Máy điện hay lạ khó chu văn biên

Trích sách “Tuyển chọn những bài toán Hay – Lạ – Khó môn Vật Lý, Chu Văn Biên” Quý thầy cô cần bản word : Xin liên hệ giaovienchuyenly@gmail.com CHỦ ĐỀ 14. MÁY ĐIỆN Vấn đề 1: Các đại lượng đặc trưng của máy phát điện xoay chiều 1 pha f = np Nếu máy phát có p cặp cực nam châm và rôto quay với tốc độ n vòng/s thì tần số dòng điện do máy phát ra: . Nếu máy phát có p cặp cực nam châm và rôto quay với tốc độ n vòng/phút thì tần số dòng điện do máy phát ra: f = np 60 . Nếu lúc đầu pháp tuyến của khung dây r n ur B hợp với cảm ứng từ Φ1 = BS cos(ω t + α ) thì biểu thức từ thông gửi qua một vòng dây . Nếu trong cuộn dây có N vòng giống nhau, thì suất điện động xoay chiều trong cuộn dây là: e = −N d Φ1 = ω NBS sin(ωt + α ) dt . Φ 0 = BS Từ thông cực địa gửi qua 1 vòng dây: . E0 = ω NBS Biên độ của suất điện động là: . E= E0 2 = ωNBS 2 Suất điện động hiệu dụng: Chú ý: Nếu lúc đầu Nếu lúc đầu Nếu lúc đầu r n r n r n cùng hướng với ur B ngược hướng với vuông góc với ur B thì ur B α =0 thì (mặt khung vuông góc với α =π ur B (mặt khung vuông góc với α = ±π 2 thì (mặt khung song song với ). ur B ur B ). ). một góc α Trích sách “Tuyển chọn những bài toán Hay – Lạ – Khó môn Vật Lý, Chu Văn Biên” Quý thầy cô cần bản word : Xin liên hệ giaovienchuyenly@gmail.com Ví dụ 1: Một máy phát xoay chiều một pha có phần cảm là rôto quay với tốc độ 375 vòng/phút. Nếu nối hai cực máy phát với bóng đèn neon thì trong một giây số lần đèn sáng là 100 lần. Số cặp cực của rôto bằng A. 12. B. 4. C. 16. D. 8. Hướng dẫn Trong một giây số lần đèn sáng là 2f =100 lần f = Từ công thức np 375 p ⇒ 50 = ⇒ p =8⇒ 60 60 ⇒ f =50 Hz. Chọn D. Ví dụ 2: Một khung dây dẫn quay đều quanh trục xx’ với tốc độ 150 vòng/phút trong một từ trường đều có cảm ứng từ B vuông góc với trục quay xx’ của khung. Ở một thời điểm nào đó từ thông gửi qua khung dây là 4 Wb thì suất điện động cảm ứng trong khung dây bằng A. 4,5 Wb. B. 15π 5π (V). TỪ thông cực đại gửi qua khung dây bằng Wb. C. 6 Wb. D. 5 Wb Hướng dẫn ω = 2π f = 2π Tần số góc: np 150.1 = 2π = 5π (rad / s) 60 60 E0 = ω NBS = ω N Φ 0 Suất điện động cực đại: Biểu thức từ thông và biểu thức suất điện động: 2 2 Φ = Φ 0 cos ωt  e = Φ ' = −ωΦ 0 sin ω t 2 Φ   e   4   15π  ⇒ ÷ + ÷ =1⇒  ÷ + ÷ = 1 ⇒ Φ 0 = 5(Wb) ⇒  Φ 0   −ωΦ 0   Φ 0   5πΦ 0  Chọn D. Ví dụ 3: Hai máy phát điện xoay chiều một pha phát ra dòng điện xoay chiều có cùng tần số f. Máy thứ nhất có p cặp cực, rôto quay với tốc độ 27 vòng/s. Máy thứ hai có 4 cặp cực quay với tốc độ n vòng/s ( với Hướng dẫn 10 ≤ n ≤ 20 ). Tính f. Trích sách “Tuyển chọn những bài toán Hay – Lạ – Khó môn Vật Lý, Chu Văn Biên” Quý thầy cô cần bản word : Xin liên hệ giaovienchuyenly@gmail.com f1 = f2 ⇒ n1 p1 = n2 p2 ⇒ 27. p = n.4 ⇒ n = 27 p 10≤ n≤20  →1, 4 < p < 2,96 4 ⇒ f = n1 p1 = 27.2 = 54(Hz) ⇒ Vì p là số nguyên nên p = 2 Chọn D. ∆p ∆n Chú ý: Khi máy phát có số cặp cực thay đổi và số vòng quay thay đổi (nên đổi đơn vị là vòng/giây) thì tùy thuộc vào từng trường hợp để lựa chọn dấu ‘+’ hay dấu ‘-’ trong các công thức sau: ∆n (vßng / s )  f1   f1 = n1 p1 ⇒ n1 = p1   f = n p = ( n ± ∆n ) ( p ± ∆p ) ⇒ p = ? 