Bài giảng Vật lý 12 bài 15: Công suất điện tiêu thụ của mạch điện xoay chiều. Hệ số công suất

Chia sẻ: Lý Như Ngọc | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:23

Thêm vào BST

Báo xấu

408
lượt xem 65
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mời quý thầy cô giáo và các bạn học sinh cùng tham khảo Bài giảng Vật lý 12 bài 15: Công suất điện tiêu thụ của mạch điện xoay chiều. Hệ số công suất thiết kế bằng Powerpoint chuyên ghiệp giúp nâng cao kĩ năng và kiến thức trong việc soạn bài giảng điện tử giảng dạy và học tập. Bài giảng Vật lý 12 bài 15: Công suất điện tiêu thụ của mạch điện xoay chiều. Hệ số công suất trình bày bằng Slide rất sống động với các hình ảnh minh họa giúp các em học sinh dễ dàng hiểu được bài giảng và nhanh chóng năm bắt các nội dung chính bài học.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Vật lý 12 bài 15: Công suất điện tiêu thụ của mạch điện xoay chiều. Hệ số công suất

Bài 15 CÔNG SUẤT TIÊU THỤ CỦA MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU. HỆ SỐ CÔNG SUẤT BÀI TẬP VỀ MẠCH XOAY CHIỀU
Kiểm tra bài cũ 1. Phát biểu và viết biểu thức định luật Ôm cho đoạn mạch RLC nối tiếp. 2. Viết công thức tính tổng trở, điện áp hiệu dụng của mạch RLC theo điện áp hiệu dụng UR, Ul, Uc. 3. Viết các công thức giá trị tức thời của u, i với pha ban đầu của u bằng 0. Vẽ giản đồ véc tơ cho mạch RLC khi ZL > ZC; ZL < ZC và ZL = ZC 4. Công thức tính độ lệch pha giữa u và i
Kiểm tra bài cũ 1. Phát biểu và viết biểu thức định luật Ôm cho đoạn mạch RLC nối tiếp. . ĐL Ôm: Cường độ hiệu dụng trong mạch điện xoay chiều có RLC nối tiếp có giá trị băng thương số của điện áp hiệu dụng của mạch và tổng trở của mạch U U Biểu thức: I  Z R 2  (Z L  ZC )2 2. Viết công thức tính tổng trở, điện áp hiệu dụng của mạch RLC theo điện áp hiệu dụng UR, UL, UC.
. Độ lệch pha φ giữa u và i : tan   U L  U C  Z L  Z C UR R UL UL ULC U UR  I  o UR I UL+ UC U UC UC • Nếu ZL > ZC    0  Nếu ZL < ZC    0 u sớm pha hơn i ( tính cảm kháng ) u trễ pha hơn i ( tính dung kháng )
Cộng hưởng điện :  Nếu : ZL = Zc   =0 UL u cùng pha i U 1 1 UR I L    2 UC C LC 2LC = 1 U I có giá trị lớn nhất I  I max  R Z = Zmin = R UL=UC; UR = U
Câu hỏi C1 Công thức tính công suất điện tiêu thụ trong mạch điện không đổi và biểu thức định luật Jun-Lenxơ. P = RI2 = U2/R P công suất tiêu thụ trên R Biểu thức định luật Jun-Lenxơ Q = RI2t Q là lượng điện năng tiêu thụ trên R
ĐỊNH NGHĨA CƯỜNG ĐỘ HIỆU DỤNG CỦA DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU Cường độ hiệu dụng của dòng điện xoay chiều là đại lượng có giá trị bằng cường độ của một dòng điện không đổi, sao cho khi đi qua cùng một điện trở R thì công suất tiêu thụ trong R bởi dòng điện không đổi ấy bằng công suất trung bình tiêu thụ trong R bởi dòng điện xoay chiều nói trên. Giá trị cực đại Giá trị hiệu dụng = 2 Cường độ, hiệu điện thế, suất điện động hiệu dụng: I0 U E0 I  U  0 E 2 2 2
I. CÔNG SUẤT TIÊU THỤ CỦA MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU. u 1. Biểu thức của công suất  Xét đoạn mạch xoay chiều, dòng điện qua i mạch: i= I 2 cost (1) Mạch Điện áp hai đầu mạch u = U 2 cos(t+) (2) Công suất tức thời: p = ui =2UIcost.cos(t +) =UIcos +cos(2t+)] Công suất trung bình trong một chu kì T P = p = UIcos +cos(2t+)] Mà: cos = cos Do đó: P = UIcos cos(2t+) = 0
