A) MỤC TIÊU
- Rèn kĩ năng sử dụng mô hình máy phát điện xoay chiều ba pha, mắc mạch điện xoay chiều theo hình sao và hình tam giác.
- Tiến hành được thí nghiệm biểu diễn minh họa các pha của dòng xoay chiều ba pha và minh họa cách mắc mạch điện hình sao và tam giác.
- Vận dụng được những kiến thức đã học trong học phần Lí luận dạy học vật lí để xác định được thí nghiệm cần tiến hành, hình thức và phương án tiến hành thí nghiệm.
- Có kĩ năng soạn thảo đoạn bài học có sử dụng thí nghiệm trong bài: “Bài 17. Máy phát điện xoay chiều” (SGK vật lí 12 theo chương trình chuẩn) hoặc “Bài 30. Máy phát điện xoay chiều” (SGK vật lí 12 nâng cao).
- Rèn kĩ năng sử dụng phối hợp các phương pháp dạy học trong quá trình tập giảng đoạn bài học.
B) NỘI DUNG
1. Mục đích của thí nghiệm
- Minh họa nguyên tắc cấu tạo và hoạt động của máy phát điện xoay chiều ba pha.
2. Cơ sở lí thuyết
- Dòng điện xoay chiều ba pha là hệ thống ba dòng điện xoay chiều được gây ra bởi ba suất điện động xoay chiều có cùng tần sô, cùng biên độ nhưng lệch pha nhau từng đôi một là 2
3
π
.
- Dòng điện xoay chiều ba pha được tạo ra nhờ máy phát điện xoay chiều ba pha có roto là một nam châm điện, còn stato là ba cuộn dây riêng rẽ, hoàn toàn giống nhau, được cuốn trên ba lõi sắt được đặt lệch nhau 2
3
π
trên một vòng tròn. Ba cuộn dây được mắc với mạch ngoài theo hình sao hoặc hình tam giác.
3. Hướng dẫn thực hành
a. Dụng cụ thí nghiệm
- Mô hình máy phát điện ba pha (2) gồm: Stato là ba cuộn dây đồng (mỗi cuộn 2500 vòng, đường kính dây là 0,31mm có lõi sắt, được quấn trên 3 khung nhựa có kích thước
55mm 55mm 45mm× × ) được đặt lệch nhau 2 3
π
. Trên mỗi cuộn dây có lắp một đèn LED màu xanh, đỏ hoặc vàng. Roto của máy phát là thanh thép có kích thước 90mm 25mm 12mm× × ở hai đầu thanh có gắn nam châm đất hiếm. Roto được gắn tay quay bằng kim loại và có thể quay quanh một trục cố định.
- Mô hình máy phát điện xoay chiều ba pha được gắn trên một bảng nhựa có đế (1). Trên bạng nhựa có các mạch hình sao và tam giác với 7 đèn LED và 7 lỗ cắm (3).
b. Tiến trình thí nghiệm
* Minh họa các pha của dòng điện xoay chiều ba pha
Hình 16. Thí nghiệm máy phát điện xoay chiều 3 pha
- Nối đầu ra của mỗi cuộn dây sato với một bóng đèn LED.
- Quay roto đều tay và nhận xét về sự sáng, tối (đồng thời hay không) của các đèn LED. Từ đó nhận xét về sự lệch pha giữa ba dòng điện xoay chiều tạo thành dòng ba pha.
* Mắc mạch điện hình sao và hình tam giác
- Mắc mạch điện hình sao: nối ba cực B, C, A ở hàng dưới với nhau và với dây trung hòa, ba cực A, B, C ở hàng trên nối với ba đèn LED được mắc theo mạch hình sao. Quay roto để tạo ra dòng điện xoay chiều ba pha và quan sát độ sáng của các đèn. Rút ra nhận xét về sự lệch pha của dòng điện trong ba nhánh của mạch.
- Mắc mạch điện hình tam giác: Nối các cực A, B, C ở hàng trên với các cực A, B, C ở hàng dưới tương ứng từng đôi một. Ta nối ba cực này với ba đèn LED mắc hình tam giác rồi quay roto để quan sát độ sáng của các đèn LED. Rút ra nhận xét về sự lệch pha của dòng điện trong ba nhánh của mạch.
4. Nội dung báo cáo
KHẢO SÁT MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU BA PHA.
Họ và tên:...Lớp:...Nhóm:... Ngày làm thực hành:...
1. Mục đích
2. Tóm tắt lí thuyết 3. Kết quả thí nghiệm
- Nhận xét về sự lệch pha giữa ba dòng điện xoay chiều của máy phát điện xoay chiều ba pha. - Nhận xét về sự lệch pha giữa các dòng điện trong các nhánh của mạch điện hình sao và hình tam giác.
4. Trả lời câu hỏi: Trả lời các câu hỏi và bài tập 1, 2, 3, 4 (trang 35).
C) TÀI LIỆU HỌC TẬP
Việt Nam, Hà Nội, 2009.
trình điện tử của khoa Vật lí, trường đại học sư phạm Hà Nội.
1. Nguyễn Xuân Thành, Giáo trình hướng dẫn thực hành thí nghiệm vật lí phổ thông, giáo 2. Sách giáo khoa Vật lí lớp 12, NXB giáo dục.
3. Nguyễn Sỹ Đức (chủ biên) - Nguyễn Ngọc Hưng - Đặng Thị Oanh - Dương Tiến Sĩ, Lắp
đặt, sử dụng, bảo quản, bảo dưỡng các thiết bị dạy học ở trường THPT, tập 4, NXB Giáo dục
D) CÂU HỎI, BÀI TẬP, NỘI DUNG ÔN TẬP VÀ THẢO LUẬN
1. Khi chuyển cách mắc các cuộn dây của máy phát điện từ hình sao sang cách mắc hình tam giác thì điện áp dây tăng lên hay giảm đi bao nhiêu lần?
2. Chứng minh rằng trong cách mắc mạch điện hình tam giác: Ud =Up và trong cách mắc mạch điện hình sao Ud = 3Up
3. Trong trường hợp ba suất điện động của máy phát ba pha mắc theo hình sao và ba tải cũng được mắc theo hình sao thì phải có 4 đường dây nối từ nguồn đến tài. Hãy chứng minh rằng trong số bốn đường dây nối ấy có một đường dây tại đó cường độ luôn bằng không (đường dây trung hòa).
4. Soạn giáo án đoạn bài học có sử dụng thí nghiệm trên trong bài :“Bài 17. Máy phát điện xoay chiều” (SGK vật lí 12 theo chương trình chuẩn) hoặc “Bài 30. Máy phát điện xoay chiều” (SGK vật lí 12 nâng cao).
Bài 12. Các định luật quang hình học