Phan Thị Phượng – THPT Phan ĐÌnh Phùng I ĐẶT VẤN ĐỀ: 1.1 LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI Vật lý môn khoa học tự nhiên nghiên cứu tượng vật lý nói chung điện học nói riêng Những thành tựu vật lý ứng dụng vào thực tiễn sản xuất ngược lại thực tiễn sản xuất thúc đẩy khoa học Vật lý phát triển Vì học vật lý khơng đơn học lý thuyết vật lý mà phải biết vận dụng vật lý vào thực tiễn sản xuất đời sống đặc biệt giai đoạn Không thế, sau em vào học trường đại học, cao đẳng nghề, nhiều trường đòi hỏi kỉ thực nghiệm cao Do q trình giảng dạy vật lý người giáo viên phải rèn luyện cho học sinh có kỹ năng, kỹ xảo thường xuyên vận dụng hiểu biết học để giải vấn đề thực tiễn đặt Các máy điện phần kiến thức quan trọng phần điện học chương trình vật lí 12 Với kiến thức lí thuyết cần hiểu biết chắn kiến thức phần điện, từ tượng cảm ứng điện từ vật lí 11 kết hợp điện xoay chiều chương trình 12 Hơn phần ứng dụng vào thực tiễn tương đối rộng đa dạng Bài tập phần sách tham khảo không nhiều Đa số học sinh gặp nhiều khó khăn giải tập phần Mặt khác năm gần dạng phần đề thi Đại học, Cao đẳng đa dạng Với lí chọn đề tài Với đề tài hi vọng em học sinh không bở ngỡ gặp dạng toán khác máy điện, rèn luyện kỉ giải tập phần điện, góp phần hình thành tư tích cực, khả vận dụng sáng tạo kiến thức vào thực tiễn, nhằm đạt hiệu tốt 1.2 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU: Đề tài tập trung vào nghiên cứu phương pháp giải tập máy phát điện động điện xoay chiều + Mục đích: Nghiên cứu phương pháp giải tập máy điện 1.3 PHẠM VI NGHIÊN CỨU: Nghiên cứu, sử dụng chương trình sách giáo khoa THPT số tài liệu tham khảo 1.4 MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU: Nghiên cứu dùng phương pháp giải tập máy phát điện động điện nhằm góp phần nâng cao chất lượng dạy học mơn vật lí theo u cầu đổi 1.5 GIẢ THIẾT KHOA HỌC Từ tiềm sách giáo khoa, áp dụng phương pháp dạy học sử dụng phương tiện có, giáo viên quan tâm đến việc rèn luyện kỉ giải tập cho học sinh chất lượng dạy học mơn vật lí nâng cao 1.6 NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU Đề tài làm rõ vấn đề sau: - Hệ thống hố vấn đề lí luận kỹ quan điểm rèn luyện kỷ giải tập vật lí cho học sinh - Hệ thống hoá kiến thức giải tập dạng phần máy phát điện động điện - Thực nghiệm sư phạm để xét tính khả thi hiệu đề tài 1.7 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Sử dụng phương pháp: - Phương pháp nghiên cứu lí luận: Nghiên cứu sách lí luận dạy học, tài liệu tâm lí học, giáo dục học, vật lí học vấn đề liên quan - Nghiên cứu thực tiễn: Khảo sát tình hình dạy học mơn vật lí trường THPT X địa bàn Hà Tĩnh - Thực nghiệm sư phạm: Tiến hành thực nghiệm đối tượng học sinh cụ thể nhằm đánh giá hiệu đề tài 1.8 DỰ KIẾN ĐÓNG GÓP CỦA ĐỀ TÀI - Về lí luận: Đã đưa hệ thống kiến thức sở phương pháp giải dạng tập phần máy phát điện động điện - Về thực tiễn: Có thể sử dụng làm tài liệu II GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ 2.1 CƠ SỞ KHOA HỌC - Các máy điện trình bày chương trình vật lí THPT lớp 12 Nội dung tương đối trừu tượng Tuy nhiên lại có ý nghĩa quan trọng việc rèn luyện, phát triển tư cho học sinh, đặc biệt giàu tính thực tiễn vận dụng vào khoa học