Bài Tập Về Cách Tạo Ra Dòng Điện Xoay Chiều : Bài 1:

Bài giải:

Mạch xoay chiều RLC nối tiếp cũng có tần số riêng

o 

nhưng bị

nguồn xoay chiều gây dao động cưỡng bức. Vì có E biến thiên nên cũng có

B biến thiên. Vậy có thể coi nó như một mạch dao động.

Chỉ khác là vì có tần số thấp (50Hz) nên năng lượng bé, mạch dao động kín, điện từ trường của nó vì vậy khó bức xạ và truyền đi xa.

Bài 5:

Tiến trình hướng dẫn học sinh giải:

Hoạt động của giáo viên

Hoạt động của học sinh
Máy biến áp cấu tạo gồm những	Máy biến áp cấu tạo gồm hai
phần nào?	cuộn dây có số vòng khác nhau
	được cuốn trên một lõi sắt kín
	gồm các lá thép ghép cách điện với
	nhau. Cuộn thứ nhất nối với nguồn
	điện xoay chiều gọi là cuộn sơ
	cấp, cuộn thứ hai nối với tải tiêu

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 169 trang tài liệu này.

Công suất của dòng điện trong

thụ gọi là cuộn thứ cấp. Mạch sơ cấp: P1 = U1I1. Mạch thứ cấp: P2 = U2I2. Nếu hao phí điện năng trong máy biến áp không đáng kể thì có thể coi P1 = P2. Máy biến áp hàn điện là máy hạ áp nên U2 < U1 I2 > I1 dây của cuộn thứ cấp lớn có tiết diện lớn hơn dây của cuộn sơ cấp.
	mạch sơ cấp P1 và thứ cấp P2 có
	biểu thức thế nào? Khi nào thì có
	thể xem P1 = P2?
	Đối với máy biến áp hàn điện (máy
	hạ áp), cường độ dòng điện trong
	mạch thứ cấp và sơ cấp có mối liên
	hệ gì? Rút ra kết luận về tiết diện
	của dây?

Bài giải:

Nếu hao phí điện năng trong máy biến áp không đáng kể thì có thể coi công suất của dòng điện trong mạch sơ cấp và trong mạch thứ cấp là bằng nhau

P1 = P2 , tức là U1I1 = U2I2

Với máy biến áp hàn điện (máy hạ áp) thì U2 < U1 nên I2 > I1. Suy ra, cuộn dây thứ cấp có tiết diện lớn hơn cuộn dây sơ cấp.

II. BÀI TẬP ĐỊNH LƯỢNG.

Chủ đề 1: DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU KHÔNG PHÂN NHÁNH (MẠCH R, L, C MẮC NỐI TIẾP)

1. Dạng 1: CÁCH TẠO RA DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU

1.1. Phương pháp giải chung:

Thông thường bài tập thuộc dạng này yêu cầu ta tính từ thông, suất điện

động cảm ứng xuất hiện trong khung dây quay trong từ trường. Ta sử dụng các công thức sau để giải:

Tần số góc:

  2 no

(đơn vị: rad/s)

Tần số

khung:

của suất điện động cảm

ứng trong khung bằng tần số

quay của

f   

2

(Đơn vị: Hz) (Với no : số vòng quay trong mỗi giây)

Chu kỳ quay của khung dây:

T  1  1  2

(đơn vị: s)

f no 

Biểu thức từ thông:

  o cost  

, với

o  NBS

Biểu thức suất điện động:

e  '  Eo sin t  

uur uur

, Với B,n

lúc t = 0

   

Hay

e  Eo cost o 

, với

Eo  NBS

(đơn vị: V)

Vẽ đồ thị: Đường sin:

có chu kì T  2



có biên độ Eo.

1.2. Bài tập về cách tạo ra dòng điện xoay chiều: Bài 1:

Một khung dây có diện tích S = 60cm2 quay đều với vận tốc 20 vòng trong một giây. Khung đặt trong từ trường đều B = 2.102T. Trục quay của khung vuông góc với các đường cảm ứng từ, lúc t = 0 pháp tuyến khung dây

n có hướng của B .

a. Viết biểu thức từ thông xuyên qua khung dây.

b. Viết biểu thức suất điện động cảm ứng xuất hiện trong khung dây.

Bài 2:

Một khung dây dẫn gồm N = 100 vòng quấn nối tiếp, diện tích mỗi vòng dây là S = 60cm2. Khung dây quay đều với tần số 20 vòng/s, trong một từ trường đều có cảm ứng từ B = 2.102T. Trục quay của khung vuông góc

với

B .

a. Lập biểu thức của suất điện động cảm ứng tức thời.

b. Vẽ đồ thị biểu diễn suất điện động cảm ứng tức thời theo thời gian.

