Tác dụng từ của dòng điện xoay chiều, Tìm RLC khi biết góc pha

Khóa h
ọ
c
LTĐH
Đ
B V
ậ
t Lí

–
Th
ầ
y Đoàn
Công Th
ạ
o
Tác dụng từ của DĐXC. Tìm R; L; C khi biết góc pha

Hocmai.vn – Ngôi trường chung của học trò Việt
Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12
- Trang | 1
-




I. TÁC DỤNG TỪ CỦA DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU
A. Lý thuyết
Dạng 4: Tác dụng từ dòng điện xoay chiều. Và bài toán sóng dừng
+ Nếu căng một sợi dây kim loại, cho dòng điện xoay chiều chạy qua, đặt trong miền không gian có cảm
ứng từ B (không cần đều)=> Có hiện tượng gì sẽ xuất hiện ở đây?

Từ đây ta sẽ giải quyết được vấn đề: sự hình thành sóng dừng không kích thích bằng âm thoa mà kích
thích bằng lực từ. Mà lực từ này là lực từ tác dụng lên dây dẫn có dòng điện chạy qua.
+ Căng một sợi dây bằng sắt, đặt một cuộn dây cho dòng điện xoay chiều đi qua => Có hiện tượng gì xuất
hiện ở đây khi sợi dây đặt trong từ trường của một của dòng điện xoay chiều.

Trường hợp này là lực từ tác dụng lên dây dẫn không có dòng điện chạy qua mà dòng diện đó là dòng điện
của chạy trong một cuộn dây.
B. Bài tập
Bài tập 1: Căng một dây dẫn AB trong miền không gian có từ trường vuông góc với dây, cho dòng điện
chạy trong dây dẫn là dòng điện xoay chiều, có f=50Hz chạy qua
1. Giải thích trên dây có 1 sóng dừng với tần số f’=f
2. Biết dây AB dài 1m thì trên dây có 2 bụng sóng . Tìm vận tốc truyền sóng trên dây
3. Cho lực căng của sợi dây AB là 20N. Tìm khối lượng của 1 đơn vị chiều dài dây
Hướng dẫn giải
1. Trong nửa chu kỳ đầu giả sử dòng có chiều AB (giả sử là chiều (+)). Theo quy tắc bàn tay trái thì lực từ
có chiều hướng lên
Trong nửa chu kỳ sau dòng điện có chiều ngược lại, chiều của lực từ hướng xuống, dây có hiện tượng như
đồ thị
i

B


+
A
B
i

TÁC DỤNG TỪ CỦA DÒNG ĐIỆN XOAY

CHIỀU. TÌM R; L; C KHI BIẾT GÓC PHA
(TÀI LIỆU BÀI GIẢNG)
Giáo viên: ĐOÀN CÔNG THẠO

Khóa h
ọ
c
LTĐH
Đ
B V
ậ
t Lí

–
Th
ầ
y Đoàn
Công Th
ạ
o
Tác dụng từ của DĐXC. Tìm R; L; C khi biết góc pha

Hocmai.vn – Ngôi trường chung của học trò Việt
Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12
- Trang | 2
-



 Khi có dòng điện xoay chiều chạy vào trong dây dẫn AB. Do đặt trong từ trường B nên dây AB chịu

tác dụng của lực từ có hướng theo quy tắc bàn tay trái. Vì dòng điện đổi chiều liên tục theo thời gian nên
lực từ cũng đổi chiều liên tục theo thời gian.
Nhờ tác dụng của lực từ, trên dây sẽ xuất hiện một dao động cơ với chu kỳ bằng chu kỳ của dognf điện
xoay chiều trong dây dẫn. Dao động cơ này lan tryuyền trên dây dưới dạng thực chất là 2 sóng tới khi gặp
đầu dây sóng bị phản xạ. Sóng phản xạ và sóng tới thỏa mãn sóng kết hợp làm xuất hiện hiện tượng giao
thoa, xuất hiện sóng dừng trên dây
=>T=T’; f=f’
2. Ta có:
2 1 1 . 50 /
2
m v f m s
λ
λ λ
= => = => = =
3.Ta có :
2
F F
v
v
µ
µ
= => =

Bài tập 2:
Cho một dây sắt AB có chiều dài 1m căng trước đầu một ống dây có dòng điện xoay chiều, có
tần sồ=25Hz chạy qua thì kết quả trên dây có một sóng dừng với 2 bụng sóng. Biết lực căng của sợi dây
F=2Hz
1.

