Bài 13. Các mạch điện xoay chiều

TIẾT 22 - BÀI 13

Bài 13- Tiết 1 - Lớp 12CB

CÁC MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU
Giáo viên: Trần Viết Thắng
Trường THPT Chu Văn An
Thái Nguyên


TIẾT 22 - BÀI 13

CÁC MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU

KIỂM TRA BÀI CŨ
1. Viết biểu thức cường độ dòng điện xoay
chiều tổng quát, gọi tên của các đại lượng.
2. Viết biểu thức dòng điện có biên độ 10A,
tần số 50Hz và có pha ban đầu bằng 0.
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. 100π (Hz)
C. 100 (Hz)
D. 100π (rad/s)

T

ầ
n
s
ố

SAI

g
ĐÚNG
ó
c


Đ
i
ệ
n

A. 80V

á
p

B. 40V
C. 80

2V

D. 40

2V

SAI

h
i
ĐÚNG
ệ
u


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.
* 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, …
L
* Những thiết bị này gọi chung là cuộn cảm


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.
C
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
R

Tụ điện
C

Cuộn
L cảm.


CÁC MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU

∼
u

* Độ lệch pha giữa điện áp và dòng
điện trong đoạn mạch xoay chiều

i

+ Biểu thức dòng điện:

i = I0 cos ( ωt + ϕi ) = I 2 cos ( ωt + ϕi )

Mạch tiêu thụ

+ Biểu thức điện áp:

u = U 0 cos ( ωt + ϕu ) = U 2 cos ( ωt + ϕu )
+ Dòng điện và điện áp có cùng tần số góc ω (cùng f, cùng T)

+ Độ lệch pha giữa điện áp và dòng điện:

ϕ = ϕu − ϕi


CÁC MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU

+ Nếu ϕi = 0, biểu thức dòng điện:

i = I0cosωt = I

∼
u

2 cosωt
i

+ Khi đó ϕu = ϕ biểu thức điện áp sẽ là:

u = U0cos(ωt+ϕ) = U

2 cos(ωt+ϕ)

+ ϕ là độ lệch pha giữa điện áp và dòng điện:
Nếu: ϕ > 0

u sớm phaϕ

so với i

ϕ<0

u trễ pha ϕ

ϕ=0

u cùng pha với i

so với i

Mạch tiêu thụ


I. MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU CHỈ CÓ ĐIỆN TRỞ THUẦN
Điện áp hai đầu đoạn mạch:

u = U 2 cos ( ωt )
U

Cường độ dòng điện tức thời trong mạch:

u U
=
2 cos ( ωt ) = I 2 cos ( ωt )
i=
R R

i

∼
R

1. Quan hệ giữa điện áp và cường độ dòng điện:
u cùng pha với i: ϕu= ϕi.
2. Định luật Ôm: I =

U
R

hay

U = I.R

Nội dung định luật Ôm đối với mạch điện xoay chiều thuần
điện trở. SGK


I. MẠCH THUẦN R

i = I0R cosωt = I

2

u = U0R cosωt = U

∼
U

cosωt
2

cosωt
i

Mạch thuần R: u, i cùng pha
3. Giản đồ vectơ:
UoR

O

U
I=
R

IoR

U0
I0 =
R

U 0 = I0 .R

u i

R


CỦNG
CỐ về đoạn mạch chỉ chứa điện trở thuần
* Kết luận

1. Quan hệ giữa điện áp và cường độ dòng điện i

i = I 2 cos ( ωt )

R
UR= U

u = U 2 cos ( ωt )

U
2. Định luật Ôm:
I=
hay U = I.R
R
3. Pha: uR cùng pha với i hay ϕuR = ϕi
+ Giản đồ vectơ

+ Biên độ:

U0

I0 =
R

O
hay

UoR

U 0 = I0 .R

IoR


II. MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU CHỈ CÓ TỤ ĐIỆN

Đ

Bố trí TN như hình vẽ
Đặt nguồn điện vào AB

1. Thí nghiệm

A
1

a.Khi UAB=U điện áp 1 chiều
* K ở chốt 1: Đ sáng
* K ở chốt 2: Đ không sáng

C

u

K

B

2

Dòng điện không đổi không qua được tụ điện

Đ
Đ

b. Khi uAB=U0cos(ωt+ϕ): 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:

u = U0cosωt = U

+ Điện tích của tụ điện:

i

u

C

2 cosωt

q = Cu = CU

2

cosωt

∆q
+ Cường độ dòng điện trong mạch i =
hay i = dq
dt
∆t
i = q’ = Cu’ = - ωCU 2 sinωt = ωCU 2 cos(ωt+π/2)

i = ωCU

2 cos(ωt+π/2) = I 2 cos(ωt+π/2)

Với I = ωCU

u= U

i=I

2 cosωt
2 cos(ωt+π/2)


II. MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU CHỈ CÓ TỤ ĐIỆN

∼

2. Khảo sát mạch điện xoay chiều thuần C
i

u= U 2 cosωt
i = I 2 cos(ωt+π/2)

u
C

Mạch thuần C: u chậm pha hơn i góc π/2 ϕuC = ϕi - π/2
b. Nếu ϕi=0 thì:

i= I 2 cosωt
u = U 2 cos(ωt-π/2)

