L 12 16 thaynghia daicuongvedongdienxoaychieu tomtat

ĐẠI CƯƠNG ĐIỆN XOAY CHIỀU
I. KHÁI NIỆM VỀ DÒNG DIỆN XOAY CHIỀU
Dòng điện xoay chiều là dòng điện có cường độ biến thiên tuần hoàn với thời gian theo quy
luật của hàm số sin hay côsin, với dạng tổng quát:
i = I0cos(t + i)
Trong đó:
i là cường độ dòng điện tức thời tại thời điểm t
I0 > 0 là cường độ dòng điện cực đại
 > 0 là tần số góc của dòng điện
T=

2
là chu kỳ của dòng điện


f=


là tần số của dòng điện
2

(t + i) là pha của dòng điện i
i là pha ban đầu của dòng điện i
Đồ thị biểu diễn cường độ dòng điện theo thời gian
i = I0cost


II. NGUYÊN TẮC TẠO RA DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU
1. Dụng cụ tạo ra dògn điện xoay chiều
Cho một khung dây có diện tích S gồm N vòng dây quay đều với tốc độ góc  xung quanh
một trục cố định trong một từ trường đều B có phương vuông góc với trục quay.

2. Biểu thức từ thông qua khung dây
Giả sử lúc t = 0 góc hợp giữa pháp tuyến n của mặt phẳng khung dây và véctơ cảm ứng
từ B là  = 0, khi đó từ thông qua khung dây là
0 = NBS
Tại thời điểm t > 0 thì  = t, từ thông qua khung dây là:

 = NBScos = 0cost
3. Biểu thức suất điện động cảm ứng
Khi khung dây quay thì từ thông qua khung dây biến thiên làm xuất hiện trong khung dây
một suất điện động cảm ứng:

e=-

d
= -’ = NBSsint = E0sint
dt

4. Biểu thức cường độ dòng điện xoay chiều
Nếu nếu khung dây với một điện trở R thông qua bộ góp thì cường độ dòng điện qua R
cho bởi:

I=

NBS
sint
R

Đây là dòng điện xoay chiều với tần số góc  và cường độ cực đại: I0 =

NBS 
R

 Vậy nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều là dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ:
“Khi từ thông qua một khung dây kín (hoặc vòng dây kín) biến thiên điều hòa thì trong
khung dây xuất hiện dòng điện biến thiên điều hoà”.


III. GIÁ TRỊ HIỆU DỤNG
1. Thiết lập cường độ hiệu dụng
Cho dòng điện xoay chiều có cường độ i = I0cost chạy qua điện trở R thì công suất tức
thời tiêu thụ trên R:

p  Ri2  RI2 cos2 t 

1 2
RI 1  2 cos2t 
2

Ta tính giá trị trung bình của p trong một chu kì là:

= p = RI20

1
1
(1+ cos2t) = RI20
2
2

Để công suất trung bình có dạng giống công suất của dòng điện không đổi, ta đặt:

I=

I0
2

. Đại lượng I =

I0

được gọi là giá trị hiệu dụng của cường độ dòng điện

2

xoay chiều (cường độ hiệu dụng).

2. Cường độ hiệu dụng
Cường độ hiệu dụng của dòng điện xoay chiều bằng cường độ của một dòng điện không
đổi, sao cho khi đi qua cùng một điện trở R thì công suất tiêu thụ trong R bởi hai dòng
điện đó là như nhau.
I

I0
2

3. Lưu ý
Các đại lượng điện và từ khác dạng hàm số sin hay cosin đều có giá trị hiệu dụng
tương ứng.
Giá trị cực đại
Giá trị hiệu dụng = 

2
Điện áp hiệu dụng: U =

U0

Suất động hiệu dụng: E =

2
E0
2


Khi tính toán, đo lường, ... các mạch điện xoay chiều, chủ yếu sử dụng các giá trị
hiệu dụng. Các số liệu ghi trên các thiết bị điện đều là các giá trị hiệu dụng.

IV. MỘT SỐ VÍ DỤ
Ví dụ 1
Xác định cường độ cực đại, cường độ hiệu dụng, tần số góc, pha ban đầu, chu kỳ,
tần số của dòng điện xoay chiều có cường độ tức thời cho bởi biểu thức:

i = -5 2cos100t  A  .
Ví dụ 2
Đồ thị hình cosin của dòng điện i có đồ thị sau sẽ có pha ban đầu là:
A.0

B.

-
4

C.


4

D.

Ví dụ 3
Một khung dây dẫn hình chữ nhật có 100 vòng, diện tích mỗi vòng 600 cm2,
quay đều quanh trục đối xứng của khung với tốc độ góc 120 vòng/phút trong một từ
trường đều có cảm ứng từ bằng 0,2 T. Trục quay vuông góc với các đường cảm ứng
từ. Chọn gốc thời gian lúc vectơ pháp tuyến của mặt phẳng khung dây ngược hướng
với vectơ cảm ứng từ.
a. Biểu thức từ thông qua khung dây, suy ra giá trị từ thông cực đại.
b. Biểu thức suất điện động cảm ứng trong khung, suy ra giá trị suất điện động
cực đại và suất điện động hiệu dụng.