Công ty Cổ phần Mạng giáo dục Bạch Kim - 27 Huỳnh Thúc Kháng, Đống Đa, Hà Nội
Trang bìa
Trang bìa:
TIẾT 13: CÁC MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU Kiểm tra bài cũ
Câu hỏi 1:
Câu hỏi 1: Điện áp tức thời giữa 2 đầu của một đoạn mạch xoay chiều là :u=80cos100пt(v) Điện áp hiệu dụng giữa 2 đầu đoạn mạch là bao nhiêu?
A. 80V
B. 40V
C. 80latex(sqrt2) v
D. 40latex(sqrt2)v
Câu hỏi 2:
Câu hỏi 2: Điện áp tức thời giữa 2 đầu của một đoạn mạch xoay chiều là :u=80cos100пt(v). Tần số góc của dòng điện bằng bao nhiêu?
A. 50 (Hz)
B. 100п (Hz)
C.100 (Hz)
D. 100п (rad/s)
Đặt vấn đề
Đặt vấn đề:
- Các thiết bị tiêu thụ điện có rất nhiêu loại. Có thiết bị chỉ có tác dụng tỏa nhiệt như ấm đun nước, bàn là, bóng đèn dây tóc… - Những thiết bị này liệt vào hàng điện trở thuần - Các thiết bị tiêu thụ điện có rất nhiêu loại. Có thiết bị chỉ có tác dụng tỏa nhiệt như ấm đun nước, bàn là, bóng đèn dây tóc. Có loại thì có có tác dụng sinh ra từ trường như máy biến áp, chấn lưu đèn ống, … - Những thiết bị này gọi chung là cuộn cảm: Giới thiệu thiết bị tiêu thụ điện:
- Các thiết bị tiêu thụ điện có rất nhiêu loại. Có thiết bị chỉ có tác dụng tỏa nhiệt như ấm đun nước, bàn là, bóng đèn dây tóc. Những thiết bị này liệt vào hàng điện trở thuần. Có loại thì có có tác dụng sinh ra từ trường như máy biến áp, chấn lưu đèn ống, Những thiết bị này gọi chung là cuộn cảm. - Có loại có tác dụng tích điện. Đó là những chiếc tụ điện: Như vậy các thiết bị tiêu thụ điện mặc dù có rất nhiều nhưng có thể được phân thành ba loại: Độ lệch pha giữa dòng điện và cường độ:
* Độ lệch pha giữa điện áp và dòng điện trong đoạn mạch xoay chiều Biểu thức dòng điện: i=latex(I_0cos(omegat phi_i)=Isqrt2cos(omegat phi_i) Biểu thức điện áp: u=latex(U_0cos(omegat phi_u)=Usqrt2cos(omegat phi_u) Dòng điện và điện áp có cùng tần số góc ω (cùng f, cùng T) Độ lệch pha giữa điện áp và dòng điện:latex(phi=phi_u-phi_i Nếu latex(phi_i) = 0, biểu thức dòng điện: latex(i=I_0cosomegat=Isqrt2cosomegat) Khi đó latex(phi_u = phi ) biểu thức điện áp sẽ là:latex(u=U_0cosomegat=Usqrt2cosomegat) latex(phi) là độ lệch pha giữa điện áp và dòng điện: Nếu: latex(phi>0) : u sớm pha latex(phi) với i latex(phi<0) : u trễ pha latex(phi) với i latex(phi=0) : u cùng pha latex(phi) với i Mạch điện chỉ có điện trở thuần R
Mạch điện chỉ có R:
I. MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU CHỈ CÓ ĐIỆN TRỞ - Điện áp hai đầu đoạn mạch: - Cường độ dòng điện tức thời trong mạch: 1. Quan hệ giữa điện áp và cường độ dòng điện: u cùng pha với i: latex(phi_u= phi_i). 2. Định luật Ôm: latex(I=U/R) hay U=I.R Nội dung định luật: 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. Mạch điện chỉ có R_tiếp:
I. MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU CHỈ CÓ ĐIỆN TRỞ - i=latex(I_(0R)cosomegat=Isqrt2cosomegat ) - u=latex(U_(0R)cosomegat=Usqrt2cosomegat ) Mạch thuần R: u,i cùng pha. 3. Giản đồ vectơ latex(I=U/R; I_0=(U_0)/R) latex(U_0=I_0.R Mạch điện chỉ có tụ điện
Thí nghiệm:
II. MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU CHỈ CÓ TỤ ĐIỆN 1. Thí nghiệm Hình 13.3a Hình 13.3b - Hình 13.3a mạch của nguồn một chiều có mắc xen vào một tụ C: ampe kế không chỉ dòng nào cả. - 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 ≠0. => Dòng điện xoay chiều có thể tồn tại trong những mạch điện có chứa tụ điện. Điện áp giữa hai đầu tụ điện:
II. MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU CHỈ CÓ TỤ ĐIỆN 2. Khảo sát mạch điện xoay chiều chỉ có tụ điện a. Điện áp giữa hai bản tụ điện u=latex(U_0cosomegat=Usqrt2cosomegat Điện tích của tụ điện q=Cu=CUlatex(sqrt2cosomegat) Cường độ dòng điện trong mạch i=latex((Deltaq)/(Deltat) )hay i=latex((dq)/(dt)) i=q`=Cu`=-latex(omegaCUsqrt2sinomegat=omegaCUsqrt2cos(omegat pi/2)) i=latex(omegaCUsqrt2sinomegat=Isqrt2cos(omegat pi/2)) Với I=latex(omegaCU) u=Ulatex(sqrt2cosomega) i=latex(Isqrt2cos(omegat pi/2) Mạch thuần C: u chậm pha hơn i góc latex(pi/2 phi_(uC )= phi_i - pi/2 Pha dao động:
II. MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU CHỈ CÓ TỤ ĐIỆN 2. Khảo sát mạch điện xoay chiều chỉ có tụ điện b. Nếu latex(phi_i=0 thì: u=Ulatex(sqrt2cosomega) i=latex(Isqrt2cos(omegat pi/2) * Định luật Ôm cho đoạn mạch chỉ chứa tụ điện: Từ công thức: latex(I=omegaCUrArrI=(U)/(1/(omegaC))rArrI=U/(Z_c) Đặt latex(Z_C=1/(omegaC)); latex(Z_C): gọi là dung kháng đơn vị là (latex(Omega)) c. Pha dao động: Điện áp giữa hai bản tụ trễ pha п/2 so với cường độ dòng điện latex(phi_(uC)=phi_i-pi/2); i=latex(Isqrt2cosomegat); u=Ulatex(sqrt2cos(omegat-pi/2) So sanh pha dao động và Ý nghĩa dung kháng:
II. MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU CHỈ CÓ TỤ ĐIỆN 2. Khảo sát mạch điện xoay chiều chỉ có tụ điện d. Giản đồ vector cho đoạn mạch chỉ chứa tụ điện: CĐDĐ tức thời: i=latex(Isqrt2cosomegat); Điện áp tức thời:u=Ulatex(sqrt2cos(omegat-pi/2) 3. Ý nghĩa của dung kháng * Biểu thức: latex(Z_C=1/(omegaC)=1/(2pifC ) * Ý nghĩa Dung kháng đặc trưng cho tính cản trở dòng xoay chiều của tụ điện. Dòng điện có tần số càng cao thì dung kháng cảng giảm, càng dễ đi qua. Gây ra sự chậm pha п/2 của điện áp so với cường độ dòng điện Mạch điện chỉ có Cuộn thuần cảm
Thí nghiệm:
III. MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU CHỈ CÓ CUỘN THUẦN CẢM 1. Thí nghiệm a. Thí nghiệm Thí nghiệm được bố trí như hình vẽ Thí nghiệm 1 Thí nghiệm 2 b. Nhận xét - Thí nghiệm 1: Đối với nguồn điện không đổi: hai bóng đèn sáng như nhau, như vậy cuộn cảm cho dòng điện không đổi đi qua và không cản trở dòng không đổi - Thí nghiệm 2: Đối với nguồn điện Xoay chiều, mạch có cuộn cảm, đèn sáng yếu hơn. Như vậy cuộn cảm cho dòng xoay chiều đi qua có cản trở Khảo sát mạch điện:
III. MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU CHỈ CÓ CUỘN THUẦN CẢM 2. Khảo sát mạch điện xoay chiều chỉ có cuộn thuần cảm Cường độ dòng điện trong mạch: i=latex(I_0cos(omegat) Suất điện động tự cảm: latex(e=-L(Deltai)/(Deltat)=-L(di)/(dt)=-Li` Điện áp hai đầu cuộn cảm: u=-e=-latex(omegaLI_0sin(omegat)=-U_0sin(omegat) - Kết quả về đoạn mạch xoay chiều chỉ chứa cuộn cảm Biên độ: latex(U_0=omegaLI_0) Pha: Điện áp nhanh pha п/2 so với cường độ đòng điện Định luật ôm chỉ có thuần cảm:
III. MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU CHỈ CÓ CUỘN THUẦN CẢM 2. Khảo sát mạch điện xoay chiều chỉ có cuộn thuần cảm (tiếp) * Định luật Ohm cho đoạn mạch chỉ chứa cuộn cảm Trong mạch điện xoay chiều chỉ có cuộn cảm thuần, cường độ hiệu dụng bằng thương số của điện áp hiệu dụng và cảm kháng của mạch. - Từ biểu thức: latex(U_0=omegaLI_) ta có: U=latex(omegaLI=I.Z_L) Với: latex(Z_L=omegaL=2pifL) Gọi là cảm kháng * Giản đồ vector cho đoạn mạch chỉ chứa cuộn cảm u=latex(U_0cos(omegat=pi/2) Ý nghĩa của dung kháng:
III. MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU CHỈ CÓ CUỘN THUẦN CẢM 3. Ý nghĩa của cảm kháng Đặc trưng cho tính chất cản trở dòng điện xoay chiều của cuộn cảm Dòng điện có tần số càng cao thì cảm kháng càng lớn, tức là càng khó đi qua. Gây ra cho điện áp sớm pha п/2 so với cường độ dòng điện Chú ý:
III. MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU CHỈ CÓ CUỘN THUẦN CẢM 4. Chú ý - Với cuộn dây không thuần cảm: Ta phân tích mạch thành 2 thành phần như hình vẽ Biểu thức ĐL Ôm khi đó: latex(I = U/(Z_d) Trong đó : U: là điện áp hiệu dụng (V) I : là cường độ hiệu dụng (A) latex(Z_d) gọi là trở kháng latex((Omega)) . Từ giản đồ vectơ ta có: latex(vec(U_d)=vec(U_r) vec(U_L) Hay latex(U_d=sqrt(U_r^2 U_L^2)) mà latex(I_(Z_d)=sqrt(I^2r^2 I^2Z_L^2)rArrZ_d=sqrt(r^2 Z_L^2)) Sự lệch pha giữa latex(U_d) và I là latex(phi_d) latex(tanphi_d=(U_L)/(U_r)=(Z_L)/r Củng cố
Bài tập 1:
Bài tập 1:

Câu hỏi 1: Phát biểu nào sau đây đúng.
A. Trong đoạn mạch xoay chiều chỉ có R thì u luôn sớm pha hơn i.
B. Trong đoạn mạch xoay chiều chỉ có R thì i luôn sớm pha hơn u.
C. Trong đoạn mạch xoay chiều chỉ có tụ C thì i luôn sớm pha hơn u một lượng là л/2.
D. Trong đoạn mạch xoay chiều chỉ có tụ C thì u luôn sớm pha hơn i một lượng là л/2.
Bài tập 2:
Một cuộn cảm thuần có độ tự cảm L=0,5H được mắc vào điện áp xoay chiều có biểu thức u=311cos100πt(v) a) Tính cảm kháng của cuộn cảm. b) Tính cường độ hiệu dụng của dòng điện qua cuộn cảm. c) Viết biểu thức của dòng điện tức thời đi qua cuộn cảm. Tóm tắt L=0,5H ω=100Π latex(U_L)=311(v) a) latex(Z_L)=? b) I=? c) latex(i)=? Giải a) Cảm kháng của cuộn cảm latex(Z_L=omegaL=100pi.0,5=50pi=157(Omega) b) Cường độ dòng điện hiệu dụng I=latex((U_L)/(Z_L)=(311)/(sqrt(2).157)~~1,4(A) c) Dòng điện tức thời đi qua cuộn cảm thuần trễ Π/2 so với điện áp giữa hai đầu cuộn cảm: i=Ilatex(sqrt(2)cos(omegat-pi/2) latex(i=1,4sqrt(2)cos(100pit-pi/2) (A)) Bài tập 3:
Một đoạn mạch có một tụ điện với điện dung C=32µF. Điện trở thuần của mạch không đáng kể. Đặt vào hai đầu mạch điện một điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng U=120V, tần số f=60Hz. Tính dung kháng của mạch và cường độ hiệu dụng qua mạch. Tóm tắt C=32µF=32.latex(10^-6)(F) U=120(V) f=60(Hz) a) latex(Z_C)=? b) I=? Giải - Dung kháng của mạch: latex(Z_C=1/(C.omega)=1/( 32.10^-6 .60.2pi)~~83(Omega) - Cường độ dòng điện hiệu dụng qua mạch: latex(I=(U_C)/(Z_C)=(120)/(83)~~1,45(A) Bài tập 4:
Bài tập 4: Cường độ dòng điện chạy qua tụ điện có biểu thức: i=2,5latex(sqrt(2)cos100pit(A)). Biết tụ điện có điện dung C=latex((250)/(pi)µF). Điện áp giữa hai đầu của tụ điện có biểu thức là
A. u=latex(50sqrt2cos(100pit pi/2) (V)
B. u=latex(100sqrt2cos(100pit pi/2) (V)
C. u=latex(100sqrt2cos(100pit-pi/2) (V)
D. u=latex(200sqrt2cos(100pit-pi/2) (V)
Dặn dò và kết thúc
Dặn dò:
DẶN DÒ * Đọc lại bài cũ và làm các bài tập về nhà: SGK SBT. * Tìm hiểu trước bài mới Kết thúc:
BÀI HỌC ĐẾN ĐÂY LÀ KẾT THÚC!