bài 13 các mạch điện xoay chiều - bài giảng vật lý 12

CÁC MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU
Bài 13
TIẾT 22 - BÀI 13
KIỂM TRA BÀI CŨ
2. Viết biểu thức dòng điện có biên độ 10A, tần số 50Hz
và có pha ban đầu bằng 0.
CÁC MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU
1. Viết biểu thức cường độ dòng điện xoay chiều tổng
quát, gọi tên của các đại lượng.
3. Viết biểu thức hiệu điện thế có biên độ 200V, cùng tần số
với dòng điện trên, lần lượt cùng pha, sớm pha vuông góc,
trễ pha vuông góc với dòng điện trên.
A. 50 (Hz)
B. 100 (Hz)
C. 100 (Hz)
D. 100 (rad/s)
SAI
ĐÚNG
SAI SAI
Câu 4 : Điện áp tức thời giữa 2 đầu của một
đoạn mạch xoay chiều là :
 
Vtu

100cos80
Tần số góc của dòng điện bằng bao nhiêu?
A. 80V
B. 40V
SAI
ĐÚNG
SAI SAI

Câu 5 : Điện áp tức thời giữa 2 đầu của một
đoạn mạch xoay chiều là :
 
Vtu

100cos80
Điện áp hiệu dụng giữa 2 đầu đoạn mạch là
bao nhiêu?
D. 40
2
V
C. 80
2
V
CÁC MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU
Các thiết bị tiêu thụ điện có rất nhiêu loại. Có thiết bị chỉ có tác dụng
tỏa nhiệt như ấm đun nước, bàn là, bóng đèn dây tóc….
* Những thiết bị này liệt vào hàng điện trở thuần
R
CÁC MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU
Các thiết bị tiêu thụ điện có rất nhiêu loại. Có thiết bị chỉ có tác dụng
tỏa nhiệt như ấm đun nước, bàn là, bóng đèn dây tóc.
Có loại thì có có tác dụng sinh ra từ trường như máy biến áp, chấn lưu
đèn ống, …
* Những thiết bị này liệt vào hàng điện trở thuần
* Những thiết bị này gọi chung là cuộn cảm
L
CÁC MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU
Các thiết bị tiêu thụ điện có rất nhiêu loại. Có thiết bị chỉ có tác dụng
tỏa nhiệt như ấm đun nước, bàn là, bóng đèn dây tóc. Những thiết bị

này liệt vào hàng điện trở thuần. Có loại thì có có tác dụng sinh ra từ
trường như máy biến áp, chấn lưu đèn ống, Những thiết bị này gọi
chung là cuộn cảm.
Có loại có tác dụng tích điện. Đó là những chiếc tụ điện
Như vậy các thiết bị tiêu thụ điện mặc dù có rất nhiều nhưng có thể
được phân thành ba loại:

Điện trở Tụ điện Cuộn cảm.
L
R
C
C
* Độ lệch pha giữa điện áp và dòng
điện trong đoạn mạch xoay chiều
 
0i
i I cos t   
 
0u
u U cos t   
ui
   
CÁC MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU
+ Độ lệch pha giữa điện áp và dòng điện:
+ Biểu thức dòng điện:
+ Biểu thức điện áp:
Mạch tiêu thụ

u
i

 
i
I 2cos t   
 
u
U 2cos t   
+ Dòng điện và điện áp có cùng tần số góc  (cùng f, cùng T)
CÁC MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU
+  là độ lệch pha giữa điện áp và dòng điện:
+ Nếu 
i
= 0, biểu thức dòng điện:
+ Khi đó 
u
= 

biểu thức điện áp sẽ là:
Mạch tiêu thụ

u
i
0
0
0
u sớm pha so với i

u trễ pha so với i

u cùng pha với i
Nếu:

i = I
0
cost = I cost
2
u = U
0
cos(t+) = U cos(t+)
2

U
i
R
Điện áp hai đầu đoạn mạch:
Cường độ dòng điện tức thời trong mạch:
1. Quan hệ giữa điện áp và cường độ dòng điện:
2. Định luật Ôm:
 
u U 2cos t
u
i
R

 
I 2cos t
 
U
2 cos t
R

u cùng pha với i: 

u
= 
i
.
U
I
R

U I.R
hay
Nội dung định luật Ôm đối với mạch điện xoay chiều thuần điện trở. SGK
I. MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU CHỈ CÓ ĐIỆN TRỞ THUẦN

U
i
R
00
U I .R
0
0
U
I
R

U
I
R

3. Giản đồ vectơ:
O

i = I
0R
cost = I cost
2
u = U
0R
cost = U cost
2
U
oR

I
oR

I. MẠCH THUẦN R
u i
Mạch thuần R: u, i cùng pha
CỦNG CỐ
* Kết luận về đoạn mạch chỉ chứa điện trở thuần
1. Quan hệ giữa điện áp và cường độ dòng điện
+ Biên độ:
0
0
U
I
R

