Bài 12: Dòng điện xoay chiều

Chia sẻ: Dinh Tuan | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:7

Thêm vào BST

Báo xấu

172
lượt xem 7
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tài liệu Bài 12: Dòng điện xoay chiều được biên soạn nhằm cung cấp cho các bạn những kiến thức về cách tạo ra dòng điện xoay chiều; mạch xoay chiều có R, L, C nối tiếp; công suất của dòng xoay chiều. Mời các bạn tham khảo tài liệu để bổ sung thêm kiến thức về lĩnh vực này.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài 12: Dòng điện xoay chiều

Bài 12: Dòng điện xoay chiều A/ Trả lời cầu hỏi kỳ trước: 1. Sóng âm là sóng dọc do đó các phần tử của môi trường dao động theo phương trùng với phương truyền âm Trong hiện tượng giao thoa, ta tổng hợp hai giao động theo quy tắc U M = U1 + U 2 tức là ta đã tổng hợp 2 giao động điều hoà xảy ra trên cùng 1 phương. Vậy dể có kết quả về giao thoa như trong bài học thì 2 âm gặp nhau phải có cùng phương giao động nghĩa là hiện tượng giao thoa sóng âm chỉ xảy ra trên đường thẳng nối 2 nguồn âm. Ngoài đường thẳng đó sẽ không thu được kết quả giao thoa như giao thoa trên mặt chất lỏng. 2. Bài tập: a) Tính λ và f: Khi dịch chuyển ổng từ vị trí cộng hưởng (giao động cực đại) đến vị trí âm gần như tắt hẳn (biên độ giao động cực tiểu) thì khoảng cách này chính là khoảng cách giữa 1 bụng và 1 nút kế nhau, bằng ¼ λ . Vậy: λ /4 =0,51 – 0.34 = 0,17m => λ = 4.0,17 = 0,68m => f= V/ λ =340/0,68=500Hz b) Chiều dài AB Trong ống (không kể A) có 3 bụng sóng => vì có cộng hưởng âm => A là bụng thứ 4: k=3 AB = (2k + 1) λ /4 = (2.3 + 1) λ /4 = 7.0,68/4 = 1,19m A Trạng thái dao động tại C C d l Từ phương trình sóng dừng Uc = 2asin2π cos2π (ft - ) λ λ ở đây d = BC = 1,19 – 0,255 = 0,935m d 0,935 1,19 Uc = 2asin2π . cos2π (500t - ) = 0,68 0,69 3π π 2a sin(2π + )cos(100π t - 4π + ) = 4 2 B Môn Vật Lý Thầy giáo Đỗ Lệnh Điện Trường PTTH Hà Nội – Amsterdam.
3π π π 2a sin cos(100π t + ) = a 2cos(100π t + ) 4 2 2 Dao động tại C có biên độ băng 2 lần biên độ của nguồn và sơm pha hơn nguồn λ /2. B. Bài giảng Dòng điện xoay chiều I. Cách tạo ra dòng điện xoay chiều Cho 1 khung dây quay đều trong 1 từ trường đều => trong khung xuất hiện suất điện động cảm ứng: e = −φ (t ) = NBSω sin(ω t + ϕ ) = Eosin(ω t+ϕ ) trong đó: Eo = NBS ω ; pha ban đầu ϕ phụ thuộc điều kiện ban đầu II. Mạch xoay chiều có R, L, C nối tiếp 1. Tổng trở: Z = R 2 + ( Z L − Z c )2 Lưu ý: Nếu cho trước L, C Hai số chỉ có 1 giá trị duy nhất Z Nều biết Z, R và 1 trong 2 hai đại lượng ZL , ZC thì số có hai giá trị khác nhau của đại lượng cùng thoả mãn bài toán Z L − Z C = Z 2 − R2 2. Góc lệch pha giũa u và i là ϕ Z L − ZC Với tg ϕ = ϕ >o thi u sớm pha hơn i ; ϕ
