Giải SGK Vật lí 12 Bài 17. Máy phát điện xoay chiều

Ở vị trí 1 và 5 thì suất điện động có giá trị cực đại.

Vì: $Φ=NBS\cos α\Rightarrow {e}_{c}=-\frac{ΔΦ}{Δt}=NBS\sin α$

Ở vị trí 1 và 5 thì mặt phẳng khung dây song song với cảm ứng từ nên góc α = 90$^{o}$. Do đó suất điện động cảm ứng có giá trị cực đại. Ở vị trí 3 thì mặt phẳng khung dây cũng song song với góc α = 90$^{o}$ tuy nhiên dòng điện qua khung dây đã đổi chiều.

Ta có:

$Φ=BS\cos ωt\Rightarrow {e}_{c}=-\frac{ΔΦ}{Δt}=BSω\sin ωt=BSω\cos (\frac{π}{2}-ωt)=BSω\cos (ωt-\frac{π}{2})$

hay có thể viết e$_{c}$ = BSωcos(ωt + φ$_{0}$)

Để dẫn dòng điện ra mạch ngoài, người ta dùng hai vành khuyên đặt đồng trục và cùng quay với khung dây. Mỗi vành khuyên có một thanh quét tì vào. Khi khung dây quay, hai vành khuyên trượt trên hai thanh quét, dòng điện truyền từ khung dây qua hai thanh quét ra ngoài.

- Nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ (đây là hiện tượng hình thành một suất điện động (điện áp) trên một vật dẫn khi vật dẫn này được đặt trong một từ trường biến thiên).

- Có hai cách để tạo ra dòng điện xoay chiều như sau:

Cách thứ nhất: Cho nam châm quay xung quanh sau khi đặt một cuộn dây dẫn kín.

Cách thứ hai: Từ trường của nam châm để cuộn dây dẫn kín quay quanh.

Từ thông qua khung dây: $Φ=NBS\cos ωt$

Suất điện động xoay chiều: $e=-\frac{ΔΦ}{Δt}=NBSω\sin ωt=NBSω\cos (ωt-\frac{π}{2})$

Một số cách giảm hao phí trong truyền tải điện năng đi xa bằng dòng điện xoay chiều:

- Giảm khoảng cách truyền từ nhà máy đến nơi tiêu thụ.

- Sử dụng dây dẫn có điện trở suất nhỏ như đồng, nhôm, ...

- Tăng tiết diện dây dẫn.

- Tăng điện áp hiệu dụng ở nhà máy phát điện khi đưa lên đường dây dẫn và giảm điện áp hiệu dụng ở nơi tiêu thụ tới giá trị cần thiết.

- Biển báo an toàn điện là loại biển báo thường được sử dụng ở các cơ sở sản xuất, kinh doanh, công trình,… nhằm mục đích cấm, cảnh báo, chỉ dẫn người lao động để đảm bảo an toàn điện khi thực hiện các hoạt động tại nơi làm việc.

- Biển báo an toàn điện được chia thành 03 (ba) loại: Biển cấm, biển cảnh báo và biển chỉ dẫn.

Việc tuân thủ quy tắc an toàn khi sử dụng điện xoay chiều trong cuộc sống:

- Đảm bảo được sức khoẻ của bản thân và gia đình.

- Nâng cao tuổi thọ của thiết bị điện.

- Tránh lãng phí điện năng, đảm bảo an ninh điện.

• Ý nghĩa của các thông số ghi trên các thiết bị điện.

- Kí hiệu … A cho biết dòng điện có thể chạy qua thiết bị để thiết bị hoạt động bình thường.

- Kí hiệu … W cho biết công suất định mức của thiết bị.

- Kí hiệu … V cho biết điện áp chạy qua thiết bị để thiết bị hoạt động bình thường.

• Giải thích được cách tạo ra dòng điện xoay chiều trong nhà máy thuỷ điện.

• Ý nghĩa của các thông số ghi trên các thiết bị điện.

- Kí hiệu … A cho biết dòng điện có thể chạy qua thiết bị để thiết bị hoạt động bình thường.

- Kí hiệu … W cho biết công suất định mức của thiết bị.

- Kí hiệu … V cho biết điện áp chạy qua thiết bị để thiết bị hoạt động bình thường.

• Giải thích được cách tạo ra dòng điện xoay chiều trong nhà máy thuỷ điện.

Nhà máy thủy điện được cấu tạo bởi các thành phần sau đây:

1. Đập thủy điện: giúp chứa nước tạo ra một hồ chứa lớn.

2. Ống dẫn nước: Dẫn nguồn nước đến tuabin.

3. Tua bin: Tua bin giúp gắn liền với máy phát điện ở phía trên nhờ một trục. Loại tuabin phổ biến dùng cho nhà máy thủy điện là Turbine Francis, có hình dạng giống như một đĩa lớn với những cánh cong. Mỗi chiếc tuabin có khối lượng lên tới khoảng 172 tấn và quay với tốc độ 90 vòng mỗi phút.

4. Máy phát điện: Là loại máy gồm một loạt các nam châm khổng lồ quay quanh cuộn dây đồng.

5. Máy biến áp đặt bên trong nhà máy điện tạo ra dòng điện xoay chiều AC và chuyển đổi nó thành dòng điện có điện áp cao hơn.

6. Đường dây điện: Đường dây điện gồm ba dây pha của năng lượng điện được sản xuất và một dây trung tính.

7. Cống xả: Giúp đưa nước chảy qua các đường ống và chảy vào hạ lưu sông.

Nguyên lý hoạt động của nhà máy thủy điện:

Quá trình vận hành nhà máy thủy điện gồm có bốn giai đoạn chính:

Giai đoạn 1: Dòng nước với áp lực lớn chảy qua các ống thép lớn được gọi là ống dẫn nước có áp tạo ra các cột nước khổng lồ với áp lực lớn đi vào bên trong nhà máy.

Giai đoạn 2: Nước chảy mạnh làm quay tuabin của máy phát điện, năng lượng cơ học được chuyển hóa thành điện năng.

Giai đoạn 3: Điện tạo ra đi quá máy biến áp để tạo ra dòng điện cao thế.

Giai đoạn 4: Dòng điện cao thế sẽ được kết nối vào mạng lưới phân phối điện và truyền về các thành phố.

• Đề xuất được một số biện pháp sử dụng điện an toàn trong gia đình.

Các biện pháp an toàn khi sử dụng điện cần ghi nhớ

1. Lắp đặt thiết bị đóng cắt điện đúng cách.

2. Lựa chọn thiết bị đóng cắt điện phù hợp.

3. Vị trí lắp đặt cầu dao, cầu chì, công tắc, ổ điện.

4. Giữ khoảng cách an toàn với nguồn điện trong gia đình.

5. Tránh xa nơi điện thế nguy hiểm.

6. Tránh sử dụng thiết bị điện khi đang sạc.