zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Tài Liệu Phổ Thông

» Ôn thi ĐH-CĐ

Luyện thi ĐH KIT 1 (Đặng Việt Hùng) - Đại cương về dòng điện xoay chiều P1 (Tài liệu bài giảng)

Chia sẻ: Khong Huu Cuong | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:7

Báo xấu

327
lượt xem 57
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đây là tài liệu tóm lược các kiến thức đi kèm theo bài giảng đại cương về dòng điện xoay chiều, môn vật lý của thầy Đặng Việt Hùng để giúp các bạn nắm vững những kiến thức cơ bản nhất về dòng điện xoay chiều. Mời các bạn tham khảo!

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luyện thi ĐH KIT 1 (Đặng Việt Hùng) - Đại cương về dòng điện xoay chiều P1 (Tài liệu bài giảng)

Luyện thi đại học KIT-1: Môn Vật Lí ( Thầy Đặng Việt Hùng) Đại cương về dòng điện xoay chiều (P1) ĐẠI CƢƠNG VỀ DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU (PHẦN 1) (TÀI LIỆU BÀI GIẢNG) GIÁO VIÊN: ĐẶNG VIỆT HÙNG Đây là tài liệu tóm lược các kiến thức đi kèm theo bài giảng “Đại cương về dòng điện xoay chiều (phần 1)“ thuộc khóa học LTĐH KIT-1 : Môn Vật lí(Thầy Đặng Việt Hùng) tại website Hocmai.vn. Để có thể nắm vững kiến thức phần “Đại cương về dòng điện xoay chiều (phần 1)”, bạn cần xem kết hợp tài liệu bài giảng cùng với bài giảng này. I. KHÁI NIỆM DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU VÀ ĐIỆN ÁP XOAY CHIỀU 1) Định nghĩa +) Dòng điện xoay chiều là dòng điện có cường độ biến thiên điều hòa theo thời gian (theo hàm cos hay sin của thời gian). Biểu thức: i = Iocos(ωt + φi) A, trong đó:  i: giá trị cường độ dòng điện xoay chiều tức thời, đơn vị là (A)  Io > 0: giá trị cường độ dòng điện cực đại của dòng điện xoay chiều  ω, φi : là các hằng số.  ω > 0 là tần số góc.  (ωt + φi): pha tại thời điểm t.  φi : Pha ban đầu của dòng điện. +) Điện áp xoay chiều là điện áp có dạng u = Uocos(ωt + φu) V. Chu kỳ, tần số của dòng điện xoay chiều  2π 1 T  ω  f (s) Chu kì, tần số của dòng điện:  f  1  ω (Hz)  T 2π Chú ý: i'  0 : t¨ng Từ biểu thức cường độ dòng điện ta có i  I 0 cos  ωt  φ i   i'  ωI 0 sin  ωt  φ i    i'  0 : gi ¶ m Tương tự cho điện áp u. Ví dụ 1: Cho dòng điện xoay chiều có biểu thức i = 2cos(100πt + π/3) A. a) Tính cường độ dòng điện trong mạch khi t = 0,5 (s); t = 0,125 (s). ……………………………………………………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………………………………………. b) Tìm những thời điểm mà cường độ dòng điện trong mạch có giá trị 1 A. ……………………………………………………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………………………………………. c) Tại thời điểm t cường độ dòng điện trong mạch có giá trị 1 A và đang giảm. Hỏi sau đó 1/200 (s) thì cường độ dòng điện có giá trị là bao nhiêu? ……………………………………………………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………………………………………. Ví dụ 2: Cho dòng điện xoay chiều có biểu thức i = 4cos(100πt + π/6) A. a) Tính cường độ dòng điện trong mạch khi t = 0,5 (s); t = 0,125 (s). ……………………………………………………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………………………………………. Hocmai.vn – Ngôi trường chung của học trò Việt Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12 - Trang | 1 -
