- Sách Giáo Khoa Vật Lý 12
- Giải Vật Lí Lớp 12
- Giải Vật Lí Lớp 12 Nâng Cao
- Giải Sách Bài Tập Vật Lí Lớp 12
- Sách Giáo Viên Vật Lí Lớp 12
- Sách Giáo Viên Vật Lí Lớp 12 Nâng Cao
- Sách Bài Tập Vật Lí Lớp 12
- Sách Bài Tập Vật Lí Lớp 12 Nâng Cao
Trong mạch điện xoay chiếu, ngoài điện trở thuần, ta còn gặp hai loại phấn tử khác là tụ điện và cuộn cảm. Chúng có tác dung gì đối với mạch điện này ?1. Đoạn mạch xoay chiều chỉ có tụ điện a) Thí nghiệm Mắc mạch điện như ở Hình 27.1. Sau khi đóng khoá K ta thấy đèn Đ sáng. Vậy tụ điện đã cho dòng điện xoay chiều “đi qua”. Nếu thay tụ điện bằng một dây dẫn thì đèn sáng hơn hoặc thay đổi điện dung của tụ điện thì độ sáng của đèn thay đổi. Thí nghiệm chứng tỏ tụ điện có tác dụng cản trở dòng điện xoay chiều. Tác dụng cản trở này phụ thuộc vào điện dung của tụ điện.b) Giá trị tức thời của cường độ dòng điện và điện áp Giả sử giữa hai bản tụ điện M và N (Hình 27.2) có điện áp xoay chiều: u = Uosinot Điện tích trên bản M ở thời điểm t là:(27.1)q = Cu = CUosin (ot Quy ước chiều dương của dòng điện là chiều từ A tới M thì i= “7. Do đó: diti = (CUosino) = CoU0cosaotK A B ܢܝܓ- ܐܡܝHình 27,1 Sơ đồ thí nghiệm nghiên cứu tác dụng của tụ điện trong mạch điện X féu.Nêu cấu tạo của tụ điện và giải thích tại sao tụ điện không cho dòng điện một chiều đi qua. Tác dụng cho dòng điện xoay chiều “đi qua” của tụ điện được giải thích như sau: trong 4. chu kì tính từ lúc tụ điện có u = 0, tụ điện được nạp điện, trong chu kì tiếp theo, tụ điện phóng điệnvà sau đó được nạp theo chiều ngược lại. CM. N.A 日 — LUHình 27.2. Đoạn mạch xoay chiều chỉ có tụ điện…. ;- d4Công thức i = dt trình dòng điện chạy từ bản M về 4. Khi đó q giảm, t < 0, dòng điện có chiều ngược lại. ^đúng cho cả quá147Hình 27.3 Đồ thị biểu diễn sự biến đổi của cường độ dòng điện qua tụ điện và điện áp giữa hai bản tụ điện theo thời gian.Giải thích tại sao khi có dòng điện đi từ A tới M thì cũng có dòng điện cùng cường độ đị từ N tới B (Hình 272).Nếu quy ước chiều dòng điện ngược lại với quy ước nêu ở mục b thì công thức l(t) có gì thay đổi ? Có thể nhận xét gì Về pha của Cường độ dòng điện theo quy ước này ?U. Hình 27.4 Biểu diễn bằng vectơ quay cho đoạn mạch chỉ có tụ điện.Dựa vào Công thức (274), hãy phát biểu định luật Ôm đối với đoạn mạch xoay chiều chỉ có tụ điện.148hay i = Ilocosaot (27.2) Với 10 = (OCU0 là biên độ của dòng điện qua tụ điện. - Л.Viu= Usinor = U, cos(or 3) nên ta thấy cường độ dòng điện qua tụ điện biến thiên sớm pha * so với điện áp giữa hai bản tụ điện. 2Có thể kiểm tra kết luận trên bằng cách dùng dao động kí điện tử hai chùm tia để nghiên cứu đồng thời sự biến đổi theoCác đô thị thu được có dạng như ở Hình 27.3.c). Biểu diễn bằng vectơ quay Tại thời điểm r = 0, vectơ quay Î biểu diễn cường độ dòng điện i = 10cos(of hợp với trục OY một góc bằng 0, vectơ quayỦc biểu diễn điện áp u = U, cos(or -* | hợp với trục ox một góc TE 2 goc | -2 }Như vậy, đối với đoạn mạch chỉ có tụ điện, vectơ Uc lập vớit vectơ I một