Bài giảng Vật lý - Chương 3: Dòng điện xoay chiều

Bài giảng cung cấp cho người học các kiến thức: Dòng điện xoay chiều, pha của dòng điện xoay chiều, chu kỳ và tần số của dòng điện xoay chiều, biên độ của dòng điện xoay chiều,... Hi vọng đây sẽ là một tài liệu hữu ích dành cho các bạn sinh viên đang theo học môn dùng làm tài liệu học tập và nghiên cứu. Mời các bạn cùng tham khảo chi tiết nội dung tài liệu.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Vật lý - Chương 3: Dòng điện xoay chiềuwww.hocnghe.com.vnChương III - Dòng điện xoay chiều1. Dòng điện xoay chiều :Dòng điện xoay chiều là dòng điện có chiều và giá trị biến đổitheo thời gian, những thay đổi này thường tuần hoàn theo một chu kỳnhất định.Ở trên là các dòng điện xoay chiều hình sin, xung vuông và xungnhọn.Chu kỳ và tần số của dòng điện xoay chiều.Chu kỳ của dòng điện xoay chiều ký hiệu là T là khoảng thời gianmà điện xoay chiều lặp lại vị trí cũ , chu kỳ được tính bằng giây (s)Tần số điện xoay chiều : là số lần lặp lại trang thái cũ của dòng điệnxoay chiều trong một giây ký hiệu là F đơn vị là HzF=1/TPha của dòng điện xoay chiều :Nói đến pha của dòng xoay chiều ta thường nói tới sự so sánh giữa 2dòng điện xoay chiều có cùng tần số .* Hai dòng điện xoay chiều cùng pha là hai dòng điện có các thờiđiểm điện áp cùng tăng và cùng giảm như nhau:Hai dòng điện xoay chiều cùng phaXuan Vinh : 0912421959www.hocnghe.com.vn* Hai dòng điện xoay chiều lệch pha : là hai dòng điện có các thờiđiểm điện áp tăng giảm lệch nhau .Hai dòng điện xoay chiều lệch pha* Hai dòng điện xoay chiều ngược pha : là hai dòng điện lệch pha180 độ, khi dòng điện này tăng thì dòng điện kia giảm và ngược lại.Hai dòng điện xoay chiều ngược phaBiên độ của dòng điện xoay chiềuBiên độ của dòng xoay chiều là giá trị điện áp đỉnh của dòngđiện.xoay chiều, biên độ này thường cao hơn điện áp mà ta đo đượctừ các đồng hồGiá trị hiệu dụng của dòng điện xoay chiềuThường là giá trị đo được từ các đồng hồ và cũng là giá trị điện ápđược ghi trên zắc cắm nguồn của các thiết bị điện tử., Ví dụ nguồn220V AC mà ta đang sử dụng chính là chỉ giá trị hiệu dụng, thực tếbiên độ đỉnh của điện áp 220V AC khoảng 220V x 1,4 lần = khoảng300VCông xuất của dòng điện xoay chiều .Công xuất dòng điện xoay chiều phụ thuộc vào cường độ, điện áp vàđộ lệch pha giữa hai đại lượng trên , công xuất được tính bởi côngthức :P = U.I.cosαzTrong đó U : là điện ápzI là dòng điệnXuan Vinh : 0912421959www.hocnghe.com.vnzlàα là góc lệch pha giữa U và I=> Nếu dòng xoay chiều đi qua điện trở thì độ lệch pha gữa U và Iα = 0 khi đó cosα = 1 và P = U.I=> Nếu dòng xoay chiều đi qua cuộn dây hoặc tụ điện thì độ lệchpha giữa U và I là +90 độ hoặc -90độ, khi đó cosα = 0 và P = 0( công xuất của dòng điện xoay chiều khi đi qua tụ điện hoặc cuộndây là = 0 )2. Dòng điện xoay chiều đi qua điện trởDòng điện xoay chiều đi qua điện trở thì dòng điện và điện áp cùngpha với nhau , nghĩa là khi điện áp tăng cực đại thì dòng điện qua trởcũng tăng cực đại. như vậy dòng xoay chiều có tính chất như dòngmột chiều khi đi qua trở thuần.do đó có thể áp dụng