Luyện thi đại học KIT-1: Môn Vật Lí ( Thầy Đặng Việt Hùng) Đại cương về dòng điện xoay chiều (P1) b) Tìm những thời điểm mà cường độ dòng điện trong mạch có giá trị 2 3 A. ……………………………………………………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………………………………………. c) Tại thời điểm t cường độ dòng điện trong mạch có giá trị 2 2 A và đang tăng. Tìm cường độ dòng điện sau đó 1 +) s............................................................................................................................................................................... 200 1 +) s............................................................................................................................................................................... 120 1 +) s............................................................................................................................................................................... 300 1 +) s............................................................................................................................................................................... 600 2) Độ lệch pha giữa điện áp và dòng điện trong mạch điện xoay chiều Đặt φ = φu – φi, được gọi là độ lệch pha của điện áp và dòng điện trong mạch. Nếu φ > 0 thi khi đó điện áp nhanh pha hơn dòng điện hay dòng điện chậm pha hơn điện áp. Nếu φ > 0 thi khi đó điện áp chậm pha hơn dòng điện hay dòng điện nhanh pha hơn điện áp. Chú ý:  Khi độ lệch pha của điện áp và dòng điện là π/2 thì ta có phương trình của dòng điện và điện áp thỏa mãn u  U o cos( ωt ) 2 2   u   i    π       1  i  I o cos  ωt  2    I o sin( ωt )  Uo   Io      Nếu điện áp vuông pha với dòng điện, đồng thời tại hai thời điểm t1, t2 điện áp và dòng điện có các cặp giá trị 2 2 2 2 u  i  u  i  U u2  u2 tương ứng là u1; i1 và u2; i2 thì ta có  1    1    2    2    o  12 22  Uo   Io   Uo   Io  Io i2  i1 3) Giá trị hiệu dụng trong mạch điện xoay chiều Cho dòng điện xoay chiều i = Iocos(ωt + φ) A chạy qua R, công suất tức thời tiêu thụ trên R 1  cos  2ωt  2φ  RIo2 RIo2 p  Ri 2  RIo2 cos2  ωt  φ   RIo2   cos  2ωt  2φ  2 2 2 RIo2 RIo2 RI2 Giá trị trung bình của p trong 1 chu kì: p   cos  2ωt  2φ   o 2 2 2 1 Kết quả tính toán, giá trị trung bình của công suất trong 1 chu kì (công suất trung bình): P  p  RI o2 2 Io2 Nhiệt lượng tỏa ra khi đó là Q  P.t  Rt 2 Cũng trong cùng khoảng thời gian t cho dòng điện không đổi (dòng điện một chiều) qua điện trở R nói trên thì nhiệt lượng tỏa ra là Q  I 2 Rt. I02 Rt 2 I Cho Q  Q   I Rt  I  o . 2 2 I được gọi là giá trị hiệu dụng của cường độ dòng điện xoay chiều hay cường độ hiệu dụng. U E Tương tự, ta cũng có điện áp hiệu dụng và suất điện động hiệu dụng là U  o ;E  o 2 2 Ngoài ra, đối với dòng điện xoay chiều, các đại lượng như điện áp, suất điện động, cường độ điện trường, … cũng là hàm số sin hay cosin của thời gian, với các đại lượng này. Hocmai.vn – Ngôi trường chung của học trò Việt Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12 - Trang | 2 -
