Dòng điện xoay chiều được tạo ra như thế nào? Giải thích nguyên lý chi tiết dễ hiểu
Cách tạo dòng điện xoay chiều
Dòng điện xoay chiều được tạo ra như thế nào? Đây là câu hỏi quan trọng trong chương trình Vật lý 12, đặc biệt với học sinh chuẩn bị thi THPT Quốc gia. Trong bài viết này, chúng ta sẽ tìm hiểu nguyên lý tạo ra dòng điện xoay chiều, cơ chế hoạt động của máy phát điện xoay chiều và lý do vì sao dòng điện xoay chiều được sử dụng rộng rãi trong đời sống. Kiến thức được trình bày ngắn gọn – trực quan – dễ hiểu, giúp bạn nắm chắc bản chất hiện tượng và ứng dụng thực tế.
Xét một khung dây dẫn MNPQ có diện tích S, quay đều với tốc độ góc ω quanh một trục OO’ vuông góc với các đường sức của một từ trường đều có cảm ứng từ B.
Minh họa bằng hình vẽ như sau:
- Nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ
+ Từ thông qua cuộn dây: Φ = NBScos(ωt)
+ Từ thông cực đại: 
\(\Phi_{0} =
NBS\)
+ Suất điện động cảm ứng:
\(e\ = - \ \Phi ’ = \omega NBS\sin(\omega
t) = \omega NB\cos\left( \omega t - \frac{\pi}{2} \right)\
(*)\)
+ Suất điện động cực đại: \(E_{0} = \omega
NBS = \omega.\Phi_{0}\)
+ Suất điện động hiệu dụng: \(E =
\frac{E_{0}}{\sqrt{2}}\)
Đơn vị: S (m2), Φ (Wb) – Webe, B (T) – Testla, N (vòng), ω (rad/s), e (V)
Suất điện động biến đổi theo thời gian theo định luật cosin (hoặc sin) trong biểu thức (*) đưcọ gọi là suất điện động xoay chiều. Chu kì T và tần số f của suất điện động liên hệ với tần số góc ω bởi các công thức như sau:
Chu kì, tần số của suất điện động
\(\left\{ \begin{matrix}T = \dfrac{2\pi}{\omega} = \dfrac{1}{f}(s) \\f = \dfrac{1}{T} = \dfrac{\omega}{2\pi}(Hz)\end{matrix} \right.\)
Khi nối hai đầu khung dây dẫn với điện trở thuần R tạo thành mạch điện, thì dòng điện trong khung dây dẫn biến thiên theo thời gian với tần số bằng tần số của suất điện dộng xoay chiều. Dòng điện này được gọi là dòng điện xoay chiều.
Do đó nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ là làm cho từ thông qua khung dây dẫn biến thiên điều hòa theo thời gian.
----------------------------------------
Qua bài viết, bạn đã hiểu rõ dòng điện xoay chiều được tạo ra như thế nào và nguyên lý vận hành của máy phát điện trong chương trình Vật lý 12. Đây là kiến thức nền tảng quan trọng giúp bạn giải tốt các dạng bài tập và ôn thi hiệu quả. Hãy lưu lại bài viết và tiếp tục khám phá những chuyên đề Vật lý khác để nâng cao tư duy và đạt điểm số cao trong các kỳ thi.
