22/05/2017, 16:40

Lý thuyết và bài tập Vật lý 12: Dòng điện xoay chiều Tài liệu ôn thi THPT quốc gia môn Vật lý

Danh mục: Vật lý

Lý thuyết và bài tập dòng điện xoay chiều VnDoc mời quý thầy cô và các bạn học sinh tham khảo: Lý thuyết và bài tập Vật lý 12: Dòng điện xoay chiều. Tài liệu gồm có 2 phần chính: Tóm tắt lý thuyết và các câu hỏi trắc nghiệm có đáp án chuyên đề dòng điện xoay chiều. Thông qua tài liệu này chúng tôi hi vọng rằng các bạn học sinh sẽ học tập tốt và có kết quả cao trong các kì thi, đặc biệt là kì thi THPT tới đây. Lý thuyết và bài tập Vật lý 12: Dao động cơ học Lý ...

Lý thuyết và bài tập dòng điện xoay chiều

VnDoc mời quý thầy cô và các bạn học sinh tham khảo: Lý thuyết và bài tập Vật lý 12: Dòng điện xoay chiều. Tài liệu gồm có 2 phần chính: Tóm tắt lý thuyết và các câu hỏi trắc nghiệm có đáp án chuyên đề dòng điện xoay chiều. Thông qua tài liệu này chúng tôi hi vọng rằng các bạn học sinh sẽ học tập tốt và có kết quả cao trong các kì thi, đặc biệt là kì thi THPT tới đây.

CHUYÊN ĐỀ DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU

A. TÓM TẮT LÝ THUYẾT

I. DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU

1. Định nghĩa, biểu thức của cường độ dòng điện và điện áp tức thời

+ Dòng điện xoay chiều là dòng điện có cường độ biến thiên điều hoà theo thời gian: i = I0cos(ωt + φi)

Trong đó:

i là cường độ dòng điện tức thời.
I0 > 0 là cường độ dòng điện cực đại.
ω > 0 là tần số góc của dòng điện.
(ωt + φi) là pha của i tại thời điểm t.
φi là pha ban đầu của cường độ dòng điện.

+ Điện áp xoay chiều (hay hiệu điện thế xoay chiều) biến thiên điều hòa theo thời gian: u = U0cos(ωt + φu)

Trong đó:

u là điện áp tức thời.
U0 > 0 Điện áp cực đại.
ω > 0 là tần số góc của điện áp.
(ωt + φu) là pha của điện áp tại thời điểm t.
φu là pha ban đầu của điện áp.

+ Độ lệch pha giữa điện áp u và cường độ dòng điện i: φ = φu - φi

Với φ > 0: u sớm pha hơn i (hay i trễ pha hơn u).
Với φ < 0: u trễ pha hơn i (hay i sớm pha hơn u).
Với φ = 0: u cùng pha với i.

+ Chu kì của dòng điện xoay chiều: T = 2π/ω

+ Tần số dòng điện: f = 1/T = ω/2π

2. Cường độ hiệu dụng I của dòng điện xoay chiều

Cường độ hiệu dụng của dòng điện xoay chiều là đại lượng có giá trị bằng cường độ của một dòng điện không đổi, sao cho khi đi qua cùng một điện trở R thì công suất tiêu thụ trên R bởi dòng điện không đổi ấy bằng công suất trung bình tiêu thụ trên R bởi dòng điện xoay chiều nói trên.

+ Giá trị hiệu dụng bằng giá trị cực đại chia cho Dòng điện xoay chiều.

Suất điện động hiệu dụng: E = E0/Dòng điện xoay chiều
Điện áp hiệu dụng: U = U0/Dòng điện xoay chiều
Cường độ dòng điện hiệu dụng: I = I0/Dòng điện xoay chiều

II. MẠCH CÓ R, L, C MẮC NỐI TIẾP – CỘNG HƯỞNG ĐIỆN

1. Các giá trị tức thời

Dòng điện xoay chiều

+ Xét đoạn mạch RLC nối tiếp. Đặt vào hai đầu A, B của đoạn mạch một điện áp xoay chiều u = U0cos(ωt + φu)

+ Trong mạch có dòng điện xoay chiều i = I0cos(ωt + φi)

+ Các phần tử trong đoạn mạch mắc nối tiếp nên ta có: u = uR + uL + uC

2. Giản đồ Fre-nen. Quan hệ giữa cường độ dòng điện và điện áp

a) Giản đồ Fre-nen

+ Cách biễu diễn:

- Vẽ trục Ox nằm ngang gọi là trục pha. Biểu diễn i bởi I trùng với trục Ox.