kỷ thuật đời sống Nhất với học sinh sau có nguyện vọng vào ngành kỷ thuật số trường nghề - Lí thuyết máy điện SGK trình bày cụ thể, thực tế có nhiều thay đổi so với lí thuyết Các tập phần đa dạng, học sinh phải nắm vững kiến thức biết vận dụng linh hoạt liên kết với mạch điện xoay chiều tránh nhầm lẫn Các sách tham khảo viết phần chưa nhiều Do q trình tiếp cận kiến thức phần học sinh gặp nhiều hạn chế 2.2 ĐÁNH GIÁ THỰC TRẠNG 2.2.1 Mục tiêu đánh giá Khả tiếp thu kiến thức học sinh 2.2.2 Công cụ nội dung đánh giá Trước áp dụng đề tài vào dạy học khảo sát chất lượng học tập học sinh (năng lực khá) tập: Bài 1: Một máy phát điện xoay chiều pha có phần ứng gồm bốn cuộn dây giống mắc nối tiếp Suất điện động xoay chiều máy phát sinh có tần số 50Hz giá trị hiệu dụng 100 V Từ thơng cực đại qua vịng dây phần ứng mWb Tính số vịng dây cuộn dây phần ứng  Bài 2: Một động điện xoay chiều hoạt động bình thường với điện áp hiệu dụng 220V, cường độ dòng điện hiệu dụng 0,5A hệ số công suất động 0,8 Biết cơng suất hao phí động 11W Tính hiệu suất động (tỉ số cơng suất hữu ích cơng suất tiêu thụ toàn phần) Bài 3: Nối hai cực máy phát điện xoay chiều pha vào hai đầu đoạn mạch RLC nối tiếp Bỏ qua điện trở dây nối, coi từ thông cực đại gửi qua cuộn dây máy phát không đổi Khi rôto máy phát quay với tốc độ n1 = 30 vịng/phút n2 = 40 vịng/phút cơng suất tiêu thụ mạch ngồi có giá trị Hỏi rôto máy phát quay với tốc độ vịng/phút cơng suất tiêu thụ mạch ngồi đạt cực đại? Bài 4: Stato động không đồng ba pha gồm cuộn dây, cho dòng điện xoay chiều ba pha tần số 50Hz vào động a) Tính tốc độ quay từ trường tâm b) Tốc độ quay rô to thỏa mãn điều kiện gì? 2.2.3 Kết thu Khảo sát với 42 học sinh khá, có kết sau: Khơng có học sinh đạt điểm giỏi, có 11 em đạt điểm khá, 16 em đạt trung bình, cịn lại yếu Qua kết tơi thấy: - Số lượng học sinh giải 3, không nhiều Nguyên nhân chưa có nguồn kiến thức kỷ cần thiết, không định hướng phương pháp giải chưa liên kết kiến thức phần 2.3 CÁC GIẢI PHÁP 2.3.1 Cơ sở lý thuyết: *Máy phát điện xoay chiều pha + Nguyên tắc hoạt động: Máy phát điện xoay chiều pha kiểu cảm ứng hoạt động dựa vào tượng cảm ứng điện từ Cho khung dây kim loại, diện tích S có N vòng quay quay quanh trục x/x từ trường có phương vng góc với trục quay + Biểu thức suất điện động: Từ thông qua khung dây thời điểm t :   NBScos(t   ) - Từ thông cực đại qua vịng dây: 0  BS - Từ thơng cực đại qua khung dây: -Suất điện động cảm ứng: e = - 0 NBS d  NBS sin(t  ) = E0 sin(t  ) dt E0  NBS   0 - Suất điện động cảm ứng: e = E0 sin(t  ) e = E0 cos( t   ) - Với SĐĐ cực đại: E0  NBS - Khi hai đầu AB khung dây xuất hiệu điện tức thời: u = U cos( t   ) - Trong công nghiệp đời sống muốn có suất điện động lớn phải dùng nhiều cuộn dây mắc nối tiếp, cuộn có nhiều vòng có nhiều cặp cực nam ch©m - Tần số dịng điện máy phát điện xoay chiều tạo ra: f  n p n: tốc độ quay (vòng /s); p: số cặp cực từ Hoặc f= np với n( vòng/phút) 60 - Điện áp đặt vào hai đầu mạch có giá trị hiệu dụng U = E = NBS 2f NBS 2 n p = 2 Chú ý: - Suất điện động hiệu dụng tần số dòng điện tỷ lệ thuận với tốc độ quay máy - Khi tốc độ quay máy thay đổi, U, ZL, ZC, Z mạch ngồi thay đổi kéo theo I, cơng suất nhiều đại lượng