chuyên đề 3: dòng điện xoay chiều Ôn thi THPT quốc gia môn Vật lý

CHƯƠNG III. DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU



ĐỖ MINH TUỆ

CHƯƠNG III. DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU
CHỦ ĐỀ 1. ĐẠI CƯƠNG VỀ DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU
I. TÓM TẮT LÝ THUYẾT
1. Nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều: hiện tượng cảm ứng điện từ.
2. Từ thông:
   0cos  t   
Từ thông cực đại:  0  NBS (N: số vòng dây, B: cảm ứng từ (T), S: diện tích (m2))
 
 là pha ban đầu của từ thông,   (n, B) lúc t = 0.
Đơn vị của từ thông: Vêbe (Wb)
3. Suất điện động cảm ứng: e   '   0 sin(t   ) ; đặt E 0   0  NBS

e  E 0 cos(t  e )
Với:
e là suất điện động tức thời (V);
e : pha ban đầu của suất điện động cảm ứng;
E0: biên độ của suất điện động (V);
E: suất điện động hiệu dụng (V).
E
E 0
2
4. Dòng điện xoay chiều:
a) Định nghĩa: Dòng điện xoay chiều là dòng điện có cường độ tức thời biến thiên theo một hàm
sin (hoặc cosin) của thời gian.
I

i  I0 cos(t  i ) ; I  0
2
Với:
i là cường độ dòng điện tức thời (A);
i : pha ban đầu của cường độ dòng điện (i).
I0 là cường độ dòng điện cực đại (biên độ của cường độ dòng điện) (A);
I: cường độ dòng điện hiệu dụng (A).
b) Tác dụng của dòng điện: Tác dụng nhiệt, hoá học, từ (nổi bật nhất), sinh lí,…
 Chú ý:
- Dòng điện xoay chiều có giá trị, chiều thay đổi theo thời gian;
- Dòng điện xoay chiều có chiều thay đổi theo thời gian;
- Trong 1 chu kì dòng điện đổi chiều 2 lần;
- Trong một giây dòng điện đổi chiều 2f lần (f là tần số của dòng điện xoay chiều).
5. Điện áp xoay chiều:
a) Định nghĩa: Điện áp xoay chiều là điện áp biến thiên điều hoà theo thời gian
U
u  U0 cos(t  u ) ; U  0
2
Với:
u là điện áp tức thời (V);
U0 là điện áp cực đại (biên độ điện áp) (V);
 u là pha ban đầu của điện áp tức thời (u);
U: điện áp hiệu dụng (V).
CẨM NANG VẬT LÍ 12

(32)

0916.609.081 –



CHƯƠNG III. DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU

ĐỖ MINH TUỆ

b) Độ lệch pha giữa u và i:
Độ lệch pha giữa u và i là  phụ thuộc vào tính chất của mạch điện, được xác định:
   u  i
Nếu  > 0  điện áp u sớm pha hơn cường độ dòng điện i;
Nếu  < 0  điện áp u trễ pha hơn cường độ dòng điện i;
Nếu  = 0  u và i cùng pha (đồng pha).
6. Các loại đoạn mạch:
6.1. Đoạn mạch chỉ có điện trở thuần R
a) Điện trở thuần R của một vật dẫn có dạng hình trụ:

R 
S
Với:  là điện trở suất của vật dẫn (  m );  là chiều dài vật dẫn (m); S: diện tích tiết diện
ngang (m2).
* Biến trở: Điện trở có giá trị thay đổi được gọi là biến trở.
b) Tác dụng của điện trở: Điện trở cho cả dòng điện một chiều và xoay chiều đi qua và có tác
dụng cản trở dòng điện.
c) Mối quan hệ về pha giữa uR và i:
Điện áp xoay chiều giữa hai đầu điện trở biến thiên điều hòa cùng tần số và cùng pha với dòng điện
  u R  i  0
U
UR
;I0  0R
R

R
e) Mối quan hệ giữa các đại lượng tức thời i và uR:
u
Vì i và uR cùng pha nên: i  R  Đồ thị của i theo uR có dạng là đoạn thẳng.
R
i
u
 Chú ý:

I0 U 0
1
1
1


f) Ghép điện trở thành bộ: R nt  R1  R 2 ,
R ss R1 R 2
6.2. Đoạn mạch chỉ có cuộn cảm thuần:

d) Định luật ôm:

I

2

N
a) Hệ số tự cảm (độ tự cảm): L  4.10    .V (Ống dây xôlilôit)

Với: N là số vòng dây, V là thể tích không gian ống dây,  là chiều dài ống dây,  là độ từ
thẩm của môi trường bên trong ống dây (chân không hay không khí  = 1).

7

Đơn vị của L là Henri (H): 1mH = 10 -3H; 1H  10 6 H;1nH  10 9 H;1pH  10 12 H
b) Tác dụng của cuộn cảm thuần:
+ Đối với dòng điện không đổi (chiều và cường độ không đổi): cuộn thuần cảm coi như dây
dẫn, không cản trở dòng điện không đổi.
+ Đối với dòng điện xoay chiều: cuộn thuần cảm cho dòng điện xoay chiều đi qua và có tác
dụng cản trở dòng điện xoay chiều, đại lượng đặc trưng cho sự cản trở đó gọi là cảm kháng (ZL):
Z L  L
Hay: ZL = 2  fL (Đơn vị:  )
c) Mối quan hệ về pha giữa uL và i:
Điện áp tức thời hai đầu cuộn cảm thuần biến thiên điều hòa cùng tần số, sớm pha hơn dòng
điện trong mạch một góc  / 2 (vuông pha).

  uL  i 
CẨM NANG VẬT LÍ 12


2
(33)

0916.609.081 –


CHƯƠNG III. DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU



ĐỖ MINH TUỆ

U
UL
; I0  0L
ZL
ZL
Nhận xét: Dòng điện xoay chiều có tần số càng lớn thì qua cuộn cảm càng khó và ngược lại.

d) Định luật Ôm:

I

e) Mối quan hệ giữa các đại lượng tức thời: Vì i và uL vuông pha nhau nên ta có
i2 u 2

 1  Đồ thị có dạng là đường elip.
I20 U02

I U
i2 u 2
 2 2 ; 
 2
2
I
U
I0 U 0
f) Ghép cuộn thuần cảm thành bộ:
+ Hai cuộn cảm thuần ghép nối tiếp (L1ntL2):

 Chú ý:

+ Hai cuộn cảm thuần ghép song song (L1ssL2):

