Sách Giáo Khoa Vật Lý 12

13. các mạch điện xoay chiều13. các mạch điện xoay chiều13. các mạch điện xoay chiều

13. các mạch điện xoay chiều13. các mạch điện xoay chiều13. các mạch điện xoay chiều
13. các mạch điện xoay chiều13. các mạch điện xoay chiều

Bài 13. các mạch điện xoay chiều –

trong Bài này ta nghiên cứu dòng điện xoay chiều xuất hiện trong một mạch điện khi giữa hay đầu của mạch điện có tác dụng một điện áp xoay chiều. thực nghiệm và lí thuyết chứng tỏ rằng nếu cường độ dòng điện xoay chiều trong đoạn mạch điện có dạng: i = io coswt (01 = 1/2 cos cot (13.1) thì điện áp xoay chiều ở hai đầu mạch điện có cùng tần số (o, nghĩa là có thể viết dưới dạng:u = uo cos(cot + (p) = u v2 cos(col + (p) (13.2) hiroh || 3 || đại lượng (p trong (13,2) được gọi là độ lệch phagūta u vā . chú ý : trong sơ đồ vẽ trên. hình 13.1,nếu (p > 0, thì ta nói u sớm pha (p so với i : u vài là các đại lượng đại số. tà quyܘ , ܓ ước rằng khi điện thế tại a cao hơnnếu (0 < 0 thì ta nói ii trẻ pha }{p} so với i : điện thế tại b thì u = 0; còn u s:0trong trường hợp ngược lại. còn nếu chiều dòng điện đi qua mạch từ a c đến b thì i>0 và i<0 trong trường - mach đien xoay cheu ch| co hợp ngược lạiđiên trởnối hai đầu của mạch chỉ có điện trở r vào điện áp xoay chiều u = un2 cos(or (h.132). tuy là dòng điện xoay chiều, nhưng tại một thời điểm, dòng điện ị chạy theo một chiều xác định. vì đây là dòng điện trong kim loại nên theo định luật ôm i và u tỉ lệ với nhau :nếu (0 = 0, thì ta nói u cùng pha với i.i u his 13.2 i = - = - n2. cosaot r r u nếu ta đặt : 1 = - (13.3) r thi : i = 1 2cosat (13.4) *1. hãy nhắc lại các định nghĩa của u, u, và u.67 * phát biểu định luật ôm đối với dòng điện một chiều qua một ây dẫn.-- - c i = 0 h а) lu c istat.: 0 (bل(hh(aا hình 13,3* dòng điện trên hình 134 có "chạy qua", hai tấm của tụ điện không ? cơ chế của dòng điện ấy như thế nào ?từ (133) và (134) có thể rút ra những kết luận sau: 1- cường độ hiệu dụng trong mạch điện xoay chiều chỉ có điện trở có giá trị bằng thương số giữa điện áp hiệu dụng và điện trở của mạch. phát biểu này gọi là định luật ôm đối với mạch điện xoay chiều thuần điện trở. 2. cường độ tức thời trong mạch cùng pha với điện áp tức thời hai đầu mạch. gii - mach điên xoay chiêu ch. có tụ điên 1. thí nghiệm trên hình 13.3a, mạch điện của nguồn một chiều có mắc xen vào một tụ điện c : ampe kế (}} không chỉ dòng điện nào cả. trên hình 13.3b, mạch điện của nguồn xoay chiều có mắc xen vào một tụ điện c: ampe kế chỉ một dòng điện có cường độ (hiệu dụng) i z 0. kết luận:dòng điện xoay chiều có thể tồn tại trong những mạch điện có chứa tụ điện. 2. khả ܥ ܓܰ - a ܒ ܝ ܩ ܓܠܐ- ཟ ༈ ཟོ་a) ta hãy nối một tụ điện c vào một nguồn điện xoay chiều tạo nên điện áp u giữa hai tấm của tụ điện. u = uo cos (ot = us/2 cosot điện tích tấm bên trái của tụ điện: q = cu = cu 2coscot (13.5)thay đổi theo thời gian t. điều này chứng tỏ sự tồn tại của dòng điện trong mạch. độ biến thiên điện tích q cho phép ta tính cường độ dòng điện trong mạch.