khác thay đổi *Máy phát điện xoay chiều pha: +Nguyên tắc cấu tạo hoạt động: Cấu tạo: - Phần cảm (rô to) nam châm điện - Phần ứng(Stato): gồm ba cuộn dây gống hệt đặt lệch 1200 vịng trịn(hình vẽ) Hoạt động: - Dựa tượng cảm ứng điện từ Cho Rơto quay với tốc độ góc  , từ thơng qua ba cuộn dây biến thiên điều hồ tần số, biên độ lệch pha  /3 Do suất điện động cảm ứng xuất ba cn dây có biên độ lệch pha 1200 Biểu thức suất điện động  e  E cost 1  2  e2  E0cos  t     2  e3  E0 cos  t          *Động điện: + Nguyên tắc hoạt động động không đồng - Cho nam châm chữ U quay với tốc độ góc  từ thơng qua khung dây biến thiên làm xuất dòng điện cảm ứng Theo định luật Len-xơ, dòng điện chống lại nguyên nhân sinh nó, tức chống lại chuyển động tương đối nam châm khung dây, lực từ tác dụng lên khung dây làm khung quay chiều với nam châm Nếu khung dây đạt vận tốc  từ thơng qua khơng biến thiên nữa, dòng cảm ứng đi, lực từ đi, khung quay chậm lại Nên thực tế khung đạt vận tốc 0   - Động hoạt động nguyên tắc gọi động không đồng + Động không đồng ba pha: - Nguyên tắc hoạt động: Biển điện thành sở tượng cảm ứng điện từ sử dụng từ trường quay Trong động không đồng ba pha, người ta tạo từ trường quay cách dùng dòng điện ba pha : Cho dòng ba pha vào ba cuộn dây giống đặt lệch góc 1200 vịng trịn từ trường ba cuộn dây có biên độ lệch pha 1200 hay 2 / 2  2    B1  B0 sin t T , B2  B0 sin  t   T , B3  B0 sin  t   T      Giả sử xét thời điểm t = T/4, từ trường cuộn có giá trị cực đại dương B1= B0, hướng từ cuộn dây Khi từ trường hai cuộn âm B2 = B3 = B0/2 nghĩa hướng vào cuộn dây Do trường tổng hợp  ba cuộn dây có hướng trùng với hướng B1 có độ lớn B= 1,5 B0 Lí luận tương tự, sau T/3 chu kì, từ trường hướng từ cuộn sau T/3 chu kì từ trường hướng từ cuộn độ lớn không đổi 1,5 B0 Vậy từ trường tổng hợp có độ lớn không đổi, quay quanh O với tốc độ quay tần số góc dịng điện - Cấu tạo: Stato gồm ba cuộn dây giống quấn lõi sắt đặt lệch 1200 vòng tròn để tạo từ trường quay Roto hình trụ có tác dụng dây quấn lõi thép - Hoạt động: Cho dòng điện xoay chiều chay qua ba cuộn dây Stato, từ trường quay stato gây làm cho Roto quay quanh trục - Ưu điểm: Cấu tạo đơn giản, dể chế tạo Người ta chế tạo loại có cơng suất lớn bé tuỳ theo mục đích sử dụng Sử dụng tiện lợi, khơng cần vành khun, chổi Có thể thay đổi chiều quay dễ dàng - Chú ý - Tốc độ quay từ trường tần số góc dịng điện xoay chiều máy có cặp cực - Nếu máy có p cặp cực tốc độ quay từ trường n = f/p - Tốc độ quay roto nhỏ tốc độ quay từ trường - Ba cuộn động mắc hình sao: U d  3U p ; I d  I p - Ba cuộn động mắc tam giác: Ud  U p Id= Ip -U P: điện áp pha (điện áp hai đầu pha động cơ) -Ud: điện áp dây (điện áp hai dây pha nối vào động cơ) -Công suất tiêu thụ cuộn: P  U p I t cos t - Công suất tiêu thụ động điện ba pha: P  3U p I t cos t + Động điện pha: - Nguyên tắc hoạt động dựa tượng cảm ứng điện từ sử dụng từ trường quay - Từ trường quay động không đồng pha tạo mắc cuộn dây động tụ điện song song với bố trí lệch 900 hiệu điện pha - Công suất động cơ: P = UIcos  = Pi + Php Pi cơng suất học, Php công suất tỏa nhiệt dây quấn động + Php =I2.R = P2 R (Ucos )2 + Để giảm hao phí động người ta thường nâng cao hệ số công suất động