Bài giảng Dòng điện xoay chiều-Bài 4 docx

Đặng Việt Hùng Bài giảng Dòng điện xoay chiều Mobile: 0985074831 I. CễNG SUT MCH IN XOAY CHIU 1) Biu thc ca cụng sut Cho mch in xoay chiu cú biu thc in ỏp v dũng in ( ) ( ) ( ) ( ) 0 u u 0 i i u U cos t V U 2cos t V i I cos t A I 2cos t A = + = + = + = + Cụng sut ca mch c cho bi P = U.I.cos , vi = u i l lch pha ca u v i. 2) in nng tiờu th ca mch in in nng tiờu th ca mch in l W = P.t , vi t l thi gian dũng in chy trong mch, n v giõy, (s). Vớ d . Cho mch in xoay chiu RLC ni tip cú L = 1/ (H). Biu thc in ỏp v dũng in trong mch l = + = + u 120 2cos 100 t V 6 i 2 2cos 100t A 3 a) Tớnh giỏ tr ca in tr R. b) Tớnh cụng sut tiờu th ca mch in. c) Tớnh in nng m mch tiờu th trong 1 gi. Hng dn gii: a) Tng tr v lch pha ca u, i trong mch l ( ) 2 2 2 L C L C R Z Z 60 Z 60 Z Z 1 tan 6 3 6 6 R 3 + = = = = = = Gii h trờn ta c 2 2 2 C L R 3R 60 R 30 3 . R Z Z 3 + = = = b) Cụng sut tiờu th ca on mch l P UIcos 120.2.cos 120 3 W. 6 = = = c) in nng mch tiờu th trong 1 gi (hay 3600 s) l W P.t 120 3.3600 432 3 kJ. = = = II. H S CễNG SUT 1) Khỏi nim h s cụng sut i lng cos trong cụng thc tớnh cụng sut P = UIcos c gi l h s cụng sut ca mch in xoay chiu. 2) Cụng thc tớnh h s cụng sut a) Theo khỏi nim h s cụng sut ta cú 0 0 P 2P cos UI U I = = b) Theo gin ta cú = = = = R U I.R R R cos cos , (*) U I.Z Z Z (*) l cụng thc tớnh giỏ tr ca h s cụng sut trong cỏc bi toỏn thng gp. 3) Biu thc tớnh cụng sut khi mch cú R Ta cú 2 2 R U P UIcos UI. .IR I R P I R. Z Z = = = = = Vớ d 1: Cho mch in RL. Nu t vo hai u mch in hiu in th 220 V, tn s 50 Hz thỡ cng hiu dng ca dũng in qua mch l 2A, v lch pha so vi in ỏp gúc /4. a) Tỡm R, L. b) Tỡm cụng sut tiờu th ca mch. Hng dn gii: a) Tng tr ca mch l Z = 220/2 = 110 . O r L U r C U r LC U r R U r U r I Bi ging 4: CễNG SUT MCH IN XOAY CHIU Đặng Việt Hùng Bài giảng Dòng điện xoay chiều Mobile: 0985074831 lch pha ca u v i l /4 nờn R 1 cos R Zcos 110. 55 2 . Z 2 = = = = Mt khỏc, mch ch cú R v L nờn u nhanh pha hn i gúc /4. Khi ú L L L Z Z 55 2 0,778 tan Z R.tan 55 2 L (H) 4 R 4 100 = = = = = = b) Cụng sut tiờu thu ca mch l 1 P UIcos 220.2. 220 2 W. 2 = = = Vớ d 2 : Cho mch in xoay chiu RLC cú U = 220 V, R = 100 , L = 0,5 (H), t C cú in dung thay i c. Dũng in cú tn s 50 Hz, t c iu chnh cú giỏ tr C = 10 5 (F). a) Tớnh tng tr ca mch. b) Tớnh cng hiu dng ca mch c) Tỡm C cng qua mch cc i. d) Tớnh h s cụng sut trong hai trng hp trờn. Hng dn gii: Ta cú L C Z L 157 100 rad/s 1 Z 318,5 C = = = = = a) Tng tr ca mch ( ) 2 2 L C Z R Z Z 190 . = + = b) Cng hiu dng U 220 I 1,16A. Z 190 = = = c) T bi u th c ( ) 2 2 L C U 220 I Z R Z Z = = + ta thy I max thỡ Z min hay mch cú cng hng in. Khi ú ( ) 2 5 L C 2 2 1 1 Z Z 0 LC 1 C 2.10 (F). L 100 .0,5 = = = = = d) H s cụng sut ca mch in: Khi 5 R 100 C 10 (F) cos 0,526. Z 190 = = = = Khi 5 min R R C 2.10 (F) cos 1. Z R = = = = III. CễNG SUT, H S CễNG SUT CA MT S LOI ON MCH IN THNG GP Mch ch cú R Mch ch cú L Mch ch cú C c im : 2 0 cos 1 P UI I R = = = = c im : cos 0 P 0 2 = = = c im : cos 0 P 0 2 = = = Mch RL Mch RC Mch LC c im : 2 2 L 2 2 2 L L Z R Z R cos P I R R Z Z tan R = + = = + = c im : 2 2 C 2 2 2 C C Z R Z R cos P I R R Z Z tan R = + = = + = c im : L C Z Z Z P 0 2 = = = Mch RL (cun dõy cú thờm r 0) Mch RLC (cun dõy cú thờm r 0 ) H s cụng sut 0 2 2 2 2 0 L L R R r cos R Z (R r) Z + = = + + + Cụng sut ta nhit trờn ton mch l H s cụng sut 0 2 2 2 2 2 0 L C L L C R R r cos R (Z Z ) (R r) Z (Z Z ) + = = + + + Cụng sut ta nhit trờn ton mch l Đặng Việt Hùng Bài giảng Dòng điện xoay chiều Mobile: 0985074831 2 2 2 L U P I (R r), I (R r) Z = + = + + Cụng sut ta nhit trờn R l 2 R 2 2 L U P I R, I (R r) Z = = + + 2 2 2 L C U P I (R r), I (R r) (Z Z ) = + = + + Cụng sut ta nhit trờn R l 2 R 2 2 L C U P I R, I (R r) (Z Z ) = = + + Chỳ ý: - Cụng sut P = UIcos l cụng sut tiờu th trờn ton mch in, cũn cụng sut 2 P I R = l cụng su t t a nhi t khi m ch cú i n tr R, m t ph n cụng su t c a m ch b hao phớ d i d ng cụng su t t a nhi t cũn ph n l n l cụng su t cú ớch, khi ú 2 cú ớch hao phớ cú ớch P P P UIcos P I R = + = + M 2 hao phớ P P I P R Ucos Ucos = = T cụng thc tớnh cụng sut hao phớ trờn cho thy lm gim i cụng sut hao phớ thỡ ngi ta tỡm cỏch nõng cao h s cụng sut. V trong thc t thỡ khụng s dng nhng thit b m cú h s cụng sut cos < 0,85. - Hiu sut ca mch in (thit b tiờu th in) l cú ớch P H .100% P = Vớ d 1: Mt mch in gm mt cun dõy cú t cm L = 0,5/ (H), mt t in cú in dung C = 10 4 / (F) v mt in tr thun R = 50 mc nh hỡnh v. in tr cun dõy nh khụng ỏng k. in ỏp gia hai u on mch AB cú tn s f = 50 Hz v cú giỏ tr hiu dng U = 100 V. a) Tớnh tng tr v cụng sut tiờu th ca on mch. b) Tớnh lch pha ca in ỏp gia hai im A v N i vi in ỏp gia hai im M v B. Hng dn gii: a) Ta cú: L C 1 100, Z L 50, Z 100. C = = = = = Tng tr ca mch ( ) 2 2 L C Z R Z Z 50 2 . = + = Cng hiu dng ca mch U 100 I 2 A Z 50 2 = = = Cụng sut tiờu th ca mch l P = I 2 R = 2.50 = 100 W. b) lch pha ca u AN v i tha món AN L AN AN u i Z 50 tan 1 R 50 4 4 = = = = = lch pha ca in ỏp hai im MB v i tha món MB L C AN MB u i Z Z 50 tan 0 0 2 2 = = = = Theo cụng thc chng pha ta cú lch pha gia hai im AN vi hai im MB l ( ) ( ) AN MB AN MB u u u i u i 3 4 2 4 = = = Vớ d 2: Mt mch in AB gm mt in tr thun R = 50 , mc ni tip vi mt cun dõy cú t cm L = 1/ (H) v in tr hot ng r = 50 . in ỏp hai u mch l ( ) = AB u 100 2cos 100 t V. a) Tớnh tng tr ca on mch. b) Vit biu thc cng dũng in tc thi i qua on mch v biu thc in ỏp tc thi hai u cun dõy. c) Tớnh cụng sut ta nhit trờn in tr, ca cun dõy v ca on mch. d) Mun cho cng dũng in tc thi cựng pha vi in ỏp tc thi hai u on mch thỡ phi mc ni tip thờm vo on mch núi trờn mt t in cú in dung C bng bao nhiờu ? Tớnh cụng sut ta nhit ca on mch in lỳc ú. Hng dn gii : a) Ta cú cm khỏng ca mch Z L = L = 100 . Tng tr ca mch ( ) 2 2 2 2 L Z R r Z 100 100 100 2 . = + + = + = b) Vit biu thc ca i v u d Gi biu thc cng dũng in trong mch l i = I 0 cos(100t + i ) A. Đặng Việt Hùng Bài giảng Dòng điện xoay chiều Mobile: 