuộn dây dẫn có lõi sắt.

Hướng dẫn trả lời

→ Đáp án B

Câu 3: Trong máy phát điện xoay chiều, khi mà nam châm quay thì bên trong cuộn dây dẫn xuất hiện dòng điện xoay chiều. Sau đây, câu giải thích nào là đúng?

A) Từ trường xuyên qua tiết diện của cuộn dây luôn tăng.

B) Số đường sức từ xuyên qua tiết diện của cuộn dây luôn luôn tăng.

C) Số đường sức từ xuyên qua tiết diện của cuộn dây luân phiên tăng hoặc giảm.

D) Từ trường xuyên qua tiết diện của cuộn dây không biến đổi.

Hướng dẫn trả lời

→ Đáp án C

Câu 4: Bộ góp của máy phát điện xoay chiều sẽ gồm có những chi tiết chính nào?

A) Hai chổi quét và hai vành bán khuyên.

B) Hai chổi quét và hai vành khuyên.

C) Một vành khuyên, một vành bán khuyên và hai chổi quét.

D) Chỉ có hai vành khuyên.

Hướng dẫn trả lời

→ Đáp án B

Câu 5: Trên thực tế, người ta làm ra rôto của máy phát điện xoay chiều quay qua cách nào?

A) Dùng động cơ nổ.

B) Dùng tua bin nước.

C) Dùng cánh quạt gió.

D) Các cách A, B, C đều đúng.

Hướng dẫn trả lời

→ Đáp án D

Câu 6: Hãy tìm hiểu và cho biết tại Việt Nam các máy phát điện lớn ở trong lưới điện quốc gia có tần số là bao nhiêu?

A) Tần số 100Hz.

B) Tần số 75Hz.

C) Tần số 50Hz.

D) Tần số 25Hz.

Hướng dẫn trả lời

→ Đáp án C

Câu 7: Máy phát điện xoay chiều gồm có mấy bộ phận chính?

A) 1

B) 2

C) 3

D) 4

Hướng dẫn trả lời

→ Đáp án B

Câu 8: Chọn phát biểu đúng khi đem so sánh giữa đinamô ở xe đạp và máy phát điện xoay chiều dùng trong công nghiệp.

A) Cả hai đều dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ để hoạt động.

B) Cuộn dây tạo ra dòng điện là phần quay.

C) Nam châm tạo ra từ trường là phần đứng yên.

D) Đinamô sử dụng nam châm điện còn máy phát điện công nghiệp sử dụng nam châm vĩnh cửu.

Hướng dẫn trả lời

→ Đáp án A

Câu 9: Máy phát điện dùng trong công nghiệp sẽ cho dòng điện có cường độ:

A) 1 kA

B) 1 A

C) 10 kA

D) 100 kA

Hướng dẫn trả lời

→ Đáp án C

Câu 10: Chọn phát biểu đúng

A) Bộ phận đứng yên được gọi là rôto.

B) Bộ phận quay được gọi là stato.

C) Có hai kiểu máy phát điện xoay chiều.

D) Máy phát điện quay càng nhanh thì hiệu điện thế tại hai đầu cuộn dây của máy càng nhỏ.

Hướng dẫn trả lời

→ Đáp án C

Vậy là quý thầy cô, quý phụ huynh và các em học sinh đã tham khảo hết nội dung bài giới tài liệu về chuyên đề Máy phát điện xoay chiều do HOCMAI biên soạn và đăng tải. Hy vọng bài viết sẽ cung cấp những kiến thức bổ ích và hỗ trợ các em học tốt môn Vật Lý 9.