các công thứccủa dòng một chiều cho dòng xoay chiều đi qua điện trởI = U / R hay R = U/I Công thức định luật ohmP = U.I Công thức tính công xuất3 . Dòng điện xoay chiều đi qua tụ điện .Dòng điện xoay chiều đi qua tụ điện thì dòng điện sẽ sớm pha hơnđiện áp 90độDòng xoay chiều có dòng điện sớmpha hơn điện áp 90 độ khi đi qua tụ* Dòng xoay chiều đi qua tụ sẽ bị tụ cản lại với một trở kháng gọilà Zc, và Zc được tính bởi công thứcZc = 1/ ( 2 x 3,14 x F x C )zTrong đó Zc là dung kháng ( đơn vị là Ohm )zF là tần số dòng điện xoay chiều ( đơn vị là Hz)zC là điện dung của tụ điện ( đơn vị là µ Fara)Xuan Vinh : 0912421959www.hocnghe.com.vnCông thức trên cho thấy dung kháng của tụ điện tỷ lệ nghịch vớitần số dòng xoay chiều (nghĩa là tần số càng cao càng đi qua tụ dễdàng) và tỷ lệ nghịc với điện dung của tụ ( nghĩa là tụ có điện dungcàng lớn thì dòng xoay chiều đi qua càng dễ dàng)=> Dòng một chiều là dòng có tần số F = 0 do đó Zc = ∞ vì vậydòng một chiều không đi qua được tụ.4. Dòng điện xoay chiều đi qua cuộn dây.Khi dòng điện xoay chiều đi qua cuộn dây sẽ tạo ra từ trường biếnthiên và từ trường biến thiên này lại cảm ứng lên chính cuộn dây đómột điện áp cảm ứng có chiều ngược lại , do đó cuộn dây có xuhướng chống lại dòng điện xoay chiều khi đi qua nó, sự chống lại nàychính là cảm kháng của cuộn dây ký hiệu là ZLZL = 2 x 3,14 x F x LzzzTrong đó ZL là cảm kháng ( đơn vị là Ohm)L là hệ số tự cảm của cuộn dây ( đơn vị là Henry) L phụ thuộcvào số vòng dây quấn và chất liệu lõi .F là tần số dòng điện xoay chiều ( đơn vị là Hz)Từ công thức trên ta thấy, cảm kháng của cuộn dây tỷ lệ thuận vớitần số và hệ số tự cảm của cuộn dây, tần số càng cao thì đi qua cuộndây càng khó khăn => tính chất này của cuộn dây ngược với tụ điện.=> Với dòng một chiều thì ZL của cuộn dây = 0 ohm, dó đó dòngmột chiều đi qua cuộn dây chỉ chịu tác dụng của điện trở thuần R màthôi ( trở thuần của cuộn dây là điện trở đo được bằng đồng hồ vạnnăng ), nếu trở thuần của cuộn dây khá nhỏ thì dòng một chiều quacuộn dây sẽ bị đoản mạch.* Dòng điện xoay chiều đi qua cuộn dây thì dòng điện bị chậm phaso với điện áp 90 độ nghĩa là điện áp tăng nhanh hơn dòng điện khiqua cuộn dây .Dòng xoay chiều có dòng điện chậmpha hơn điện áp 90 độ khi đi qua cuộn dây=>> Do tính chất lệch pha giữa dòng điện và điện áp khi đi qua tụXuan Vinh : 0912421959www.hocnghe.com.vnđiện và cuộn dây, nên ta không áp dụng được định luật Ohm vàomạch điện xoay chiều khi có sự tham gia của L và C được.=>> Về công xuất thì dòng xoay chiều không sinh công khi chúngđi qua L và C mặc dù có U > 0 và I >0.5. Tổng hợp hai dòng điện xoay chiều trên cùng một mạch điện* Trên cùng một mạch điện , nếu xuất hiện hai dòng điện xoaychiều cùng pha thì biên độ điện áp sẽ bằng tổng hai điện áp thànhphần.Hai dòng điện cùng pha biên độ sẽ tăng.* Nếu trên cùng một mạch điện , nếu xuất hiện hai dòng điện xoaychiều ngược pha thì biên độ điện áp sẽ bằng hiệu hai điện áp thànhphần.Hai dòng điện ngược pha, biên độ giảmChương IV - Giới thiệu đồng hồ vạn năng1. Giới thiệu về đồng hồ vạn năng ( VOM)Xuan Vinh : 0912421959 ...