Đang tải... (xem toàn văn)
Đại cương về dòng điện xoay chiều Người đăng: Snowhite Snowflakes Ngày: 08072017 Ở lớp 9 và lớp 11, chúng ta đã được giới thiệu sơ qua về dòng điện một chiều. Bạn có bao giờ thắc mắc về dòng điện xoay chiều chưa? Bài học hôm nay tech12h sẽ giúp các bạn hình dung được thế nào là dòng điện xoay chiều. Hi vọng bài học này sẽ giúp ích cho các bạn trong việc học tập bám sát bài học trên lớp. Giải bài 12 vật lí 12: Đại cương về dòng điện xoay chiều A. Lý thuyết I. Các khái niệm cơ bản về dòng điện xoay chiều Dòng điện xoay chiều: là dòng điện biến thiên điều hòa theo thời gian. i=I0cos(wt+φi) Trong đó: i (A): giá trị cường độ dòng điện tại thời điểm t (cường độ dòng điện tức thời). I0 (A): Giá trị cực đại của cường độ dòng điện. w (rads): tần số góc. T=2πw (s): Chu kì. f=w2π=1T (Hz): Tần số. α=wt+φ: pha dao động của i φ: Pha ban đầu. Điện áp xoay chiều: điện áp biến thiên điều hòa theo thời gian. u=U0cos(wt+φu). Suất điện động xoay chiều: là suất điện động biến thiên điều hòa theo thời gian. e=E0cos(wt+φe). II. Cách tạo ra dòng điện xoay chiều Nguyên tắc: dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ. Cho một từ thông qua một khung dây biến thiên điều hòa. Giả sử Φ=NBS.cos(wt+φ)=Φ0.cos(wt+φ) Khi đó trong khung dây xuất hiện suất điện động cảm ứng e=−Φ′=w.Φ0sin(wt+φ) ⇒ e=E0sin(wt+φ). Kết luận: Khi từ thông đi qua khung dây dẫn biến thiên điều hòa thì trong khung dây dẫn xuất hiện suất điện động xoay chiều. Nối hai đầu khung dây với mạch ngoài thì trong mạch ngoài có dòng điện xoay chiều chạy qua. Cách 1: Cho khung dây quay đều trong một từ truowgf đều quanh một trục vuông góc với các đường sức từ. Cách 2: Cho một nam châm quay đều cạnh một khung dây dẫn. III. Các giá trị hiệu dụng Công suất tỏa nhiệt tức thời Cho một dòng điện i=I0cos(wt+φi) chạy qua một điện trở R Tại một thời điểm xác định, dòng điện xoay chiều coi là dong điện một chiều. Công suất tỏa nhiệt tức thời là: p=R.i2=R.I20cos2wt = I20.R2 + I20.R2.cos(2wt+φ). Giá trị trung bình của p trong một chu kì P=I20.R2. Cường độ dòng điện hiệu dụng: là đại lượng có giá trị bằng cường độ của một dòng điện không đổi mà khi cho hai dòng này cùng qua một điện trở R thì công suất tỏa nhiệt của chúng bằng nhau. I=I02√. Chú ý: Chỉ số của ampe kế xoay chiều cho biết giá trị hiệu dụng Tương tự, ta có hiệu điện thế hiệu dụng (U=U02√); suất điện động hiệu dụng (E=E02√); Khi yêu cầu tính cường độ dòng điện trong mạch, ta tính giá trị hiệu dụng của nó. Tất cả các đại lượng điện và từ biến thiên điều hòa, để đặc trưng cho mức độ mạnh yếu của chúng ta căn cứ vào các giá trị hiệu dụng. Các biểu thức của cường độ dòng điện, hiệu điện thế và suất điện động viết theo giá trị hiệu dụng: Cường độ dòng điện: i=I2√.cos(wt+φi) (A) Hiệu điện thế: u=U2√.cos(wt+φu) (V). Suất điện động: e=E2√.cos(wt+φe). Trong đó: I, U, E lần lượt là các giá trị hiệu dụng của cường độ dòng điện, hiệu điện thế, suất điện động. B. BÀI TẬP VÀ HƯỚNG DẪN GIẢI Câu 1: SGK Vật lí 12, trang 66: Phát biểu các định nghĩa: a, giá trị tức thời; b, giá trị cực đại; c, giá trị hiệu dụng của cường độ dòng điện và điện áp xoay chiều hình sin. => Xem hướng dẫn giải Câu 2: SGK Vật lí 12, trang 66: Tại sao phải quy định thống nhất tần số của dòng điện xoay chiều tạo ra trong kĩ thuật? => Xem hướng dẫn giải Câu 3: SGK Vật lí 12, trang 66: Xác định các giá trị trung bình theo thời gian của: a, 