Tổng hợp lý thuyết đại cương dòng điện xoay chiều của vật lý 12

Thứ năm , 15/06/2017, 03:24 GMT+7
     

 

Hôm nay trang congnghegi.com sẽ tóm tắt, hệ thống lại kiến thức vật lý lớp 12 cho các bạn

Các bài đã đi qua:

                                Chương I: Giao động cơ

                                + Chương 2: Sóng cơ

                                           - Lý thuyết - Công thức Đại cương về sóng cơ

                                           - Lý thuyết - Công thức nhiễu xạ và giao thoa sóng

                                           - Lý thuyết - Công thức Sự phản xạ sóng, sóng dừng

                                + Chương 3: Dòng điện xay chiều

ĐẠI CƯƠNG VỀ DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU

I. TÓM TẮT LÝ THUYẾT

1. Nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều: hiện tượng cảm ứng điện từ.

     Từ thông: Φ = Φ0cos(ωt + φΦ)

     Từ thông cực đại: Φ0= NBS (N: số vòng dây, B: cảm ứng từ (T), S: diện tích (m2))

     φΦ là pha ban đầu của từ thông, φΦ lúc t = 0.

     Đơn vị của từ thông: Vêbe (Wb)

2. Suất điện động cảm ứng: e = -Φ ' = ωΦ0sin(ωt + φΦ); đặt E0 = ωΦ0 = ωNBS

                                               E = E0cos(ωt + φe)

Với:

     e là suất điện động tức thời (V);

     φe: pha ban đầu của suất điện động cảm ứng; E0: biên độ của suất điện động (V);

     E: suất điện động hiệu dụng (V).

4. Dòng điện xoay chiều:

a) Định nghĩa: Dòng điện xoay chiều là dòng điện có cường độ tức thời biến thiên theo một hàm sin (hoặc cosin) của thời gian.

Với:

     i là cường độ dòng điện tức thời (A);

     φi: pha ban đầu của cường độ dòng điện (i).

     I0 là cường độ dòng điện cực đại (biên độ của cường độ dòng điện) (A);

     I: cường độ dòng điện hiệu dụng (A).

b) Tác dụng của dòng điện: Tác dụng nhiệt, hoá học, từ (nổi bật nhất), sinh lí,…

Chú ý:

     - Dòng điện xoay chiều có giá trị, chiều thay đổi theo thời gian;

     - Dòng điện xoay chiều có chiều thay đổi theo thời gian;

     - Trong 1 chu kì dòng điện đổi chiều 2 lần;

     - Trong một giây dòng điện đổi chiều 2f lần (f là tần số của dòng điện xoay chiều).

5. Điện áp xoay chiều:

a) Định nghĩa: Điện áp xoay chiều là điện áp biến thiên điều hoà theo thời gian

                                    u = U0cos(ωt + φu); U = 

Với:

     - u là điện áp tức thời (V);

     - U0 là điện áp cực đại (biên độ điện áp) (V);

     - φulà pha ban đầu của điện áp tức thời (u);

     - U: điện áp hiệu dụng (V).

b) Độ lệch pha giữa u và i:

     - Độ lệch pha giữa u và i là φ phụ thuộc vào tính chất của mạch điện, được xác định:

j=ju -ji

     Nếu φ > 0 → điện áp u sớm pha hơn cường độ dòng điện i;

     Nếu φ < 0 → điện áp u trễ pha hơn cường độ dòng điện i;

     Nếu φ = 0 → u và i cùng pha (đồng pha).

6. Các loại đoạn mạch:

6.1. Đoạn mạch chỉ có điện trở thuần R

a) Điện trở thuần R của một vật dẫn có dạng hình trụ:

Với: ρlà điện trở suất của vật dẫn (Ωm); ℓ là chiều dài vật dẫn (m); S: diện tích tiết diện ngang (m2).