Giải thích trên dây AB tồn tại một sóng dừng với tần số f’=2Hz

2.

Tìm vận tốc truyền sóng trên dây

3.

Tìm khối lượng một đơn vị dài dây

Hướng dẫn giải

Khi có dòng điện xoay chiều chạy qua cuộn dây, cuộn dây trở thành một nam châm điện xoay chiều:
+ Cụ thể nửa chu kỳ đầu, khi dùng quy tắc quay đinh ốc thì phía đầu trên cuộn dây là cực S, phía dưới
là cực N, thì ngay lập tức bề mặt phía trên của dây sắt nhiễm từ là cực S, phía dưới là cực N và bị hút về
phía ống dây lần thứ nhất hướn lên, lực từ có độ lớn thay đổi theo từ trường của ống dây
+ Khi dòng điện có chiều ngược lại, dây bị hút lên lần thứ 2. Vậy dây bị hút trong cả 2 nửa chu kỳ.
Lực từ này sẽ triệt tiêu khi dòng điện trong ống dây triệt tiêu
Ta có đồ thị mối liên hệ giữa biến thiên dòng điện xoay chiều và li độ dao động của điểm M trên dây
T

t

T’

t

M
x

i

i

B


+

A
B

i

+

A

B


t
F





i

t

F


i

t
F


Khóa h
ọ
c
LTĐH
Đ
B V
ậ
t Lí

–
Th
ầ
y Đoàn
Công Th
ạ
o
Tác dụng từ của DĐXC. Tìm R; L; C khi biết góc pha

Hocmai.vn – Ngôi trường chung của học trò Việt
Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12
- Trang | 3

-




2.

Ta có:
2 1 . ' 2 . 50 /
2
AB m v f f m s
λ
λ λ λ
= => = => = = =

3.

Ta có:
2
F F
v
v
µ
µ
= => =

II. TÌM R; L; C KHI BIẾT GÓC PHA
A. Lý thuyết:
Dạng 5: Tìm R; L; C khi biết góc lệch pha giữa hiệu điện thế và hiệu điện thế
Khi gặp bài toán mà ở đó cho điều kiện góc lệch pha giữa hiệu điện thế và hiệu điện thế. Để tìm lời giải

bài toán qua 3 bước như sau:
B1: Vẽ các giản đồ véc tơ hiệu điện thế bằng tổng các hiệu điện thế
B2: Từ các giản đồ véctơ tìm góc lệch pha giữa các hiệu điện thế với dòng điện
B3: Dùng giản đồ véctơ -> các giá trị
; ; ; ; ; ;
r R L C
U U U U r R L C
− >

B. Bài tập
Bài tập 1:
Cho mạch điện như hình vẽ (tham khảo hình vẽ bài giảng)
Đặt vào AB một hiệu điện thế xoay chiều có f=50Hz.
0
0
( , ) 150
( , ) 30
; 30 ; 90
AM MN
AN MN
AM R V
U U
U U
U U R U V
=
=
= = Ω =
 
 

1.

Chứng minh
0
r
≠

2.

Hiệu điện thế U=?
3.

Tìm r, L, C
Hướng dẫn giải
1.

Giả sử r=0 =>
0
( , ) 180
AM C
U U =
 
=> vô lý =>
0
r
≠

2.