2sin100πt. b, 2cos100πt. c, 2sin(100πt+π6). d, 4sin2100πt. e, 2cos(100πt−π3). => Xem hướng dẫn giải Câu 4: SGK Vật lí 12, trang 66: Trên một bóng đèn có ghi 220 V 100W, nối đèn ấy vào mạng điện xoay chiều có U = 220 V. Xác định: a, Điện trở của đèn. b, Cường độ dòng điện hiệu dụng qua đèn. c, Điện năng tiêu thụ của đèn trong một giờ. => Xem hướng dẫn giải Câu 5: SGK Vật lí 12, trang 66: Một mạch điện gồm hai đèn mắc song song, trên mỗi đèn có ghi: 220 V 115 W, 220 V 132 W. Nối hai đầu của mạch điện ấy vào mạng điện xoay chiều có U = 220 V. Xác định: a, Công suất tiêu thụ của mạch điện; b, Cường độ dòng điện cung cấp cho mạch. => Xem hướng dẫn giải Câu 6: SGK Vật lí 12, trang 66: Trên một đèn có ghi 100V – 100W. Mạch điện sử dụng có U = 110V. Để đảm bảo đèn sang bình thường, phải mắc thêm vào mạch điện một điện trở bằng bao nhiêu ? => Xem hướng dẫn giải Câu 7: SGK Vật lí 12, trang 66: Với dòng điện xoay chiều, cường độ hiệu dụng I liên hệ với cường độ cực đại I0 theo công thức nào? A. I=I02. B. I=I03. C. I=I02√. D. I=I03√ => Xem hướng dẫn giải Câu 8: SGK Vật lí 12, trang 66 Điện áp tức thời giữa hai đầu của một đoạn mach xoay chiều là u=80cos100πt (V). Tần số góc của dòng điện là bao nhiêu? A. 100π rads. B. 100 Hz. C. 50 Hz. D. 100π Hz. => Xem hướng dẫn giải Câu 9: SGK Vật lí 12, trang 66 Điện áp tức thời giữa hai đầu của một đoạn mach xoay chiều là u=80cos100πt (V). Điện áp hiệu dụng giữa hai đầu đoạn mạch đó là bao nhiêu? A. 80 V. B. 40 V. C. 802√ V. D. 402√ V. => Xem hướng dẫn giải Câu 10: SGK Vật lí 12, trang 66 Một đèn có ghi 110 V 100 W mắc nối tiếp với điện trở R vào một mạch xoay chiều có u=2202√sin100πt. Để đèn sáng bình thường, R phải có giá trị là bao nhiêu? A. 1210 Ω. B. 1011 Ω. C. 121 Ω. D. 110 Ω. => Xem hướng dẫn giải
Đại cương dòng điện xoay chiều Người đăng: Snowhite Snowflakes - Ngày: 08/07/2017 Ở lớp lớp 11, giới thiệu sơ qua dòng điện chiều Bạn có thắc mắc dòng điện xoay chiều chưa? Bài học hơm tech12h giúp bạn hình dung dòng điện xoay chiều Hi vọng học giúp ích cho bạn việc học tập bám sát học lớp A Lý thuyết I Các khái niệm dòng điện xoay chiều Dòng điện xoay chiều: dòng điện biến thiên điều hòa theo thời gian i=I0cos(wt+φi) Trong đó: i (A): giá trị cường độ dòng điện thời điểm t (cường độ dòng điện tức thời) I0 (A): Giá trị cực đại cường độ dòng điện w (rad/s): tần số góc T=2πw (s): Chu kì f=w2π=1T (Hz): Tần số α=wt+φ: pha dao động i φ: Pha ban đầu Điện áp xoay chiều: điện áp biến thiên điều hòa theo thời gian u=U0cos(wt+φu) Suất điện động xoay chiều: suất điện động biến thiên điều hòa theo thời gian e=E0cos(wt+φe) II Cách tạo dòng điện xoay chiều Nguyên tắc: dựa vào tượng cảm ứng điện từ Cho từ thơng qua khung dây biến thiên điều hòa Giả sử Φ=NBS.cos(wt+φ)=Φ0.cos(wt+φ) Khi khung dây xuất suất điện động cảm ứng e=−Φ′=w.Φ0sin(wt+φ) ⇒ e=E0sin(wt+φ) Kết luận: Khi từ thông qua khung dây dẫn biến thiên điều hòa khung dây dẫn xuất suất điện động xoay chiều Nối hai đầu khung dây với mạch ngồi mạch ngồi có dòng điện xoay chiều chạy qua Cách 1: Cho khung dây quay từ truowgf quanh trục vng góc với đường sức từ Cách 2: Cho nam châm quay cạnh khung dây dẫn III Các giá trị hiệu dụng Công suất tỏa nhiệt tức thời Cho dòng điện i=I0cos(wt+φi) chạy qua điện trở R Tại thời điểm xác định, dòng điện xoay chiều coi dong điện chiều Công suất tỏa nhiệt tức thời là: p=R.i2=R.I20cos2wt = I20.R2 + I20.R2.cos(2wt+φ) Giá