Dòng điện xoay chiều
b) Định luật Ôm cho đoạn mạch RLC nối tiếp

I = U/ Z

Với Z là tổng trở của đoạn mạch RLC nối tiếp

Dòng điện xoay chiều

c) Độ lệch pha của điện áp so với cường độ dòng điện

Gọi φ là độ lệch pha giữa điện áp ở hai đầu đoạn mạch RLC nối tiếp với cường độ dòng điện chạy trong đoạn mạch

φ = φ- φi

Với φ được xác định thông qua biểu thức

Dòng điện xoay chiều

Khi ZL < ZC thì φ < 0, điện áp giữa hai đầu đoạn mạch RLC nối tiếp chậm pha hơn cường độ dòng điện qua mạch (giản đồ vectơ có U nằm dưới trục pha). Đoạn mạch có tính dung kháng.

Khi ZL > ZC thì φ > 0, điện áp giữa hai đầu đoạn mạch RLC nối tiếp nhanh pha hơn cường độ dòng điện qua mạch (giản đồ vectơ có U nằm trên trục pha). Đoạn mạch có tính cảm kháng.

3. Cộng hưởng điện

+ Giữ nguyên giá trị điện áp hiệu dụng U ở hai đầu đoạn mạch RLC nối tiếp, thay đổi tần số góc ω của điện áp đến giá trị sao cho

ZL = ZC

Hay Lω = 1/Cω

Suy ra ω = 1/Dòng điện xoay chiều

+ Lúc đó tổng trở của đoạn mạch RLC nối tiếp đạt giá trị cực tiểu Zmin = R, cường độ hiệu dụng của dòng điện trong đoạn đạt giá trị cực đại. Hiện tượng này gọi là hiện tượng cộng hưởng điện

+ Khi có cộng hưởng điện thì:

Imax = U/Zmin = U/R

Điện áp tức thời giữa hai bản tụ điện và hai đầu cuộn cảm thuần triệt tiêu uL + uC = 0 (hay Dòng điện xoay chiều), điện áp ở hai đầu điện trở R bằng điện áp ở hai đầu đoạn mạch RLC nối tiếp.

Cường độ dòng điện biến đổi cùng pha với điện áp giữa hai đầu đoạn mạch RLC nối tiếp.

4. Công suất của dòng điện xoay chiều - Hệ số công suất

a) Công suất trung bình của dòng điện xoay chiều (gọi tắt là công suất của dòng điện xoay chiều)

P = RI= UIcosφ

với U là điện áp hiệu dụng ở hai đầu đoạn mạch; I là cường độ hiệu dụng của dòng điện chạy trong đoạn mạch; φ là độ lệch pha giữa điện áp tức thời ở hai đầu đoạn mạch và cường độ dòng điện tức thời chạy trong đoạn mạch.

b) Hệ số công suất

cosφ = R/Z

Lưu ý:

Để viết biểu thức điện áp ở hai đầu đoạn mạch RL hoặc LC...ta cần tính điện áp cực đại và pha ban đầu của điện áp ở hai đầu đoạn mạch RL hoặc LC... Khi tính ta dựa trên nguyên tắc, đoạn mạch đang khảo sát thiếu vắng phần tử nào so với đoạn mạch RLC thì cho phần tử đó nhận giá trị 0 trong tất cả các công thức của đoạn mạch RLC.

Ví dụ: Đoạn mạch chỉ có RL nối tiếp (thiếu C so với đoạn mạch RLC) ta có các công thức sau

ZRL = Dòng điện xoay chiều; U0RL = I0ZRL; tanφRL = ZL/R

Trong trường hợp cuộn cảm có điện trở thuần đáng kể, thì ta coi mạch đó có một cuộn cảm L không có điện trở thuần mắc nối tiếp với một điện trở thuần R không có độ tự cảm (vì dòng điện đi từ đầu này tới đầu kia cuộn cảm).

Trường hợp đoạn mạch đang khảo sát gồm nhiều phần tử giống nhau, thì trong các công thức phải thay bởi giá trị tương đương của chúng.

Dòng điện xoay chiều

Nếu các phần tử giống nhau mắc nối tiếp thì trị tương đương của chúng sẽ là

R = R1 + R2 +....
ZL = ZL1 + ZL2 +....
ZC = ZC1 + ZC2 +....

Nếu các phần tử giống nhau mắc song song thì trị tương đương của chúng sẽ là

1/R = 1/R1 + 1/R2 +....
1/ZL = 1/ZL1 + 1/ZL2 +....
1/ZC = 1/ZC1 + 1/ZC2 +....

III. MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU

1. Nguyên tắc hoạt động của máy phát điện xoay chiều

Cho một khung dây dẫn phẳng có diện tích S quay đều với tốc độ góc ω quanh một trục vuông góc với các đường sức của một từ trường đều có cảm ứng từ Dòng điện xoay chiều.

Giả sử tại thời điểm ban đầu t = 0, vectơ pháp tuyến của khung và vectơ cảm ứng từDòng điện xoay chiều  hợp với nhau góc φ, đến thời điểm t góc hợp bởi giữa chúng là (ωt + φ), từ thông qua mạch l

Tài liệu vẫn còn, mời bạn tải về

Các bài nên tham khảo

Soạn bài thầy thuốc giỏi cốt nhất ở tấm lòng

Soạn bài thầy thuốc giỏi cốt nhất ở tấm lòng I. Đọc – hiểu văn bản Câu 1. Những chi tiết nói về nhân vật Thái y lệnh họ Phạm. - Giới thiệu : + Là quan Thái y ...

Trình bày cảm nhận của em về đoạn văn Sông nước Cà Mau

Đề bài: Phát biểu cảm nghĩ về đoạn Sông nước Cà Mau (trích Đất rừng phương Nam) của Đoàn Giỏi Bài làm Đất rừng phương Nam là một truyện dài viết cho trẻ em của ...

Phát biểu cảm nghĩ về truyện Thầy thuốc giỏi cốt nhất ở tấm lòng

Đề bài: Phát biểu cảm nghĩ về truyện Thầy thuốc giỏi cốt nhất ở tấm lòng Bài làm Trong cuộc sống, ai cũng cần có một nghề để lao động, kiếm sống và để phục vụ, ...

Soạn bài sống chết mặc bay

SỐNG CHẾT MẶC BAY (Phạm Duy Tốn) I. ĐỌC HIỂU VĂN BẢN 1. (Câu 1, Sgk tr 81) Đoạn 1: "Gần một giờ đêm... Khúc đê này hỏng mất": nguy cơ vỡ đê và sự ...

Chứng minh rằng nhân dân Việt Nam từ xưa đến nay luôn luôn sống theo đạo lí Ăn quả nhớ kẻ trồng cây

Chứng minh rằng nhân dân Việt Nam từ xưa đến nay luôn luôn sống theo đạo lí "Ăn quả nhớ kẻ trồng cây". 1. Với từ ngữ đơn giản, mộc mạc, câu tục ngữ ...

Soạn bài ca Huế trên sông Hương

CA HUẾ TRÊN SÔNG HƯƠNG 1. (Câu 1, Sgk tr 103 tập 2) - Cố đô Huế nổi tiếng với các danh lam thắng cảnh như sông Hương, núi Ngự, cầu Tràng Tiền, chùa Thiên Mụ..., ...

Vai trò của cây cối (hoặc của rừng, của các loài động vật hoang dã, của nhiên liệu sạch...) trong việc bảo vệ môi trường sống

Vai trò của cây cối (hoặc của rừng, của các loài động vật hoang dã, của nhiên liệu sạch...) trong việc bảo vệ môi trường sống. Bài làm: Trong cuộc sống của ...

Mùa xuân là Tết trồng cây Làm cho đất nước càng ngày càng xuân. Bác Hồ muốn khuyên dạy chúng ta điều gì qua 2 dòng thơ này?

Mùa Xuân là mùa đâm hoa nảy lộc của muôn loài cây và cũng là mùa có không khí mát mẻ nhất trong năm. Đầu xuân Bác khuyên chúng ta nên hưởng ứng phong trào trồng ...

Hãy trình bày nổi bật lối sống vô cùng giản dị, thanh bạch của Bác Hồ

Như chúng ta đã biết Hồ Chí Minh là vị lãnh tụ đã giúp đất nước chúng ta thoát khỏi xiềng xích nô lệ của thực dân Pháp và đế quốc Mỹ. Người là một người sống ...

Soạn bài những câu hát về tình yêu quê hương đất nước, con người

Soạn bài những câu hát về tình yêu quê hương đất nước, con người I. Đọc – hiểu văn bản Câu 1. Ý kiến b và ý kiến c là đúng. - Khác với những bài ca dao trong ...

Cho thuê nhà trọ phòng trọ giá rẻ Cho thuê nhà trọ phòng trọ giá rẻ Cho thuê nhà trọ phòng trọ giá rẻ Cho thuê nhà trọ phòng trọ giá rẻ Cho thuê nhà trọ phòng trọ giá rẻ Cho thuê nhà trọ phòng trọ giá rẻ Cho thuê nhà trọ phòng trọ giá rẻ Cho thuê nhà trọ phòng trọ giá rẻ Cho thuê nhà trọ phòng trọ giá rẻ