ĐIỆN HỌC 12

CHƯƠNG 1: DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU

§1. Tạo dòng xoay chiều.

1. Suất điện động và hiệu điện thế xoay chiều

- Từ thông do từ trường $\vec{B}$ gửi qua khung dây:

$\Phi$ = NBS cos$\omega$t

S = Diện tích khung dây.

N = Tổng số vòng của khung dây.

- Suất điện động (cảm ứng) tức thời:

e = $\mid \Phi '\mid$ = $\omega$NBSsin$\omega$t

- Hiệu điện thế (mạch ngoài A, B) tức thời:

u = $U_{0}$ sin$\omega$t (với các điều kiện ban đầu thích hợp).

$U_{0}$ = giá trị cực đại của hiệu điện thế mạch ngoài.

2. Cường độ dòng điện xoay chiều (tức thời).

i = $I_{0}$sin ($\omega$t + $\varphi$)

$I_{0}$ = giá trị cực đại của cường độ dòng xoay chiều.

$\varphi$ = độ lệch pha giữa i và u.

3. Các giá trị hiệu dụng.

- Cường độ hiệu dụng: I = $\large \frac{I_{0}}{\sqrt{2}}$

- Suất điện động hiệu dụng: E = $\large \frac{E_{0}}{\sqrt{2}}$

- Hiệu điện thế hiệu dụng: U = $\large \frac{U_{0}}{\sqrt{2}}$

§2. Các mạch điện xoay chiều.

1. Đoạn mạch chỉ có điện trở thuần.

U = $U_{0}$sin$\omega$t

i = $I_{0}$sin$\omega$t ($I_{0}$ = $\large \frac{U_{0}}{R}$)

i và u biến thiên cùng pha.

- Sơ đồ vectơ.

- Định luật Ôm.

I = $\large \frac{U}{R}$ (R = trở kháng)

2. Đoạn mạch chỉ có tụ điện (điện dung C).

u = $U_{0}$sin$\omega$t

q = Cu = C$U_{0}$sin$\omega$t

i = q' = $I_{0}$sin ($\omega$t + $\large \frac{\pi }{2}$) ($I_{0}$ = C$U_{0}$)

i biến thiên sớm pha so với u một góc $\large \frac{\pi }{2}$.

- Sơ đồ vectơ.

- Định luật Ôm.

I = $\large \frac{U}{Z_{C}}$

Dung kháng $Z_{C}$ = $\large \frac{1}{\omega C}$

3. Đoạn mạch chỉ có cuộn cảm

i = $I_{0}$sin$\omega$t

u = $U_{0}$sin ($\omega$t + $\large \frac{\pi }{2}$) ($U_{0}$ = $\omega LI_{0}$)

u biến thiên sớm pha so với i một góc $\large \frac{\pi }{2}$

- Sơ đồ vectơ.

- Định luật Ôm

I = $\large \frac{U}{Z_{L}}$

Cảm kháng $Z_{L}$ = $\omega$L

4. Đoạn mạch hỗn hợp RLC (không phân nhánh).

i = $I_{0}$sin$\omega$t

$u_{R}$ = $U_{R_{0}}$ sin$\omega$t ($U_{R_{0}}$$I_{0}$R)

Nếu:

* $\omega$L > $\large \frac{1}{\omega C}$, u sớm pha so với i.

* $\omega$L < $\large \frac{1}{\omega C}$, u trễ pha so với i.

* $\omega$L = $\large \frac{1}{\omega C}$, u cùng pha so với i.

- Định luật Ôm: I = $\large \frac{U}{Z}$

Tổng trở

- Hiện tượng cộng hưởng.

Trong mạch RLC tổng trở Z = $Z_{min}$ khi $\omega$ = $\large \sqrt{\frac{1}{LG}}$ = $\large \frac{1}{\sqrt{LG}}$

Khi đó I = $I_{max}$ = $\large \frac{U}{R}$ và $\varphi$ = 0, u và i biến thiên cùng pha.

§3. Công suất của dòng điện xoay chiều.

- Công suất tiêu thụ trong mạch RLC.

P = UI cos$\varphi$

(< UI là công suất cung cấp) với $\varphi$ là độ lệch pha giữa u và i.

cos$\varphi$ = $\large \frac{R}{Z}$

- Khảo sát cos$\varphi$.

* cos $\varphi$ = 1, $\varphi$ = 0; Trong mạch có cộng hưởng hoặc chỉ có điện trở thuần.

P = $P_{max}$ = UI

* cos$\varphi$ = 0, : Mạch điện chỉ có L hoặc C hoặc LC.

P = $P_{min}$ = 0

* 0 < cos$\varphi$ < 1, -$\large \frac{\pi }{2}$ < $\varphi$ < 0 hay 0 < $\varphi$ < $\large \frac{\pi }{2}$: Thường gặp.

P < UI