Tổng quan lý thuyết mạch điện xoay chiều

Khóa h
ọ
c
LTĐH
DB V
ậ
t Lí
–
Th
ầ
y Đoàn Công Th
ạ
o

T
ổ
ng quan lí thuy
ế
t m
ạ
ch xoay chi
ề
u




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

I. LÝ THUYẾT`
1. e, u, I tức thời
os( )
cos( )
cos( )
o e
o u
o i
u u i
i
e E c t
u U t
i I t
ω ϕ
ω ϕ
ω ϕ
ϕ ϕ ϕ ϕ
= +


= +


= +

∆ = = −




ϕ
∆
: là góc sớm pha hơn của u so với i
2. Các giá trị hiệu dụng của dòng điện xoay chiều
2
2
2
o
o
o
E
E
U
U
I
I

=



=



=




3. Tổng trở của mạch xoay chiều
Mạch 1 phần tử
1
.
.
C
L
l
R
S
Z
C
Z L
ρ
ω
ω

=



=


=




Nếu
0
ω
=
0
C
L
Z
Z
= ∞


=

=> chứng tỏ tụ C không cho dòng điện 1 chiều đi qua, cuộn cảm thuần không cản trở
dòng điện 1 chiều.

TỔNG QUAN MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU
(TÀI LIỆU BÀI GIẢNG)
Giáo viên: ĐOÀN CÔNG THẠO

Khóa h
ọ
c
LTĐH
DB V
ậ
t Lí
–
Th
ầ
y Đoàn Công Th
ạ
o

T
ổ
ng quan lí thuy
ế
t m
ạ
ch xoay chi
ề
u

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


4. Định luật Ôm
Tổng_quát:R,L,Cnt
2 2
2
2 cos
2 cos( )
( )
tan
os
. . os .
L C
L C
i I t
u U t
U
I
Z
Z R Z Z
Z Z
R
R
c

Z
P U I c I R
ω
ω ϕ
ϕ
ϕ
ϕ

=


= +


=



= + −


−

=


=




= =


5. Công suất dòng điện xoay chiều
a.

Biểu thức công suất:
os
P UIc
ϕ
=

b.

Hệ số công suất
:
0
; ;tan 0; os 1
R
U R
Z R I c
R R R
ϕ ϕ
= = = = = =

:
0
; ;tan ; os 0
0
C

C
C C
C
Z
U
Z Z I c
Z Z
ϕ ϕ
= = = − = −∞ = =

:
0
; ;tan ; os 0
0
L
L
L L
L
ZU
Z Z I c
Z Z
ϕ ϕ
= = = = +∞ = =

2 2
2 2
:
; ;tan ; os
L
L

L
RL
ZU R
Z R Z I c
Z R
R Z
ϕ ϕ
= + = = = =
+

2 2
2 2
:
; ;tan ; os
C
C
C
RC
Z
U R
Z R Z I c
Z R
R Z
ϕ ϕ
= + = =− = =
+

:
0
; ; os 0;tan

0
L C
L C
L C
LC
Z Z
U
Z Z Z I c
Z Z Z
ϕ ϕ
−
= − = = = =
−

2
L
C
Z Z
π
ϕ
> => =

2
L
C
Z Z
π
ϕ
< => = −

1Ph
ầ
n t
ử

2Phần tử
Khóa h
ọ
c
LTĐH
DB V
ậ
t Lí
–
Th
ầ
y Đoàn Công Th
ạ
o

T
ổ
ng quan lí thuy
ế
t m
ạ
ch xoay chi
ề
u

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


Mạch nối tiếp:
2 2
os
( )
L C
R
c
Z
Z R Z Z
ϕ

=



= + −

=> Hệ quả:
2
os
.

os
P UIc
U I Z P I R
R
c
Z
ϕ
ϕ


=

= => =



=


II. BÀI TẬP VẬN DỤNG
Bài 1:
Cho đoạn mạch chỉ có điện trở R. Đặt vào 2 cực của đèn 1 hiệu điện thế xoay chiều: u=310 cos
t
ω

(V). Đền chỉ sáng khi
155
u V
≥

1.

Tìm x là thời gian đèn sáng sau 1h
2.

