Vật lí điện xoay chiều ôn thi ĐH

Chương: Dòng Điện Xoay chiều

Chủ Đề I: Đại Cương Về Dòng Điện Xoay Chiều
1.

Khái niệm dòng điện xoay chiều

Dòng điện xoay chiều là dòng điện có cường độ biến thiên điều hòa theo thời gian.
2.

Nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều

Dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ.
3.

Chu kì và tần số của khung quay

T=
4.

f=

Các biểu thức : (Chọn gốc thời gian t=0 và lúc ( )
a. Biểu thức từ thông của khung dây:

Chú giải:

S là diện tích của một vòng dây.
N là số vòng dây.
là vecto cảm ứng từ vuông góc trục quay .
là vận tốc quay không đổi của khung dây.

b.

Biểu thức suất điện động tức thời

e

1


c.

Biểu thức điện áp tức thời và cường độ dòng điện tức thời trong mạch .

u

Điện áp tức thời :

i

Cường độ dòng điện:
d.

Các giá trị hiệu dụng:

I

U

E

5.Các loại mạch điện :
a. Đoạn mạch chỉ có điện trở thuần R
Kí hiệu

Tổng trở

Đặc điểm

CT ĐL ôm

R

Cho cả
I
dòng điện
xoay chiều và
một chiều
chạy qua.

Độ lệch pha Phương trình
giữa u và i
u và i cùng
pha nhau.

u
i

Lưu ý : Trường hợp đoạn mạch chỉ có R có đặc điểm đó là pha của dòng điện bằng pha
của hiệu điện thế.Dựa vào đặc điểm này chúng ta giải được khá nhiều bài toán.

b.Đoạn mạch chỉ có tụ điện .
Kí hiệu

Tổng trở

Đặc điểm

CT ĐL ôm

2

Độ lệch
pha
Giữa u và i

Phương Trình


Chỉ cho
dòng điện
xoay chiều
đi qua.

u chậm pha u
hơn i một
góc

I

i

Chú ý :
Tác dụng của dung kháng: Cản trở dòng điện (C và f càng lớn thì càng nhỏ và cản trở ít).
c.Đoạn mạch chỉ có cuộn cảm thuần.
Kí hiệu

Tổng trở

Đặc điểm

CT ĐL ôm

Chỉ cản trở
dòng điện
xoay chiều

I

Độ lệch
Pha giữa
U và i
u nhanh
pha hơn
i một góc

Phương
trình
u
i

Chú ý:
Tác dụng của cảm kháng: là cản trở dòng điện( L và f càng lớn thì càng lớn và cản trở
dòng điện càng nhiều)
6.Ta có các hệ thức độc lập cho các trường hợp trên như sau:( do vuông pha)
Đối với mạch có cuộn cảm thuần:

Đối với mạch có tụ điện :

Chú ý :Khi ghép nối tiếp hay ghép song song R,L,C :
R

L

3

C


Nối tiếp

=

=

=

Song song

7. Đoạn mạch R-L-C không phân nhánh

Giả sử trong mạch điện R-L-C trên có phương trình cường độ dòng điện tức thời :

Ta có cùng pha với I nên ta có:
Ta có nhanh pha hơn I góc nên có:
Ta có chậm pha so với I góc nên ta có:
Hiệu điện thế tức thời tại hai đầu mạch :
Hiệu điện thế cực đại và hiệu dụng giữa hai đầu mạch:

Tổng trở toàn mạch:
Định luật ôm cho toàn mạch:

Độ lệch pha giữa u và I của mạch điện trong đó:

tan
Hệ số công suất:

cos

4


Chủ đề 2: Một số dạng toán phổ biến hay gặp trong đề thi
THPT quốc gia.
Dạng 1:Bài toán liên quan đến mạch chỉ có một phần tử (R,L hoặc C)
Phương pháp giải
Áp dụng công thức:
Mạch chỉ có R thì u và I cùng pha nên :
Mạch chỉ có L thì u nhanh pha hơn I góc :

Mạch chỉ có C thì u chậm pha hơn I góc :

Chú ý sau :Đối với đoạn mạch chỉ có L và C mà u và I lại vuông pha nhau thì:

Dạng 2: Bài toán viết phương trình u và i.
Loại 1:Bài toán viết phương trình u khi biết i
Phương pháp giải
Biểu thức trung tâm là :
PT :
(V)
PT:
(V)
PT: (V)
Loại 2:Bài toán viết phương trình I khi biết u và viết phương trình u thành
phần khi biết u
Cho đoạn mạch không phân nhánh RLC có phương trình hiệu điện thế là:

và có tan
Phương trình cường độ dòng điện trong mạch là:

5


Phương trình điện trở:
Phương trình cuộn cảm:
Phương trình tụ điện:

Siêu chú ý:luôn nhanh pha hơn I một góc và thì luôn chậm pha hơn
I góc

Dạng 3: Bài toán Công suất và cực trị của công suất

1. Công suất:
Chú giải : P là công suất
U là hiệu điện thế hiệu dụng (V)

I là cường độ dòng điện hiệu dụng (A)

là hệ số công suất.
Lưu ý : Công suất trên R là :
Công suất trên L hoặc C đều bằng 0.

2. Cực trị của công suất:
a.

Nguyên nhân do trong mạch RLC có hiện tượng cộng hưởng :

Hệ quả:
Nếu thay đổi và khi thì công suất trong mạch như nhau .Bài hỏi khi thay đổi
bằng bao nhiêu để công suất đạt cực đại:

6


Nếu khi thay đổi fvà khi f thì công suất trong mạch như nhau. Bài toán hỏi f
bằng bao nhiêu thì công suất trong mạch đạt cực đại:

b.

Do nguyên nhân điện trở thay đổi

Trường hợp 1:Cuộn dây thuần cảm:

Khi và chỉ khi
Hệ quả :
Trường hợp 2:Mạch RLC mắc nối tiếp , cuộn dây có điện trở hoạt động.

Thay đổi R để công suất tỏa nhiệt trong mạch đạt cực đại :

Khi và chỉ khi:
Thay đổi R để công suất tỏa nhiệt trên điện trở cực đại:

Chú ý:

7


Nếu mạch RLC khi thay đổi R= và khi R= thì công suất trong mạch như
nhau .Đề bài hỏi thay đổi R bằng bao nhiêu để công suất đạt max:

Nếu mạch RLC khi thay đổi R= và khi R= thì công suất trong mạch như
nhau .Thì công suất đó bằng:

Dạng 4:Hiệu điện thế và cực trị hiệu điện thế
1.

Độ tự cảm thay đổi(L thay đổi)
a. Thay đổi L để có cộng hưởng :

(

cos

tan

u cùng pha I
b.

u vuông pha với

Thay đổi L để

Dùng giản đồ vevto để chứng minh ,sau đó ta được kết quả sau:

Khi đó :

Hệ quả:

8


c.

Bài toán khó và hay nhưng đã có CT nhanh:

Thay đổi và mà có cùng giá trị thì điện áp cực đại hai đầu cuộn cảm khi:

Điều chỉnh L để ko phụ thuộc vào giá trị của R:
Với hai giá trị của cuộn cảm là và mạch có cùng công suất thì dung kháng bằng:
Giá trị của L để công suất mạch đạt cực đại:
2.

Điện dung thay đổi

a.Thay đổi C để có cộng hưởng ( hay thay đổi C để )
a.

Thay đổi C :

(

cos

tan

u cùng pha I
b.

u vuông pha với

Thay đổi C để

khi và chỉ khi

c.

Một số bài toán liên quan và hay gặp:

Thay đổi C có C và C mà có cùng giá trị thì điện áp cực đại hai đầu tụ điện khi:

9

Để không phụ thuộc vào giá trị của R thì :

Với hai giá trị của tụ điện là C và C mạch có cùng công suất thì cảm kháng :

3.

Tần số thay đổi:
a. Khi thay đổi f để cộng hưởng và ( Đã từng xuất hiện trong đề thi ĐH)

Khi :
Khi :
Khi:
Công thức liên hệ:

b.

Thay đổi f để có hai giá trị biết ta có;

10