00
U I .R
hay

3. Pha:
uR i
  
u
R
cùng pha với i hay
2. Định luật Ôm:
U I.R
U
I
R

hay
+ Giản đồ vectơ
 
u U 2cos t
 
i I 2cos t
U
R
= U

i
R
O
U
oR

I
oR

II. MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU CHỈ CÓ TỤ ĐIỆN
1. Thí nghiệm
Đ
Đ
C
Đ
u
1

2
A

B
K
Bố trí TN như hình vẽ
Đặt nguồn điện vào AB
a.Khi U
AB
=U điện áp 1 chiều
* K ở chốt 1: Đ sáng
* K ở chốt 2: Đ không sáng
Dòng điện không đổi không qua được tụ điện
b. Khi u
AB
=U
0
cos(t+): điện áp xoay chiều
* K ở chốt 1: Đ sáng
* K ở chốt 2: Đ vẫn sáng, những độ sáng giảm

Tụ điện cho dòng điện xoay chiều đi qua nhưng có tác
dụng cản trở dòng điện xoay chiều, gây ra dung kháng
II. MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU CHỈ CÓ TỤ ĐIỆN
2. Khảo sát mạch điện xoay thuần C
a. Điện áp giữa hai bản tụ điện:
+ Cường độ dòng điện trong mạch
+ Điện tích của tụ điện:

C
u
i
u = U
0
cost = U cost
2
q = Cu = CU cost
2
i = q’ = Cu’ = - CU sint = CU cos(t+/2)
2
2
q
i
t



dq
i
dt


hay
i = CU cos(t+/2) = I cos(t+/2)
2
2
u= U cost
2
i = I cos(t+/2)
2
Với I = CU
II. MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU CHỈ CÓ TỤ ĐIỆN
2. Khảo sát mạch điện xoay chiều thuần C

C
u
i
* Định luật Ôm cho đoạn mạch chỉ chứa tụ điện:
U
I
1
C


C
U
I
Z

C
1
Z

C


b. Nếu 
i
=0 thì:
u= U cost
2
i = I cos(t+/2)
2
Mạch thuần C: u chậm pha hơn i góc /2 
uC
= 
i
- /2
i= I cost
2
u = U cos(t-/2)
2
Từ công thức: I = CU 
Đặt

Z
C
gọi là dung kháng ()
II. MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU CHỈ CÓ TỤ ĐIỆN
2. Khảo sát mạch điện xoay chiều thuần C

C
u

i
c. Pha dao động: Điện áp giữa hai bản tụ
trễ pha /2 so với cường độ dòng điện
uC i
2

   
i= I cost
2
u = U cos(t-/2)
2
II. MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU CHỈ CÓ TỤ ĐIỆN

C
u
i
* Giản đồ vector cho đoạn mạch chỉ chứa tụ điện:
i I 2cos t
u U 2 cos t
2


  


VD:
 
u 220 2cos100 t V
1
CF

1000



Tính Z
C
?
Tính I?
Viết biểu thức i?
 
i 22 2 cos 100 t A
2


  


O
U
oC

I
oC

I=22A
Z
C
= 10 
II. MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU CHỈ CÓ TỤ ĐIỆN


C
u
i
3. Ý nghĩa của dung kháng:
+ Dung kháng đặc trưng cho tính cản trở dòng xoay chiều của
tụ điện. Dòng điện có tần số càng cao thì dung kháng cảng
giảm, càng dễ đi qua.
+ Gây ra sự chậm pha /2 của điện áp so với
cường độ dòng điện
C
1
Z
C


1
2 fC


* Biểu thức:
* Ý nghĩa
CỦNG CỐ
* Kết luận về đoạn mạch thuần C
C
U
I
Z

C
1

Z
C


1
2 fC


Dung kháng
Z
C
đặc trưng cho tính cản trở dòng xoay chiều của tụ điện.
Dòng điện có tần số càng cao thì Z
C
cảng giảm, càng dễ đi
qua. Gây ra sự chậm pha /2 của u so với i .
* Ý nghĩa dung kháng
u U 2cos t
2


  


 
i I 2cos t
Định luật Ôm:
+ Giản đồ vectơ:
+ Biên độ:
00C

U Z I
O
U
oC

I
oC

BÀI TẬP:
Cho đoạn mạch điện như hình vẽ.
Khi đặt điện áp xoay chiều u vào
hai đầu mạch thì dòng điện qua
mạch là:
 
i 0,5 2cos 100 t A
2


  


Biết
R 60 ,
4
10
CF



R C

A M B
a. Tính dung kháng của mạch?
b. Điện áp hiệu dụng: U
AM
; U
MB
?
c. Viết biểu thức điện áp tức thời giữa A và M ; giữa M và B?
BÀI TẬP:
 
i 0,5 2cos 100 t A
2


  


Biết
R 60 ,
4
10
CF



R C
A M B
a. Z
C

b. U
AM
; U
MB
?
c. u
AM
; u
MB
?
AM
U RI 
C
1
Z
C


a. Dung kháng của mạch:
b. Điện áp hiệu dụng:
30V
100
MB C
U Z I 
50V
c. Viết biểu thức điện áp tức thời :
AM AM
u U 2cos 100 t
2



   


 
AM
u 30 2cos 100 t V
2


  


 
MB MB
u U 2cos 100 t   
  
MB
u 50 2cos 100 t V