Trên thực tế chế tạo động cơ, người ta tính tốn để cos   0,85 + Hiệu suất động cơ: H = Ai P  i Atp Ptp + Động điện pha sử dụng rộng rãi quạt điện loại, máy bơm nước, máy sấy tóc v.v… 2.3.2 Phương pháp chung: - Vận dụng công thức phần nêu phần sở lí thuyết - Vận dụng kiến thức mạch điện xoay chiều học - Phân dạng toán để giải 2.3.3 Các ví dụ minh hoạ Phần1: Bài tập máy phát điện: Dạng 1: Tính đại lượng điện máy phát điện xoay chiều pha: Ví dụ 1: Một máy phát điện phần cảm có cặp cực quay với vận tốc 600 vịng/phút Từ thơng cực đại qua vòng dây 0,01Wb cuộn dây có 10 vịng dây (số cuộn số cực từ) a Tính tần số dịng điện xoay chiều phát b Chọn t = lúc vectơ cảm ứng từ vng góc với mặt phẳng vịng dây.Viết biểu thức suất điện động cảm ứng tính suất điện động hiệu dụng máy phát c Nếu giảm tốc độ quay máy 300 vòng/phút Để tần số phát khơng đổi phải thay đổi số cặp cực bao nhiêu? Giải: a Ta có f = n p 60 Với: n = 600 (vòng/phút); Vậy f = b Ta có p =6 600 = 60 Hz 60  =2  f =2  60 =120  rad/s Suất điện động cảm ứng: e = E0cos  t E0 = NBS  =N   =6.2.10.0,01.120  =144  (V); Vậy: e =144  cos120  t (V) Suất điện động hiệu dụng: E= c Áp dụng công thức: f = E0 = 144  319,7V (V) n p 60 Suy để tần số khơng đổi mà giảm tốc độ quay 300 vịng/phút, tức giảm tốc độ quay (600-300) hay giảm hai lần số cặp cực lúc phải p/ = 12 Phải tăng số cặp cực từ cặp cực Nhận xét: Bài học sinh dễ nhầm tính E0 = NBS  khơng xác định xác giá trị N, hướng dẫn giải giáo viên cần nhấn mạnh mạnh cách tính số vịng dây máy theo số cặp cực Dạng 2: Máy phát điện xoay chiều pha nối với mạch ngoài: - Chú ý: Các đại lượng mạch phụ thuộc vào máy phát: Điện áp hiệu dụng, tần số, cảm kháng, dung kháng v.v Vi dụ 1: Phần cảm máy phát điện xoay chiều có cặp cực quay 25 vòng/s tạo hai đầu điện áp có trị hiệu dụng U = 120V Dùng nguồn điện mắc vào hai đầu đoạn mạch điện gồm cuộn dây có điện trở R = 10  , độ tự cảm L = 0,159H mắc nối tiếp với tụ điện có điện dung C = 159 F Tính cơng suất tiêu thụ mạch điện Giải: Tần số dòng điện là: + f = np = 50Hz + ZL =  L = 50  + ZC = = 20  C + Z = R  (Z L  Z C )2 = 10 10  +I= U U2 ; P = I2 R= R = 144W Z Z Vi dụ 2: Một máy phát điện xoay chiều pha có cặp cực, mạch ngồi nối với mạch RLC nối tiếp gồm cuộn cảm L = 10/25(H), tụ điện C điện trở R Khi máy phát điện quay với tốc độ 750 vịng/phút dịng điện hiệu dụng qua mạch A, máy phát điện quay với tốc độ 1500vòng/phút mạch có cộng hưởng dịng điện hiệu dụng qua mạch 4A Tìm giá trị R C mạch Giải: Chú ý: Với này, thay đổi tơc độ quay máy phát điện áp hiệu dụng, tân số f thay đổi Đây điều học sinh dễ sai Phương pháp giải dạng thường lập hệ phương trình + Khi máy phát điện quay với tốc độ 750 vịng/phút tần số dòng điện là: f1  pn 1.750   12,5 Hz  1  2 f  25 Hz  Z L1  L.1  10 60 60 Hiệu điện thế: U1  U1  NBS 2 f1 E01 ; E01 = NBS  = NBS2  f1  U1  I1 R  (10  Z C )  U1  R  (10  ZC1 ) + Khi máy phát điện quay với tốc độ 1500vịng/phút 10 (1) pn 1.1500   25Hz  2  21  2 f  50 Hz  Z L  L.2  20 60 60 f2  Vì mạch xảy cộng hưởng Z L  ZC  20  C  nên: Mà Z C  Tương tự ta có: U  1 103   F ZC 2 20.50  ZC1  Z C1  40 NBS 2 f 2 ; f  f1  U  2U1  2U1  I R (2) Từ U1  R  (10  ZC1 ) (1) 2U1  I R (2) ta có: 2 R  (10  Z C1 )  I R  2 R  (10  40)  R  R  30  R  ( R  302 )  R  R  30 Vậy R = 30Ω C = 10-3/πF Vi dụ 3: Nối hai cực máy phát điện xoay chiều pha có cặp cực từ vào hai đầu đoạn mạch AB gồm điện trở R=100, cuộn cảm có độ tự cảm L = 41 10 4 H tụ điện có điện dung C = F Tốc độ rơto máy thay 6 3 đổi Khi tốc độ rôto máy n 3n cường độ dịng điện hiệu dụng mạch có giá trị I Giá trị n bao nhiêu? Giải: Chú ý: Đây dạng toán quen thuộc giải nhiều phần mạch điện xoay chiều cho tần số biến đổi, giá trị I ứng với hai giá trị f ta có cơng thức: 12 22  ch  LC Hay n 12.n 22 = nch2 Tuy nhiên điều đáng nói giải theo phương pháp cho kết sai quên yếu tố quan trọng giá trị hiệu dụng U thay đổi theo Cần nhấn mạnh điều cho học sinh giải toán để tránh sai sót đáng tiếc Ta có : Suất điện động cực đại nguồn điện: E0 = N0 = NBS 11 => U = E = E0 (coi điên trở máy phát không đáng kể) + Cường độ dòng điện qua mạch I = + Với U = Z E0 2.Z f = np + Cường độ dòng điện chạy qua mạch I  NBS  2  R  ( L  ) C    NBS = NBS R    ( L  )2   C     L   (2  R )  L2  C  C   Do có hai giá trị  cho giá trị I, dùng khảo sát hàm số áp dụng định lí viét, x1+x = -b/a => => 1 L 4.10 3 2 (*)  = (2 - R )C = C 12  9 10 4.10 3 =   =50  =2  np  9 9 n = vòng /s Vi dụ 4: Nối hai cực máy phát điện xoay chiều pha vào hai đầu đoạn mạch RLC nối tiếp Bỏ qua điện trở dây nối, coi từ thông cực đại gửi qua cuộn dây máy phát không đổi Khi rôto máy phát quay với tốc độ n1 = 30 vịng/phút n2 = 40 vịng/phút cơng suất tiêu thụ mạch ngồi có giá trị Hỏi rôto máy phát quay với tốc độ vịng/phút cơng suất tiêu thụ mạch đạt cực đại? Giải : Chú ý: Cũng ví dụ 4, dạng tốn xét riêng mạch điện xoay với điện áp đặt vào mạch có giá trị hiệu dụng khơng đổi, có tần số thay đổi, khảo sát cực đại cơng suất mạch học sinh giải nhiều có cơng thức giải nhanh Tuy nhiên giái viên không nhấn mạnh khai thác kĩ học sinh nhầm lúc điện áp hiệu dụng thay đổi Bài toán phức tạp nhiều Ta có: + Suất điện động hiệu dụng nguồn điện: 12 E = N0 / = 2fN0 / = U ( r = 0) f = np + Với + Do P1 = P2 ta có: I12R = I22R => I1 = I2 12 R  (1 L  ) 1C  22 = R  ( L  ) 2C => 12 [ R  ( L  2 ) ] =  [ R  (1 L  ) ] 2C 1C 12 2 L L 2 2 ->  R    L  2  21 =  R  1  L  2  2 22 C C 2 C 1 C 2 2 2 2  12 (  12 )(  12 ) (  2) = 2 C 1  C 12 L C -> (12   22 )( R  ) = -> (2 L 1 - R2 )C2 =  C 1  (*) Dòng điện hiệu dụng qua mạch I= y= U E 2   P = Pmax I = Imax E /Z có giá trị lớn tức Z Z  02 R  ( L  ) 0C có giá trị lớn y= R   L2  L 2 C  C  02 = 1  C 0 R2   02 L C  L2 Để y = ymax mẫu số bé Đặt x =   02 y= x2 L  ( R  ) x  L2 C C Lấy đạo hàm mẫu số, cho ta kết x0 = Từ (*) (**) ta suy 1   2 f1 f2 f0 hay 1 L = C2(2  R ) (**) 2 C 0 1  = 2 1   1 2 n n 2   => n0  22  n  40 vòng/phút n1  n2 n12 n2 n0 13 Từ suy công thức giải nhanh này: 1 2n n 2   n0  22 n1  n2 n12 n2 n Lưu ý :Khi P1 = P2 U1 = U = U có 1 =  ch2 Ở toán từ thông cực đại gửi qua cuộn dây 0 khơng đổi, cịn U = E (do r = 0) phụ thuộc 1  ch2 ( cụ thể vào tốc độ quay rôto tức U1  U U ch nên 1  = ) 1   ch Dạng 3: Máy phát điện xoay chiều pha Vi dụ 1: Một máy điện xoay chiều ba pha có điện áp 220V, tần số 50Hz mắc kiểu hình sao, tải tiêu thụ mắc kiểu tam giác, tải đối xứng, tải gồm ống có điện trở r = 10Ω, độ tự cảm L= điện dung C= 0,1 H mắc nối tiếp với