- 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
Suất điện động xoay chiều Cho một khung dây dẫn phẳng có diện tích S quay đều với tốc độ góc (o quanh một trục vuông góc với các đường sức của một từ trường đều có cảm ứng từ B. Theo định luật cảm ứng điện từ, trong khung dây xuất hiện một suất điện động biến đổi theo thời gian: e = Eocos(ot + (po) (26.1) Đó là suất điện động xoay chiều biến đổi theo thời gian theo định luật dạng sin, thường gọi tắt là suất điện động xoay chiều. Chu kì và tần số biến đổi của suất điện động liên hệ với tần số góc () bởi các công thức: T = 27. , f = (0. (giống như đối với CO 2It dao động cơ). , Suất điện động tạo bởi các máy phát điện xoay chiều cũng có biểu thức dạng như trên.2. Điện áp xoay chiều. Dòng điện xoay chiềuNối hai cực của máy phát điện xoay chiều với một đoạn mạch tiêu thụ điện. Trong mạch có dao động điện cưỡng bức với tần số bằng tần số của suất điện động do máy phát điện tạo ra. Giữa hai đầu đoạn mạch có một hiệu điện thế biến thiên theo thời gian theo định luật dạng sin gọi là hiệu điện thể xoay chiều hay điện áp xoay chiều..- Lܠܶܩ ܧܝ – ܚܝܐ — . ܬܥܬܢܝ ܀ ܘܝ ܥthời cường độ dòng điện và điện áp giữa hai đầu đoạn mạch, ta thấy chúng biến đổi theo thời gian theo định luật dạng sin (còn gọi là biến đổi điều hoà) cùng tần số, nhưng nói chung, lệch pha với nhau. Đồ thị biến đổi của các đại lượng đó trong một trường hợp được vẽ ở Hình 26.2.Trong trường hợp tổng quát, biểu thức của điện áp giữa hai đầu đoạn mạch xoay chiều AB nào đó và cường độ dòng điện qua nó có dạng: (26.2)i = Io cos(Cot + (p2) (26.3)Ở đây, u là điện áp tức thời giữa A và B, i là cường độ dòng điện tức thời với quy ước chiều dương là chiều tính điện áp tức thời (từ A tới B), () là tần số góc; U0, 10 là các biên độ; (p1, (p2 là các pha ban đầu tương ứng của điện áp và cường độ dòng điện. Ta nói trong mạch có dòng điện xoay chiều.u = U cos(dot + (p)Đại lượng (p = (21 – (p2 gọi là độ lệch pha của u so với i.Nếu q) > 0 thì u sớm pha so với i.Nếu (p < 0 thì u trễ pha so với i.Nếu (p=0 thì u đồng pha với i.Điện áp lấy ra từ hai cực củ phát điện xoay chiều cũng như từ ổ cắm điện (nối với mạng điện) là điện áp xoay chiều.3. Đoạn mạch xoay chiều chỉ có điện trở thuầnĐặt một điện áp xoay chiều u = U0 cos(of vào hai đầu đoạn mạch chỉ có điện trở thuần R (Hình 26.3). Trong từng khoảng thời gian rất nhỏ, điện áp và cường độ dòng điện coi như không đổi, ta có thể áp dụng định luật Ôm như đối với dòng điện không đổi chạy trên đoạn mạch có điện trở R:Hình 26,2Đồ thị biểu diễn sự biến đổi của cường g điện và điện áp giữa hai đấu một đoạn mạch xoay Chiều theo thời gian. Căn cứ vào Hình 26.2, hãy cho biết trong hai đại lượng u(t) và f(t), đại lượng nào biến thiên sớm pha hơn và sớm hơn một lượng bằng bao nhiêu ?Tần số f và chu kì dao động Tcủa dòng điện xoay chiều có mốiliên hệ với tần số góc (o giống nhưở các dao động cơ học. Hãy viếtbiểu thức tổng quát u(t), f(t) theo T itheof.Mạng điện dân dụng của nước ta cung cấp dòng xoay chiều với tần số 50 Hz. Một số nước dùng dòng xoay chiều tần số 60 Hz.Để đơn giản, người ta thường chọn thời điểm ban đầu sao cho pha ban đầu của u hoặc củai bằng 0.Ví dụ, chọn (p) = 0 thì:u = Ulocosaot = locosot - (p) R, ܓܗ,u Hình 26,3 Đoạn mạch chỉ có điện trở thuần.143 Công suất toả nhiệt tức thời biến thiên theo quy luật nào ? So sánh chucủa dòng điện.и R- ့် cos/or = IlocosaotNhư vậy, cường độ dòng điện trên điện trở thuần biến thiên đồng pha với điện áp giữa hai đầu điện trở và có biên độ xác định bởi: Ս0 I = - (26.4) Ο Γκ 4. Các giá trị hiệu dụng Dòng điện xoay chiều cũng có hiệu ứng toả nhiệt như dòng điện một chiều. Cho dòng điện xoay chiều có cường độ i = |locos(of chạy qua đoạn mạch chỉ có điện trở thuần R. Công suất toả nhiệt tức thời (công suất ở thời điểm I bất kì) được tính bằng công thức: p = Rio = RI cos ot Ta có thể biến đổi vế phải thành: 2 2. p = RIő. Nicoszor 2 2. ức trên ۔۔۔۔ ố hạng O ố hạng không đổi biến đổi điều hoà theo thời gian. Nếu xét trong một khoảng thời gian rất lớn so với chu kì dòng điện thì giá trị trung bình của số hạng thứ hai bằng 0. suất toả nhiệt trung bình của dòng điện xoay chiều trong một chu kì, gọi tắt là công suất toả nhiệt trung bình, có giá trị là:s,, . RIS 3y) = p = RIő cos “cot = (26.5) Đó cũng là công suất toả nhiệt trung bình trong thời gian f rất lớn so với chu kì, vì phần thời gian lẻ so với chu kì rất nhỏ, gây sai lệch không đáng kể. Vậy nhiệt lượng toả ra trong thời 2 gian I là : O = RIő. t 2 Nếu cho dòng điện không đổi cường độ 1 chạy qua điện trở nói trên trong cùng thời gian t sao cho nhiệt lượng toả ra cũng bằng Q, nghĩa là:Q = Rio (26.6) thì 笼 (26.7)Đại lượng I xác định như trên được gọi là giá trị hiệu dụng của cường độ dòng điện xoay chiều hay cường độ hiệu dụng của dòng điện xoay chiều.Cường độ hiệu dụng của dòng điện xoay chiều bằng cường độ của một dòng điện không đổi, nếu cho hai dòng điện đó lẩn lượt đi qua cùng một điện trở trong những khoảng thời gian bằng nhau đủ dài thì nhiệt lượng toả ra bằng nhau.Tương tự như vậy, người ta cũng xác định được suất điện động hiệu dụng của một nguồn điện xoay chiều :E - Eo.(26.8) J2 và điện áp hiệu dụng ở hai đầu đoạn mạch xoay chiều: Uo U = -- (26.9)Để đo điện áp hiệu dụng và cường độ hiệu dụng của dòng điện xoay chiều, người ta dùng vôn kế và ampe kế Xoay chiều. Nguyên tắc cấu tạo của các dụng cụ này dựa trên những tác dụng không phụ thuộc vào chiều của dòng điện.5. Biểu diễn bằng vectơ quay Tương tự như đối với các dao động cơ, người ta cũng biểu diễn các dao động điện từ bằng các vectơ quay. Cường độ dòng điện i và điện áp u được biểu diễn bằng các vectơ quay tương ứng: i e→ I, u → U. Các vectơ I, U có độ dài tương ứng tỉ lệ với các giá trị hiệu dụng U, I. và quay ngược chiều kim đồng hồ (quy ước là chiều dương) quanh gốc O với tốc độ góc bằng tần số góc (,) của dòng điện. Ở thời điểm t = 0, chúng có phương hợp với trục Ox (trục pha) một góc bằng phaThông thường, trong đời sống, mỗi khi nói về cườnś độ dòng điện hoặc điện áp xoay chiều là nói về giá trị hiệu dụng của các đại lượng ấy. Mạng điện xoay chiều dân dụng ở nước ta có điện áp xoay chiều là 220 V.Nêu ví dụ về tác dụng của dòng điện không phụ thuộc vào chiều dòng điện. Tác dụng này phụ thuộc như thế nào vào cường độ dòng điện ?UO Hình 264 Biểu diễn bằng vectơ quay cho đoạn mạch chỉ có điện trở thuần.fVì các giá trị hiệu dụng và các biên độ tương ứng tỉ lệ với nhau, nên ta có thể vẽ các vectơ quay biểu diễn cường độ dòng điện i và điện áp tức thời u có số đo chiều dài bằng hoặc tỉ lệ với số đo các biên độ tương ứng 10, U0. Khi đó, các vectơ quay này được kí hiệu là I, Uo.145ban đầu của đại lượng tương ứng. Đối với đoạn mạch chỉ có điện trở thuần, các vectơ quay I và U có cùng hướng (Hình 26.4).CÂU HỞI1. Thế nào là điện áp Xoay chiều ? Dòng điện xoay chiều ?2. Điện áp tức thời và cường độ dòng điện tức thỞi trê ạch biến thiên gi hau. Và kháC nhau ở điểm nào ?37 BằI TÂP1. Các giá trị hiệu dụng của dòng điện xoay chiều A, được xác định dụ ác dụng nhiệt của dòng điệ B, chỉ được đo bằng các ampe kế xoay chiều. C. bằng giá trị trung bình chia cho V2. D. bằng giá trị cực đại chia cho 2.2. Câu nào sau đây đúng khi nói Về dòng điện XOay chiều ? A. Có thể dùng dòng điện xoay chiều để mạ điện. B. Điện lượng chuyển qua tiết diện của dây dẫn trong một chu kì của dòng điện bằng 0. C. Điệ huyể প tiết diệ dây dẫn t L. ảng thời gi ܝ ܕܝ1 ܢܐܩ ܢܝa±. . ܡܶ ܢܝ g0. bình nhân với N2. ৩০° - - 13. . l L- - * L : 4 لام --:-سے۔ --طلا۔.گھ Am J J A A V J.K. l.: ... ul.', .'. ܫܳ ܚ- ܧ4ܧܫ ܚ -,་ཟ ། זי"ן • - r -- - - hai đầu đoạn mạch, biết điện áp này sớm pha đối với Cường độ dòng điện và có giá trị hiệu dụng là 12V.4. li lill- hiểu Chạy viviti điện trở 1OO phú 10. J.tìm biên độ của cường độ dòng điện.L.A.. tou- A - A , . لیے دردء حس۔ مجھ ۔ ۔ ۔ ۔ ۔ساحسا س ھ=1 \ vigU UITuyteriđiện xoay chiều ba pha (sẽ học ở Bài 30) là một bước tiến quan trọng của ngành điện. Thế nhưng, vào khoảng cuối thế kỉ XIX, nhiều người còn chưa nhận thấy ngay điều đó. Ngay cả một số nhà khoa học ngày đó cũng chưa ủng hộ cuộc chuyển đổi này. Điều đó xảy ra vì những lợi thế củ hiều không dễ thấy ngay được. Các em sẽ thấy dần các lợi thế đó ở các bài học sau.-uA---------- --A உ உடல் لے.'146