2 2 1 1 1  2 Ví dụ 4: Một máy phát điện xoay chiều một pha phát ra dòng điện có tần số 60 Hz. Nếu thay roto của nó bằng một roto khác có nhiều hơn một cặp cực, muốn tần số vẫn là 60 Hz thì số vòng quay của roto tỏng một giờ thay đổi 7200 vòng. Tính số cặp cực của roto cũ. A. 10. B. 4. C. 15. D. 5. Hướng dẫn ∆N = 7200(vßng) 7200(vßng ) = = 2(vßng / s ) h 3600(s ) f1 = n1 p1 = 60( Hz) ⇒ n1 = p2 = p1 + 1 Khi 60 p1 f2 = f1 mà n2 = n1 − 2 nên tốc độ quay phải giảm tức là : f2 = n2 p2 = ( n2 − 2 ) ( p1 + 1) n1 = Thay f2 = 60 Hz và 60 p1 ta được:  60  60 =  − 2 ÷( p1 + 1) ⇒ p1 = 5 ⇒  p1  Chọn D. Trích sách “Tuyển chọn những bài toán Hay – Lạ – Khó môn Vật Lý, Chu Văn Biên” Quý thầy cô cần bản word : Xin liên hệ giaovienchuyenly@gmail.com Ví dụ 5: Một khung dây dẫn dẹt hình tròn có bán kính 1 cm gồm có 1000 vòng, quay với tốc độ 1500 (vòng/phút) quanh một trục nằm trong mặt phẳng của khung dây, trong một từ trường đều có cảm ứng từ 0,2 T có hướng vuông góc với trục quay. Tính suất điện động hiệu dụng trong khung dây. A. 8 (V) B. 5 (V) C. 7 (V) D.6 (V) Hướng dẫn f = np = 25 ( Hz ) 60 E= N.2π f . BS N.2π f . Bπ r 2 1000.2π .25.0,2π .10−4 = = ≈ 7( V) ⇒ 2 2 2 Chọn C. Ví dụ 6: Phần cảm của một máy phát điện xoay chiều có hai cặp cực. Các cuộn dây của phần ứng mắc nối tiếp vào có số vòng tổng cộng là 240 vòng. Từ thông cực đại qua mỗi vòng dây và có tốc độ quay của rôto phải có giá trị thế nào để suất điện động có giá trị hiệu dụng là 220 V và tần số 50 Hz? A. 5 (mWb); 30 (vòng/s). B. A. 4 (mWb); 30 (vòng/s). C. A. 5 (mWb); 80 (vòng/s). D. A. 4 (mWb); 25 (vòng/s). Hướng dẫn f = np ⇒ n = E= E0 2 = f = 25(vßng / s ) p N 2π f Φ 0 2 ⇒ Φ0 = E 2 220 2 = ≈ 4.10−3 (Wb) ⇒ N 2π f 240.2π .50 Chọn D. Chú ý: Nếu mạch được nối kín và tổng điện trở thuần của mạch là R thì cường độ hiệu dụng, công suất tỏa nhiệt và nhiệt lượng tỏa ra lần lượt là: E= Nω BS 2 ;I = E ; P = I 2 R; Q = Pt = I 2 Rt R Ví dụ 7: Phần ứng của một máy phát điện xoay chiều một pha có 200 vòng dây. Từ thông qua mỗi vòng dây có giá trị cực đại là 2 mWb và biến thiên điều hoàn với tần số 50 Hz. Hai đầu khung dây nối với điện trở R= 1000 Ω. Tính nhiệt lượng tỏa ra trên R trong thời gian 1 phút. Trích sách “Tuyển chọn những bài toán Hay – Lạ – Khó môn Vật Lý, Chu Văn Biên” Quý thầy cô cần bản word : Xin liên hệ giaovienchuyenly@gmail.com A. 417 J. B. 474 J. C. 465 J. D.470 J. Hướng dẫn ω = 2π f = 100π ( rad / s ) E 2 t ( Nω BS ) t ( 200.100π .0,002 ) Q = I Rt = 0 = = ≈ 474 ( J ) ⇒ 2R 2R 2.1000 2 2 2 Chọn B. Ví dụ 8: Một vòng dây có diện tích S = 0,01 m2 và điện trở R = 0,45 Ω, quay đều với tốc độ góc ω = 100 rad/s trong một từ trường đều có cảm ứng từ B = 0,1 T xung quanh một trục nằm trong mặt phẳng vòng dây và vuông góc với các đường sức từ. Nhiệt lượng tỏa ra trong vòng dây khi nó quay được 1000 vòng là A. 1,39 J. B. 0,35 J. C. 2,19 J. D. 0,7 J. Hướng dẫn 2π 2π  t = nT=n = 1000. = 20π ( s )  ω 100   I0 = Nω BS = 1.100.0,1.0,01 = 2 ( A ) R 0, 48 9  2 ⇒ Q = I2R t = 1 2 12 I0 Rt =  ÷ .0, 45.20π ≈ 0,7 ( J ) ⇒ 2 29 Chọn D.  ...Trích sách “Tuyển chọn toán Hay – Lạ – Khó môn Vật Lý, Chu Văn Biên Quý thầy cô cần word : Xin liên hệ giaovienchuyenly@gmail.com Ví dụ 1: Một máy phát xoay chiều pha có phần cảm rôto... dây nối với điện trở R= 1000 Ω Tính nhiệt lượng tỏa R thời gian phút Trích sách “Tuyển chọn toán Hay – Lạ – Khó môn Vật Lý, Chu Văn Biên Quý thầy cô cần word : Xin liên hệ giaovienchuyenly@gmail.com... n2 − ) ( p1 + 1) n1 = Thay f2 = 60 Hz 60 p1 ta được:  60  60 =  − ÷( p1 + 1) ⇒ p1 = ⇒  p1  Chọn D Trích sách “Tuyển chọn toán Hay – Lạ – Khó môn Vật Lý, Chu Văn Biên Quý thầy cô cần word