Lớp 12 Vật Lí 12

Các mạch điện xoay chiều

Chúng tôi xin gửi tới bạn đọc bài viết Lý thuyết Vật lý 12 bài 13: Các mạch điện xoay chiều. Mời các bạn cùng theo dõi chi tiết bài viết dưới đây nhé!

I. Mối quan hệ giữa cường độ dòng diện và điện áp dòng điện xoay chiều

  • Phương trình tổng quát của dòng điện xoay chiều:

i = {I_0}\cos \left( {\omega t} \right) = I\sqrt 2 \cos \left( {\omega t} \right)

  • Phương trình tổng quát của điện áp: 

u = {U_0}\cos \left( {\omega t + \varphi } \right) = U\sqrt 2 \cos \left( {\omega t + \varphi } \right)

  • Độ lệch pha giữa điện áp và dòng điện: \Delta \varphi = {\varphi _u} - {\varphi _i}

Nhận xét:

+ Nếu Δφ > 0 => Điện áp nhanh (sớm) pha hơn dòng điện (dòng điện chậm (trễ) pha hơn điện áp).

+ Nếu Δφ < 0 => Điện áp chậm (trễ) pha hơn dòng điện (dòng điện nhanh (sớm) pha hơn điện áp).

+ Nếu Δφ = 0 => Điện áp cùng pha với dòng điện.

II. Mạch điện xoay chiều chỉ có điện trở thuần

Lý thuyết Vật lí 12 Bài 13: Các mạch điện xoay chiều (ảnh 1)

Mạch này ta đã được tìm hiểu qua ở bài trước, giả sử điện áp đặt vào mạch điện là:

u = {U_0}\cos \left( {\omega t + \varphi } \right)

Theo định luật Ôm với đoạn mạch đã học ở lớp 11, cường độ dòng điện qua mạch là:

i = \frac{u}{R} = \frac{{{U_0}}}{R}\cos \left( {\omega t + \varphi } \right)

Đặt {I_0} = \frac{{{U_0}}}{R} \Rightarrow i = {I_0}.\cos \left( {\omega t + \varphi } \right)

Định luật ôm đối với mạch điện xoay chiều thuần điện trở:

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.

III. Mạch điện xoay chiều chỉ có tụ điện

Lý thuyết Vật lí 12 Bài 13: Các mạch điện xoay chiều (ảnh 1)

- Tụ điện đặc trưng bởi khả năng tích điện

  • Điện tích q = C.u 
  • Đặc điểm: Khi điện tích của tụ biến thiên thì dòng điện đi qua tụ: i = \frac{{\Delta q}}{{\Delta t}} \Rightarrow i = q'\left( t \right)

- Giả sử điện áp xoay chiều đặt vào tụ là: u = {U_0}\cos \left( {\omega t + \varphi } \right), ta tìm biểu thức của i

  • Điện tích của tụ: q = Cu = C.{U_0}\cos \left( {\omega t + \varphi } \right)
  • Cường độ dòng điện i = q'\left( t \right) = - \omega C.{U_0}\sin \left( {\omega t + \varphi } \right) (*)
  • Đặt {Z_C} = \frac{1}{{\omega C}} tương đương như R, gọi là dung kháng của tụ

=> {I_0} = \frac{{{U_0}}}{{{Z_C}}}(Định luật Ôm) (**)

Từ (*) và (**) =>  i = {I_0}\cos \left( {\omega t + \varphi + \frac{\pi }{2}} \right)

Nhận xét:

  • Dung kháng {Z_C} = \frac{1}{{\omega C}}
  • Điện áp {U_C} trễ pha \frac{\pi }{2} so với i

III. Mạch điện xoay chiều chỉ có cuộn cảm thuần

Lý thuyết Vật lí 12 Bài 13: Các mạch điện xoay chiều (ảnh 1)

- Cuộn cảm đặc trưng bởi khả năng tích từ (kiến thức lớp 11)

  • Từ thông: \phi = Li
  • Đặc điểm: Khi dòng điện biến thiên thì theo hiện tượng tự cảm, xuất hiện một suất điện động tự cảm 2 đầu cuộn cảm: e = - L\frac{{\Delta i}}{{\Delta t}} = - Li{'_{\left( t \right)}}

- Giả sử dòng điện qua mạch i = {I_0}.\cos \left( {\omega t + \varphi } \right) ta tìm biểu thức của u

  • Áp dụng định luật Ôm cho đoạn mạch u=-e+iR

Vì R=0 \Rightarrow u=-e=L.i' _{{(t)}}

\Rightarrow u=-\omega L.I_0 \sin(\omega t+\varphi )

  • Đặt {Z_L} = \omega L tương đương như R, gọi là cảm kháng của cuộn cảm

Khi đó {U_0} = {I_0}.{Z_L} (định luật Ôm)

=> u = {U_0}\cos \left( {\omega t + \varphi + \frac{\pi }{2}} \right)

Nhận xét:

  • {Z_L} = \omega L
  • {U_L}sớm pha \frac{\pi }{2} so với i
  • 44 lượt xem
Sắp xếp theo
🖼️
Xóa Gửi bình luận

Vật Lí 12