Tìm U

T

t

t

M
x

i

=>Như vậy, trên dây sắt xuất hiện một dao động
tuần hoàn mà dao động tuần hoàn này sau 1 chu kỳ
của dòng điện sẽ thực hiện được 2 dao động tuần
hoàn của dây sắt.Chứng tỏ dòng điện có tần số f thì
dây sắt có sóng dừng với tần số f’=2f
Khóa h
ọ
c
LTĐH
Đ
B V
ậ
t Lí

–
Th
ầ
y Đoàn
Công Th

ạ
o
Tác dụng từ của DĐXC. Tìm R; L; C khi biết góc pha

Hocmai.vn – Ngôi trường chung của học trò Việt
Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12
- Trang | 4
-


B1: Từ điều kiện bài toán => giản đồ véc tơ
AM r L
AN AM C
AN R
U U U
U U U
U U U

= +


= +


= +


  
  
  

B2: Vì
0 0
( , ) 150 ( , ) 60
AM C AM
AM
U U U I
ϕ
= => = =
   

Vì
0 0
( , ) 30 ( , ) 60
AN C AN
AN
U U U I
ϕ
= => = =
   

Vì
0
( : ) ( , ) 30
AM AN AM AM R AM AN
U U do U U U U I
ϕ ϕ ϕ
= = => = = => = =
 

B3: Vì
0
45
45 .cot a 60
2
3
C
AM AM L r L
U
U V U U n
ϕ ϕ
= => = = => = =

2 2
30 3 ( ) ( ) 90
R AM R r L C
U U V U U U U U V
=> = = => = + + − =

B3:
; ; ; ;
C
R r L
L C
U
U U U
I r Z Z L C
R I I I
= = = = =>

Bài tập 2:
Cho mạch điện như hình vẽ (tham khảo hình vẽ bài giảng)
Đặt vào AB một hiệu điện thế xoay chiều có f=50Hz.
0
0
0
( , ) 150
( , ) 105
( , ) 90
100
AM MN
AM MB
AM
V
U U
U U
U U
U V
=
=
=
=
 
 
 

1.

Hiệu điện thế U=?

2.

Tìm r, L, C



U


I


0

C
U


L
U


R
U


R
U


AM
U


AN
U


Khóa h
ọ
c
LTĐH
Đ
B V
ậ
t Lí

–
Th
ầ
y Đoàn
Công Th
ạ
o
Tác dụng từ của DĐXC. Tìm R; L; C khi biết góc pha

Hocmai.vn – Ngôi trường chung của học trò Việt
Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12
- Trang | 5
-

Hướng dẫn giải

Từ điều kiện bài toán => giản đồ véc tơ
AM r L
MB R C
AM MB
U U U
U U U
U U U

= +


= +


= +


  
  
  

100
V C
U U V
= =

0
0
0
( , ) 150
( , ) 45 100 100 2
( , ) 105
AM MN
MB C
R C MB
AM MB
U U
U U U U V U V
U U

=

=> = => = = => =

=


 
 
 

0
0 0 0
0
0
0 0 0 0

0
( , ) 105
( , ) 15 . os15 ; .sin15
( , ) 90
( , ) 45
( , ) 30 ( , ) 60 . os60 ; .sin 60
( , ) 15
AM MB
MB
MB AM MB
AM
MB C
AM
AM r AM L AM
MB
U U
U U U U c U U
U U
U U
U I U I U U c U U
U U
ϕ ϕ

=

=> = => = =

=




=

=> = = => = = => = =

=


 
 
 
 
   
 

Bài toán 3:
Cho mạch điện như hình vẽ ( hình vẽ tham khảo video bài giảng)
Cho f=1000Hz
+ Nếu mắc vào MN một Ampe kế =>
0,1A
( , )
6
a
I
U I
π
=




=


 

U


I


0

C
U


L
U


r
U


R
U


AM

U


MB
U


Khóa h
ọ
c
LTĐH
Đ
B V
ậ
t Lí

–
Th
ầ
y Đoàn
Công Th
ạ
o
Tác dụng từ của DĐXC. Tìm R; L; C khi biết góc pha

Hocmai.vn – Ngôi trường chung của học trò Việt
Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12
- Trang | 6
-

+ Nếu mắc vào MN một Vôn kế =>
( )
20
,
6
V
V
U V
U U
π
=



=


 

1. Tìm U; R; L; C
2. Khi thay đổi tần số. Tìm tần số
0
f
để
( )
,
2
V
U U

π
=
 


Giáo viên : Đoàn Công Thạo
Nguồn :
Hocmai.vn