Giáo án Vật lí Lớp 9 - Tiết 38: Máy phát điện xoay chiều - Năm học 2013-2014

Ngày soạn: Ngày dạy: 9D4: 10/1/2014 Tiết 38: MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU I. Mục tiêu 1. Kiến thức: - Nhận biết được hai bộ phận chính của một máy phát điện xoay chiều, chỉ ra được Rôto và Stato của mỗi loại máy - Trình bày được nguyên tắc hoạt động của máy phát điện xoay chiều - Nêu được cách làm cho máy phát điện có thể phát điện liên tục 2. Kỹ năng: - Quan sát mô tả trên hình vẽ. Thu nhận thông tin từ SGK 3. Thái độ: - Thấy được vai trò của vật lí học từ đó yêu thích môn học. II. Chuẩn bị - Giáo viên: Hình 34.1, 34.2, mô hình máy phát điện xoay chiều, máy chiếu. - Học sinh: Học bài cũ, đọc trước bài mới III. Tổ chức hoạt động của học sinh 1. Ổn định tổ chức (1') 9D4: ................... 2. Kiểm tra bài cũ (5') ? Dòng điện xoay chiều là gì? ? Nêu cách tạo ra dòng điện xoay chiều? - Cho cuộn dây dẫn kín quay trong từ trường của nam châm - Cho nam châm quay trước cuộn dây dẫn kín. ĐVĐ: ? Đinamô xe đạp thắp sáng được bao nhiêu bóng đèn? HS: Đinamô xe đạp thắp sáng được 1 bóng đèn GV: Dòng điện xoay chiều lấy từ lưới điện sinh hoạt là 220V đủ để thắp sáng được hàng triệu bóng đèn cùng một lúc. Vậy giữa Đinamô xe đạp và máy phát điện ở nhà máy điện có điểm gì giống và khác nhau chúng ta cùng nhau nghiên cứu bài ngày hôm nay. 3. Bài mới Trợ giúp của giáo viên Hoạt động của học sinh Hoạt động 1 (16'): Tìm hiểu các bộ phận chính của máy phát điện xoay chiều và hoạt động của chúng khi phát điện GV Thông báo: Ở các bài trước chúng ta đã biết cách tạo ra dòng điện xoay chiều. Dựa trên cơ sở đó người ta đã chế tạo ra máy phát điện xoay chiều. GV: Cho HS quan sát hình 34.1(máy chiếu). Đây là sơ đồ cấu tạo của máy phát điện xoay chiều có cuộn dây quay, kết hợp với mô hình của máy phát điện. ? Hãy chỉ ra các bộ phận của máy phát điện? ? Trong các bộ phận trên thì bộ phận nào tạo ra dòng điện? GV: Vành khuyên và thanh quét có tên gọi chung là bộ góp điện. ? Theo em bộ góp điện có tác dụng gì? GV: Bộ góp điện giúp lấy dòng điện ra ngoài dễ dàng hơn vì thế ta không coi bộ góp điện là bộ phận chính của máy. Vậy máy phát điện xoay chiều có cuộn dây quay trong từ trường của nam châm có các bộ phận chính nào? GV: Trong các bộ phận chính của máy phát điện bộ phận đứng yên được gọi là stato, còn bộ phận quay được gọi là rôto. GV: Cho HS quan sát sơ đồ cấu tạo của máy phát điện có nam châm quay hình 34.2 (máy chiếu) ? Hãy chỉ ra các bộ phận của máy? ? Theo em bộ phận nào là bộ phận chính của máy? ? Vỏ sắt có tác dụng gì? ? Bộ phận nào được gọi là stato, bộ phận nào được gọi là rôto? ? Dựa vào đặc điểm cấu tạo em hãy chỉ ra đặc điểm giống và khác nhau của hai loại máy trên? ? Vậy máy phát điện xoay chiều có cấu tạo như thế nào? GV: Cho học sinh quan sát mô hình của máy phát điện xoay chiều có cuộn dây quay. GV: Cho học sinh vận hành máy phát điện tạo ra dòng điện xoay chiều. ? Máy phát điện xoay chiều hoạt động như thế nào? GV: Cho học sinh quan sát hoạt