L nt  L1  L 2 ; ZLnt  ZL1  ZL2

1
1
1
1
1
1
 


;
Lss L1 L 2
ZLss ZL1 ZL2

6.3. Tụ điện
a) Điện dung của tụ điện:
- Điện dung là đại lựơng đặc trưng cho khả năng tích điện của tụ điện.
S
- Điện dung của tụ điện phẳng: C 
4kd
Trong đó:  là hằng số điện môi (không khí hay chân không   1 ), S: diện tích phần đối diện
giữa hai bản tụ điện, d: khoảng cách giữa hai bản tụ, k = 9.109 (Nm2/C2).
- Đơn vị của điện dung là Fara (F): 1mF = 10-3F; 1F  106 F,1nF  109 F,1pF  1012 F
b) Tác dụng của tụ điện:
- Đối với dòng điện không đổi: tụ ngăn không cho dòn điện đi qua.
- Đối với dòng điện xoay chiều: cho dòng điện xoay chiều đi qua nhưng cản trở dòng điện
xoay chiều, đại lượng đặc trưng cho sự cản trở đó gọi là dung kháng (ZC):

1
1
ZC 
hay: ZC 
C
2fC
c) Mối quan hệ về pha giữa uC và i:
Điện áp xoay chiều giữa hai đầu tụ điện biến thiên điều hòa cùng tần số nhưng trễ pha so với
dòng điện trong mạch một góc  / 2 (vuông pha).

  u C  i  
2

UC
U
; I0  0C
ZC
ZC
Nhận xét: Dòng điện có tần số càng lớn thì qua tụ điện càng dễ và ngược lại
e) Mối quan hệ giữa các đại lượng tức thời:
i2 u2
Vì i và uC vuông pha nhau nên ta có: 2  2  1  Đồ thị có dạng là đường elip.
I0 U 0
d) Định luật Ôm: I 

I U
i2 u 2
 2 2 ; 
 2
2

I
U
I0 U 0
f) Ghép tụ điện thành bộ:

 Chú ý:

- Hai tụ C1 và C2 ghép song song: Css  C1  C 2 ;

CẨM NANG VẬT LÍ 12

(34)

1
1
1


ZCss ZC1 ZC2

0916.609.081 –




CHƯƠNG III. DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU

ĐỖ MINH TUỆ

1

1
1


; ZCnt  ZC1  ZC2
Cnt C1 C2
 Chú ý: Trong mạch điện có bóng đèn dây tóc (sợi đốt), trên đèn có ghi (aV – bW).
- Đó là các giá trị định mức: công suất định mức là Pđm = b (W), điện áp hiệu dụng định mức
là Uđm = a (V).
U2
- Ta coi bóng đèn như là một điện trở: R đm  đm
Pđm
P
- Cường độ dòng điện định mức: Iđm  đm
U đm
- Đề bóng đèn sáng bình thường thì dòng điện trong mạch I = Iđm.
7. Mạch RLC mắc nối tiếp (khôn phân nhánh)
7.1. Mạch điện xoay chiều RLC mắc nối tiếp: cuộn dây thuần cảm
a) Tổng trở của mạch:
- Hai tụ C1 và C2 ghép nối tiếp:

2

1 

hay Z  R 2   L 

C 

U

U
U
b) Định luật ôm: I  ; I 0  0 hay I 
2
2
Z
Z
R  Z  Z 
Z  R 2  Z L  Z C 

2

L

u AB u R  u L  u C

Z
Z

 Chú ý: Biểu thức sau đây chưa chắc đúng i 

c) Độ lệch pha giữa u và i: tan  

C

Z L  ZC U L  U C

R
UR

(



 )
2
2

d) Điện áp:
- Điện áp tức thời:

u = uR + uL + uC = U 0 cos(t  )
   
- Điện áp dạng vectơ: U  U R  U L  U C

- Biên độ điện áp:



2
U 0  U 0R
 U 0L  U0C

- Điện áp hiệu dụng: U  U 2R   U L  U C 



2

2

e) Nhiệt lượng tỏa ra trên điện trở R trong thời gian t:
Q  I2 Rt
Q: Là nhiệt lượng (J), I: cường độ dòng điện hiệu dụng (A), R: điện trở của mạch (  ), t: là
thời gian dòng điện chạy qua mạch điện (s).
2. Mạch điện xoay chiều RLC nối tiếp: Cuộn dây không thuần cảm
a) Tổng trở của mạch:
Z

2

 R  r    Z L  ZC 

2

 Chú ý: Không dùng công thức: Z  R 2   Zd  ZC 

2

b) Điện áp:
- Điện áp tức thời: u AB  u R  u r  u L  u C  u R  u d  u C
 
 

- Điện áp dạng vec tơ: U  U R  (U r  U L )  U C
- Điện áp hiệu dụng: U 

2

 U R  Ur    UL  UC 

- Điện áp cực đại (Biên độ điện áp): U 0 
CẨM NANG VẬT LÍ 12

2

2

 U 0R  U 0r    U0L  U 0C 
(35)

2

0916.609.081 –




CHƯƠNG III. DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU

c) Định luật Ôm:

I

U
U
; I0  0 hay I 
Z
Z

ĐỖ MINH TUỆ

U
2

 R  r    ZL  ZC 

2

d) Độ lệch pha giữa u và i:

tan  

ZL  ZC U L  U C U 0L  U0C


Rr
U R  U r U 0R  U 0r

e) Nhiệt lượng tỏa ra trên các điện trở: Q  I 2  R  r  t
f) Cường độ dòng điện hiệu dụng qua mạch:
Nhận xét: Cường độ dòng điện qua các phần tử là bằng nhau
U
U
U
U
U
U
I  R  C  L  AB  d  MN
R

ZC ZL ZAB Zd ZMN
g) Xét cuộn dây không thuần cảm:
- Tổng trở: Zd  r 2  ZL2
- Điện áp hiệu dụng 2 đầu cuộn dây: U d  U 2r  U 2L

r
U
Z
U
 r ; tan d  L  L
Zd U d
r
Ur
 Chú ý: Đây là mạch điện xoay chiều tổng quát nhất, nếu trong mạch thiếu phần tử nào thì ta
cho giá trị của phần tử đó bằng 0.
Ví dụ:
- Độ lệch pha ud và i: cosd 

- Mạch gồm RL nối tiếp: Z  R 2  ZL2 ; U  U 2R  U 2L
- Mạch gồm RC nối tiếp: Z  R 2  Z2C ; U  U 2R  U C2
- Mạch gồm LC nối tiếp: Z  ZL  ZC

; U  U L  UC

3. Hiện tượng cộng hưởng điện
a) Điều kiện để xảy ra hiện tượng cộng hưởng:

Z L  Z C hay LC02  1  0 

1

 f0 

1

LC
2 LC
f0: là tần số cộng hưởng, 0  2f 0 là tần số góc cộng hưởng.
b) Khi xảy ra hiện tượng cộng hưởng thì:
- Tổng trở:
Zmin = R
U
- Cường độ dòng điện hiệu dụng: I max 
R
- Điện áp hiệu dụng trên điện trở: U R max  U (Nhớ: U R  U )
- Độ lệch pha giữa u và i: tan   0    0  u và i cùng pha nhau (đồng pha).
U2
R

