Câu hỏi hoạt động trang 73 Vật lý 12 Kết nối tri thức: Dựa trên nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều, hãy thực hiện các nhiệm vụ sau...

Dựa trên nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều, hãy thực hiện các nhiệm vụ sau:

1. Làm thế nào để dẫn dòng điện ra mạch ngoài khi khung dây dẫn quay đều trong từ trường (Hình 17.2)?

2. Thảo luận về:

- nguyên tắc tạo ra suất điện động xoay chiêu.

- các yếu tố cần để tạo ra dòng điện xoay chiều.

- thiết kế phương án tạo ra dòng điện xoay chiều.

Hướng dẫn giải :

Dựa trên nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều

Lời giải chi tiết :

1.

Để dẫn dòng điện ra mạch ngoài khi khung dây dẫn quay đều trong từ trường (Hình 17.2), ta cần sử dụng chổi quét và vành khuyên.

- Chổi quét: là hai thanh kim loại tiếp xúc với vành khuyên.

- Vành khuyên: là hai vòng kim loại được gắn vào hai đầu của khung dây dẫn.

Khi khung dây dẫn quay trong từ trường, dòng điện cảm ứng sẽ xuất hiện trong khung dây. Dòng điện này sẽ đi qua chổi quét và vành khuyên, tạo thành mạch kín. Do đó, dòng điện sẽ được dẫn ra mạch ngoài.

2.

- Nguyên tắc tạo ra suất điện động xoay chiều dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ. Khi khung dây dẫn quay trong từ trường, từ thông qua khung dây sẽ biến thiên. Theo định luật Faraday, sự biến thiên từ thông này sẽ làm xuất hiện suất điện động cảm ứng trong khung dây.

- Để tạo ra dòng điện xoay chiều, cần có các yếu tố sau:

• Khung dây dẫn: Khung dây dẫn phải được làm bằng vật liệu dẫn điện tốt.
• Từ trường: Từ trường có thể được tạo ra bởi nam châm vĩnh cửu hoặc điện nam châm.
• Chuyển động quay: Khung dây dẫn phải quay đều trong từ trường.

- Có hai phương án chính để tạo ra dòng điện xoay chiều:

+ Máy phát điện xoay chiều:

• Cấu tạo: Máy phát điện xoay chiều bao gồm phần cảm (rotor) và phần ứng (stator). Phần cảm tạo ra từ trường, phần ứng gồm các cuộn dây dẫn kín đặt trong từ trường của phần cảm.
• Nguyên tắc hoạt động: Khi phần cảm quay trong từ trường, từ thông qua các cuộn dây dẫn kín trong phần ứng sẽ biến thiên, làm xuất hiện dòng điện cảm ứng trong các cuộn dây.

+ Biến áp:

• Cấu tạo: Biến áp gồm hai cuộn dây dẫn kín: cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp.
• Nguyên tắc hoạt động: Khi đặt điện áp xoay chiều vào cuộn sơ cấp, sẽ xuất hiện từ trường biến thiên xung quanh cuộn sơ cấp. Từ trường biến thiên này sẽ gây ra hiện tượng cảm ứng điện từ trong cuộn thứ cấp, làm xuất hiện dòng điện xoay chiều trong cuộn thứ cấp.