(1) ampe kế này thuộc loại ampe kế nhiệt, đo được cường độ của dòng điện một chiều và dòng điệnxoay chiều68giả sử tại một thời điểm t, dòng điện chạy theo chiều mũi tên (h.134) và tấm bên trái đang tích điện dương, nhờ đó điện tích tụ điện tăng lên. sau một khoảng thời gian at, lượng điện tích của tụ điện từ giá trị q tăng lên thành q + aq, nghĩa là đã tăng thêm aq. cường độ dòng điện tại thời điểm t được tính bằng tỉ số giữa aq và af: ; - aql = δι (13.6) khi af và aq là những đại lượng vô cùng nhỏ thì vế phải của (13.6) là đạo hàm của q theo f:f. dr (13.6°) theo (13.6”), ta tính được : i = =-ocu 2 sinot π hay i = uocv2 cos(or + (13.7) b) từ (137) có thể rút ra kết luận sau: nếu đặt 1 = uoc 7. thì ta có i = i v2cos(aot + ;) (13.8) và u = u2.cosot (13.9)i là cường độ hiệu dụng trong mạch. nếu đổi gốc tính thời gian sao cho pha ban đầu của dòng điện bằng 0 thì ta sẽ cói = 1,2cosot (13.8')và u = u-2cos(ot- (13.9")- u ta có thể viết: t=ーao ca.hình 13,4ghi chú : chọn chiều dương của i như hình 134. gọi q là điện tích tấm bên trái của tụ điện. cường độ dòng điện i = 器 sẽ dương khi q tăng và âm khi q giảm.69* chứng minh rằng đại lượngzc = - có đơn vị là ôm (đơn vị coc của điện trở). ví dụ : cho u = 220n2 cos 100 t t (v) ; 1 of khi đó : 1 1000r ze=cm=予エ=109 u - 220, i -zて一 10 22 avà cuối cùng: i = 22.2cos(100tt - 홍 (a)70và nếu đặt: ze = 志 (13.10) - u thì: "=示。 (13.11)so sánh (13.11) với định luật ôm (13.3) ta thấy zc là một đại lượng có vai trò tương tự như điện trở r trong mạch chứa điện trở. đại lượng ze = được gọi là dung kháng của mạch (và được đo bằng ôm). hệ thức (13.11) được phát biểu : cường độ l l l l c l l l l l l l l g s l llllll l llggg gg lll llll ll lll lll lllsl đấu mạch và dung kháng của mach,phát biểu trên đây được gọi là định luật ôm đối với mạch chứa tụ điện z c) so sánh pha dao động của u và idựa vào các biểu thức:i u = un2 cos(or và i = 1 v2 cos(or + 3), a két luận: alܠܐܝ ܘ ܘ ܘ ܘܝܫܘܘ ܘܠܐ ܘܝ · ܘܠܐ ܘܝ ܘܠܐച്tụ điện sớm pha o so với điện áp hai đấu tụ điện (hoặc điện áp ở hai đảa fụ điện trẻ phaso to cường độ dòng điện).nói cách khác : trong mạch điện xoay chiều, tụ điện là phần tử có tác dụng làm cho cường độ dòng điện tức thời sớm pha t so với điện áp tức thời. 3. ý nghĩa của dung kháng 1tương tự như điện trở, dung kháng ze=...: là đại lượng biểu hiện sự cản trở dòng điện xoay chiều của tụ điện.nếu c càng lớn thì zc càng nhỏ và dòng điện xoay chiều bị cản trở ít.nếu tần số góc càng lớn thì zc càng nhỏ, dòng điện xoay chiều bị cản trở ít. nói cách khác, dòng điện xoay chiều tần số cao (cao tần) chuyển qua mạch có tụ điện dễ dàng hơn dòng điện xoay chiều tần số thấp. ngoài ra dung kháng cũng có tác dụnglàm cho i sớm pha so vбі и.[[i - mach: điện xoay chiêu chí có cuốin cảm thuân cuộn cảm thuần là cuộn cảm có điện trở không đáng kể, khi dòng điện xoay chiều chạy qua cuộn cảm sẽ xảy ra hiện tượng tự cảm.1. hiện tượng tự cảm trong mạch điện xoay chiềukhi có dòng điện cường đội chạy qua một cuộn cảm (cuộn dây dẫn nhiều vòng, ống dây hình trụ thẳng dài, hoặc hình xuyến,...) thì từ thông tự cảm có biểu thức:cd = livới l là độ tự cảm của cuộn cảm.trường hợp i là một dòng điện xoay chiều thì từ thông đb biến thiên tuần hoàn theo t, do đó trong cuộn cảm xuất hiện suất điện động tự cảm :δί= -l-r e διkhi af → 0, thì là đạo hàm của i theo i và suất điện động tự cảm có biểu thức:di e - - 13.12 e = -l dt ( )* chứng minh hệ thức sau đây giữa điện áp u ở hai đầu cuộn cảm và dòng điện j chạy qua cuộn cảm đó (h,135). uas = r + ldi dta ၇ရှီးဂွ bhình 13,571a / n b ༣ ། / lv i l vvvvvvj hình 13,6* chứng minh rằng z = (ol có đơn vị của điện trở.2. khảo sát mạch điện xoay chiều chỉ có cuộn cảm thuần đặt vào hai đầu của một cuộn cảm thuần (có độ tự cảm l và có điện trở r bằng không) một điện áp xoay chiều, tần số góc (o, giá trị hiệu dụng u (h. 13.6). giả sử cường độ tức thời trong mạch