* Biến trở: Điện trở có giá trị thay đổi được gọi là biến trở.

b) Tác dụng của điện trở: Điện trở cho cả dòng điện một chiều và xoay chiều đi qua và có tác dụng cản trở dòng điện.

c) Mối quan hệ về pha giữa uR và i:

     Điện áp xoay chiều giữa hai đầu điện trở biến thiên điều hòa cùng tần số và cùng pha với dòng điện

                 

d) Định luật ôm:

e) Mối quan hệ giữa các đại lượng tức thời i và uR:

            Vì i và uR cùng pha nên: i = Ur / R  ⇒ Đồ thị của i theo uR có dạng là đoạn thẳng

 

6.2. Đoạn mạch chỉ có cuộn cảm thuần:

a) Hệ số tự cảm (độ tự cảm)

Với: N là số vòng dây, V là thể tích không gian ống dây, ℓ là chiều dài ống dây, μlà độ từ thẩm của môi trường bên trong ống dây (chân không hay không khí μ= 1).

     Đơn vị của L là Henri (H): 1mH = 10-3H; 1μH = 10-6H; 1nH = 10-9H; 1pH = 10-12H

b) Tác dụng của cuộn cảm thuần:

     + Đối với dòng điện không đổi (chiều và cường độ không đổi): cuộn thuần cảm coi như dây dẫn, không cản trở dòng điện không đổi.

     + Đối với dòng điện xoay chiều: cuộn thuần cảm cho dòng điện xoay chiều đi qua và có tác dụng cản trở dòng điện xoay chiều, đại lượng đặc trưng cho sự cản trở đó gọi là cảm kháng (ZL):

ZL = L.ω

Hay: ZL = 2πfL (Đơn vị: Ω)

c) Mối quan hệ về pha giữa uL và i:

     Điện áp tức thời hai đầu cuộn cảm thuần biến thiên điều hòa cùng tần số, sớm pha hơn dòng điện trong mạch một góc π/2(vuông pha).

 

d) Định luật Ôm:

Nhận xét: Dòng điện xoay chiều có tần số càng lớn thì qua cuộn cảm càng khó và ngược lại.

e) Mối quan hệ giữa các đại lượng tức thời: Vì i và uL vuông pha nhau nên ta có

⇒ Đồ thị có dạng là đường elip.

f) Ghép cuộn thuần cảm thành bộ:

     + Hai cuộn cảm thuần ghép nối tiếp (L1 ntL2): Lnt = L1 + L2; ZLnt = ZL1 + ZL2;

+ Hai cuộn cảm thuần ghép song song (L1 ss L2):                    

a) Điện dung của tụ điện:

     - Điện dung là đại lựơng đặc trưng cho khả năng tích điện của tụ điện.

            - Điện dung của tụ điện phẳng:

Trong đó: ε là hằng số điện môi (không khí hay chân không ε = 1), S: diện tích phần đối diện giữa hai bản tụ điện, d: khoảng cách giữa hai bản tụ, k = 9.109 (Nm2/C2).

     - Đơn vị của điện dung là Fara (F): 1mF = 10-3F; 1μF = 10-6F,1nF = 10-9F,1pF = 10-12F

b) Tác dụng của tụ điện:

     - Đối với dòng điện không đổi: tụ ngăn không cho dòn điện đi qua.

     - Đối với dòng điện xoay chiều: cho dòng điện xoay chiều đi qua nhưng cản trở dòng điện xoay chiều, đại lượng đặc trưng cho sự cản trở đó gọi là dung kháng (ZC):

c) Mối quan hệ về pha giữa uC và i:

     Điện áp xoay chiều giữa hai đầu tụ điện biến thiên điều hòa cùng tần số nhưng trễ pha so với dòng điện trong mạch một góc π/2(vuông pha).

d) Định luật Ôm:

Nhận xét: Dòng điện có tần số càng lớn thì qua tụ điện càng dễ và ngược lại

e) Mối quan hệ giữa các đại lượng tức thời:

     Vì i và uC vuông pha nhau nên ta có

f) Ghép tụ thành bộ:

            + Hai tụ C1 và C2 ghép song song (C1 ss C2): Css = C1 + C2

+ Hai tụ C1 và C2 ghép nối tiếp (C1 nt C2):

Chú ý: Trong mạch điện có bóng đèn dây tóc (sợi đốt), trên đèn có ghi (aV – bW).