- Công suất tiêu thụ cực đại:

Pmax 

- Hệ số công suất:

 cos max  1

- Điện áp hiệu dụng giữa hai đầu tụ điện, cuộn cảm thuần:
Z
Z

min
 U L  U C  0 (L và C sát nhau)
U C  C U; U L  L U  U L  U C  U LC
R
R
- uAB cùng pha với uR; u AB vuông pha với u C, uL.
 Chú ý:
- Trên đây chính là các dấu hiệu để nhận biết mạch đang xảy ra cộng hưởng.
- Để xảy ra hiện tượng cộng hưởng điện thì ta phải điều chỉnh một trong các đại lượng: L, C, f
để Imax, Pmax, URmax, (c os) max , Zmin, u và i cùng pha,…
- Điều chỉnh R không bao giờ xảy ra cộng hưởng, nhưng điện có ảnh hưởng đến cộng hưởng.
CẨM NANG VẬT LÍ 12

(36)

0916.609.081 –




CHƯƠNG III. DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU

ĐỖ MINH TUỆ

- Khi đang xảy ra hiện tượng cộng hưởng nếu thay đổi L, C hoặc f thì: Z  , I  , P  , cos   ,
UR  , UL  UC.
II. CÔNG THỨC GIẢI NHANH
. Xác định số lần dòng điện đổi chiều sau một khoảng thời gian t nào đó: Cho dòng điện
i  I0 cos  t  i  .
 Trong 1 chu kì dòng điện đổi chiều 2 lần.

 Trung bình, trong 1 giây dòng điện đổi chiều n = 2f lần.
 Trong thời gian t (giây) dòng điện đổi chiều N = 2f.t lần.
 Chú ý: Nhưng với trường hợp đặc biệt khi pha ban đầu của dòng điện là i = 0 hoặc  thì trong chu kỳ
đầu tiên dòng điện chỉ đổi chiều 1 lần:  n = 2f -1.
u U U
u
. Mạch chỉ có điện trở thuần R: i  R ;   0
i
I
I0
R
. Mạch chỉ có tụ điện:

u2
i2 u2
i2 u 2
2
I

i



1

;


2
0

Z2C
I20 U 02
I2 U 2
. Mạch chỉ có cuộn cảm thuần:

; ZC 

u 22  u12
u 22  u12
;

U
I
.
0
0
i12  i 22
i12  i 22

; ZL 

u 22  u12
u 22  u12
;
U

I
.
0
0

i12  i 22
i12  i 22

i2 u2
u2
i2 u 2
2


1
I

i

;



2
0
I20 U 02
Z2L
I2 U 2

. Cách biết biểu thức u, i: Nếu u  U0 cos  t  u  thì i  I0 cos  t  i 
 Tính tổng trở của đoạn mạch đang xét: Z  R 2   ZL  ZC 

2

 Áp dụng định luật ôm: U 0  I0 .Z

 Tính độ lệch pha giữa u và i: tan  

Z L  ZC U L  U C



   u  i ;     .
R
UR
2
2



 u C 
2
2
. Tính thời gian đèn sáng, đèn tắt:
Khi đặt điện áp u  U 0cos  t  u  vào hai đầu bóng đèn huỳnh quang, đèn nê-ôn. Biết rằng
đèn chỉ sáng lên khi điện áp tức thời đặt vào bóng đèn
M2
M1
u  U1 . Tính thời gian đèn sáng (không sáng) trong một chu
kì.
Tắt
U
 Tính cos   1  
Sáng U
-U1 Sáng
U0

U0
1
-U
 Lưu ý: i  u R  uL 

0

 Thời gian đèn không sáng (tắt): t   T  t s 

u

O

4
 Thời gian đèn sáng trong một chu kì: t s 


Tắt

2  4


M'2

M'1

. Tính nhiệt lượng tỏa ra trên điện trở R: Q  I 2 Rt
. Tính điện lượng chuyển qua tiết diện thẳng của mạch từ thời điểm t1 đến t2:
t2

t2

q   i.dt  I 0  cos  t  i  .dt
t1

CẨM NANG VẬT LÍ 12

t1

(37)

0916.609.081 –


CHƯƠNG III. DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU



ĐỖ MINH TUỆ

 Chú ý: Khi cho biểu thức cường độ dòng điện i  I0 cos  t  i  qua mạch, ta hoàn toàn biết
I0
. Trong mọi bài toán, điện lượng q chuyển qua tiết

diện thẳng được tính qua tích phân xác định. Tuy nhiên, trong một số trường hợp đặc biệt, ta có thể
tính thông qua biểu thức q  q 2  q1 nếu biết được các giá trị q 1, q 2 ứng với từng thời điểm t1, t2.
Dưới đây là một số trường hợp cần nhớ:
 Sau 1T hoặc số nguyên lần chu kì thì q  q 2  q1  q1  q1  0
 Thời điểm t1 ứng với i1 = 0 (hoặc q 1 = -q)
I

2.I
 Sau T/4 hoặc 3T/4 thì q  q 0  0 ; Sau T/2 thì q  2q 0  0


 Thời điểm t1 ứng với i1 = I0 (hoặc q1 = 0)
I
 Sau T/4 hoặc 3T/4 thì q  q 0  0 ; Sau T/2 thì q  0

. Tính cường độ dòng điện hiệu dụng:
Đặt vào hai đầu đoạn mạch gồm 2 nguồn điện: xoay chiều và một chiều, dòng điện chạy qua
mạch có biểu thức i  I1  Io cos(t  i ) . Tính cường độ dòng điện hiệu dụng qua mạch.

được điện tích cực đại trên tụ q 0  C.U 0 

Io2
2
 Chú ý: Khi tính giá trị trung bình của u hoặc i theo thời gian, ta cần nhớ:
- Giá trị trung bình của hàm sin hay cos theo thời gian trong 1 chu kì hay số nguyên lần chu kì
có giá trị bằng 0.
- Giá trị trung bình của hằng số bằng chính nó.
Ihd  I1c2  I 2xc  I12 

CHỦ ĐỀ 2. CÔNG SUẤT CỦA DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU
I. TÓM TẮT LÝ THUYẾT
1. Công suất tức thời của dòng điện xoay chiều
 Tổng quát: p  u.i  U o Iocos  t  u  .cos  t  i 
 Đặc biệt: u  U 0 cos(t  ) (V) i  I0cost
Công suất tức thời là công suất tại một thời điểm: p  ui  U 0 I0 cos  t    .cost

p  UI cos   UI cos  2t  

 Nhận xét: u và i biến thiên điều hòa với tần số góc  , tần số f và chu kì T thì công suất tức
thời biến thiên theo thời gian với tần số góc  '  2 , tần số f '  2f và chu kì T '  T / 2 .
2. Công suất của dòng điện xoay chiều
- Công suất của dòng điện xoay chiều là công suất trung bình của dòng điện trong một chu kì
P  p  UI cos  (*)
 Chú ý: giá trị trung bình trong một chu kì của UI cos  2t     0
Nếu xét trong thời gian dài (t >> T) thì công suất của dòng điện xoay chiều vẫn dùng công thức (*)
3. Hệ số công suất
3.1. Tổng quát
- Đặt k  cos là hệ số công suất của mạch điện: 0  k  cos  1
P
2P
- Biểu thức tổng quát: cos  