tụ điện có  10 3 F Tính cơng suất tiêu thụ mạch 2 Giải: Điện áp đặt vào tải tiêu thụ điên áp dây nguồn: Ud = U = 220 (V) Tổng trở tải: Z = r  ( Z L  Z C ) = 10  Dòng điện qua tải I = ( ZL = 10; ZC = 20) Ud = 11 (A) Z Công suất tiêu thụ P = 3I2r = 3.121.6.10 = 21780 W = 21,78 kW Vi dụ 2: Một máy phát điện xoay chiều pha mắc theo kiểu hình có điện áp pha 120V Tính điện áp dây Mắc tải vào pha mạng điện Mỗi tải có điện trở  R=100  nối tiếp với cuộn dây cảm có L= H Dịng điện có tần số 50 Hz a Tính cường độ hiệu dụng dịng điện qua tải b Viết biểu thức cường độ dòng điện dây pha c Tính cơng suất dịng điện ba pha Giải:1 Ta có hiệu điện dây: Ud = Up =120 V 14  ZL=L  = L  f = 2. 50  100 Cảm kháng: Z= R2  Z2  1002 1002 100  L Tổng trở tải: a Cường độ dòng điện qua tải là: I = U 120   0,85 A Z 100 b Ta biểu diễn: i1 = I0cos  t; I0=I =0,85 =1,2 A; i1=1,2cos100  t (A);  i2 = 1,2cos(100  t +  i3 =1,2cos(100  t - 2 ) (A); 2 ) (A) c Công suất tải là: P0=R.I2 =100.0,852  72 W Công suất dòng điện ba pha là: P = 3P0 = 3.RI2 = 216 W Phần 2: Bài tập động điện: Dạng 1: Tính đại lượng động điện pha Vi dụ 1: Một động điện xoay chiều hoạt động bình thường với điện áp hiệu dụng 220 V sinh cơng suất học 80 W Biết động có hệ số công suất 0,8; điện trở dây 32 Ω, công suất toả nhiệt nhỏ công suất học Bỏ qua hao phí khác Tính: a) cường độ dòng điện cực đại qua động b) hiệu suất động c) Tính điện động tiêu thụ Giải: a) Ta có P = UIcos = PC + I2R  32I2 – 220.0,8.I + 80 = Giải phương trình ta I1 = 0,5A I2 = 5A( lấy giá trị nhỏ để công suất tỏa nhiệt nhỏ PC) Vậy I= 0,5A suy I0 = b) A P = UIcos = 220.0,5.0,8 = 88W H= PC = 90,9% P 15 c) A = P t = 88.3600 = 316800J Dạng 2: Động điện pha nối tiếp với điện trở Vi dụ1: Một quạt điện mà ghi 200V-100W Để quạt hoạt động bình thường điện áp 220V người ta mắc nối tiếp với điện trở R Biết hệ số công suất quạt 0,88 Xác định cường độ dòng điện mạch điện trở R Giải: P = UI cos => I  P 100 25   A U cos  200.0,88 44 => Zdc = U/I =200/25/44 = 352 Và cos  = r  0,88  r  0,88.Z dc  309,76 Z dc 2 Với động ( r,L) Zcd = r  Z L 352 = 309, 762  Z L => ZL = 167,2 Do R mắc nối tiếp với động ( r,L), nên để động hoạt động bình thường I qua R phải 25/44 (A) Ta có tổng trở đoạn mạch: Z =U/I =220/25/44 =387,2 R mắc nối tiếp với động ( r,L) ta có Z = ( R  r )2  Z L Thay số : 387,2 = ( R  309, 76)2  167, 22 => R  39,479 Dạng 3: Động điện ba pha cặp cực Vi dụ1: Một động khơng đồng ba pha mắc theo hình tam giác Ba đỉnh tam giác mắc vào ba dây pha mạng điện ba pha hình với điện áp pha hiệu dụng 220/ V Động đạt cơng suất 3kW có hệ số cơng suất cos  = 10/11 a) Tính cường độ dòng điện hiệu dụng qua cuộn dây động b) Biết điện trở dây quấn cuộn dây động r =  Tính hiệu suất động c) Vào thời điểm dòng điện cuộn dây động có giá trị i1 = A dịng hai cuộn dây cịn lại có giá trị bao nhiêu? Giải: a) Xem động pha đối xứng nên cơng suất pha ta có 16 p = 1kW Theo đề, mạch điện ba pha hình với điện áp pha hiệu dụng Up = 220/ V => điện áp dây hiệu dụng Ud = Up = 220V Ta có cường độ dịng điện hiệu dụng qua cuộn dây: I = p 1000   5A U cos  220 10 11 b) Cơng suất hao phí (Vì toả nhiệt dây quấn động cơ): Php = 3.I2.r = 300W Hiệu suất động cơ: H = Pi P  Php  = 90% P P