trị trung bình p chu kì P=I20.R2 Cường độ dòng điện hiệu dụng: đại lượng có giá trị cường độ dòng điện khơng đổi mà cho hai dòng qua điện trở R cơng suất tỏa nhiệt chúng I=I02√ Chú ý: Chỉ số ampe kế xoay chiều cho biết giá trị hiệu dụng Tương tự, ta có hiệu điện hiệu dụng (U=U02√); suất điện động hiệu dụng (E=E02√); Khi u cầu tính cường độ dòng điện mạch, ta tính giá trị hiệu dụng Tất đại lượng điện từ biến thiên điều hòa, để đặc trưng cho mức độ mạnh yếu vào giá trị hiệu dụng Các biểu thức cường độ dòng điện, hiệu điện suất điện động viết theo giá trị hiệu dụng: Cường độ dòng điện: i=I2√.cos(wt+φi) (A) Hiệu điện thế: u=U2√.cos(wt+φu) (V) Suất điện động: e=E2√.cos(wt+φe) Trong đó: I, U, E giá trị hiệu dụng cường độ dòng điện, hiệu điện thế, suất điện động B BÀI TẬP VÀ HƯỚNG DẪN GIẢI Câu 1: SGK Vật lí 12, trang 66: Phát biểu định nghĩa: a, giá trị tức thời; b, giá trị cực đại; c, giá trị hiệu dụng cường độ dòng điện điện áp xoay chiều hình sin => Xem hướng dẫn giải Câu 2: SGK Vật lí 12, trang 66: Tại phải quy định thống tần số dòng điện xoay chiều tạo kĩ thuật? => Xem hướng dẫn giải Câu 3: SGK Vật lí 12, trang 66: Xác định giá trị trung bình theo thời gian của: a, 2sin100πt b, 2cos100πt c, 2sin(100πt+π6) d, 4sin2100πt e, 2cos(100πt−π3) => Xem hướng dẫn giải Câu 4: SGK Vật lí 12, trang 66: Trên bóng đèn có ghi 220 V - 100W, nối đèn vào mạng điện xoay chiều có U = 220 V Xác định: a, Điện trở đèn b, Cường độ dòng điện hiệu dụng qua đèn c, Điện tiêu thụ đèn => Xem hướng dẫn giải Câu 5: SGK Vật lí 12, trang 66: Một mạch điện gồm hai đèn mắc song song, đèn có ghi: 220 V - 115 W, 220 V - 132 W Nối hai đầu mạch điện vào mạng điện xoay chiều có U = 220 V Xác định: a, Công suất tiêu thụ mạch điện; b, Cường độ dòng điện cung cấp cho mạch => Xem hướng dẫn giải Câu 6: SGK Vật lí 12, trang 66: Trên đèn có ghi 100V – 100W Mạch điện sử dụng có U = 110V Để đảm bảo đèn sang bình thường, phải mắc thêm vào mạch điện điện trở ? => Xem hướng dẫn giải Câu 7: SGK Vật lí 12, trang 66: Với dòng điện xoay chiều, cường độ hiệu dụng I liên hệ với cường độ cực đại I theo công thức nào? A I=I02 B I=I03 C I=I02√ D I=I03√ => Xem hướng dẫn giải Câu 8: SGK Vật lí 12, trang 66 Điện áp tức thời hai đầu đoạn mach xoay chiều dòng điện bao nhiêu? u=80cos100πt (V) Tần số góc A 100π rad/s B 100 Hz C 50 Hz D 100π Hz => Xem hướng dẫn giải Câu 9: SGK Vật lí 12, trang 66 Điện áp tức thời hai đầu đoạn mach xoay chiều dụng hai đầu đoạn mạch bao nhiêu? u=80cos100πt (V) Điện áp hiệu A 80 V B 40 V C 802√ V D 402√ V => Xem hướng dẫn giải Câu 10: SGK Vật lí 12, trang 66 Một đèn có ghi 110 V - 100 W mắc nối tiếp với điện trở R vào mạch xoay chiều có u=2202√sin100πt Để đèn sáng bình thường, R phải có giá trị bao nhiêu? A 1210 Ω B 1011 Ω C 121 Ω D 110 Ω => Xem hướng dẫn giải .. .Điện áp xoay chiều: điện áp biến thiên điều hòa theo thời gian u=U0cos(wt+φu) Suất điện động xoay chiều: suất điện động biến thiên điều hòa theo thời gian e=E0cos(wt+φe) II Cách tạo dòng điện. .. hiệu dụng Công suất tỏa nhiệt tức thời Cho dòng điện i=I0cos(wt+φi) chạy qua điện trở R Tại thời điểm xác định, dòng điện xoay chiều coi dong điện chiều Công suất tỏa nhiệt tức thời là: p=R.i2=R.I20cos2wt... P=I20.R2 Cường độ dòng điện hiệu dụng: đại lượng có giá trị cường độ dòng điện khơng đổi mà cho hai dòng qua điện trở R cơng suất tỏa nhiệt chúng I=I02√ Chú ý: Chỉ số ampe kế xoay chiều cho biết