UI U0 I0

CẨM NANG VẬT LÍ 12

(38)

0916.609.081 –




CHƯƠNG III. DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU

ĐỖ MINH TUỆ

3.2. Xét từng loại đoạn mạch

a) Đoạn mạch chỉ có điện trở thuần R:
  0  cos  1

U2
 I2R
R
b) Đoạn mạch chỉ có L, C, LC:

    cos  0  P  0
2
Kết luận: Tụ điện C và cuộn cảm thuần không tiêu thụ công suất
c) Mạch RLC nối tiếp (cuộn dây thuần cảm):
- Công suất chỉ tiêu thụ trên điện trở R (công suất tỏa nhiệt): P  I 2 R
R U
- Hệ số công suất: cos    R
Z U AB
P  UI 

- Tính P theo R, U và cos  : P 

U2
cos 2 
R
1

- Mối quan hệ cos và tan  : cos 

1  tan 2 
d) Đoạn mạch RLC nối tiếp (cuộn dây không thuần cảm):
- Công suất: P  I 2  R  r   I  U R  U r 

- Hệ số công suất: cos  

R  r UR  U r

ZAB
U AB

e) Nâng cao hệ số công suất:
- Trong mạch điện xoay chiều bất kì, ta có:
P  UI cos   RI 2  P '
Trong đó: P là công suất tiêu thụ, P’ là công suất điện năng chuyển thành dạng năng lượng
khác như cơ năng, hoá năng, ..., RI2 là công suất điện năng chuyển thành nhiệt.
- Để tăng P’  giảm (RI2)  giảm I  tăng cos 
- Trong các mạch điện dân dụng, công nghiệp (Ví dụ: quạt, tủ lạnh,...) người ta làm tăng cos 
bằng cách dùng các thiết bị có thêm tụ điện nhằm tăng dung kháng, sao cho cos  > 0,85.
II. CÔNG THỨC GIẢI NHANH
. Mạch RLC nối tiếp, cuộn dây thuần cảm. Tìm L, C hoặc  để Pmax
U2
U
LC.2  1 ; Pmax 
 Z  R ;Imax  ; U R  U ; cos  1;   0
R
R
. Mạch RLC nối tiếp, cuộn dây thuần cảm, R là biến trở
U2
 Tìm R để Pmax: R 0  ZL  ZC ; Pmax 

2R 0
Z  R 0 2; I 

U
R0 2

; UR 

U
2

; cos 
;  
2
4
2
2

 Tìm R để mạch tiêu thụ công suất P: P.R 2  U 2 .R  P.  ZL  ZC   0
 Khi P < Pmax thì có 2 nghiệm R1, R2 thỏa mãn hệ thức Vi-ét:
2

R 1.R 2   ZL  ZC  ; P(R 1  R 2 )  U 2 ; 1  2 
 tan 1 .tan 2  1
2
 Khi R = R1 hoặc R = R2 thì P1 = P2 (công suất không đổi), khi R = R0 thì Pmax. Ta có: R 1 .R 2  R 02
 Pmax 

U2
U2

2R 0 2 R 1R 2

CẨM NANG VẬT LÍ 12

(39)

0916.609.081 –




CHƯƠNG III. DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU

ĐỖ MINH TUỆ

. Mạch RLC nối tiếp, cuộn dây không thuần cảm, R là biến trở (giá trị từ 0 đến  )
U 2 .r
 Tìm R để công suất tiêu thụ trên cuộn dây cực đại: R  0 ; Pcdmax  2
r  (ZL  ZC )2
2

 Tìm R để công suất tiêu thụ trên biến trở cực đại: R  r 2   Z L  Z C  ; PRmax 

U2
2R  r

 Tìm R để công suất tiêu thụ trên cả đoạn mạch cực đại:
U2
U2
R  Z L  Z C  r ; Pmax 

(với Z L  ZC  r )

2  R  r  2 Z L  ZC
 Khi R = R1 hoặc R = R2 thì P1 = P2. Tìm R để Pmax: R 

 R1  r  .  R 2  r   r

. Cho mạch RLC nối tiếp, cuộn dây thuần cảm: Khi R = R1 hoặc R = R2 thì mạch tiêu thụ cùng
công suất P (P1 = P2). Tính hệ số công suất ứng với R1, R2:
R1
R2
cos 1 
; cos 2 
R1  R 2
R1  R 2

CHỦ ĐỀ 3. MẠCH RLC NỐI TIẾP CÓ R, L, C, TẦN SỐ THAY ĐỔI
1. Mạch RLC nối tiếp chỉ có L thay đổi
. Tìm L = L0 để Imax, Pmax, URmax, UCmax, ULCmin,  cos max
 Mạch xảy ra cộng hưởng: L0 

1
2 C

Z
U
U 2 max
; Pmax 
; U R  U; U max
 C U; U min
C
LC  0;  cos max  1

R
R
R
1
U
L  2 ; U max
R 2  ZC2
. Tìm L để U max
RC 
RC :
C
R
. Cho L = L1 hoặc L = L2 thì I1 = I2; P1 = P2; UR1 = UR2; UC1 = UC2; cos 1  cos2
Z  ZL2
 Tìm C: ZC  L1
 C.
2
L  L2
 Tìm L = L0 để Imax, Pmax, URmax, UCmax,  cos  max : L0  1
2
2
. Tìm L để URC không đổi với mọi giá trị của biến trở R: ZL  2ZC  L 
; U RC  U
C.2
 Khi đó: Imax 

. Tìm L để URL không đổi với mọi giá trị của biến trở R: ZC  2ZL  L 
. Điều chỉnh L thay đổi để ULmax
 


 U  U RC  u AB sớm pha hơn uRC góc .
2
u 2RC
u2
 2  2 1
Uo U 0RC


U

R 2  ZC2
U
R 2  Z2C
; U L max 
ZC
R


U RC

2
 U 2  U R2  U C2
 U 2L max  U 2  U RC

CẨM NANG VẬT LÍ 12


U L max



UR

A
 ZL 

1
; U RL  U
2C.2
B

H


I


UC
M

(40)

0916.609.081 –




CHƯƠNG III. DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU

ĐỖ MINH TUỆ

 U 2R  U C (U L max  U C ) ; R 2  ZC (ZL  ZC )
 U 2L max  U C U L max  U 2  0
. Khi L = L1 hoặc L = L2 thì UL1 = UL2. Tìm L để ULmax?