I. CÔNG SUẤT TIÊU THỤ CỦA MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU. u 1. Biểu thức của công suất  i= I 2 cost (1) i u = U 2 cos(t+) (2) Mạch Công suất trung bình trong một chu kì T P = UIcos Khi t >>T, với U, I không đổi thì P chính là công suất điện tiêu thu trung bình trong thời gian t 2. Điện năng tiêu thụ của mạch điện W=Pt
II. HỆ SỐ CÔNG SUẤT. 1. Biểu thức của hệ số công suất Trong công thức: P = UIcos cos được gọi là hệ số công suất (hay hệ số cos) UR R UL cos    U Z ULC U Vì  có giá trị tuyệt đối  900 nên 0  cos  1  o cos = 0 khi R = 0   = ± /2 UR I cos = 1 khi Z = R   = 0 UC Mạch thuần R hoặc có cộng hưởng ZL = ZC.
II. HỆ SỐ CÔNG SUẤT. 1. Biểu thức của hệ số công suất P = UIcos 2. Ý nghĩa của hệ số công suất Trong quá trình sử dụng và truyền tải điện năng bao giờ cũng có hao phí điện năng. Việc nâng cao hệ số công suất làm giảm đáng kể công suất hao phí đó Công suất điện cần tải đi P = UIcos, với cos>0 Cường độ dòng điện chạy qua đường dây có điện trở r P P I U cos  P2 1 Công suất hao phí Php  rI  r 2 U 2 cos 2  Khi cos lớn thì công suất hao phí nhỏ
II. HỆ SỐ CÔNG SUẤT. P = UIcos UL UR R ULC cos    U U Z Với mạch RLC  o P = UIcos = I2R = UR 2/R UR I Pbk = UI : Công suất biểu kiến (VA) UC P = UIcos: Công suất tác dụng (J)
II. HỆ SỐ CÔNG SUẤT. Mạch điện cos R 1 C R L L 0 C R 0 cos   R 2  (Z L  ZC )2 R L R R2  Z L 2 R C R R 2  ZC 2 L C 0
BÀI TẬP Bµi 1: Cho m¹ch ®iÖn xoay chiÒu như hình vẽ R= 20(), cuộn dây có R0=10() R R0,L C 0,1 và độ tự cảm L (H ) A  M N B 10 3 Tụ điện có C  (F) Dòng điện tøc thêi qua ®o¹n m¹ch lµ: 4  i  3 cos(100t  )( A) 4 1.Viết biểu thức điện áp u giữa hai đầu đoạn mạch và giữa hai đầu mỗi phần tử: uR; ud, uC; uAN; uMB 2.Tính công suất tiêu thụ và hệ số công suất của mạch và của cuộn dây
Bµi 1: Cho m¹ch ®iÖn xoay chiÒu như hình vẽ 10 3 0,1 R= 20(), R0=10() L  (H ) C  (F )  4  i  3 cos(100t  )( A) R R0,L C 4 1. u; uR; ud, uC; uAN; uMB A M N B 2. P ; Pd ; cos; cosd R R0 L C Giải: Vẽ lại mạch điện A M N B Từ biểu thức của i: I0 = 3(A); I = 1,5 2 ( A) và  = 100 (rad/s) ZL = L = 10 () 1 ZC   40() Z  ( R  R0 ) 2  (Z L  ZC ) 2  30 2 () C
1. Biểu thức u  i  3 cos(100t  )( A) 4 U0 =I0.Z= 120 2 (V) R R0,L C Z L  ZC  A B tan    1     M N R  R0 4 R R0 L C u chậm pha so với i góc /4 A M N B u  120 2 cos100t (V ) Biểu thức uR U0R =I0.R= 60 (V) uR cùng pha với i  uR  60 cos(100t  )(V ) 4
Biểu thức ud  i  3 cos(100t  )( A) Z d  R  Z  10 2 () 2 0 2 L R R0,L 4C U0d =I0.Zd = 30 2 (V) A M N B ZL 1  tan  d    d  R R0 L C R0 2 4 A M N B ud sớm pha so với i góc /4  ud  30 2 cos(100t  )(V ) 2 Biểu thức uC U0C =I0.ZC = 120 (V) uC chậm pha so với i góc /2  uC  120 cos(100t  )(V ) 4
 Biểu thức uAN i  3 cos(100t  )( A) 4 R R0,L C Z AN  ( R  R0 ) 2  Z L  10 10 () 2 A M N B U0AN =I0.ZAN = 30 10(V) R R0 L C ZL 1 N B tan  AN   A M R  R0 3   AN  0,1  0,32rad uAN sớm pha so với i góc 0,32rad u AN  30 10 cos(100t  0,26 )(V )
Biểu thức uMB  i  3 cos(100t  )( A) 4 Z MB  R  ( Z L  Z C ) 2 0 2 R R0,L C  102  302  10 10 () A M N B U0MB =I0.ZMB = 30 10(V) R R0 L C Z L  ZC tan  MB   3 A M N B R0 uMB chậm pha so với i góc 1,248 rad uMB  30 10 cos(100t  0,785  1,248)(V )  uMB  30 10 cos(100t  0,463)(V )
2. Tính công suất và hệ số công suất R R0,L C A M N B Của mạch điện R R0 L C P= I2(R+R0) = 135W A M N B R  R0 30 2 cos      0,707 Z 30 2 2 Của cuộn dây Pd = I2R0 = 45W R0 10 2 cos d     0,707 R0  Z L 10 2 2 2 2