Lý thuyết và bài tập Lý 12 nâng cao – DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU

CHƯƠNG 5 – DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU 1) Đại cương về dòng điện xoay chiều + Khung dây dẫn diện tích S quay đều với tốc độ góc  quanh một trục vuông góc với các đường sức của một từ trường đều có cảm ứng từ B , từ thông qua khung biến thiên, theo định luật cảm ứng điện từ trong khung xuất hiện suất điện động xoay chiều: e = E0 cos(t + e), với E0 = NBS là biên độ của suất điện động. Nối hai đầu khung với mạch tiêu thụ điện, giữa hai đầu...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Lý thuyết và bài tập Lý 12 nâng cao – DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU CHƯƠNG 5 – DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU 1 ) Đại cương về dòng điện xoay chiều + Khung dây dẫn diện tích S quay đều với tốc độ góc  quanh một trục vuông góc với các rđường sức của một từ trường đều có cảm ứng từ B , từ thông qua khung biến thiên, theo định luậtcảm ứng điện từ trong khung xuất hiện suất điện động xoay chiều: e = E0 cos(t + e), với E0 =NBS  là biên độ của suất điện động.Nối hai đầu khung với mạch tiêu thụ điện, giữa hai đầu mạch có một hiệu điện thế biến thiên điềuhòa theo thời gian : u = U0cos(ựt + ửu) . Nếu mạch kín, trong mạch có dòng điện xoay chiều ), cóchiều biến đổi tuần hoàn theo thời gian ; có cường độ biến thiên điều hòa theo thời gian i =I0cos(ựt+ ửi + Điện áp biến đổi điều hoà theo th ời gian gọi là điện áp xoay chiều hay hiệu điện thếxoay chiều. Cường độ dòng điện biến đổi điều ho à theo thời gian gọi là cường độ dòng điệnxoay chiều. + Chu kỳ T & tần số f của dòng điện xoay chiều: ;  = 2f là tần số góc củadòng điện. +Đại lượng ử = ử u – ửi gọi là độ lệch pha của u so với i. Nếu ử > 0 th ì u sớm pha so với i ;Nếu ử < 0 thì u trễ pha so với i ; Nếu ử = 0 thì u đồng pha với i + Cường hiệu dụng của dòng điện xoay chiều bằng cường độ dòng điện không đổi nào đó,mà khi lần lượt cho chúng đi qua cùng một điện trở trong cùng một thời gian th ì toả ra nhiệt I0lượng như nhau. Độ lớn: I  . Tương tự ta có điện áp hiệu dụng và suất điện động hiệu dụng: 2 U0 E0 ; EU 2 2 +Để đo điện áp hiệu dụng và cường độ hiệu dụng ta dùng vôn kế và ampekế xoay chiều 2) Mạch xoay chiều chỉ có điện trở thuần hoặc cuộn dây thuần cảm hoặc tụ điện+ Mạch xoay chiều chỉ có điện trở thuần R: cường độ dòng điện và điện áp giữa hai đầu R biếnthiên điều hòa cùng tần số và cùng pha. Nếu i = I0cos(ựt) thì u = U0cos(ựt); U0 = I0.R; U=I.R.+ Mạch xoay chiều chỉ có cuộn dây thuần cảm L: cường độ dòng điện biến thiên điều hòa cùngtần số và trễ pha /2 so với điện áp giữa hai đầu cuộn cảm (hay điện áp giữa hai đầu cuộn cảm sớm pha /2 so với cường độ dòng điện). Nếu u = U0cos(ựt) th ì i  I 0 cos(t  ) ; Nếu i = 2 I0cos(ựt ) thì u  U 0 cos(t  ) . Với U0 = I0.ZL; U = I.ZL; Cảm kháng : ZL = L.. 2+ Mạch xoay chiều chỉ có tụ điện C: cường độ dòng đ iện biến thiên điều hòa cùng tần số và sớmpha /2 so với điện áp giữa hai bản tụ (hay điện áp giữa hai bản tụ trễ pha /2 so với cường độ  dòng đ iện). Nếu u = U0cos(ựt ) thì i  I 0 cos(t  ) hay i = I0cos(ựt ) thì u  U 0 cos(t  ) . Với 2 2U0 = I0.ZC; U = I.ZL; 1dung kháng Z C  . C 3 ) Mạch xoay chiều RLC nối tiếpĐiện áp giữa hai đầu mạch biến thiên điều h òa cùng tần số và lệch pha  so với cường độ dòngđiện. Nếu i = I0cos(ựt ) th ì u = U0cos(ựt + ). Nếu u = U0cos(ựt ) thì i = I0cos(ựt - ). R 2  (Z L  Z C ) 2 ; U là điện ápu = uR + uL + u C; U0 = I0.Z, U = I.Z; Z là tổng trở của mạch Z =hiệu dụng giữa 2 đầu mạch, U = U R  (U L  U C ) 2 ; 2 UR = IR ; UL = IZL ; UC = IZC là điện áphiệu dụng giữa hai đầu R , L , C Z L  ZC U L  U C U 0 L  U 0 Ctg = ,  > 0 thì u sớm pha hơn i,  < 0 thì u trễ pha hơn i.   R UR U0RMột số trường hợp thường gặp: * Đoạn mạch chỉ có R: uR & i cùng pha * Đoạn mạch chỉ có L: u L sớm pha /2 sovới i * Đoạn mạch chỉ có C: u C trễ pha /2 so với i * Đoạn mạch L & C: Nếu ZL > ZC thì u sớm pha /2 so với i; Nếu ZL < ZC thì u trễ pha /2so với i U = IZ; với Z = ZL - ZC;  = /2 khi ZL > ZC ;  = - /2 khi ZL < ZC * Đoạn mạch RLC nối tiếp có ZL > ZC, ( UL > UC ), đoạn mạch có tính cảm kháng:  > 0 * Đoạn mạch RLC nối tiếp có ZL < ZC, ( UL < UC ), đoạn mạch có tính dung kháng:  < 0 * Đoạn mạch chỉ có R & L hay đoạn mạch có cuộn dây có điện trở thuần R & hệ số tự cảmL: 2 U 2  U 2 ; tg = ZL/R = UL/UR R 2  Z L ; hoặc Ud = Ud = IZd ; với Zd = R L R 2  Z C ; URC = 2 U 2  U C ; tg = -ZC/R = - 2 * Đoạn mạch có R & C: URC = IZ; với Z = RUC/UR * Cộng hưởng điện: Xảy ra khi mạch RLC có ZL = ZC thì cường độ dòng điện trong m ạchcực đại. 1 1 => LC2 = 1 h ay  = hay L  . ...