2L1L 2
1 1 1
1 
 

  L
L1  L2
ZL 2  ZL1 ZL2 

. Tìm L để URL đạt cực đại:

Z2L  ZC .ZL  R 2  0  ZL 

ZC  4R 2  ZC2
2

; U max
RL 

2R.U
2

4R  Z2C  ZC

2. Mạch RLC nối tiếp chỉ có C thay đổi
. Tìm C = C0 để Imax, P max, URmax, ULmax , ULCmin,  cos max

 Mạch xảy ra cộng hưởng: C 0 

1
L.2

U
U 2 max
Z
min
; Pmax 
; U R  U; U Lmax  L U; U LC
 0;  cos max  1
R
R
R
1
U
C
R 2  Z2L
. Tìm C để U max
; U max
RL 
RL :
2
L.
R
. Cho C = C1 hoặc C = C2 thì I1 = I2; P1 = P2; UR1 = UR2; UL1 = UL2 ; cos 1  cos2
Z  ZC2
 Tìm L: ZL  C1
 L.

2
2C1C2
 Tìm C = C0 để Imax, P max, URmax, UCmax,  cos  max : C0 
C1  C2
 Khi đó: Imax 

. Tìm C để URC không đổi với mọi giá trị của biến trở R: ZL  2ZC  C 

2
; U RC  U
L.2

. Tìm C để URL không đổi với mọi giá trị của biến trở R: ZC  2ZL  C 

1
; U RL  U
2L.2

. Điều chỉnh C thay đổi để UCmax
 

 U  U RL  uRL sớm pha hơn uAB góc .
2
2
2
u
u
 2  2RL  1
Uo U 0RL
 ZC 

R 2  ZL2
U
R 2  ZL2
; U C max 
ZL
R

M


U RL

UR

A


U

2
 U 2  U R2  U L2
 U 2C max  U 2  U RL

 U 2R  U L (U C max  U L ) ; R 2  ZL (Z C  Z L )


UL
H


I

U Cmax

B

 U 2C max  U L U C max  U 2  0
. Khi C = C1 hoặc C = C2 thì UC1 = UC2. Tìm C để UCmax:

C1  C 2
1 1 1
1 
 

  C
2
ZC 2  ZC1 ZC2 

. Tìm C để URC đạt cực đại:
CẨM NANG VẬT LÍ 12

(41)

0916.609.081 –




CHƯƠNG III. DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU

ZC2  ZL .ZC  R 2  0  ZC 

ZL  4R 2  ZL2
2

ĐỖ MINH TUỆ

; U max
RC 

2R.U
4R 2  Z2L  ZL

. Mạch AB gồm AM (là R) nối tiếp MB (là cuộn dây không thuần cảm và tụ C biến đổi):
Tìm C để UMBmin
U.r
Cộng hưởng: ZC  ZL ; U min
MB 
Rr

3. Mạch RLC nối tiếp chỉ có tần số thay đổi
. Khi   1 hoặc   2 thì I1 = I2, P1 = P2, UR1 = UR2, cos 1  cos2 . Khi   0 thì Imax,
Pmax, URmax,  cos max
1
; f1.f 2  f 02
LC
. Tìm  để URL không đổi với mọi giá trị của biến trở R:
1


ZC = 2ZL   
 CH ; U RL  U
2LC
2
1.2  02 

. Tìm  để URC không đổi với mọi giá trị của biến trở R:
ZL = 2ZC   

2
 2.CH ; U RC  U
LC

. Cho mạch (R1L1C1 nối tiếp) có tần số góc cộng hưởng là 1 , cho mạch (R2L2C2 nối tiếp) có tần
số góc cộng hưởng là 2 . Mắc nối tiếp hai đoạn mạch (R1L1C1) với (R2L2C2), hỏi tần số góc cộng
hưởng là bao nhiêu ?

L112  L2 22

; Đặc biệt: Nếu 1  2    1  2 hay f  f1  f 2
L1  L2
. Tìm   R để URmax: R 

1
. Tìm   C để UCmax: C 
L

. Tìm   L để ULmax: L 

1

C

U L max 

1
LC

; U R max  U

2L
 R2
1
R2
2L.U
C

 2 ( 2L  CR 2 ); U Cmax 
2
LC 2L
R 4LC  R 2C 2

2
2L
 R2
C



2
2L

(
 R 2 );
2 2
2LC  R C
C

2L.U
R 4LC  R 2C 2

. Khi   R để URmax; khi   C để UCmax; khi   L để ULmax. Ta có: L .C  R2
. Khi   1 hoặc   2 thì UC1 = UC2. Tìm  để UCmax?


12  22
f12  f 22
f

;
2
2

. Khi   1 hoặc   2 thì UL1 = UL2. Tìm  để ULmax?
CẨM NANG VẬT LÍ 12

(42)

0916.609.081 –




CHƯƠNG III. DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU

ĐỖ MINH TUỆ

212 .22
1 1 1
1 




;


2 2  12 22 
12  22

CHỦ ĐỀ 4. ĐỘ LỆCH PHA. BÀI TOÁN HỘP ĐEN
. Độ lệch pha
. Mạch điện chỉ có một phần tử:
 Mạch chỉ có R:   u R  i  0
 Mạch chỉ có L:   u L  i 


2

 Mạch chỉ có C:   u C  i  



2

. Mạch có hai phần tử mắc nối tiếp:
ZL U L

   0   Mạch có tính cảm kháng.
R UR
Z
U
 Mạch gồm R nối tiếp C: tan    C   C    0   Mạch có tính dung kháng.
R
UR
Z  ZC

 Mạch gồm L nối tiếp C: tan   L
     
0
2
. Mạch RLC nối tiếp, cuộn dây thuần cảm:
Z  ZC U L  U C


;  

  u/i  u  i ; tan   L
R
UR
2
2
. Mạch RLC nối tiếp, cuộn dây không thuần cảm:

Z  ZC U L  U C
1
; cos  
tan   L

Rr
UR  Ur
1  tan 2 

 Mạch gồm R nối tiếp L: tan  

. Cho đoạn mạch AB gồm hai đoạn mạch AM (gồm R1L1C1) và MB (gồm R2L2C2) nối tiếp.
Cho u AM  u1  U 0AM cos( t  1 ) ; u MB  u 2  U 0MB cos(t  2 ) ; với 1 , 2 lần lượt là độ
lệch pha của uAM, uMB so với dòng điện trong mạch i.
. Trường hợp 1: uAM và uMB cùng pha nhau.
 1  2  tan 1  tan 2
 U AB  U AM  U MB ; ZAB  ZAM  ZMB
 Mạch điện gồm AM (R1,L1 nt) nối tiếp MB (R2,L2 nt):

L1 L2

R1 R 2

 Mạch điện gồm AM (R1,C1 nt) nối tiếp MB (R2,C2 nt): C1R1  C 2 R 2
. Trường hợp 2: uAM và uMB vuông pha nhau.

