ĐẠI CƯƠNG ĐIỆN XOAY CHIỀU I KHÁI NIỆM VỀ DÒNG DIỆN XOAY CHIỀU Dòng điện xoay chiều dòng điện có cường độ biến thiên tuần hoàn với thời gian theo quy luật hàm số sin hay côsin, với dạng tổng quát: i = I0cos(t + i) Trong đó: i cường độ dòng điện tức thời thời điểm t I0 > cường độ dòng điện cực đại  > tần số góc dòng điện T= 2 chu kỳ dòng điện  f=  tần số dòng điện 2 (t + i) pha dòng điện i i pha ban đầu dòng điện i Đồ thị biểu diễn cường độ dòng điện theo thời gian i = I0cost II NGUYÊN TẮC TẠO RA DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU Dụng cụ tạo dògn điện xoay chiều Cho khung dây có diện tích S gồm N vòng dây quay với tốc độ góc  xung quanh trục cố định từ trường B có phương vuông góc với trục quay Biểu thức từ thông qua khung dây Giả sử lúc t = góc hợp pháp tuyến n mặt phẳng khung dây véctơ cảm ứng từ B  = 0, từ thông qua khung dây 0 = NBS Tại thời điểm t >  = t, từ thông qua khung dây là:  = NBScos = 0cost Biểu thức suất điện động cảm ứng Khi khung dây quay từ thông qua khung dây biến thiên làm xuất khung dây suất điện động cảm ứng: e=- d = -’ = NBSsint = E0sint dt Biểu thức cường độ dòng điện xoay chiều Nếu khung dây với điện trở R thông qua góp cường độ dòng điện qua R cho bởi: I= NBS sint R Đây dòng điện xoay chiều với tần số góc  cường độ cực đại: I0 = NBS  R  Vậy nguyên tắc tạo dòng điện xoay chiều dựa tượng cảm ứng điện từ: “Khi từ thông qua khung dây kín (hoặc vòng dây kín) biến thiên điều hòa khung dây xuất dòng điện biến thiên điều hoà” III GIÁ TRỊ HIỆU DỤNG Thiết lập cường độ hiệu dụng Cho dòng điện xoay chiều có cường độ i = I0cost chạy qua điện trở R công suất tức thời tiêu thụ R: p  Ri2  RI2 cos2 t  RI 1  cos2t  Ta tính giá trị trung bình p chu kì là: = p = RI20 1 (1+ cos2t) = RI20 2 Để công suất trung bình có dạng giống công suất dòng điện không đổi, ta đặt: I= I0 Đại lượng I = I0 gọi giá trị hiệu dụng cường độ dòng điện xoay chiều (cường độ hiệu dụng) Cường độ hiệu dụng Cường độ hiệu dụng dòng điện xoay chiều cường độ dòng điện không đổi, cho qua điện trở R công suất tiêu thụ R hai dòng điện I I0 Lưu ý Các đại lượng điện từ khác dạng hàm số sin hay cosin có giá trị hiệu dụng tương ứng Giá trị cực đại Giá trị hiệu dụng =  Điện áp hiệu dụng: U = U0 Suất động hiệu dụng: E = E0 Khi tính toán, đo lường, mạch điện xoay chiều, chủ yếu sử dụng giá trị hiệu dụng Các số liệu ghi thiết bị điện giá trị hiệu dụng IV MỘT SỐ VÍ DỤ Ví dụ Xác định cường độ cực đại, cường độ hiệu dụng, tần số góc, pha ban đầu, chu kỳ, tần số dòng điện xoay chiều có cường độ tức thời cho biểu thức: i = -5 2cos100t  A  Ví dụ Đồ thị hình cosin dòng điện i có đồ thị sau có pha ban đầu là: A.0 B - C  D. Ví dụ Một khung dây dẫn hình chữ nhật có 100 vòng, diện tích vòng 600 cm2, quay quanh trục đối xứng khung với tốc độ góc 120 vòng/phút từ trường có cảm ứng từ 0,2 T Trục quay vuông góc với đường cảm ứng từ Chọn gốc thời gian lúc vectơ pháp tuyến mặt phẳng khung dây ngược hướng với vectơ cảm ứng từ a Biểu thức từ thông qua khung dây, suy giá trị từ thông cực đại b Biểu thức suất điện động cảm ứng khung, suy giá trị suất điện động cực đại suất điện động hiệu dụng