* Định luật Ôm cho đoạn mạch chỉ chứa tụ điện:

U
Từ công thức: I = ωCU ⇒ I =
1

ωC
1

Đặt ZC =

ωC

U
⇒ I=
ZC

ZC gọi là dung kháng (Ω)


II. MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU CHỈ CÓ TỤ ĐIỆN

∼

2. Khảo sát mạch điện xoay chiều thuần C

c. Pha dao động: Điện áp giữa hai bản tụ
trễ pha π/2 so với cường độ dòng điện
π
ϕuC = ϕi −
2

i= I 2 cosωt
u = U 2 cos(ωt-π/2)

i

u
C


II. MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU CHỈ CÓ TỤ ĐIỆN

i = I 2 cos ωt
π

u = U 2 cos  ωt − ÷
2


∼
i

u
C

* Giản đồ vector cho đoạn mạch chỉ chứa tụ điện:

O
VD: u = 220 2 cos100 πt ( V )

1
C=
F
1000π
Tính ZC?

Tính I?
Viết biểu thức i?

IoC
UoC

ZC = 10 Ω
I=22A

π

i = 22 2 cos 100πt + ÷( A )
2



II. MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU CHỈ CÓ TỤ ĐIỆN

3. Ý nghĩa của dung kháng:
* Biểu thức:

∼
i

1
1
ZC =
=
ωC
2πfC

* Ý nghĩa

+ 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 π/2 của điện áp
so với cường độ dòng điện

u
C


CỦNG CỐ

* Kết luận về đoạn mạch thuần C
i = I 2 cos ( ωt )

U
I=
ZC

π  Định luật Ôm:

u = U 2 cos  ωt − ÷
2


Dung kháng

1
1
=
ZC =
ωC 2πfC

* Ý nghĩa dung kháng
ZC đặc trưng cho tính cản trở dòng xoay chiều của tụ điện.
Dòng điện có tần số càng cao thì ZC cảng giảm, càng dễ đi
qua. Gây ra sự chậm pha π/2 của u so với i .
O
+ Giản đồ vectơ:
IoC
+ Biên độ: U 0 = Z C I 0
U
oC


BÀI TẬP:

Cho đoạn mạch điện như hình vẽ.

Biết

Khi đặt điện áp xoay chiều u vào
hai đầu mạch thì dòng điện qua
mạch là:

π


i = 0,5 2 cos 100πt + ÷( A )
2


10−4
R = 60Ω, C =
F
π
R

C
A

M
B

a. Tính dung kháng của mạch?
b. Điện áp hiệu dụng: UAM ; UMB?
c. Viết biểu thức điện áp tức thời giữa A và M ; giữa M và B?


BÀI TẬP:
π

i = 0,5 2 cos 100πt + ÷( A )
2


a. ZC

Biết R = 60Ω,

10−4
C=
F
π
R

b. UAM ; UMB?

C
A

c. uAM; uMB?

M
B

a. Dung kháng của mạch:

1
ZC =
= ...
Cω

= 100Ω

b. Điện áp hiệu dụng: U AM = RI = ...= 30V
U MB = ZC I = ...= 50V

c. Viết biểu thức điện áp tức thời :
u AM = U AM

π

2 cos 100πt + ÷ = ...
2


u MB = U MB 2 cos ( 100πt ) = ...

u AM

π

= 30 2 cos 100πt + ÷( V )
2


u MB = 50 2 cos ( 100πt ) ( V )


* Bài tập về nhà: SGK.
* Soạn bài: CÁC MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU (tt)
III. MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU CHỈ CĨ CUỘN CẢM

1/ Hiện tượng tự cảm trong mạch xoay chi
2/ Mạch điện xoay chiều chỉ có cuộn cả
* Định luật Ohm?
* Quan hệ về pha giữa uL và i?

* Giản đồ vector?
* Biểu thức tính cảm kháng?
3/ Ý nghóa của cảm kháng?


TIẾT 22 - BÀI 13

CÁC MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU (tt)


CÂU HỎI
+ Nhận xét về tác dụng của tụ điện đối với dòng điện
không đổi và dòng điện xoay chiều!
+ Trình bày mối quan hệ giữa điện áp và cường độ dòng
điện trong đoạn mạch xoay chiều chỉ chứa tụ điện!
+ Viết biểu thức dung kháng của tụ điện và biểu thức định
luật Ôm cho đoạn mạch xoay chiều chỉ chứa tụ điện!


TIẾT 22 - BÀI 13

CÁC MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU (tt)
III. MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU CHỈ CÓ CUỘN THUẦN CẢM CẢM
1. Thí nghiệm

+ NX TN1: Đối với nguồn điện không đổi: hai bóng đèn
sáng như nhau, như vậy cuộn cảm cho dòng điện
không đổi đi qua và không cản trở dòng không đổi

+ NX TN2: Đối với nguồn điện Xoay chiều, mạch có

cuộn cảm, đèn sáng yếu hơn. Như vậy cuộn cảm cho
dòng xoay chiều đi qua có cản trở

ε
Đ
L
u
L

Đ’

∼
Đ
Đ’