0985074831 Ta cú o o L u i i U 100 2 I 1A Z 100 2 i cos 100 t A. 4 Z 100 tan 1 rad. R r 100 4 4 = = = = = = = = = = + Tng tr ca cun dõy 2 2 2 2 d L Z r Z 50 100 50 5 . = + = + = i n ỏp c c i hai u cu n dõy l 0d 0 d U I .Z 1.50 5 50 5 V. = = = l ch pha c a c a u d v i th a món d d L r 1 tan 0,46rad. Z 2 = = M d d d u i u d i 0,46 u 50 5cos 100t 0,46 V 4 4 = = + = = + c) Tớnh cụng sut tiờu th Trờn in tr R : 2 2 0 R I P I R R 25W. 2 = = = Trờn cun dõy cú in tr r : 2 2 0 d I P I r r 25W. 2 = = = Trờn ton mch : ( ) ( ) 2 2 0 I P I R r R r 50W. 2 = + = + = d) Khi mc thờm vo mch mt t cú in dung C thỡ lch pha ca u v i tha món L C Z Z tan R r = + u v i cựng pha thỡ 4 2 L C 2 1 10 0 Z Z LC 1 C F L = = = = = Khi ú thỡ x y ra hi n t ng c ng h ng i n v c ng hi u d ng c a dũng i n t giỏ tr c c i nờn cụng su t t a nhi t c a m ch c ng t giỏ tr c c i ( ) ( ) ( ) 2 2 2 max max 2 U U P I R r R r 100W. R r R r = + = + = = + + Vớ d 3: Cho mch in RLC cú = = 4 10 R 100 3 , C (F), 2 cun dõy thun cm cú t cm L thay i c. in ỏp gia hai u on mch l u = 200cos(100t) V. Xỏc nh t cm ca cun dõy khi a) h s cụng sut ca mch cos = 1. b) h s cụng sut ca mch = 3 cos . 2 Hng dn gii : T gi thit ta cú Z C = 200 . Ta cú cụng thc tớnh h s cụng sut 2 2 L C R R cos Z R (Z Z ) = = + a) Khi L C L 2 cos 1 R Z Z Z 0 Z 200 L (H). = = = = = b) Khi 2 2 2 2 2 L C L C 3 R R cos 4R 3Z 4R 3R 3(Z Z ) Z Z 100. 2 Z 3 = = = = + = = T ú ta tỡm c hai giỏ tr ca Z L l Z L = 100 v Z L = 300 , tng ng vi cỏc giỏ tr L = 1/ (H), L = 3/ (H). Vớ d 4: (Trớch thi TSH 2010) t in ỏp xoay chiu cú giỏ tr hiu dng v tn s khụng i vo hai u on mch gm bin tr R mc ni tip vi t in cú in dung C. Gi in ỏp hiu dng gia hai u t in, gia hai u bin tr v h s cụng sut ca on mch khi bin tr cú giỏ tr R 1 ln lt l U C1 , U R1 v cos 1 ; khi bin tr cú giỏ tr R 2 thỡ cỏc giỏ tr tng ng núi trờn l U C2 , U R2 v cos 2 . Bit U C1 = 2U C2 , U R2 = 2U R1 . Giỏ tr ca cos 1 v cos 2 l A. 1 2 1 1 cos , cos . 5 3 = = B. 1 2 1 2 cos , cos . 3 5 = = C. 1 2 1 2 cos , cos . 5 5 = = D. 1 2 1 1 cos , cos . 2 2 2 = = Hng dn gii: §Æng ViÖt Hïng Bµi gi¶ng Dßng ®iÖn xoay chiÒu Mobile: 0985074831 Do điện áp hai đầu mạch không thay đổi trong hai trường hợp của R nên ta có C C R R 1 1 2 1 1 1 1 2 2 1 1 1 2 U 2U ,U 2U C 2 2 2 2 2 2 2 2 R C R C R C R C1 R1 U U U U U U U U 4U U 2U 4 = = = + = + ←→ + = + ⇔ = 1 1 1 1 2 1 R 1 1 2 2 R C R R R 2 U R 1 cosφ Z U 5 U U U 5U U 2U 2 cosφ U U 5  = = =   → = + = →   = = =   Vậy chọn C đúng. . i ) A. Đặng Việt Hùng Bài giảng Dòng điện xoay chiều Mobile: 09850 748 31 Ta cú o o L u i i U 100 2 I 1A Z 100 2 i cos 100 t A. 4 Z 100 tan 1 rad. R r 100 4 4 = = = = =. Việt Hùng Bài giảng Dòng điện xoay chiều Mobile: 09850 748 31 lch pha ca u v i l /4 nờn R 1 cos R Zcos 110. 55 2 . Z 2 = = = = Mt khỏc, mch ch cú R v L nờn u nhanh pha hn i gúc /4. Khi ú. Đặng Việt Hùng Bài giảng Dòng điện xoay chiều Mobile: 09850 748 31 I. CễNG SUT MCH IN XOAY CHIU 1) Biu thc ca cụng sut Cho mch in xoay chiu cú biu thc in ỏp v dũng