động của máy phát điện xoay chiều có nam châm quay (máy chiếu thí nghiệm ảo). ? Máy phát điện hoạt động khi nào? ? Tại sao khi cho nam châm (hoặc cuộn dây) quay ta lại thu được dòng điện xoay chiều trong các máy trên khi nối hai cực của máy với các dụng cụ tiêu thụ điện? GV: Đây cũng chính là nguyên tắc hoạt động của máy phát điện xoay chiều. ? Hãy nêu nguyên tắc hoạt động của máy phát điện xoay chiều? ? Trong máy phát điện xoay chiều có sự biến đổi năng lượng từ dạng nào sang dạng nào? ? Trong động cơ điện một chiều có sự biến đổi năng lượng từ dạng nào sang dạng nào? GV: Nhấn mạnh cách phân biệt hai loại máy trên. I. Cấu tạo và hoạt động của máy phát điện xoay chiều 1. Quan sát - Quan sát hình vẽ và sơ đồ - Nam châm, cuộn dây, vành khuyên và thanh quét. - Nam châm và cuộn dây - Suy nghĩ và trả lời - Bộ góp điện giúp lấy dòng điện ra ngoài dễ dàng hơn - Nam châm và cuộn dây - Quan sát - Nam châm, cuộn dây, vỏ sắt - Cuộn dây, nam châm - Bảo vệ máy - Trả lời - HS chỉ ra đặc điểm giống và khác + Giống: Có cuộn dây và nam châm + Khác: - Máy hình 34.1: có cuộn dây quay, nam châm đứng yên. - Máy hình 34.2 có nam châm quay, cuộn dây đứng yên. - Cấu tạo gồm hai bộ phận chính: nam châm và cuộn dây - Bộ phận đứng yên: Stato - Bộ phận quay: Rôto - Quan sát - Vận hành máy phát điện - Cho cuộn dây quay trong từ trường của nam châm tạo ra dòng điện xoay chiều - Quan sát - Nam châm quay trong lòng cuộn dây - Khi nam châm (hoặc cuộn dây) quay số đường sức từ xuyên qua tiết diện của cuộn dây biến thiên. - Nguyên tắc hoạt động: Dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ - Cơ năng thành điện năng - Điện năng thành cơ năng. Hoạt động 2 (14'): Tìm hiểu một số đặc điểm của máy phát điện xoay chiều trong kĩ thuật và trong sản xuất. GV: Trong kĩ thuật người ta thường chế tạo máy phát điện xoay chiều có stato là các cuộn dây và rô to là các nam châm điện mạnh. Vậy thông số kĩ thuật của các loại máy phát điện này và cách làm quay chúng như thế nào ta chuyển sang phần 2. GV: Cho học sinh đọc thông số trong sgk. (máy chiếu) ? Em hãy nêu đặc điểm của máy phát điện xoay chiều trong kĩ thuật? GV: Trong công nghiệp máy phát điện xoay chiều có thể tạo ra các dòng điện có cường độ lớn lên đến 10kA rất nguy hiểm vì vậy các em chú ý không nên chạm tay hay chơi dưới các đường dây cao thế dẫn điện. ? Trong thực tế các em thấy có những loại máy phát điện nào? GV: Để làm quay rôto của máy phát điện người ta có rất nhiều cách GV: Cho hs quan sát hình ảnh nhà máy thủy điện (máy chiếu) GV: Để làm quay rôto của máy phát điện của nhà máy thủy điện người ta dùng tuabin nước GV: (máy chiếu) Cho HS quan sát hình ảnh nhà máy nhiệt điện. Trong nhà máy nhiệt điện để làm quay rôto của máy phát điện người ta dùng tuabin hơi nước GV: (máy chiếu) Cho HS quan sát hình ảnh máy phát điện gió. Để làm quay rôto của máy phát điện người ta dùng cánh quạt gió. GV: Cho HS quan sát hình ảnh động cơ nổ (máy chiếu). ? Có những cách nào để làm quay rôto của máy phát điện? ? Trong các nhà máy