π + Khi K1 mở, K2 đóng: i sớm pha hơn u góc ϕ 2 = − ϕ1 2 a) Tính R2, L, ϕ1,ϕ 2 b) Đóng cả 2K, Ămpe kế chỉ bao nhiêu? viết biểu thức của i Giải: a) Tính R2, L, ϕ1,ϕ 2 : 1 1 ZC1= = = 50Ω C1ω 2 10−4.100π π 1 1 ZC 2 = = = 300Ω C2ω 2 10−4100π π K1 đóng K2 mở: → U 200 UL Tổng trở của mạch Z = = = 50 5Ω I 0,8 5 → U Từ ϕ1 Z = R 2 + ( Z L − Z c1 ) 2 ⇒ (50 5) = (50 + R2 ) 2 + ( Z L − 50) 2 → I UR (1) → Z L − Z c1 Z L − 50 UC I trước pha hơn u => UL > UC :tg ϕ1 = = R1 + R2 50 + R2 (2) K1 mở, K2 đóng: → i sớm pha hơn u => UC>UL => Về độ lớn UL → Z C 2 − Z L 300 − Z L I tgϕ 2 = = (3) → R1 + R2 50 + R2 U ϕ2 π Theo Giả thiết: ϕ2 = − ϕ1 ⇒ tgϕ 2 = cot gϕ1 do đó 2 → U tgϕ1tgϕ 2 = 1 (4) → Vậy 1= UC Z L − 50 300 − Z L . ⇔ (50 + R2 ) 2 = ( Z L − 50)(300 − Z L ) 50 + R2 50 + R2 Môn Vật Lý Thầy giáo Đỗ Lệnh Điện Trường PTTH Hà Nội – Amsterdam.
Từ (1) và (4) (50 5)2 = ( Z L − 50)(300 − Z L ) + ( Z L − 50) 2 2500 x5 = ( Z L − 50)(300 − Z L + Z L − 50) = ( Z L − 50)250 2500.5 ⇔ ZL = + 50 = 100Ω 250 Z 100 1 L= L = = H ω 100π π (50 + R2 )2 = (100 − 50)(300 − 100) = 50.200 R > 0 ⇒ 50 + R2 = 50.200 = 100Ω ⇔ R2 = 50Ω Thay vào (4) tgϕ = Z L − Z c1 = 100 − 50 = 1 ⇒ ϕ ≅ 0, 464rad 1 1 R1 + R2 50 + 50 2 π ϕ2 = − ϕ1 = 1,57 − 0, 464 = 1,106rad 2 b) Đóng cả 2 K 2 1 7 −4 C=C1+C2= ( + )10−4 = 10 F π 3π 3π 1 300 Zc = = Ω 7 −4 7 10 3π 300 2 Z = ( R1 + R2 ) 2 + ( Z L − Z C ) 2 = 1002 + (100 − ) 7 3 100. 65 = 100 1 + (1 − ) 2 = Ω 7 7 U 200 200.7 =I= = ≅ 1, 763 A Z 100 65 / 7 100 65 Z − Z C 100 − 300 / 7 7 ămpe kế chỉ tgϕ = L = = R1 + R2 100 4 ϕ ≅ 0,519rad > 0 ⇒ i trước pha hơn u Biểu thức của i: i = I 2 sin(ω t − ϕ ) = 1, 736 2 sin(100π t − 0,519) A 3. Công suất cuả dòng xoay chiều Môn Vật Lý Thầy giáo Đỗ Lệnh Điện Trường PTTH Hà Nội – Amsterdam.
