Dòng Điện Xoay Chiều: Bài 12 [Chuẩn Nhất]

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

tức là ta

Trong hiện tượng giao thoa, ta tổng hợp hai giao động theo quy tắc U

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

Trạng thái dao động tại C

Từ phương trình sóng dừng Uc =

2asin2

π os2 (ft -

d cπ λ

l ) λ

ở đây d = BC = 1,19 – 0,255 = 0,935m

Uc =

π ) = π 2asin2 .

c os2 (500t -

0,935 0,68 1,19 0,69

+

π π sin( ) π 2

c ) os(100 t - 4 +

π 3 4 2 B

Môn Vật Lý Thầy giáo Đỗ Lệnh Điện Trường PTTH Hà Nội – Amsterdam.

π π π π sin ) )

c os(100 t +

a

c 2 os(100 t +

Dao động tại C có biên độ băng 2 lần biên độ của nguồn và sơm pha hơn nguồn λ/2.

2 π 3 4 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

ω ω ϕ

+

=

= −

φ

=

trong đó: Eo = NBS ; pha ban đầu

cảm ứng:

) Eosin(

ω ϕ t+ )

t

e

NBS

t ( )

sin( ϕ phụ thuộc điều kiện ban đầu

II. Mạch xoay chiều có R, L, C nối tiếp

−

1. Tổng trở:

(

)

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

− R

2. Góc lệch pha giũa u và i là ϕ

−

Z

Với tgϕ=

ϕ>o thi u sớm pha hơn i ; ϕ

R

Chú ý : Trong các bài tập, bài thi, thông thường người ta cho biểu thức của u trước và yêu cầu viết biểu thức của i sau vì thế nều tính theo công thức trên, khi ϕ

trong biểu thức của i phải lấy giá trị (+) và ngược lại

Ví dụ: Cho mạch điện như hình vẽ, hiệu điện

thế đặt vào mạch

=

u

v 200 2 sin100 ( )

tπ

U

Ω

R1 = 50

A

C1

K1

− 4

=

10 F C ,

10

C1 =

2 π

1 π 3

R1

RA không đáng kể

L,R2

: A

+ Khi K1 đóng, K2 mở chỉ 98

C2

K2

ϕ 5 A và i trễ pha hơn u góc 1

Môn Vật Lý Thầy giáo Đỗ Lệnh Điện Trường PTTH Hà Nội – Amsterdam.

+ Khi K1 mở, K2 đóng: i sớm pha hơn u góc

ϕ 2

π − ϕ= 1 2

ϕϕ

a) Tính R2, L,

b) Đóng cả 2K, Ămpe kế chỉ bao nhiêu? viết biểu thức của i

Giải:

ϕϕ :

a) Tính R2, L,

ZC1=

− 4 10 .100

1 = = Ω 50 1 C ω π 2 π

− 4 10 100

1 = = = Ω 300 1 C ω π 2 π

K1 đóng K2 mở:

→

Tổng trở của mạch

→ U

Từ

ϕ 1

−

(

)

(50 5)

(50

)

(

50)

⇒

c 1

R 2

→ RU

= = = Ω Z 50 5 U I 200 0,8 5

(1)

→ U C

I trước pha hơn u => UL > UC :tg

(2)

= = ϕ 1 − + Z L 50 − Z Z L c 1 + R R 2 50 R 2

K1 mở, K2 đóng:

lớn

i sớm pha hơn u => UC>UL => Về độ

→ I

→ LU

(3)

→ U

do đó

Theo Giả

thiết:

→ U

tg tgϕ ϕ = (4) 1

→ CU

= = tg ϕ 2 − 300 + 50 − Z Z 2 C + R R 2 Z R 2 ϕ π = = tg cot ϕ 2 − ⇒ ϕ 1 ϕ 2 ϕ 1g 2

Vậy − +

= − − ⇔ + (50 ) ( 50)(300 ) Z Z R 2 Z L 50 − 50 300 . + 50 R 2 Z R 2

Môn Vật Lý Thầy giáo Đỗ Lệnh Điện Trường PTTH Hà Nội – Amsterdam.