góc (Xem Hình 27.4).d) Định luật Ôm đối với đoạn mạch chỉ có tụ điện. Dung khángChia hai vế của công thức 10 = (o CU0 cho V2. ta có:I = (OCU Nếu đặt: ZC (27.3) u đạt : (OC - U thì: I = - - (27.4) ZCĐó là công thức định luật Óm cho đoạn mạch xoay chiều chỉ có tụ điện. Đối với dòng điện xoay chiều tần số góc (), đại lượng Zc giữ vai trò tương tự như điện trở đối với dòng điện không đổi và được gọi là dung kháng của tụ điện. Đơn vị của dung kháng cũng là đơn vị của điện trở (ôm).2. Đoạn mạch xoay chiều chỉ có cuộn cảmCuộn dây dẫn có độ tự cảm L nào đó gọi là cuộn cảm. Đó thường là cuộn dây dẫn hoặc ống dây dẫn hình trụ thẳng, hình xuyến có nhiều vòng dây. Điện trở r của cuộn dây gọi là điện trở thuần hay điện trở hoạt động của nó. Nếu r không đáng kể thì ta gọi cuộn dây là cuộn cảm thuần.a) Thí nghiệmCuộn cảm thuần không có ảnh hưởng tới dòng điện không đổi nhưng có ảnh hưởng như thế nào đối với dòng điện xoay chiều ?Để giải đáp câu hỏi đó, ta tiến hành thí nghiệm với sơ đồ vẽ ở Hình 27.5.Trong sơ đồ này, L. là cuộn cảm thuẩn có lõi sắt dịch chuyển được. Nhờ vậy, có thể thay đổi được độ tự cảm của cuộn cảm.Nếu mắc A, B với nguồn đi 1 - -- -- ܕܢܬ- ܂ ܘܬ : ܢ- L-ܦ ܀ hay mở khoá K, độ sáng:T 1 ... l. la -ܓ4܂ ...Nếu mắc A, B với nguồn điện xoay chiều thì sau khi khoá K đóng, đèn Đ sáng hơn rõ rệt so với khi khoá K mở. Khi K mở, nếu ta rút lõi sắt ra khỏi cuộn cảm thì độ sáng của đèn tầng lên.Thí nghiệm này chứng tỏ cuộn cảm có tác dụng cản trở dòng xoay chiều. Tác dụng cản trở này phụ thuộc vào độ tự cảm của nó.Dung kháng của tụ điện phụ thuộc vào các yếu tố nào ? Tụ điện có điện dung 1 (Fmắc trong mạng điện xoay chiều dân dụng của nước ta có dung kháng bằng bao nhiêu ?Độ tự cảm của một cuộn dây phụ thuộc vào các yếu tố nào ?۔ dụng của cuộn cảm trong mạch điện.Ghi chú :Trong thí nghiệm này, ta quan sát khi mạch ở chế độ ổn định.149 Hình 27,6. Đoạn mạch xoay chiều chỉ có cuộn cảm.ι, υ.Hình 27.7 Đô thị biểu diễn sự biến đổi của cường độ dòng điện và điện áp giữa hai đầu cuộn cảm thuần theo thời gian.Vì sao điện áp u giữa haiđiểm A và B trong Hình 276được tính bằng công thức - iRAB - e 2Nguyên nhân nào làm cho cường độ dòng điện qua cuộn cảm biến thiên trễ pha đối với điện áp ?ՍլO f Hình 27,8 Biểu diễn bằng vectơ quay cho đoạn mạch chỉ có cuộn cảm thuần. Tại sao khi rút lõi sắt khỏi Cuộn dây trong thí nghiệm nêu ở mục a thì độ sáng của đèn tăng lên ?150b) Giá trị tức thời của cường độ dòng điện và điện ápGiả sử có một dòng điện xoay chiều cường độ : (27.5) chạy qua cuộn cảm thuần có độ tự cảm L (Hình 27.6). Chiều dương của dòng điện qua cuộn cảm được quy ước là chiều chạy từ A tới B. Đây là dòng điện biến thiên theo thời gian nên nó gây ra trong cuộn cảm một suất điện động cảm ứng:i = locosote = - L = (OLIosinot Điện áp giữa hai điểm A và B là: it = iRAB-e trong đó RAB là điện trở của đoạn mạch, có giá trị bằng 0, nên :u = - e = -co Llosin(ot u = Ulocos(ao t + ; (27.6) Với U0 = () LI0. Vậy, cường độ dòng điện qua cuộn cảm thuần