Bài 3:

Một khung dây dẫn có N = 100 vòng dây quấn nối tiếp, mỗi vòng có diện tích S = 50cm2. Khung dây được đặt trong từ trường đều B = 0,5T. Lúc t

= 0, vectơ pháp tuyến của khung dây hợp với

B góc

  

. Cho khung dây

quay đều quanh trục

 (trục

đi qua tâm và song song với một cạnh của

khung) vuông góc với B với tần số 20 vòng/s. Chứng tỏ rằng trong khung

xuất hiện suất điện động cảm ứng e và tìm biểu thức của e theo t.

Bài 4:

Khung dây gồm N = 250 vòng quay đều trong từ trường đều có cảm ứng

từ B = 2.102T. Vectơ cảm ứng từ B vuông góc với trục quay của khung.

Diện tích của mỗi vòng dây là S = 400cm2. Biên độ của suất điện động cảm

ứng trong khung là

Eo  4

(V) 12,56 (V).

Chọn gốc thời gian (t = 0) lúc pháp tuyến của khung song song và cùng

chiều với B .

a. Viết biểu thức của suất điện động cảm ứng e theo t.

b. Xác định giá trị của suất điện động cảm ứng ở thời điểm

UC IZC 

UZC

L C

R2  Z Z 2s.

c. Xác định thời điểm suất điện động cảm ứng có giá trị

Bài 5:

e  Eo  6, 28 V.

Một con lắc đơn gồm một dây kim loại nhẹ có đầu trên I cố định, đầu dưới treo quả cầu nhỏ C bằng kim loại. Chiều dài của dây là l = 1m.

a. Kéo C ra khỏi vị trí cân bằng góc o  0,1rad rồi buông cho C dao

động tự do. Lập biểu thức tính góc  hợp bởi dây treo và phương thẳng

đứng theo thời gian t.

b. Con lắc dao động trong từ trường đều có B vuông góc với mặt phẳng

dao động của con lắc. Cho B = 0,5T, chứng tỏ giữa I và C có một hiệu điện thế u. Lập biểu thức của u theo thời gian t.

1.3. Hướng dẫn giải và giải: Bài 1:

Tóm tắt:

S = 60cm2 = 60.104m2

no= 20 vòng/s B = 2.102T

a. Biểu thức ?

b. Biểu thức e?

Các mối liên hệ cần xác lập:

Áp dụng công thức tính tần số góc .

Biểu thức từ thông

xuyên qua khung dây có dạng:

  o cost   

cần tìm o, , .

Vectơ pháp tuyến của khung

n trùng với

B lúc t = 0 = 0

Có o, , viết được biểu thức từ thông .

Tìm Eo = o viết được biểu thức suất điện động cảm hiện trong khung.

Tiến trình hướng dẫn học sinh giải:

ứng xuất

Hoạt động của giáo viên

Hoạt động của học sinh
Chọn gốc thời gian ở thời điểm n	  ur r 0 B, n   o cost    o = NBS   2 no E  Eo cos t    Eo = o.
trùng B có giá trị là bao nhiêu?
Dạng của biểu thức từ thông gởi
qua khung dây?
Từ biểu thức bên, hãy tìm các đại
lượng chưa biết.
Có o, , biểu thức từ thông.
Biểu thức suất điện động cảm ứng
xuất hiện trong khung dây có dạng
thế nào?
Hãy xác định biên độ của suất điện
động cảm ứng Eo.
Có Eo biểu thức suất điện động
cảm ứng e .

Bài giải:

a. Chu kì:

T  1

 1  0,05 (s).

Tần số góc:

  2 no  2 .20  40

(rad/s).

o  NBS 1.2.102.60.104 12.105

(Wb)

Vậy  12.105 cos 40 t (Wb)

b. Eo  o  40 .12.105  1,5.102

(V)

Vậy

E 1,5.102 sin 40 t

(V) Hay

E 1,5.102 cos �40 t   �(V)

� 2 �

� �

Bài 2:

Tóm tắt:

N = 100 vòng

S = 60cm2 = 60.104m2

no = 20 vòng/s B = 2.102T

a. Biểu thức e = ?

b. Vẽ đồ thị biểu diễn e theo t.

Các mối liên hệ cần xác lập:

Chọn gốc thời gian tại thời điểm

n trùng B

ur r

 

�   B, n  0

Áp dụng công thức tính tần số góc Eo biểu thức e.

, suất điện động cảm ứng cực đại

Đồ thị có sạng hình sin qua gốc tọa độ O, có chu kì T, biên độ Eo.

