Tài liệu Dòng điện xoay chiều nâng cao docx

www.truongthi.com.vn Lớp học qua mạng
Bài 12: Dòng điện xoay chiều

A/ Trả lời cầu hỏi kỳ trước:
1. Sóng âm là sóng dọc do đó các phần tử của môi trường dao động theo phương
trùng với phương truyền âm
Trong hiện tượng giao thoa, ta tổng hợp hai giao động theo quy tắc
UU tức là ta
đã tổng hợp 2 giao động điều hoà xảy ra trên cùng 1 phương. Vậy dể có kết quả về giao
thoa như trong bài học thì 2 âm gặp nhau phải có cùng phương giao động nghĩa là hiện
tượng giao thoa sóng âm chỉ xảy ra trên đường thẳng nối 2 nguồn âm. Ngoài đường thẳng
đó sẽ không thu được kết quả giao thoa như giao thoa trên mặt chất lỏng.
1M
U=+
2
2. Bài tập:
a) Tính
λ
và f:
Khi dịch chuyển ổng từ vị trí cộng hưởng (giao động cực đại) đến vị trí âm gần như tắt hẳn
(biên độ giao động cực tiểu) thì khoảng cách này chính là khoảng cách giữa 1 bụng và 1 nút kế
nhau, bằng ¼
λ
. Vậy:



λ
/4 =0,51 – 0.34 = 0,17m =>
λ
= 4.0,17 = 0,68m => f= V/

λ
=340/0,68=500Hz
b) Chiều dài AB
Trong ống (không kể A) có 3 bụng sóng => vì có cộng hưởng âm => A là bụng thứ 4: k=3 AB =
(2k + 1)
λ
/4 = (2.3 + 1)
λ
/4 = 7.0,68/4 = 1,19m
Trạng thái dao động tại C
Từ phương trình sóng dừng Uc =
dl
2asin2 os2 (ft - )c
ππ
λλ

ở đây d = BC = 1,19 – 0,255 = 0,935m
Uc =
0,935 1,19
2asin2 . os2 (500t -
0,68 0,69
c
ππ
)
=
2a
3
2 ) os(100 t - 4 + )
42
c

ππ
πππ
+
sin(
=

d
C
A
B
Môn Vật Lý Thầy giáo Đỗ Lệnh Điện
Trường PTTH Hà Nội – Amsterdam.

www.truongthi.com.vn Lớp học qua mạng
2a
3
os(100 t + )
42
c
ππ
π
sin = 2 os(100 t + )
2
ac
π
π

Dao động tại C có biên độ băng
2 lần biên độ của nguồn và sơm pha hơn nguồn
λ

/2.



B. Bài giảng Dòng điện xoay chiều
I. Cách tạo ra dòng điện xoay chiều
Cho 1 khung dây quay đều trong 1 từ trường đều => trong khung xuất hiện suất điện động
cảm ứng:
( ) sin( ) Eosin( t+ )etNBS t
φ
ωω
ϕ
ω
ϕ
=− = + = trong đó: Eo = NBS ; pha ban đầu
ω
ϕ
phụ thuộc điều kiện ban đầu
II. Mạch xoay chiều có R, L, C nối tiếp
1. Tổng trở:
22
()
Lc
ZRZZ=+−
Lưu ý: Nếu cho trước L, C Hai số chỉ có 1 giá trị duy nhất Z
Nều biết Z, R và 1 trong 2 hai đại lượng Z
L
, Z
C
thì số có hai giá trị khác

nhau của đại lượng cùng thoả mãn bài toán
22
LC
Z
ZZ−= −R
2. Góc lệch pha giũa u và i là
ϕ

Với tg
ϕ
=
LC
Z
Z
R
−

ϕ
>o thi u sớm pha hơn i ;
ϕ
<o thi u trễ pha hơn i
Chú ý : Trong các bài tập, bài thi, thông thường người ta cho biểu thức của u trước
và yêu cầu viết biểu thức của i sau vì thế nều tính theo công thức trên, khi
ϕ
<o
trong biểu thức của i phải lấy giá trị (+) và ngược lại
Ví dụ: Cho mạch điện như hình vẽ, hiệu điện thế đặt vào mạch
200 2 sin100 ( )ut
π
= v

K
2
C
2
K
1
C
1
L,R
2
R
1
A
U

R
1
= 50 Ω
C
1
=
44
2
21
10 , 10
3
FC
ππ
−−
= F

R
A
không đáng kể
+ Khi K
1
đóng, K
2
mở chỉ 98
5 A và i trễ pha hơn u góc
1
ϕ

:
A
Môn Vật Lý Thầy giáo Đỗ Lệnh Điện
Trường PTTH Hà Nội – Amsterdam.