Công suất tiêu thụ trong mạch xoay chiều P=UIcosϕ từ giản đồ vectơ: R R cosϕ = ⇒ P = UI = I 1 R Z Z Như vậy công suất tiêu thụ trong mạch xoay chiều chỉ là công suất tiêu thụ trên điện trở R, còn ZL,ZC không tiêu thụ công suất. Chú ý: Dù u sớm pha hơn i hay trễ pha hơn i thì cosϕ có giá trị như nhau. Do đó nêư biết cosϕ ta chưa thể xác định được u sớm pha hơn i hay ngược lại. Ví dụ 2: U u = 240 2 sin100π t R = 75Ω, RΘ ≈ ∞ 1 L C Cuộn dây thuần cảm có L = H Biết hệ số công R B π A 2 suất của mạch bằng 2 V a) Tính C và số chỉ vônkế b) viết biểu thức của i và cảu UAB trong 2 trường hợp. Tính công suất tiêu thụ . Giải : 1 Z L = Lω = 100π = 100Ω π R 2 cosϕ = = ⇔ Z = R 2 = 75 2Ω Z 2 a) Tính C và chỉ số vônkế Z = R 2 + (Z L − ZC )2 ⇔ Z L − ZC = Z 2 − R 2 = (75 2) 2 − 752 = 75Ω  Z C1 = 100 − 75 = 25Ω 100 − Z C = 75 ⇒   Z C 2 = 100 + 75 = 175Ω Có 2 giá trị của C Môn Vật Lý Thầy giáo Đỗ Lệnh Điện Trường PTTH Hà Nội – Amsterdam.
1 1 C1 = = ≅ 1, 27.10−4 F Z C1ω 25.100.3,14 1 1 C2 = = ≅ 1,82.10−5 F Z C 2ω 175.100.3,14 U 240 I= = = 1, 6 2 A I 75 2 2 Nếu ZC1= 25Ω thì Z AB = R 2 + Z C1 = 752 + 252 = 25 10 Vônkế chỉ U AB = IZ AB = 1, 6 2.25 10 = 80 5 ≈ 178,9V Nếu ZC2 = 175Ω Z AB = 75 + 175 = 25 3 + 7 = 25 9 + 49 ≈ 190, 4Ω 2 2 2 2 Vônkế chỉ U AB = IZ AB = 1, 6 2 x190, 4 = 403,8V b) Viết biểu thức của i, u 2 π Từ cosϕ = => về độ lớn ϕ = 2 4 Trường hợp C1 = 1, 27.10−4 F → I o = I 2 = 1, 6 2. 2 = 3, 2 A UL Zc1 i trễ pha hơn u π → i1 = 3, 2sin(100π t − ) A U 4 UV trễ pha hơn i góc ϕ2 ϕ1 → U Z 25 1 ϕ2 UR tgϕ 2 = C1 = c1 = = ⇒ ϕ 2 ≈ 0,322rad UR R 75 3 → UAB trễ pha hơn u góc ϕ1 + ϕ2 =π/4 + 0,322 = → UV 1,107rad U C1 U AB = 178,9 2 sin(100π t − 1,107)V UL Trường hợp C2= 1,82.10-5F π ϕ UR ZC2>ZL => i sớm pha hơn u i2 = 3, 2sin(100π t + )A 4 ϕ2 Z c 2 175 350 7 tgϕ 2 = = = = UAB trễ pha hơn u gócϕ2 R 75 150 3 ϕ 2 = 1,166rad UV UC UAB trễ pha hơn u ϕ2 - ϕ1=1,166 - π/4 = 0,381 rad Môn Vật Lý Thầy giáo Đỗ Lệnh Điện Trường PTTH Hà Nội – Amsterdam.
U AB = 403,8 2 sin(100π t − 0,381)(V ) 2 Công suất tiêu thụ: P = UIcosϕ =240.1,6 2. = 384w 2 Câu hỏi và bài tập về nhà: 1) Làm thế nào để nhận biết cuộn dây trong mạch co điện trử hay không ? 2) Bài tập: Một khung dây hình chữ nhật kích thước 15cmx20cm gồm 200 vòng dây quay đều trong 1 từ trường đều B=0,15T với tốc độ 3000vòng/phút. a) viết biểu thức của suất điện động cảm ứng trong khung. lấy thước điểm là t=0 là lúc mật khung vuông góc với đường sức. b) tính e tại các thời điểm t1=0,005s và t2 =0,01s 3) Làm các bài tập trong bộn đề thi tuyển sinh 43(2), 4(2), 2(2) Môn Vật Lý Thầy giáo Đỗ Lệnh Điện Trường PTTH Hà Nội – Amsterdam.