 2  1    tan 1.tan 2  1
2
2
2

2
2
 Z MB
 U AB  U AM  U 2MB ; Z 2AB  Z AM

. Trường hợp 3: 1 , 2 phụ nhau ( 1.2  0 )  1  2  
2
 tan 1.tan 2  1 ; sin 1  cos2

. Trường hợp 4: Tổng quát.
CẨM NANG VẬT LÍ 12

(43)

0916.609.081 –


CHƯƠNG III. DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU



ĐỖ MINH TUỆ

tan 1  tan 2
1  tan 1.tan 2
. Khi C = C1 và C = C2 (giả sử C1 > C2) thì i1 và i2 lệch pha nhau  .
Gọi 1 và 2 là độ lệch pha của uAB so với i1 và i2 thì có 1  2  1  2  

Nếu I1 = I2 thì 1  2 
2

tan 1  tan 2
Nếu I1  I 2 thì tính tan  
1  tan 1. tan 2
 Chú ý: Mạch có L thay đổi, ta làm tương tự trên.
u1 / u 2  12  1  2  tan   tan(1  2 ) 

CHỦ ĐỀ 5. CÁC LOẠI MÁY ĐIỆN
I. TÓM TẮT LÝ THUYẾT
1. Máy phát điện xoay chiều một pha (Máy dao điện một pha)
a) Nguyên tắc hoạt động: dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ.
b) Cấu tạo: gồm hai phần chính là phần cảm và phần ứng
- Phần cảm: tạo ra từ trường (Nam châm điện hoặc nam châm vĩnh cửu)
- Phần ứng: là phần tạo ra suất điện động và tạo ra dòng điện.
- Phần cảm, phần ứng có thể đứng yên hoặc chuyển động:
+ bộ phận đứng yên gọi là Stato
+ bộ phận chuyển động gọi là rôto
- Ngoài ra còn sử dụng bộ góp điện (vành khuyên và chổi quét) để lấy điện ra
c) Tần số dòng điện xoay chiều do máy dao điện phát ra là:
np
f 
60
Trong đó: n là tốc độ quay của rôto (vòng/phút); p là số cặp cực (Bắc – Nam)
 Chú ý: Nếu cho n là số vòng/giây thì dùng công thức:
f  np
2. Máy phát điện xoay chiều ba pha (Máy dao điện ba pha)
Máy phát điện xoay chiều ba pha tạo ra dòng điện xoay chiều ba pha
a) Dòng điện xoay chiều 3 pha:
* Định nghĩa: Dòng điện xoay chiều ba pha là hệ thống ba dòng điện xoay chiều, gây ra bởi ba suất
điện động xoay chiều có cùng tần số, cùng biên độ nhưng lệch pha nhau
2

.
từng đôi một là
3
- Biểu thức của các suất điện động cảm ứng:
N
e1  E0 cos t

2 

e 2  E0 cos  t  
3 

S
2 

e3  E 0 cos  t 

3 

- Hệ thống dòng điện xoay chiều ba pha tương ứng: Nếu tải mắc đối xứng
2 
2 


i1  I0 cos t;i 2  I0 cos  t 
 ;i 3  I0 cos  t 

3 
3 



b) Cấu tạo: tương tự máy phát điện xoay chiều một pha
- Phần cảm (Rôto): là nam châm điện
- Phần ứng (Stato): gồm ba cuộn dây giống nhau nhưng đặt lệch nhau 1200 trên một vòng
tròn.
CẨM NANG VẬT LÍ 12

(44)

0916.609.081 –


CHƯƠNG III. DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU



ĐỖ MINH TUỆ

c) Nguyên tắc hoạt động: dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ.
d) Cách mắc dây với dòng điện xoay chiều ba pha:
Gọi: - Up là điện áp pha: là điện áp giữa 1 dây pha và 1 dây trung hoà
- Ud là điện áp dây: là điện áp giữa hai dây pha với nhau.
- Xét trường hợp tải mắc đối xứng (tức là các tải giống
A1
nhau)
* Cách mắc hình sao:
O
- Máy phát mắc hình sao: U d  3U p
- Tải mắc hình sao: Id  I p

A2

B3 A1

A3

B2

A2
A3

B1

- Cách mắc hình sao: tải không nhất thiết phải mắc đối
xứng.
- Nếu tải đối xứng thì cường độ dòng điện dây trung hoà bằng 0:
iTH = i1 + i2 + i3 = 0
* Cách mắc hình tam giác:
- Máy phát mắc hình tam giác: U d  U p
- Tải mắc hình tam giác: Id  3Ip
- Cách mắc hình tam giác: tải phải mắc đối xứng.
e) Ưu điểm của dòng điện xoay chiều 3 pha so với dòng điện xoay
chiều 1 pha:
- Tuỳ vào cách đấu dây: tiết kiệm được dây dẫn
- Tạo ra được từ trường quay dễ dàng.
3. Động cơ không đồng bộ ba pha
a) Nguyên tắc hoạt động: Biến điện năng thành cơ năng dựa trên
hiện tượng cảm ứng điện từ và có sử dụng từ trường quay.
b) Cách tạo ra từ trường quay bằng dòng điện xoay chiều ba pha:
- Cho dòng điện xoay chiều 3 pha vào ba cuộn dây giống nhau, đặt

(1)


B3

(3)



O


B1

B2

(2)

lệch nhau 1200 trên một vòng tròn.

- Cảm ứng từ do dòng điện xoay chiều ba pha tao ra là
2 
2 


B1  B0 cos t; B2  B0 cos  t 
 ; B3  B0 cos  t 

3 

3 


- Bên trong 3 cuộn dây (tại O) sẽ có một từ trường quay có độ lớn không đổi.
   
- Vectơ cảm ứng từ tổng hợp B : B  B1  B2  B3
+ Gốc: tại tâm O
+ Phương, chiều: thay đổi liên tục
+ Độ lớn: B = 1,5B0
c) Cấu tạo: Gồm hai phần chính
- Stato: gồm 3 cuộn dây giống nhau quấn trên lõi sắt, đặt lệch nhau 1200 trên một vòng tròn
để tạo ra từ trường quay.
- Rôto: dạng hình trụ, có tác dụng giống như cuộn dây quấn trên lõi thép (rôto lồng sóc)
d) Hiệu suất của động cơ điện:
P
H i
P
Trong đó: Pi = Pcơ là công suất cơ (có ích), P là công suất toàn phần.
Công suất tiêu thụ của động cơ: P = Php + Pcơ; Php = I2R
Công cơ học: Acơ = Pcơ.t
1 KWh = 1000.3600 = 3,6.106 (J).
e) Ưu điểm của động cơ không đồng bộ ba pha:
- Cấu tạo đơn giản, dễ chế tạo,…
- Sử dụng tiện lợi vì không cần dùng: bộ góp điện
- Có thể đổi chiều quay động cơ dễ dàng: thay đổi 2 trong 3 dây pha đưa vào động cơ.
CẨM NANG VẬT LÍ 12