Luyện thi đại học KIT-1: Môn Vật Lí ( Thầy Đặng Việt Hùng) Đại cương về dòng điện xoay chiều (P1) Chú ý : u  U o cos( ωt  φu ) i  I o cos( ωt  φi ) Trong mạch điện xoay chiều các đại lượng có sử dụng giá trị tức thời là e  Eo cos( ωt  φe ) p  i 2 R=I o2 Rcos 2 ( ωt  φi ) và các đại lượng sử dụng giá trị hiệu dụng là cường độ dòng điện I, điện áp U, suất điện động E. Ví dụ 1: Dòng điện chạy qua đoạn mạch xoay chiều có dạng i = 200cos(100πt) A, điện áp giữa hai đầu đoạn mạch có giá trị hiệu dụng là 12 V, và sớm pha π/3 so với dòng điện. a) Tính chu kỳ, tần số của dòng điện. b) Tính giá trị hiệu dụng của dòng điện trong mạch. c) Tính giá trị tức thời của dòng điện ở thời điểm t = 0,5 (s). d) Trong một giây dòng điện đổi chiều bao nhiêu lần. e) Viết biểu thức của điện áp giữa hai đầu đoạn mạch. Lời giải: a) Từ biểu thức của dòng điện i = 200cos(100πt) A ta có ω = 100π (rad/s).  2π 1 T  ω  50 (s). Từ đó ta có chu kỳ và tần số của dòng điện là  f  ω  50 Hz.  2π Io 2 b) Giá trị hiệu dụng của dòng điện trong mạch là I    2 A. 2 2 c) Tại thời điểm t = 0,5 (s) thì i = 2cos(10π.0,5) = 0. Vậy tại t = 0,5 (s) thì i = 0. d) Từ câu b ta có f = 50 Hz, tức là trong một giây thì dòng điện thực hiện được 50 dao động. Do mỗi dao động dòng điện đổi chiều hai lần nên trong một giây dòng điện đổi chiều 100 lần. e) Do điện áp sớm pha π/3 so với dòng điện nên có π/3 = φu – φi  φu = π/3 (do φi = 0) Điện áp cực đại là U o  U 2  12 2 V.  π Biểu thức của điện áp hai đầu mạch điện là u  12 2cos 100πt   V.  3 Ví dụ 2: Một mạch điện xoay chiều chỉ có điện trở R = 50 Ω, dòng điện qua mạch có biểu thức i = 2cos(100πt + π/3) A. a) Viết biểu thức điện áp hai đầu mạch điện biết rằng điện áp hiệu dụng là 50 2 V và điện áp nhanh pha hơn dòng điện góc π/6. b) Tính nhiệt lượng tỏa trên điện trở R trong 15 phút. Lời giải:  U o  U 2  50 2. 2  100 V.  a) Ta có  π π π π π φ  φ u  φi    φ u  φi     (rad)  6 6 3 6 2 Biểu thức của điện áp là u = 100cos(100πt + π/2) V. I 2 b) Cường độ hiệu dụng của dòng điện: I  o   2 A. 2 2 Từ đó, nhiệt lượng tỏa ra trong 15 phút (15.60 = 900 (s)) là Q  I2 Rt  2.50.15.60  90000J  90kJ. Hocmai.vn – Ngôi trường chung của học trò Việt Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12 - Trang | 3 -
Luyện thi đại học KIT-1: Môn Vật Lí ( Thầy Đặng Việt Hùng) Đại cương về dòng điện xoay chiều (P1) Ví dụ 3: Một mạch điện xoay chiều có độ lệch pha giữa điện áp và cường độ dòng điện chạy trong mạch là π/2. Tại một thời điểm t, cường độ dòng điện trong mạch có giá trị 2 3 A thì điện áp giữa hai đầu mạch là 50 2 V. Biết điện áp hiệu dụng của mạch là 100 V. Tính giá trị hiệu dụng cường độ dòng điện trong mạch. Lời giải: Do điện áp và dòng điện lệch pha nhau góc π/2 nên giả sử biểu thức của dòng điện và điện áp có dạng như sau u  Uo cos(ωt) 2 2   u   i    π       1  i  I o cos  ωt     I o sin(ωt)  U o   Io    2 i  2 3 A  2 2   50 2   2 3  2 3 3 Thay các giá trị đề bài cho u  50 2 V         1     100 2   Io  Io 2   U  100V  U  100 2 V Từ đó ta được Io  4A   I  2 2 A. Ví dụ 4: Cho một mạch điện xoay chiều có điện áp hai đầu mạch là u = 50 3 cos(100πt + π/3) V. Biết rằng dòng điện qua mạch chậm pha hơn điện áp góc π/2. Tại một thời điểm t, cường độ dòng điện trong mạch có giá trị 3 A thì điện áp giữa hai đầu mạch là 75 V. Biểu thức của cường độ dòng điện trong mạch là  π  π A. i  2 3 cos 100πt   A. B. i  2 3cos 100πt   A.  3  6  π  π C. i  3 cos 100πt   A. D. i  3 cos 100πt   A.  6  6 Lời giải: 2 2 2  u   i   75   3  2 Do điện áp và dòng điện lệch pha nhau góc π/2 nên      1      1   Io  2 3 A.  