Tiến trình hướng dẫn học sinh giải:

Hoạt động của giáo viên

Hoạt động của học sinh
Chọn gốc thời gian tại thời điểm	e  Eo sin t     Eo sint vì   ur r 0 B, n   2 no Eo = NBS Để vẽ đồ thị thì cần có chu kì T và suất điện động cực đại Eo. Chu kì : T  1 no
n trùng B thì biểu thức của suất
điện động tức thời có dạng như thế
nào?
Để tìm , Eo , ta áp dụng công thức
nào để tính?
Đồ thị biểu diễn e theo t là đường
biểu diễn có dạng hình sin. Vậy để
vẽ đồ thị này thì cần có những yếu
tố nào?

Bài giải:

a. Chu kì:

T  1

 1  0,05 s.

Tần số góc:

  2 no  2 20  40

(rad/s)

Biên độ của suất điện động:

Eo = NBS = 40 .100.2.102.60.104 1,5V

r ur

Chọn gốc thời gian lúc n, B 0 �   0 .

Biểu thức của suất điện động cảm ứng tức thời:

e  Eo sint  1,5sin 40 t (V)

Hay

e  E cost  1,5cos�40 t  

(V).

�

o � 2

b. Đồ thị biểu diễn e theo t là đường hình sin:

Qua gốc tọa độ O.

Có chu kì T = 0,05s

Biên độ Eo = 1,5V.

Bài 3:

Tóm tắt:

N = 100 vòng

S = 50cm2 = 50.104m2 B = 0,5T

t = 0

  

no = 20 vòng/s

Chứng tỏ khung xuất hiện suất điện động cảm ứng e, biểu thức e = ?

Các mối liên hệ cần xác lập:

Khung dây quay đều quanh trục  vuông góc với cảm ứng từ B thì từ

thông qua diện tích S của khung dây biến thiên. Theo định luật cảm ứng điện từ, trong khung dây sẽ xuất hiện suất điện động xoay chiều biến đổi theo thời gian.

Tìm , Eo biểu thức suất điện động cảm ứng tức thời e.

Tiến trình hướng dẫn học sinh giải:

Hoạt động của giáo viên

Hoạt động của học sinh

Điều kiện để xuất hiện suất điện động cảm ứng trong khung dây là gì?

Khi khung dây quay quanh trục  vuông góc với cảm ứng từ B thì nguyên nhân nào đã làm cho từ thông qua khung dây biến thiên?

Để viết được biểu thức suất điện động cảm ứng tức thời e thì ta phải tìm Eo, .

Áp dụng công thức nào để tính Eo, ?

Từ thông qua khung dây biến thiên.

Khi khung dây quay trong từ trường đều có cảm ứng từ B thì góc tạo bởi vectơ pháp tuyến n của khung dây và B thay đổi từ thông qua khung dây biến thiên trong khung dây xuất hiện suất điện động cảm ứng.

  2 no

Eo = NBS

Bài giải:

Khung dây quay đều quanh trục

 vuông góc với cảm ứng từ Bthì góc

hợp bởi vectơ pháp tuyến

n của khung dây và

B thay đổi

từ thông qua

khung dây biến thiên Theo định luật cảm ứng điện từ, trong khung dây

xuất hiện suất điện động cảm ứng.

Tần số góc:   2 no  2 .20  40

(rad/s)

Biên độ của suất điện động :

E   NBS  40 .100.0,5.50.104 31, 42 (V)

 

r ur 

Chọn gốc thời gian lúc n, B  3

Biểu thức của suất điện động cảm ứng tức thời:

e  31, 42sin �40 t   � e  31, 42cos �40 t   �

� 3 �(V) Hay � 6 �(V)

� � � �

Bài 4:

Tóm tắt:

N = 250 vòng B = 2.102T

S = 400cm2 = 400.104m2 Eo = 4 (V) 12,56V

a. biểu thức e ? b. t  1 s , e = ?

c. e  Eo

 6, 28 V , t = ?

Các mối liên hệ cần xác lập:

Chọn gốc thời gian t = 0 lúc pháp tuyến

n của khung song song và cùng

chiều với B �   0 .

Tìm biểu thức suất điện động cảm ứng tức thời e theo t.

Có t thay vào biểu thức e giá trị e.

Thay giá trị

e  Eo

 6, 28 V vào biểu thức e

thời điểm t.

Tiến trình hướng dẫn học sinh giải:

Hoạt động của giáo viên

Hoạt động của học sinh

Đề bài chưa cho và cho Eo. Làm thế nào để tìm ?

Chọn gốc thời gian t = 0 lúc pháp

tuyến n của khung song song và cùng chiều với B điều gì?

  Eo NBS

ur r

  B, n 0

Giá trị của suất điện động cảm

ứng e tại thời điểm t  1 s được

tính bằng cách nào?

Khi e  Eo thì t bằng nhiêu, được 2

tính như thế nào?

Thay t vào biểu thức suất điện động cảm ứng tức thời e giá trị của e.

Thay e  Eo vào biểu thức e t.