Từ (1) và (4)

= − − + − (50 5) ( (

Z

L −

= 50)(300 − ) L + 50) = − 50)(300

Z L − 50)

( 50)250

x 2500 5 (

Z

+ Ω = 50 100 ⇔ = Z

= =

L

H

Z L ω

L 2500.5 250 100 100

1 = π π

= − = + − (100 50)(300 100) 50.200 (50

Thay vào (4)

= = 50.200 100 50 0 R R 2 Ω ⇔ = Ω R 2

b) Đóng cả 2 K

− 4

= = 0, 464 rad tg = ⇒ ≅ ϕ 1 ϕ 1 − 100 50 + 50 50 1 2 ) R 2 > ⇒ + 50 − Z Z L c 1 + R R 2 π = − = − = 1,57 0, 464 1,106 rad ϕ 2 ϕ 1 2

C=C1+C2=

= ( )10 10 F 2 1 + π π 3 7 π 3

− 4

1 = = Ω Z 300 7 10 7 π 3

= + − = + − ( ) ( ) 100 (100 ) Z Z Z + R R 2 300 7

= + − = Ω 100 1 (1 ) 3 7 100. 65 7

= = = ≅ I A 1, 763 U Z

ămpe kế chỉ

= = = ϕ tg 200.7 100 65 − 100 300 / 7 100 7 4

1 0,519

i trước pha hơn u

≅ ϕ 200 100 65 / 7 − Z Z L C + R R 2 rad > ⇒ 0

Biểu thức của i:

= − ω ϕ = − i I 2 sin( t ) 1, 736 2 sin(100 π 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:

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:

c os = P UI = I R ϕ ⇒ = R Z R Z

U π t

u R = 240 2 sin100 = Ω Θ ≈ ∞ R 75 ,

Cuộn dây thuần cảm có

suất của mạch bằng

L C L = H Biết hệ số công R B 1 π A

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 :

2 2 V

= = π = Ω 100 100 Z ω L 1 π

a) Tính C và chỉ số vônkế

= ⇔ = = Ω 2 75 2 ϕ os = c Z R 2 2 R Z 2 = + − = − ( ) R Z Z ⇔ − Z Z Z R Z

= − (75 2) 75 = Ω 75

Có 2 giá trị của C

= = Ω − 100 75 25 Z − 100 Z = + = Ω 100 75 175 Z  = ⇒  75 

Môn Vật Lý Thầy giáo Đỗ Lệnh Điện Trường PTTH Hà Nội – Amsterdam.

− 4

= = ≅ 1, 27.10 F C 1 1 25.100.3,14 Z

− 5

1 ω C 1 1 = = ≅ 1,82.10 C F 1 175.100.3,14 Z ω 2

= = = 1, 6 2 I A U I 240 75 2

Nếu ZC1= 25Ω thì

= + = + = Z R Z 75 25 25 10

Vônkế chỉ

ABZ= I

= = U 1, 6 2.25 10 ≈ 80 5 178,9

2 25 3

ABZ

Nếu ZC2 = 175Ω

= + = + = + ≈ Ω 75 175 7 25 9 49 190, 4

Vônkế chỉ

b) Viết biểu thức của i, u

= = = U 1, 6 2 190, 4 403,8 x I ABZ

=> về độ lớn

Từ

Trường hợp

π ϕ= ϕc os = 4 2 2

→ LU

C F− = 1 1, 27.10

Zc1 i trễ pha hơn u

→ U

= = = I 3, 2 A

= − 2 1, 6 2. 2 π ) π t 3, 2sin(100 A i 1 4

trễ

pha

hơn

góc

ϕ2

→ RU

ϕ1

(cid:214) UAB trễ pha hơn u góc ϕ1 + ϕ2 =π/4 + 0,322 =

→ VU

→ 1CU

1,107rad

ϕ2 = = = tg rad 0,322 = ⇒ ≈ ϕ 2 ϕ 2 U C U Z 1 c R 25 75 1 3

(cid:214)

Trường hợp C2= 1,82.10-5F

= − U 178,9 2 sin(100 π t 1,107) UL

ϕ 2

UAB trễ pha hơn u gócϕ2

175 75

350 150

7 3

rad

cZ 2 R 1,166

ϕ 2

ϕ UR = + 3, 2sin(100 π t π ) i ZC2>ZL => i sớm pha hơn u 2 ϕ2 4

UAB trễ pha hơn u ϕ2 - ϕ1=1,166 - π/4 = 0,381 rad

UV UC

Môn Vật Lý Thầy giáo Đỗ Lệnh Điện Trường PTTH Hà Nội – Amsterdam.

V )

= − U 403,8 2 sin(100 π t 0,381)(

Công suất tiêu thụ:

= = P UIc ϕ os =240.1,6 2. 384w 2 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)