U o   Io   50 3   Io  π π π π  π Mặt khác, dòng điện chậm pha hơn điện áp góc π/2 nên φi  φ u        i  2 3cos 100πt   A. 2 3 2 6  6 Chọn B. Ví dụ 5: Dòng điện chạy qua đoạn mạch xoay chiều có dạng i = 4cos(100πt + π/6) A, điện áp giữa hai đầu đoạn mạch có giá trị hiệu dụng là 50 V, và sớm pha π/6 so với dòng điện. Biểu thức của điện áp giữa hai đầu đoạn mạch là  π A. u  100cos 100πt   V. B. u  50 2 cos 100πt  V.  6  π  π C. u  50 2 cos 100πt   V. D. u  50 2 cos 100πt   V.  3  3 Lời giải:  U  50V  U o  50 2V    π Từ giả thiết ta có  π   π π π   u  50 2 cos 100πt   V. Chọn D.  φ u  φi   φu     3  6  6 6 3 Ví dụ 6: Một mạch điện xoay chiều có điện áp giữa hai đầu mạch là u = 200cos(100πt + π/3) V. Cường độ hiệu dụng của dòng điện chạy trong mạch là 2 2 A. Biết rằng, dòng điện nhanh pha hơn điện áp hai đầu mạch góc π/3, biểu thức của cường độ dòng điện trong mạch là A. i = 4cos(100πt + π/3) A. B. i = 4cos(100πt + 2π/3) A. C. i  2 2 cos 100πt  π/6  A. D. i  4 2 cos 100πt  π/2  A. Lời giải: Hocmai.vn – Ngôi trường chung của học trò Việt Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12 - Trang | 4 -
Luyện thi đại học KIT-1: Môn Vật Lí ( Thầy Đặng Việt Hùng) Đại cương về dòng điện xoay chiều (P1) I  2 2 A Io  4 A    2π  Từ giả thiết ta có  π   π π 2π   u  4cos 100πt   A. Chọn B. φi  φ u   φi     3   3  3 3 3 Ví dụ 7: Một mạch điện xoay chiều có độ lệch pha giữa điện áp và cường độ dòng điện chạy trong mạch là π/2. Tại một thời điểm t, cường độ dòng điện trong mạch có giá trị 2 3 A thì điện áp giữa hai đầu mạch là 100 6 V. Biết cường độ dòng điện cực đại là 4 A. Điện áp hiệu dụng giữa hai đầu mạch điện có giá trị là A. U = 100 V. B. U = 200 V. C. U = 300 V. D. U = 200 3 V. Lời giải: 2 2  u   i  Do điện áp và dòng điện lệch pha nhau góc π/2 nên       1.  U o   Io  2  100 6  3 100 6 1 U Thay số ta được    1     U o  200 6   U  o  200 3 V. Chọn D.  Uo  4 Uo 2 2   π  u  100cos 100πt  3  V    Ví dụ 8: Một mạch điện xoay chiều có biểu thức của điện áp và cường độ dòng điện là  i  3 cos 100πt  π  A     6 3 Tại một thời điểm t nào đó, cường độ dòng điện qua mạch có giá trị bằng A và đang giảm. Tính điện áp hai đầu 2 mạch sau đó t với 1 1 1 1 a) t  s b) t  s c) t  s d) t  s 200 150 300 600 Lời giải: a) Với những bài toán tìm cường độ dòng điện hay điện áp sau một khoảng thời gian t chúng ta luôn có thể giải bằng hai cách: sử dụng đường tròn lượng giác hoặc phương trình lượng giác. Cách 1: (Sử dụng giải phƣơng trình lƣợng giác)   π 1   π 3  cos 100πt    i  3 cos 100πt      6 2  π π Tại thời điểm t:   6 2   100πt     k2π i '  0 sin 100πt  π   0  6 3      6 π  100πt   k2π 2 1  π  π π 4π a) Tại thời điểm t '  t  t  t   u  100cos 100 πt '   100cos 100πt     100cos  50(V) 200  3  2 3 3 1  π  2π π  3π b) Tại thời điểm t'  t  t  t   u  100cos  100 πt'  100cos 100πt   100cos 0(V) 150  3   3 3  2 1  π  π π 7π c) Tại thời điểm t '  t  t  t   u  100cos 100 πt '   100cos 100πt     100cos  50 3(V ) 300  3  3 3 6 1  π  π π d) Tại thời điểm t'  t  t  t  u 100cos 100  πt'   100cos 100πt      100cosπ 100(  V) 600  3  6 3 Cách 2: (Sử dụng đƣờng tròn lƣợng giác) 3 I0  Theo bài, tại thời điểm t, i   và đang giảm nên có vị trí i(t) như hình vẽ. Góc hợp bởi véc tơ OI và trục Oy 2 2 bằng 300. Hocmai.vn – Ngôi trường chung của học trò Việt Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12 - Trang | 5 -