     - Đó là các giá trị định mức: công suất định mức là Pđm = b (W), điện áp hiệu dụng định mức là Uđm = a (V).

            - Ta coi bóng đèn như là một điện trở

- Cường độ dòng điện định mức:

- Đề bóng đèn sáng bình thường thì dòng điện trong mạch I = Iđm.

7. Mạch RLC mắc nối tiếp (không phân nhánh)

7.1. Mạch điện xoay chiều RLC mắc nối tiếp: cuộn dây thuần cảm

a) Tổng trở của mạch:

► Chú ý: Biểu thức sau đây chưa chắc đúng:

c) Độ lệch pha giữa u và i:

d) Điện áp:

     - Điện áp tức thời: u = uR + uL + uC = U0cos(ωt + φ)

            - Điện áp dạng vectơ

- Điện áp cực đại (Biên độ điện áp):

- Điện áp hiệu dụng:

e) Nhiệt lượng tỏa ra trên điện trở R trong thời gian t: Q = I2(R+r)t

f) Cường độ dòng điện hiệu dụng qua mạch:

     Nhận xét: Cường độ dòng điện qua các phần tử là bằng nhau

g) Xét cuộn dây không thuần cảm:

- Tổng trở:

- Điện áp hiệu dụng 2 đầu cuộn dây

- Độ lệch pha ud và i:

Chú ý: Đây là mạch điện xoay chiều tổng quát nhất, nếu trong mạch thiếu phần tử nào thì ta cho giá trị của phần tử đó bằng 0.

     Ví dụ:

3. Hiện tượng cộng hưởng điện

a) Điều kiện để xảy ra hiện tượng cộng hưởng:

f0: là tần số cộng hưởng, ω0= 2πf0 là tần số góc cộng hưởng.

b) Khi xảy ra hiện tượng cộng hưởng thì:

     - Tổng trở: Zmin = R

            - Cường độ dòng điện hiệu dụng

- Điện áp hiệu dụng trên điện trở: UR max = U (Nhớ: UR ≤ U)

     - Độ lệch pha giữa u và i: tan φ= 0 Þφ= 0 Þu và i cùng pha nhau (đồng pha).

- Công suất tiêu thụ cực đại:

- Hệ số công suất: (cosφ)max = 1

     - Điện áp hiệu dụng giữa hai đầu tụ điện, cuộn cảm thuần:

- uAB cùng pha với uR; uAB vuông pha với uC, uL.

►Chú ý:

     Trên đây chính là các dấu hiệu để nhận biết mạch đang xảy ra cộng hưởng.

     - Để xảy ra hiện tượng cộng hưởng điện thì ta phải điều chỉnh một trong các đại lượng: L, C, f để Imax, Pmax, URmax, (cosφ)max , Zmin, u và i cùng pha,…

     - Điều chỉnh R không bao giờ xảy ra cộng hưởng, nhưng điện có ảnh hưởng đến cộng hưởng.

     - - Khi đang xảy ra hiện tượng cộng hưởng nếu thay đổi L, C hoặc f thì:

 

--- CẢM ƠN CÁC BẠN ĐÃ ĐỌC BÀI - HY VỌNG BÀI ĐỌC SẼ GIÚP ÍCH CHO CÁC BẠN - TRÂN TRỌNG CẢM ƠN!!! ---

 

Vật lý lớp 6 - Vật lý lớp 7 - Vật lý lớp 8 - Vật lý lớp 9 - Vật lý lớp 10 - Vật lý lớp 11 - Vật lý lớp 12

 

vat ly 12
dong dien xoay chieu ly thuyet dien xoay chieu vat ly 12 giai vat ly vật lý 12