c) Vì ba tải đối xứng nên dịng ba tải có giá trị cực đại lệch pha  /3 Ta có I0 = I = (A) Lúc i1 = A = I0 i2 =i3 = - I0 /2 = - 2,5 (A) Vi dụ 2: Một động không đồng ba pha đấu hình vào mạng điện xoay chiều ba pha mắc hình có điện áp dây 380V, tần số f = 50Hz Động có cơng suất 10 kW Hệ số cơng suất 0,8 a) Tính cường độ dịng điện hiệu dụng qua cuộn dây b) Xác định tốc độ góc từ trường quay dịng điện ba pha tạo động c) Muốn đổi chiều quay động người ta làm Giải : a) Điện áp pha: U p  U d  380  220 (V) 3 Cường độ dòng điện qua cuộn dây là: I  P 10000  18,94(A) 3Up.cos 3.220.0,8 b) Tốc độ góc từ trường quay :  =  f = 100  (rad/s) c) Muốn đổi chiều quay động cơ, ta đổi cách đấu dây vào cuộn động Dạng 4: Động điện ba pha có nhiều cặp cực: Ví dụ1: Stato động không đồng ba pha gồm cuộn dây, cho dòng điện xoay chiều ba pha tần số 50Hz vào động 17 a) Tính tốc độ quay từ trường tâm b) Tốc độ quay rô to thỏa mãn điều kiện gì? Giải : a) - Số cặp cực động cơ: p = - Tốc độ quay từ trường là: f = np suy n= f/p = 25 vòng/s = 1500vong /phút b) Tốc độ quay rô to n' < n hay n' < 1500 vòng/phút 2.3.4.Các tập tự giải: Bài (ĐH-2009) : Một động điện xoay chiều hoạt động bình thường với điện áp hiệu dụng 220V sinh cơng suất học 170 W Biết động có hệ số cơng suất 0,85 công suất toả nhiệt dây quấn động 17W Bỏ qua hao phí khác, cường độ dịng điện cực đại qua động A 2A B 1A C A D A Bài (ĐH-2010): Nối hai cực máy phát điện xoay chiều pha vào hai đầu đoạn mạch AB gồm điện trở R mắc nối tiếp với cuộn cảm Bỏ qua điện trở cuộn dây máy phát Khi rôto máy quay với tốc độ n vịng/phút cường độ dịng điện hiệu dụng đoạn mạch 1A Khi rôto máy quay với tốc độ 3n vịng/phút cường độ dịng điện hiệu dụng đoạn mạch A Nếu rôto máy quay với tốc độ 2n vịng/phút cảm kháng đoạn mạch AB A R B R C 2R D R Bài 3(ĐH-2010) : Trong thực hành, học sinh mắc nối tiếp quạt điện xoay chiều với điện trở R mắc hai đầu đoạn mạch vào điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng 380V Biết quạt điện có giá trị định mức 220V-88W hoạt động cơng suất định mức oộ lệch pha điện áp hai đầu quạt cường độ dịng điện qua  , với cos  = 0,8 Để quạt điện chạy cơng suất định mức R A.354  B 361  C 267  18 D 180 Bài 4(ĐH-2011) : Một máy phát điện xoay chiều pha có phần ứng gồm bốn cuộn dây giống mắc nối tiếp Suất điện động xoay chiều máy phát sinh có tần số 50Hz giá trị hiệu dụng 100 V Từ thơng cực đại qua vịng dây phần ứng A 71 vòng mWb Số vòng dây cuộn dây phần ứng  B 200 vòng C 100 vòng D 400 vòng Bài 5(ĐH-2012): Một động điện xoay chiều hoạt động bình thường với điện áp hiệu dụng 220V, cường độ dòng điện hiệu dụng 0,5A hệ số công suất động 0,8 Biết công suất hao phí động 11W Hiệu suất động cơ(tỉ số cơng suất hữu ích cơng suất tiêu thụ tồn phần) A 92,5 % B 80% C.87,5% D 90% Bài 6(ĐH-2013): Nối hai cực máy phát điện xoay chiều pha vào hai đầu đoạn mạch AB mắc nối tiếp gồm điện trở 69,1, cuộn cảm có độ tự cảm L tụ điện có điện dung 176,8  F Bỏ qua điện trở cuộn dây máy phát Biết rơt máy phát có hai cặp cực Khi rôt quay dều với tốc độ n1= 1350 vịng/phút n2= 1800 vịng/phút cơng suất tiêu thụ đoạn mạch AB Độ tự cảm L có giá trị gần giá trị sau đây? A 0,6H B 0,8H C 0,2H D.0,7H Bài 7: Một máy phát điện ba