biến thiên điều hoà cùng tần số nhưng trễ pha т đối với điện áp giữa hai đầu cuộn cảm. 2 Có thể kiểm tra kết luận trên bằng cách dùng dao động kídây. Các đồ thị thu được có dạng như ở Hình 277. c) Biểu diễn bằng vectơ quay Tại thời điể 0, vectơ I biểu diễn cường độ dòng điệ i= 10 cos(or trùng với trục Ox, còn vectơ ƯL biểu diễn điện ӑр и = U, cos(or.) hợp với trục Ox một góc s Nhur vậy, đối với đoạn mạch chỉ có cuộn cảm thuần, UL lập với 1một góc theo chiều dương (xem Hình 27.8). d) Định luật Ôm đối với đoạn mạch chỉ có cuộn cảm thuần. Cảm khángChia hai vế của công thức U0 = oLlo cho N2, ta có U = (o LI. Nếu đặt:ZL = doL (27.7) thì U. (27.8) ZLĐây là công thức định luật Ôm đối với đoạn mạch xoay Chiều chỉ có cuộn cảm thuẩn.Đối với dòng điện xoay chiều tần số góc (), đại lượng ZL = (OL đóng vai trò tương tự như điện trở đối với dòng điện không đổi và được gọi là cảm kháng. Đơn vị của cảm kháng cũng là đơn vị của điện trở (ôm).2. CÂU HỞIếu cuộn dây có điện trở thuần r đáng kể thì cả điện trở r và cảm kháng (oL đều có tác dụng cản trở dòng điện xoay chiều. Dòng điện qua cuộn dây là dòng qua cả hai phần tử này nên có thể coit thuần có độ tự cảm L mắc nối tiếp.Dựa vào công thức (27.8), hãy phát biểu định luật. Ôm đối với đoạn mạch xoay chiều chỉ có cuộn cảm thuần.1. Nêu các tác dụng chính của tụ điện đối với dÔng điện xoay chiều.2. Chứng minh rằng cường độ dòng điện xoay chiều qua cuộn cảm thuần biến thiên trễ phađối với điện áp giữa hai đầu cuộn cảm.BAI TÂPfܚܬܝ1 ܚܓܝܬ ܚܬܝL ܓ݁ܶ12 ܐܬ a ܬ݁ܶܝܬܝ ܘܫat. . .܀ 4ܬ ܥܳܬܳܐ ܥܬܝL بابرہی ہی خیر+ r\A 1. g khí, ta cầnՀ7 rA. tăng tần số của điện áp đặt vào hai bản tụ điện. B, tăng khoảng cách giữa hai bản tụ điện. C. giảm điện áp hiệu dụng giữa hai bản tụ điện. D. đưa bản điện môi vào trong lòng tụ điện. 2. Phát biểu nào sau đây đúng đối với cuộn cảm ?A. Cuộn cảm có tác dụng cản trở đối với dòng điện xoay chiều, không có tác dụng cản trở dòngđiện một chiều.B. Điện áp tức thời giữa hai đầu cuộn cảm thuần và cường độ dòng điện qua nó có thể đồng thờibằng một nửa các biên độ tương ứng của chúng.1514.5C. Cảm kháng của một cuộn cảm thuần tỉ lệ nghịch với chu kì của dòng điện xoay chiều. D. Cường độ dòng điện qua cuộn cảm tỉ lệ thuận với tần số dòng điện.thuần giống ܓ خعمحسر 2ح a ܓܬ tų điệ خیر سے 2حظہیر حظ fờng độ -- R - A ܕܐ nhau ở chỗ: A. Đều biến thiên trễ pha So với điện áp ở hai đầu đoạn mạch.B. Đều có giá trị hiệu dụng tỉ lệ với điện áp hiệu dụng giữa hai đầu đoạn mạch.ܫ ܢܝ ܫ ܕܩܪܓܝܪ ↓ܝܜ ܣܓܝ ܣܰܚ . .à¬ܧ C. ܝܼܕ ܚܕ ܚܕ ܝܼܖܕ ܕ - ܕ - ܕ -- ܕܕܢ g điện tăng. D. Đểu Có qiá trị hiêu d :حصے کہ Lخدلیہ گھ حصہ حس ھ ء: حام THA42 ܓSy My Հ7 Lai 19,... Mắc tụ điện có điện dung 2 uF vào mạng điện xoay chiều có điện áp 220 V, tần số 50 Hz., Điện áp giữa hai bản tụ điện có biểu thức u = U0 cos(100au t . Xác định các thời điểm mà3 Cường độ dÔng điện qua tụ điện băng 0.s - l ܫ̄ . . ܚܬܬܐ - - - l 1 1 ܒܶ ܚ .“ ܥܝ ܢܚܬܐ -* L--- val r---ーテ V–50 Hz,Tinka na nauna na kala "aمs سی حیخریs رtiخ Aخشومبر حسی ,,ཟཟཟ S, ཟ ཟཟ1152