Đại cương về dòng điện xoay chiều

Đại cương về dòng điện xoay chiều
Người đăng: Snowhite Snowflakes - Ngày: 08/07/2017

Ở lớp 9 và lớp 11, chúng ta đã được giới thiệu sơ qua về dòng điện một chiều. Bạn có bao giờ thắc
mắc về dòng điện xoay chiều chưa? Bài học hôm nay tech12h sẽ giúp các bạn hình dung được thế nào
là dòng điện xoay chiều. Hi vọng bài học này sẽ giúp ích cho các bạn trong việc học tập bám sát bài
học trên lớp.

A. Lý thuyết
I. Các khái niệm cơ bản về dòng điện xoay chiều
Dòng điện xoay chiều: là dòng điện biến thiên điều hòa theo thời gian.

i=I0cos(wt+φi)
Trong đó: i (A): giá trị cường độ dòng điện tại thời điểm t (cường độ dòng điện tức thời).

I0 (A): Giá trị cực đại của cường độ dòng điện.
w (rad/s): tần số góc.

T=2πw (s): Chu kì.
f=w2π=1T (Hz): Tần số.
α=wt+φ: pha dao động của i
φ: Pha ban đầu.


Điện áp xoay chiều: điện áp biến thiên điều hòa theo thời gian.

u=U0cos(wt+φu).
Suất điện động xoay chiều: là suất điện động biến thiên điều hòa theo thời gian.

e=E0cos(wt+φe).

II. Cách tạo ra dòng điện xoay chiều
Nguyên tắc: dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ.
Cho một từ thông qua một khung dây biến thiên điều hòa. Giả
sử Φ=NBS.cos(wt+φ)=Φ0.cos(wt+φ)
Khi đó trong khung dây xuất hiện suất điện động cảm ứng

e=−Φ′=w.Φ0sin(wt+φ)

⇒ e=E0sin(wt+φ).
Kết luận: Khi từ thông đi qua khung dây dẫn biến thiên điều hòa thì trong khung dây dẫn xuất hiện suất
điện động xoay chiều. Nối hai đầu khung dây với mạch ngoài thì trong mạch ngoài có dòng điện xoay
chiều chạy qua.
Cách 1: Cho khung dây quay đều trong một từ truowgf đều quanh một trục vuông góc với các đường sức
từ.
Cách 2: Cho một nam châm quay đều cạnh một khung dây dẫn.

III. Các giá trị hiệu dụng
Công suất tỏa nhiệt tức thời
Cho một dòng điện i=I0cos(wt+φi) chạy qua một điện trở R
Tại một thời điểm xác định, dòng điện xoay chiều coi là dong điện một chiều.
Công suất tỏa nhiệt tức thời là:

p=R.i2=R.I20cos2wt = I20.R2 + I20.R2.cos(2wt+φ).
Giá trị trung bình của p trong một chu kì P=I20.R2.
Cường độ dòng điện hiệu dụng: là đại lượng có giá trị bằng cường độ của một dòng điện không đổi
mà khi cho hai dòng này cùng qua một điện trở R thì công suất tỏa nhiệt của chúng bằng nhau.

I=I02√.
Chú ý:

Chỉ số của ampe kế xoay chiều cho biết giá trị hiệu dụng
Tương tự, ta có hiệu điện thế hiệu dụng (U=U02√); suất điện động hiệu dụng (E=E02√);
Khi yêu cầu tính cường độ dòng điện trong mạch, ta tính giá trị hiệu dụng của nó.
Tất cả các đại lượng điện và từ biến thiên điều hòa, để đặc trưng cho mức độ mạnh yếu của chúng ta
căn cứ vào các giá trị hiệu dụng.
Các biểu thức của cường độ dòng điện, hiệu điện thế và suất điện động viết theo giá trị hiệu
dụng:


Cường độ dòng điện: i=I2√.cos(wt+φi) (A)



Hiệu điện thế: u=U2√.cos(wt+φu) (V).



Suất điện động: e=E2√.cos(wt+φe).

Trong đó: I, U, E lần lượt là các giá trị hiệu dụng của cường độ dòng điện, hiệu điện thế, suất điện động.

B. BÀI TẬP VÀ HƯỚNG DẪN GIẢI
Câu 1: SGK Vật lí 12, trang 66:
Phát biểu các định nghĩa:
a, giá trị tức thời;
b, giá trị cực đại;
c, giá trị hiệu dụng của cường độ dòng điện và điện áp xoay chiều hình sin.
=> Xem hướng dẫn giải
Câu 2: SGK Vật lí 12, trang 66:

Tại sao phải quy định thống nhất tần số của dòng điện xoay chiều tạo ra trong kĩ thuật?
=> Xem hướng dẫn giải
Câu 3: SGK Vật lí 12, trang 66:
Xác định các giá trị trung bình theo thời gian của:
a, 2sin100πt.
b, 2cos100πt.


c, 2sin(100πt+π6).
d, 4sin2100πt.
e, 2cos(100πt−π3).
=> Xem hướng dẫn giải
Câu 4: SGK Vật lí 12, trang 66:
Trên một bóng đèn có ghi 220 V - 100W, nối đèn ấy vào mạng điện xoay chiều có U = 220 V. Xác định:
a, Điện trở của đèn.
b, Cường độ dòng điện hiệu dụng qua đèn.
c, Điện năng tiêu thụ của đèn trong một giờ.
=> Xem hướng dẫn giải
Câu 5: SGK Vật lí 12, trang 66:
Một mạch điện gồm hai đèn mắc song song, trên mỗi đèn có ghi: 220 V - 115 W, 220 V - 132 W. Nối hai
đầu của mạch điện ấy vào mạng điện xoay chiều có U = 220 V. Xác định:
a, Công suất tiêu thụ của mạch điện;
b, Cường độ dòng điện cung cấp cho mạch.
=> Xem hướng dẫn giải
Câu 6: SGK Vật lí 12, trang 66:
Trên một đèn có ghi 100V – 100W. Mạch điện sử dụng có U = 110V.
Để đảm bảo đèn sang bình thường, phải mắc thêm vào mạch điện một điện trở bằng bao nhiêu ?
=> Xem hướng dẫn giải
Câu 7: SGK Vật lí 12, trang 66:
Với dòng điện xoay chiều, cường độ hiệu dụng I liên hệ với cường độ cực đại I 0 theo công thức nào?

A. I=I02.
B. I=I03.
C. I=I02√.


D. I=I03√
=> Xem hướng dẫn giải
Câu 8: SGK Vật lí 12, trang 66
Điện áp tức thời giữa hai đầu của một đoạn mach xoay chiều là
dòng điện là bao nhiêu?

u=80cos100πt (V). Tần số góc của

A. 100π rad/s.
B. 100 Hz.
C. 50 Hz.
D. 100π Hz.
=> Xem hướng dẫn giải
Câu 9: SGK Vật lí 12, trang 66
Điện áp tức thời giữa hai đầu của một đoạn mach xoay chiều là
dụng giữa hai đầu đoạn mạch đó là bao nhiêu?

u=80cos100πt (V). Điện áp hiệu

A. 80 V.
B. 40 V.
C. 802√ V.
D. 402√ V.
=> Xem hướng dẫn giải
Câu 10: SGK Vật lí 12, trang 66

Một đèn có ghi 110 V - 100 W mắc nối tiếp với điện trở R vào một mạch xoay chiều
có u=2202√sin100πt. Để đèn sáng bình thường, R phải có giá trị là bao nhiêu?
A. 1210 Ω.
B. 1011 Ω.
C. 121 Ω.
D. 110 Ω.
=> Xem hướng dẫn giải