(45)

0916.609.081 –

CHƯƠNG III. DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU



ĐỖ MINH TUỆ

- Có công hiệu suất lớn hơn động cơ một chiều, xoay chiều một pha.
 Chú ý:

- Tần số quay của từ trường ( B ) bằng tần số của dòng điện xoay chiều > tần số quay của rôto.
- Gọi o là tốc độ góc của từ trường quay,  là tốc độ góc của rôto:   o
4. Máy biến áp. Sự truyền tải điện năng đi xa
4.1. Máy biến thế (Máy biến áp)
a) Định nghĩa: Máy biến áp là thiết bị dùng để biến đổi điện áp của dòng điện xoay chiều mà
không làm thay đổi tần số của nó.
 Chú ý: Không sử dụng MBA cho dòng điện không đổi.
b) Cấu tạo: Gồm hai bộ phận chính
- Lõi thép (sắt): Làm từ nhiều lá thép mỏng (kĩ thuật điện:
tôn silíc,..) ghép sát cách điện với nhau để giảm hao phí dòng điện
Phucô gây ra.
U2
- Cuộn dây: gồm hai cuộn sơ cấp và thứ cấp được làm bằng U1 N1
N2
đồng quấn trên lõi thép.
+ Cuộn dây sơ cấp: là cuộn được nối với nguồn điện
xoay chiều, gồm N1 vòng dây.
+ Cuộn dây thứ cấp: là cuộn được nối với tải tiêu thụ,
gồm N2 vòng dây.

- Kí hiệu máy biến áp (MBA):
c) Nguyên tắc hoạt động: dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ.
d) Sự biến đổi điện áp và cường độ dòng điện qua máy biến áp:
*Chế độ không tải (khoá K mở): Nếu bỏ qua điện trở các dây quấn thì U1 = E1; U2 = E2
E1 U1 N1


A1
A2
E2 U2 N2
K
- Nếu : N2 > N1  U2 > U1: Máy tăng áp
V1
R
V2
~
- Nếu : N2 < N1  U2 < U1: Máy hạ áp
*Chế độ có tải (khoá K đóng):
P
H 2
- Hiệu suất của máy biến áp:
P1
Trong đó: P1 = U1I1cos 1 là công suất đầu vào; P2 = U2I2cos  2 là công suất đầu ra.
- Mối quan hệ giữa cường độ dòng điện và điện áp:
* Nếu bỏ qua mọi hao phí trong máy biến áp, coi máy biến áp là lí tưởng, ta có: H = 1
Người ta chứng minh được rằng: cos 1 = cos  2 . Ta có:
I1 U 2

I 2 U1
Nhận xét: Qua máy biến áp lí tưởng, điện áp tăng bao nhiêu lần thì cường độ dòng điện giảm

đi bấy nhiêu lần và ngược lại.
e) Ứng dụng: Truyền tải điện năng, nấu chảy kim loại, hàn điện,….
4.2. Truyền tải điện năng đi xa
Gọi: P là công suất tại nhà máy cần truyền đi; U là điện áp hiệu dụng ở nơi phát.
a) Công suất hao phí trên đường dây tải điện (Do hiệu ứng Jun – Lenxơ)
P2R
P  I2 R  2
- Công suất hao phí:
U cos 2 

- R là điện trên đường dây: R   (dẫn điện bằng 2 dây,  : tổng chiều dải của 2 dây)
S
*Nhận xét: Trong thực tế cần giảm công suất hao phí, người ta thường dùng biện pháp tăng
điện áp U bằng cách sử dụng máy tăng áp.
CẨM NANG VẬT LÍ 12

(46)

0916.609.081 –


CHƯƠNG III. DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU



ĐỖ MINH TUỆ

- Biện pháp giảm điện trở R không khả thi nên không dùng.
- Để giảm công suất hao phí n lần thì phải tăng U lên n lần (với P = const)
b) Độ giảm điện áp trên đường dây: U  U  U '  I.R

Với U ' là điện áp hiệu dụng ở nơi tiêu thụ
c) Hiệu suất trưyền tải điện năng:
P ' P  P
P.R
P
H 
1
 1 2
*Theo công suất:
P
P
P
U . cos2 
H

*Theo điện áp:

U ' U  U
U
I.R

 1
 1
U
U
U
U

II. CÔNG THỨC GIẢI NHANH
. Máy phát điện xoay chiều một pha

 Dạng 1: Viết biểu thức từ thông    0cos  t   
Trong đó:  0  NBS , N là số vòng dây, B là cảm ứng từ (T), S là diện tích (m2).
 0  2 
điểm)

e2
(  và e là từ thông và suất điện động tức thời ở cùng một thời
2

 
  n, B lúc t = 0.

 

Lưu ý: Cho biết tốc độ góc của roto là n (vòng/min = vòng/phút):  

n
.2 (rad / s)
60

 Dạng 2: Viết biểu thức suất điện động e  E 0cos  t  e 

2
 e   '

Trong đó: E 0  . 0  NBS  E 2 ; e   
 Chú ý: Nếu cho biểu thức    0cos  t   

 Dạng 3: Tính tốc độ quay của roto hoặc tần số của suất điện động
n.p

- Nếu tốc độ quay của roto n (vòng/min): f 
60
- Nếu tốc độ quay của roto n (vòng/s): f  n.p ; (với p là số cặp cực)
 Dạng 4: Tính số vòng dây của một cuộn dây
Cho phần ứng của máy phát gồm x cuộn dây giống nhau, mắc nối tiếp. Tính số vòng dây của một
cuộn.
E 2
E
E 2
N
N 0 
 N1 
 N1cuon 
BS..x
BS. BS.
x
 Chú ý: Từ thông cực đại qua một vòng dây là (BS).
 Dạng 5: Mối quan hệ giữa cường độ dòng điện hiệu dụng và tốc độ quay của roto
Xét máy phát điện xoay chiều một pha, bỏ qua điện trở trong của các cuộn dây của máy phát.
Khi roto quay đều với tốc độ n1 (vòng/s) thì cường độ dòng điện hiệu dụng là I1, khi roto quay đều
với tốc độ n2 (vòng/s) thì cường độ dòng điện hiệu dụng là I2. Mạch ngoài là một hộp X nối với hai
cực của máy phát.
1
Nhận xét: U  E ~ n ;  ~ n  Z L ~ n ; ZC ~
n

CẨM NANG VẬT LÍ 12

(47)

0916.609.081 –




CHƯƠNG III. DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU

- Hộp X chỉ là điện trở thuần R:

ĐỖ MINH TUỆ

I2 n 2

I1 n1

- Hộp X chỉ là cuộn cảm thuần L: I2  I1

I n 
- Hộp X chỉ là tụ điện C: 2   2 
I1  n1 

2

- Hộp X gồm R và L mắc nối tiếp: I1 
- Hộp X gồm R và C mắc nối tiếp: I1 

U1
R 2  ZL2 1

; I2 

U1
R 2  ZC2 1

; I2 

U2
R 2  Z2L2

U2
R 2  ZC2 2

. Máy phát điện xoay chiều ba pha
Dạng 1: Tính công suất tiêu thụ của tải ba pha
Cho tải ba pha giống nhau (tải mắc đối xứng), công suất tiêu thụ trên mỗi pha là bằng nhau là P1.
P  3.P1  3.U p( t) .I.cos  3.I 2 R
Cách xác định Up(t):
 Mạng (  ) - Tải (  ): U p( t)  U d(t )  U p( m)  U d(m)
 Mạng (Y) - Tải (Y): U p( t) 
 Mạng (  ) - Tải (Y): U p( t) 

U d(t )
3
U d( t )
3

 U p(m) 


U p(m)

3

 Mạng (Y) - Tải (  ): U p( t)  Ud( t )  U d(m)

U d(m)



3
U d(m)

3
 3.U P( m)

 Nói chung chỉ cần nhớ U d(mang)  U d( tai) là xong!
Dạng 2: Suất điện động xoay chiều tạo ta dòng điện xoay chiều:
2 
2 


e1  E 0 cost ; e 2  E0 cos  t 
 e3  E 0cos  t 
 . Cho e1, tính e2, e3.
3 
3 


Dạng 3: Tính cường độ dòng điện chạy trong dây trung hòa

  

i th  i1  i 2  i3  I TH  I1  I 2  I 3
- Đặc biệt: nếu tải mắc đối xứng thì ith = 0
. Động cơ không đồng bộ ba pha
60.f
 Dạng 1: Xác định tốc độ quay của roto động cơ: n 
p
n: là tốc độ quay của từ trường, f là tần số dòng điện xoay chiều ba pha, p là số cặp cực (có 3
cuộn dây thì p = 1, có 6 cuộn dây thì p = 2, có 9 cuộn dây thì p = 3).
n0 là tóc độ quay của roto động cơ không đồng bộ: n 0  n
P
 Dạng 2: Tính hiệu suất của động cơ: H  i
P
Pi là công suất cơ (công suất có ích), P là công suất tiêu thụ của động cơ.
 Chú ý:
- Nếu động cơ 3 pha: Php  3I 2 R
- Nếu động cơ điện 1 pha: P  UI cos   I 2 R  Pi với Acơ = Pi.t
. Máy biến áp
e
E
N
 Tổng quát: 1  1  1  k
e2 E2 N 2
CẨM NANG VẬT LÍ 12

(48)

0916.609.081 –




CHƯƠNG III. DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU

 Hiệu suất: H 

ĐỖ MINH TUỆ

P2 U 2 I2cos2

P1 U1I1cos1

 Máy biến áp lí tưởng: H = 1  U1I1  U 2 I2 

U 2 I1 N 2
 
U1 I2 N1

 Chú ý:
. Cuộn sơ cấp:
 Nếu bỏ qua điện trở trong (r1 = 0): U1  E1
 Nếu có điện trở trong khác không (r1  0): E1  U L1  U12  U r21  U L2 1 

Ur
r1
 1
ZL1 U L1

. Cuộn thứ cấp:
 Nếu bỏ qua điện trở trong (r2 = 0): E 2  U 2
 Nếu có điện trở trong (r2  0): Mạch có tải thì E 2  U L 2 ;

Mạch thứ cấp để hở (không tải): E 2  U 2
. Nếu cuộn dây sơ cấp có điện trở r1, cuộn thứ cấp có điện trở r2, mắc điện trở thuần R vào hai đầu
cuộn thứ cấp. Ta có: u1  e1  i1.r1 ; e 2  u 2  i 2 .r2 ; u 2  i 2 .R .
U2
kR
N
 2
với k  1
U1 k  R  r2   r 1
N2
. Truyền tải điện năng đi xa
Dạng 1: Tính công suất hao phí trên đường dây tải điện
P 2 .R
2

P

I
.R

 Cho P, R, U và  :
2
 U.cos
 Cho độ chênh lệch về số chỉ của hai đồng hồ công tơ điện ở trạm phát và nơi tiêu thụ sau
A
khoảng thời gian t là A : P 
t
Dạng 2: Tính độ giảm điện áp trên đường dây U  U  U '  I.R
Dạng 3: Tính hiệu suất truyền tải điện năng đi xa
P.R

P ' P  P
P
P'
 Tính theo công suất: H  
 H 1
 1

2
P
P
P P ' P
 U.cos
 Tính theo điện áp: H 

I.R
U ' U  U
U
 H  1

 1
U
U
U
U

 Chú ý: P  I 2 .R  P '  UI cos   I2 R  P '
Dạng 4: Biết công suất hao phí không vượt quá x(%) công suất cần truyền đi
 P  x  %  .P  R 

x  %  .U 2 .  cos 

2

P

Các yêu cầu thường gặp:
 Tính điện trở tối đa của đường dây: R max 

CẨM NANG VẬT LÍ 12

x  %  .U 2 .  cos 

(49)

2

P

0916.609.081 –




CHƯƠNG III. DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU

 Tính tiết diện nhỏ nhất của dây:

R  .

ĐỖ MINH TUỆ

2
2
 Smin 
S
R max

 Tính đường kính nhỏ nhất của dây: S  r 2  

d2
S
 d min  2 min
4


Dạng 5: Để công suất hao phí giảm đi m lần thì cần tăng điện áp U ở trạm phát tăng bao nhiêu lần ?
 Cho biết công suất ở trạm phát không đổi P = const:
P1
U2

 m
P2
U1
 Cho biết công suất ở nơi tiêu thụ không đổi P’ = const:
U2
mn

U1  n  1 m
P1
U

, n  ' 1 (Độ giảm điện áp lúc đầu bằng n lần điện áp nơi tiêu thụ)
P2
U1
Dạng 6: Mối quan hệ giữa U và H hoặc I và H.
Trường hợp 1: Nếu công suất truyền đi ở trạm phát không đổi (P = const)
U
1  H1
 Mối quan hệ giữa U và H: 2 
U1
1  H2

Với: m 

 Mối quan hệ giữa I và H:

I2
1 H2

I1
1  H1

Trường hợp 2: Nếu công suất ở nơi tiêu thụ không đổi ( P ' = const)
 Mối quan hệ giữa U và H:

H1 1  H1 
U2

U1
H 2 1  H 2 

 Mối quan hệ giữa I và H:

H1 1  H 2 
I2

I1
H 2 1  H1 

CẨM NANG VẬT LÍ 12

(50)

0916.609.081 –