www.truongthi.com.vn Lớp học qua mạng
+ Khi K
1
mở, K
2
đóng: i sớm pha hơn u góc
21
2
π
ϕϕ
=−
a) Tính R
2

, L,
1, 2
ϕϕ

b) Đóng cả 2K, Ămpe kế chỉ bao nhiêu? viết biểu thức của i
Giải:
a) Tính R
2
, L,
1, 2
ϕϕ
:
Z
C1
=
4
1
11
50
2
10 .100
C
ω
π
π
−
==Ω
2
4
2

11
300
2
10 100
C
Z
C
ω
π
π
−
== =Ω

K
1
đóng K
2
mở:
Tổng trở của mạch
200
50 5
0,8 5
U
Z
I
== = Ω

Từ
22 2
12

( ) (50 5) (50 ) ( 50)
Lc L
ZRZZ R Z=+− ⇒ =++−
2

(1)
I trước pha hơn u => U
L
> U
C
:tg
1
1
12
50
Lc
L
ZZ
Z
2
50
R
RR
ϕ
−
−
==
++

(2)

U

L
U
→
U
→
R
U
→

1
ϕ
I



C
→


K
1
mở, K
2
đóng:
i sớm pha hơn u => U
C
>U
L

=> Về độ lớn
2
2
12 2
300
50
CL
L
ZZ
Z
tg
R
RR
ϕ
−
−
==
++
(3)
Theo Giả thiết:
212
cot
2
tg
π
1
g
ϕϕϕ ϕ
=−⇒ = do đó
12

1tg tg
ϕϕ
= (4)
Vậy 1=
2
2
22
50 300
. (50 ) ( 50)(300 )
50 50
LL
LL
ZZ
R
ZZ
RR
−−
⇔+ =− −
++

C
U
→

→
L
U
2
ϕ

I
→
U
→
U
→


Môn Vật Lý Thầy giáo Đỗ Lệnh Điện
Trường PTTH Hà Nội – Amsterdam.

www.truongthi.com.vn Lớp học qua mạng
Từ (1) và (4)
22
(50 5) ( 50)(300 ) ( 50)
2500 5 ( 50)(300 50) ( 50)250
2500.5
50 100
250
100 1
100
LLL
LLLL
L
L
ZZZ
xZ ZZ Z
Z
Z
LH

ωππ
=− −+−
=− −+−=−
⇔= +=Ω
== =


Thay vào (4)
2
2
22
1
11
12
21
(50 ) (100 50)(300 100) 50.200
0 50 50.200 100 50
100 50 1
0,464
50 50 2
1,57 0, 464 1,106
2
Lc
R
RR R
ZZ
tg rad
RR
rad
ϕϕ

π
ϕϕ
+=− −=
> ⇒ += = Ω⇔=Ω
−
−
===⇒ ≅
++
=−= − =

b) Đóng cả 2 K
C=C
1
+C
2
=
44
21 7
( )10 10
33
F
ππ π
−−
+=
4
222
12
2
1 300
7

7
10
3
300
( ) ( ) 100 (100 )
7
3 100. 65
100 1 (1 )
77
c
LC
Z
ZRR ZZ
π
−
==Ω
=++−= +−
=+−= Ω
2

ămpe kế chỉ
12
200 200.7
1, 763
100 65 / 7 100 65
100 300 / 7 7
100 4
0,519 0
LC
U

I
A
Z
ZZ
RR
rad
ϕ
ϕ
== = ≅
−−
== =
+
≅>⇒
tg

i trước pha hơn u
Biểu thức của i:
2 sin( ) 1, 736 2 sin(100 0,519)t t A
ωϕ π
=−= −iI
3. Công suất cuả dòng xoay chiều
Môn Vật Lý Thầy giáo Đỗ Lệnh Điện
Trường PTTH Hà Nội – Amsterdam.

www.truongthi.com.vn Lớp học qua mạng
Công suất tiêu thụ trong mạch xoay chiều P=UIcosϕ từ giản đồ vectơ:
1
RR
os =
ZZ

cPUI
ϕ
⇒ ==
IR

Như vậy công suất tiêu thụ trong mạch xoay chiều chỉ là công suất tiêu thụ trên điện trở R,
còn Z
L
,Z
C
không tiêu thụ công suất.
Chú ý: Dù u sớm pha hơn i hay trễ pha hơn i thì cosϕ có giá trị như nhau. Do đó nêư biết
cosϕ ta chưa thể xác định được u sớm pha hơn i hay ngược lại.