Luyện thi đại học KIT-1: Môn Vật Lí ( Thầy Đặng Việt Hùng) Đại cương về dòng điện xoay chiều (P1) 1 T  a) Sau đó s   OI quét thêm được góc 900 200 4 và ở vị trí i1(t’) như trên hình, ta dễ dàng tính được cường độ dòng điện khi đó là i1(t ')  I0 cos300  1,5A Do điện áp u sớm pha hơn i góc 900 nên tại thời điểm t’ thì u1(t’) có vị trí như trên hình vẽ. Từ đó suy ra u1(t ')   U 0 cos600  100cos 600  50(V) 1 T  b) Sau đó s   OI quét thêm được góc 1200 150 3 và ở vị trí i2(t’) như trên hình, ta dễ dàng tính được cường độ dòng điện khi đó là i2(t ')  I0   3A Do điện áp u sớm pha hơn i góc 900 nên tại thời điểm t’ thì u2(t’) có vị trí như trên hình vẽ. Từ đó suy ra u2(t ')  0 1 T  c) Sau đó s   OI quét thêm được góc 600 và 300 6 ở vị trí i3(t’) như trên hình, ta dễ dàng tính được cường 3 độ dòng điện khi đó là i3(t ')  I0cos600   A 2 Do điện áp u sớm pha hơn i góc 900 nên tại thời điểm t’ thì u3(t’) có vị trí như trên hình vẽ. Từ đó suy ra u3(t ')   U 0cos300  100cos300  50 3(V) 1 T  d) Sau đó s   OI quét thêm được góc 300 và 600 12 ở vị trí i4(t’) như trên hình, ta dễ dàng tính được cường độ dòng điện khi đó là i4(t ')  0 Do điện áp u sớm pha hơn i góc 900 nên tại thời điểm t’ thì u4(t’) có vị trí như trên hình vẽ. Từ đó suy ra u4(t ')  U0  100(V)   π u  100 3 cos 100πt  4  V Ví dụ 9: Một mạch điện xoay chiều có biểu thức của điện áp và cường độ dòng điện là    i  2 2 cos 100πt A    Tại một thời điểm t nào đó, cường độ dòng điện qua mạch có giá trị bằng  6A và đang tăng. Điện áp giữa hai đầu 1 đoạn mạch sau đó s là 300 A. 50 3V B. 50 3V C. 50 6V D. 50 6V Lời giải: Cách 1: (Sử dụng giải phƣơng trình lƣợng giác) Hocmai.vn – Ngôi trường chung của học trò Việt Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12 - Trang | 6 -
Luyện thi đại học KIT-1: Môn Vật Lí ( Thầy Đặng Việt Hùng) Đại cương về dòng điện xoay chiều (P1)  3 i  2 2 cos 100πt    6  cos 100πt    5π +) Tại thời điểm t:   2  100πt    k2π i '  0  sin 100πt   0 6  1  π  π   3π  +) Tại thời điểm t'  t   u 100 3cos 100  πt'   100 3cos 100πt   100 3cos    50  6( V) 300  4  12   4  Chọn D. Cách 2: (Sử dụng đƣờng tròn lƣợng giác) I0 3 +) Tại thời điểm t ta tính được i   và đang tăng 2  nên có vị trí i(t) như hình vẽ. Góc hợp bởi véc tơ OI và trục Oy bằng 600. 1 T  +) Sau s  thì OI quét thêm được góc 600 và khi 300 6 đó i(t’) = 0. Do u chậm pha hơn i góc 450 nên ở thời điểm 2 t’ thì u(t ')  U0cos450  100 3.  50 6(V) 2 Chọn D. Giáo viên: Đặng Việt Hùng Nguồn : Hocmai.vn Hocmai.vn – Ngôi trường chung của học trò Việt Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12 - Trang | 7 -

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

THÔNG TIN

TRỢ GIÚP

HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.