Cho công suất trung bình
40
P W
= . Tìm công suất tiêu thu thực của mạch, biết rằng đèn chỉ tiêu thụ
điện năng khi sáng
Bài giải
1.

x =?
u=310 cos
2
t
T
π
(V)

Nhận xét:
1
2
T
đèn sáng
2 1
t t t
∆ = −

1h đèn sáng x(h)
=>
1
2
t
x
T
∆
=
(1)

2
3 3
T
t
π α
α
ω
= => ∆ = =
(2)
t1 t2
T
310

155
O
f
310
u

α

Khóa h
ọ
c
LTĐH
DB V
ậ
t Lí
–
Th
ầ
y Đoàn Công Th
ạ
o

T
ổ
ng quan lí thuy
ế
t m
ạ
ch xoay chi
ề
u




Hocmai.vn – Ngôi trường chung của học trò Việt

Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12
- Trang | 4
-


Thay (2) vào (1) ta được:
2
3
( )
3
2
T
x h
T
= =

2.

P thực=?
Vì
40
P W
=

1s đèn tiêu thụ 40J
Từ kết quả câu a => 40J đèn chỉ tiêu thụ trong
2
3
(s) => P (thực)=
40

60
2
3
=
W
Bài 2
Một ống đèn coi như 1điện trở thuần, đèn sáng bình thường khi U=50V, I=0,8A. Để sử dụng hiệu điện thế
(120V-50Hz) người ta mắc nối tiếp với bóng đèn 1 cuộn cảm (chấn lưu) có r=12,5
Ω

1.

Nguyên lý hoạt động của đèn
2.

Hệ số tự cảm L để đèn sáng bình thường
Bài giải
1. Khi bật công tắc, có dòng điện chạy qua sợi đốt 1, qua tắc te về sợi đốt 2(lúc này đèn chưa sáng), nhờ có
dòng điện sợi đốt nóng lên, e ở 2 sợi đốt nhận năng lượng để dễ dàng thoát khỏi 2 sợi đốt. Khi tắc te ngắt,
cuộn cảm có hiện tượng dòng điện biến đổi từ có về không, trên cuộn dây suất hiện suất điện động tự cảm,
cỡ 600V-700V. Với hiệu điện thế và điện trường mạnh như vậy, e phóng khỏi sợi đốt chạy trong ống. Do
dòng điện xoay chiều nên e chạy ngược lại, khi e chạy va chạm với phân tử khí trơ, làm phân tử khí trơ bị
kích thích, chuyển lên trạng thái có mức năng lượng cao hơn, lúc chuyển xuống thì nó bức xạ photôn,
Photôn của ánh sáng không nhìn thấy bước sóng ngắn, photôn đập lên chất phát quang trên thành ống, lúc
này e được kích thích 2 lần, các phần tử phát quang lại chuyển từ mức năng lượng cao xuống năng lượng
thấp. Chất phát quang phát ra ánh sáng nhìn thấy, tùy thuộc chất phát quang mà màu ánh sáng nhìn thấy sẽ
khác nhau.
2.
Sơ đồ mạch điện:

Theo điều kiện bài
62,5
D
D
U
R
I
= = Ω

Khi sử dụng U=120, f=50Hz =>
2 2
150
( )
D
L
U
Z
I
Z R r Z

= = Ω



= + +

=> L=0,41H
Bài 3
Một mạng điện có U=120V, f=20Hz
1.

Mắc vào mạng điện 1 bếp điện, thì sau 5h, bếp tiêu thụ 6kWh điện. Tìm điện trở của bếp
2.

Mắc vào mạng điện 1 động cơ điện, coi như mạch điện r, L. Với cos
ϕ
=0,8, thì sau 5h động cơ tiêu thụ
6kWh điện. Tìm r,L
Bài giải
1.

cos
ϕ
=1 => P=UI ; A=P.t=UIt =>
5
6.36.10
10A
. 120.5.3600
A
I
U t
= = = ;
120
12
10
U
R
I
= = = Ω

2.

cos
ϕ
=0,8 ; P=UI cos
ϕ
;
1 10
. 12,5A
. os 0,8
A
I
U t c
ϕ
= = =
L,r

R

B
A
Khóa h
ọ
c
LTĐH
DB V
ậ
t Lí
–
Th

ầ
y Đoàn Công Th
ạ
o

T
ổ
ng quan lí thuy
ế
t m
ạ
ch xoay chi
ề
u




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


9,6
. os 7,68
os
U
Z
I

R
Z R Z c
c
ϕ
ϕ

= =




= => = = Ω


Mà
2 2
L
Z R Z
= + => L=0,144
π
H

Giáo viên : Đoàn Công Thạo
Nguồn : Hocmai.vn