Ví dụ 2:

A
L
U
C
R
V
240 2 sin100
75 ,
ut
RR
π
=
=ΩΘ≈∞

Cuộn dây thuần cảm có
1
L
π
=
H
Biết hệ số công
suất của mạch bằng
2
2

B
a) Tính C và số chỉ vônkế
b) viết biểu thức của i và cảu U
AB
trong 2 trường
hợp. Tính công suất tiêu thụ .
Giải :
a) Tính C và chỉ số vônkế
22 2
22
1
2
1
100 100
R2
os = 2 75 2
Z2
()

(75 2) 75 75
100 75 25
100 75
100 75 175
L
LC LC
C
C
C
ZL
cZR
2
Z
RZZ ZZ ZR
Z
Z
Z
ωπ
π
ϕ
== =Ω
=⇔= = Ω
=+− ⇔−=−
=−=Ω
=−=Ω

−=⇒

=+=Ω


Có 2 giá trị của C
Môn Vật Lý Thầy giáo Đỗ Lệnh Điện
Trường PTTH Hà Nội – Amsterdam.

www.truongthi.com.vn Lớp học qua mạng
4
1
1
5
2
2
11
1, 27.10
25.100.3,14
11
1,82.10
175.100.3,14
240
1, 6 2
75 2
C
C
CF
Z
CF
Z
U
IA
I

ω
ω
−
−
== ≅
== ≅
== =

Nếu Z
C1
= 25Ω thì
2
222
1
75 25 25 10
AB C
ZRZ=+= +=

Vônkế chỉ
1, 6 2.25 10 80 5 178, 9
AB AB
Z== = ≈UI V
Nếu Z
C2
= 175Ω
22 22
75 175 25 3 7 25 9 49 190,4
AB
Z =+= +=+≈Ω

Vônkế chỉ
1, 6 2 190, 4 403,8
AB AB
Z x== =UI V
b) Viết biểu thức của i, u
Từ
2
os =
2
ϕ
c => về độ lớn
4
π
ϕ
=
Trường hợp

4
1
1, 27.10CF
−
=
Z
c1
<Z
L
=> i trễ pha hơn u
1
21,62.23,2
3, 2sin(100 )

4
o
I
IA
it
π
π
== =
=−A


L
U
→
U
→
R
U
→
V
U
→
1C
U
→
ϕ
2
ϕ
1

U
V
trễ pha hơn i góc ϕ
2

11
22
R
25 1
0,322
75 3
Cc
UZ
tg rad
UR
ϕϕ
====⇒ ≈

 U
AB
trễ pha hơn u góc ϕ
1
+ ϕ
2
=π/4 + 0,322 =
1,107rad



178,9 2 sin(100 1,107)
AB
π
=−Ut V
Trường hợp C
2
= 1,82.10
-5
F
Z
C2
>Z
L
=> i sớm pha hơn u
2
3, 2sin(100 )
4
π
π
=+it A

U
C
ϕ
2
ϕ
U
L
U
R

U
AB
trễ pha hơn u gócϕ
2

2
2
2
175 350 7
75 150 3
1,166
c
Z
tg
R
rad
ϕ
ϕ
=== =
=

U
V
U
AB
trễ pha hơn u ϕ
2
- ϕ
1
=1,166 - π/4 = 0,381 rad

Môn Vật Lý Thầy giáo Đỗ Lệnh Điện
Trường PTTH Hà Nội – Amsterdam.

www.truongthi.com.vn Lớp học qua mạng
Môn Vật Lý Thầy giáo Đỗ Lệnh Điện
Trường PTTH Hà Nội – Amsterdam.

403,8 2 sin(100 0,381)( )
AB
π
=−Ut V
Công suất tiêu thụ:
2
os =240.1,6 2. 384w
2
PUIc
ϕ
==
Câu hỏi và bài tập về nhà:
1) Làm thế nào để nhận biết cuộn dây trong mạch co điện trử hay không ?
2) Bài tập: Một khung dây hình chữ nhật kích thước 15cmx20cm gồm 200 vòng dây quay
đều trong 1 từ trường đều B=0,15T với tốc độ 3000vòng/phút.
a) viết biểu thức của suất điện động cảm ứng trong khung. lấy thước điểm là t=0 là
lúc mật khung vuông góc với đường sức.
b) tính e tại các thời điểm t
1
=0,005s và t
2
=0,01s
3) Làm các bài tập trong bộn đề thi tuyển sinh 43(2), 4(2), 2(2)