pha mắc hình có điện áp pha 127V tần số f = 50Hz Người ta đưa dòng ba pha vào ba tải mắc tam giác, tải có điện trở 100  cuộn dây có độ tự cảm H Cường độ dòng điện qua tải  công suất tải tiêu thụ A.I = 1,56A; P = 726W B I = 1,10A; P =750W C I = 1,56A; P = 242W D I = 1,10A; P = 250W Bài 8: Một động điện xoay chiều sản công suất học 100kW có hiệu suất 80% Mắc động vào mạng điện xoay chiều định mức điện tiêu thụ động là: A.80 kW h B 100 kWh C 125 kWh 19 D 360 MJ Bài 9: Một động điện mắc vào mạng điện xoay chiều có điện áp hiệu dụng 220V tiêu thụ cơng suất 2,64kW Động có hệ số công suất 0,8 điện trở  Hiệu suất động bằng: A 85% B 90% C 80% D 83% Bài 10: Stato động không đồng ba pha gồm cuộn dây, cho dòng điện xoay chiều ba pha tần số 50Hz vào động Rơto lồng sóc động quay với tốc độ sau đây? A 3000vòng/min B 1500vòng/min C 1000vòng/min D.900 vòng/min 2.3.5 Kết thực nghiệm sư phạm Chúng thực phương pháp năm học 2013-2014 Đối tượng áp dụng: áp dụng học sinh đạt mức khá, giỏi, chủ yếu dành cho học sinh ôn thi vào trường đại học, cao đẳng Kết thu sau Lớp 12A1 12A2 12A3 12A4 Đối tượng TN ĐC TN ĐC Sĩ số 42 42 42 42 - - - - 5 Điểm 11 10 8 13 21 10 15 10 14 TB 8,96 8,17 8,5 7,7 Qua số liệu thu được, lớp học phương pháp (TN) có kết tốt nhiều so với lớp chưa học (ĐC) Không thế, em cịn rút số cơng thức giải nhanh số dạng phức tạp phục vụ cho làm trắc nghiệm 20 III KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 3.1 Kết luận: Đề tài trình bày phương pháp giải tập phần máy phát điện động điện, rút số công thức giải nhanh số dạng toán phần Đề tài trình bày tương đối đầy đủ dạng, giúp học sinh nhận dạng giải đúng, giải nhanh tập trắc nghiệm phần Đề tài hệ thống lại kiến thức lí thuyết bản, hệ thống công thức cần nhớ, đưa ví dụ minh hoạ tập tự giải Thơng qua lời giải cho ví dụ ta thấy có nhiều tốn đơn giản có nhiều phức tạp yêu cầu kỷ giải toán học sinh cao, cơng thức tính nhanh cần thiết Tôi tin trang bị phần kiến thức này, học sinh khắc phục sai sót bản, giải nhanh giải tập đề thi Đề tài thông qua tổ chuyên môn, tổ chuyên môn đánh giá cao coi tài liệu ôn thi Đại học, Cao đẳng Với kết đạt được, hi vọng tài liệu tốt cho giáo viên học sinh việc ôn thi Đại học Cao đẳng Đề tài cịn nhiều thiếu sót, mong góp ý đồng nghiệp 3.2 Kiến nghị Đề tài phần lớn tập mức độ hiểu vận dụng nên sử dụng nên chọn đối tượng học sinh phù hợp, không nên dùng đại trà cho tất học sinh với tất Nên dùng tài liệu tham khảo cho giáo viên học sinh việc luyện thi Đại học, Cao đẳng 21 ... đích: Nghiên cứu phương pháp giải tập máy điện 1.3 PHẠM VI NGHIÊN CỨU: Nghiên cứu, sử dụng chương trình sách giáo khoa THPT số tài liệu tham khảo 1.4 MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU: Nghiên cứu dùng phương pháp. .. thức giải tập dạng phần máy phát điện động điện - Thực nghiệm sư phạm để xét tính khả thi hiệu đề tài 1.7 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Sử dụng phương pháp: - Phương pháp nghiên cứu lí luận: Nghiên cứu. .. Về lí luận: Đã đưa hệ thống kiến thức sở phương pháp giải dạng tập phần máy phát điện động điện - Về thực tiễn: Có thể sử dụng làm tài liệu II GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ 2.1 CƠ SỞ KHOA HỌC - Các máy điện