điện trên thì nhà máy điện nào không gây ô nhiễm môi trường? ? Tại sao? ? Cách khắc phục? GV: Các nhà máy nhiệt điện, các động cơ nổ.... gây ô nhiễm môi trường rất lớn vì vậy mà hiện nay trên thế giới và ở Việt Nam người ta đang hướng tới dùng năng lượng sạch như năng lượng gió, năng lượng mặt trời, thủy điện... Ở Nhật Bản, Hà Lan người ta xây dựng các nhà máy điện gió. Ở Việt Nam chúng ta có nhiều nhà máy thủy điện và nhà máy điện gió ở Ninh Thuận. II. Máy phát điện xoay chiều trong kĩ thuật. 1. Đặc tính kĩ thuật - Cá nhân hs tự nghiên cứu + Cường độ dòng điện đến 2000A + Hiệu điện thế xoay chiều đến 25000V + Công suất 110MW + Tần số 50Hz - Nhà máy thủy điện, máy phát điện gió, nhà máy nhiệt điện..... 2. Cách làm quay máy phát điện - HS quan sát + Cách làm quay máy phát điện: dùng động cơ nổ, dùng tua bin nước, dùng cánh quạt gió.... - Nhà máy thủy điện, nhà máy điện gió - HS trả lời - HS trả lời Hoạt động 3 (7'): Củng cố - Vận dụng ? Máy phát điện xoay chiều có cấu tạo như thế nào? Nêu nguyên tắc hoạt động? ? Ở tiết trước các em đã được học về cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của Đinamô xe đạp. Hãy so sánh chỗ giống và khác nhau về cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của Đinamô xe đạp và máy phát điện xoay chiều trong công nghiệp? GV: Cho học sinh làm bài tập trắc nghiệm để củng cố cấu tạo của máy phát điện xoay chiều và nguyên tắc hoạt động Bài tập 1: Chọn đáp án mà em cho là đúng Trong máy phát điện xoay chiều bắt buộc phải có các bộ phận chính nào để có thể tạo ra dòng điện? Nam châm vĩnh cửu và sợi dây dẫn nối hai cực nam châm. Nam châm điện và sợi dây nối nam châm với đèn. Cuộn dây dẫn và nam châm. Cuộn dây dẫn và lõi sắt. Bài tập 2: Chọn đáp án mà em cho là đúng Để máy phát điện xoay chiều hoạt động, cần phải làm quay bộ phận nào sau đây? Nam châm. Cuộn dây dẫn. Nam châm hoặc cuộn dây dẫn. Nam châm và cuộn dây dẫn. Bài tập 3: Chọn đáp án mà em cho là đúng Trong máy phát điện xoay chiều, khi nam châm quay thì trong cuộn dây dẫn xuất hiện dòng điện xoay chiều vì: Từ trường qua tiết diện S của cuộn dây tăng. Số đường sức từ qua tiết diện S của cuộn dây luôn tăng. Từ trường qua tiết diện S của cuộn dây không biến đổi. Số đường sức từ qua tiết diện S của cuộn dây biến thiên. GV: Yêu cầu hs đọc mục "Có thể em chưa biết" để tìm hiểu thêm tác dụng của bộ góp điện. III. Vận dụng - Nhắc lại - Suy nghĩ trả lời C3 C3: Đinamô xe đạp và máy phát điện ở nhà máy điện - Giống nhau: Đều có nam châm và cuộn dây dẫn, khi một trong hai bộ phận quay thì xuất hiện dòng điện xoay chiều - Khác nhau: Đinamô xe đạp có kích thước nhỏ hơn nên công suất phát điện nhỏ, hiệu điện thế, cường độ dòng điện ở đầu ra nhỏ hơn. - Đọc mục có thể em chưa biết. - HS thảo luận làm bài tập Bài 1: C Bài 2: C Bài 3: D - HS đọc. 4. Hướng dẫn về nhà (2') ? Nêu cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của máy phát điện xoay chiều? ? Có những cách nào làm quay máy phát điện? BTVN: 34.1, 34.2, 34.3 (SBT) HSK - G: 34.5, 34.6(SBT)