Nguyên lý chung của máy phát điện là dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ.
Khi có một thanh dây, chiều dài l chuyển động cắt các đường sức trong từ trường
của một nam châm vĩnh cửu N - S với vận tốc v (hình 4.1), thì trong thanh dây sẽ
xuất hiện sức điện động cảm ứng e, và được tính bằng công thức:
e = - Blv sin
Trong đó: B là cường độ từ trường (tesla), l là chiều dài thanh dây (m), v là tốc độ chuyển động
của thanh dây (m/s), là góc lệch giữa phương
chuyển động của thanh dây với véctơ từ thông B.
l v
N
Nếu thanh dây chuyển động song song với đường
sức, thì = 0, sin = 0 và do đó e = 0.
Nếu thanh dây chuyển động vuông góc với đường sức, thì = 900 và sin
=1, do đó e = Emax (Em) = - Blv. Dấu - biểu thị sức điện động xuất hiện trong thanh dây tuân theo định luật cảm ứng điện từ của Lenxơ. Chiều của sức điện động cảm ứng được xác định bằng quy tắc bàn tay phải.
Vận dụng nguyên lý chung trên, người ta cho một khung dây chuyển động quay đều quanh một trục với vận tốc không đổi trong từ trường của một nam
châm vĩnh cửu N - S (hình 4.2), thì trong khung dây sẽ xuất hiện sức điện động cảm ứng, và được tính bằng công thức:
e = - Blvsin = Emaxsint
Đồ thị biễu diễn sức điện động cảm ứng trong khung dây có dạng hình sin với chu kỳ 2.
Hình 4.2
Sơ đồ nguyên tắc máy phát điện xoay chiều và đồ thị sức điện động hình sin
Trong thực tế kỹ thuật, từ thông B không do nam châm vĩnh cửu sinh ra, mà do một nam châm điện và để tăng tần số dao động của điện áp, người ta tăng số cặp
cực N - S của nam châm. Thông thường máy phát điện xoay chiều có từ trường
quay còn khung dây đứng yên. Khung dây không chỉ có một vòng mà là một cuộn
dây, gồm nhiều vòng dây, do đó sức điện động sing ra tăng gấp bội:
W dt d
e
Trong đó, d là tốc độ biến thiên của từ thông qua cuộn dây, W là số vòng
N S -Em