có biểu thức: i = 12cosot theo kết quả đã nêu ở c5, điện áp tức thời ở hai đầu cuộn cảm thuần (r = 0) cho bởi:i r 1器- -ol1/2 sinothay u = oliv2 cos(ot + 홍)a) kết quả này chứng tỏ rằng điện áp hiệu dụng ở hai đầu cuộn cảm là :u = (0li suy ra: i -- (13.13) col đặt: zl = col (13.14) ta có: 1 - . (13.15) - zl -zl (có đơn vị của điện trở) gọi là cảm kháng của mạch. và (13.15) có thể phát biểu: trong mạch điện xoay chiếu chỉ có cuộn cảm [huẩn, cường độ hiệu dụng có giá trị bằng thương số của điện áp hiệu dụng và cảm kháng của mạch. phát biểu này được gọi là định luật ôm đối với đoạn mạch chỉ có một cuộn cảm thuần. নেন। b) từ các phương trình : i r- սv2 cos(cot + 홍)i = in2 cos cotsuy ra rằng ị trễ pha 흥 so với u. kết luận . trong mạch điện xoay chiều có một cuộn cảm thuẩn, cường độ dòng điện trẻ pha 3 so với điện áp, hoặc điện áp sớm pha ; so νόή cường độ dòng điện. 3. ý nghĩa của cảm khángcảm kháng có vai trò tương tự như điện trở r, đặc trưng cho tính cản trở dòng điện xoay chiều của cuộn cảm. ta thấy khi l lớn và khi () lớn thì z lớn. vậy cuộn cảm có l lớn sẽ cản trở nhiều đối với dòng điện xoay chiều, nhất là dòng điện xoay chiều cao tần. ngoài ra cảm kháng thuần có tác dụng làm cho i trễ pha 3 so với u.chú ý rằng, cơ chế tác dụng cản trở dòng điện xoay chiều của r và của l khác hẳn nhau. trong khi điện trở làm yếu dòng điện do hiệu ứng jun thì cuộn cảm làm yếu dòng điện do định luật len-xơ về cảm ứng điện từ. mạch chỉ có một tụ điện i = i2cosoru = u,2cos (ot – ..)*c千。 lu "=系ví dụ: chou = 300.j2cos100 tr. (v) 1 - 모르 h , r = 0, khi đó zl = (ol = 20. q u 300 - và = z = i = is ai = 15n2 cos(100rtit – 홍) (a)mạch chỉ có một cuộn cảm thuầnu = u./2cos (ot + ;)= col i =zlhình 13.7 73 câu hối va bai tâp扈1chiều chỉ cóa) một tụ điện;b) một cuộn cảm thuần. . dựa vào định luật ôm, hãy so sánh tác dụngcản trở dòng điện xoay chiều thể hiện tronga) z-; b) z23.điện áp giữa hai đầu của một tụ điện: u = 100-2cos 100tt (v) cường độ hiệu dụng trong mạch i = 5a, a)xác định c. , điện áp giữa hai đầu của một cuộn cảm thuẩn: u = 100x2cos 100tt (v) cường độ hiệu dụng trong mạch i = 5a, a)xác định l. . chứng minh rằng, khi hai cuộn cảm thuần la và l3 mắc nối tiếp trong một mạch điện xoay chiếu thì cuộn cảm tương đương có cảm kháng cho bởi: z = (l, + l2)ao . chứng minh rằng, khi hai tụ điện c, và c, mắc nối tiếp thì điện dung tương đương có dung kháng:b) viết biểu thức củai.4.b) viết biểu thức củai.561 1 1 1 zo = ~~ và – = ~~~~+ – cc, cல cல c20. phát biểu định luật ôm cho mạch điện xoay 7.9một đoạn mạch chứa một số tụ điện có điện dung tương đương c, đặt vào hai đầu đoạn mạch điện áp tức thời u = u cosot (v). cường độ hiệu dụng trong mạch là bao nhiêu ?uo - o - . * в 2c, c. u.c. d. "oc - co. ட0 j2đoạn mạch chứa một cuộn cảm thuẫn | ; đặt vào hai đầu đoạn mạch điện áp tức thời u=ucos(ot (v) thì cường độ hiệu dụng trong mạch là bao nhiêu?սo , - 9-.a. lo " b. -/2to սoc. սoլo : d. lo- điện áp u = 200n2 cosot (v) đặt vào hai đấumột cuộn cảm thuần thì tạo ra dòng điện có cường độ hiệu dụng1 =2.a. cảm khảng có giá trị là bao nhiêu? α. 100ω c 100ν2. ωςβ, 200ω : d.200 v2 ω.

 

Bài giải này có hữu ích với bạn không?

Bấm vào một ngôi sao để đánh giá!

Đánh giá trung bình 4 / 5. Số lượt đánh giá: 913

Chưa có ai đánh giá! Hãy là người đầu tiên đánh giá bài này.

--Chọn Bài--

Tài liệu trên trang là MIỄN PHÍ, các bạn vui lòng KHÔNG trả phí dưới BẤT KỲ hình thức nào!

Print Friendly, PDF & Email