Bài 12. Đại cương về dòng điện xoay chiều

Bài 12. Đại cương về dòng điện xoay chiều tài liệu, giáo án, bài giảng , luận văn, luận án, đồ án, bài tập lớn về tất cả...

KIỂM TRA BÀI CŨ Câu 1:Hãy nêu khái niệm về dòng điện không đổi và phát biểu định luật Jun? Câu 2:Hãy nhắc lại biểu thức tính từ thông và biểu thức tính suất điện động cảm ứng? Cách qui ước chiều của dòng điện cảm ứng? Trường THPT Gò Công Đông VÕ THỊ LIÊN TRẢ LỜI CÂU HỎI Câu 1: +Khái niệm về dòng điện không đổi:Dòng điện không đổi là dòng điện có chiều và cường độ không đổi theo thời gian. +Nhiệt lượng toả ra ở một vật dẫn tỉ lệ thuận với điện trở của vật dẫn ,với bình phương cường độ dòng điện và với thời gian dòng điện chạy qua vật dẫn đó. 2 Q RI t= Trường THPT Gò Công Đông VÕ THỊ LIÊN TRẢ LỜI CÂU HỎI Câu 2:+Biểu thức tính từ thông qua mạch kín: cosBS α Φ = +Biểu thức tính suất điện động cảm ứng: c e t ∆Φ = − ∆ +Cách qui ước chiều dòng điện cảm ứng:Dòng điện cảm ứng xuất hiện trong mạch kín có chiều sao cho từ trường cảm ứng có tác dụng chống lại sự biến thiên của từ thông ban đầu qua mạch kín. Dòng điện xoay chiều sử dụng rất phổ biến trong thực tế .Vậy dòng điện xoay chiều là gì?nguyên tắc tạo ra nó như thế nào và trong thực tế khi nói về dòng điện xoay chiều ta quan tâm đến giá trị gì của nó ? Trường THPT Gò Công Đông VÕ THỊ LIÊN BÀI 12 I.KHÁI NIỆM VỀ DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU II.NGUYÊN TẮC TẠO RA DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU III.GIÁ TRỊ HIỆU DỤNG Thế nào là dòng diện xoay chiều? I.KHÁI NiỆM VỀ DÒNG ĐiỆN XOAY CHIỀU: Dòng điện xoay chiều được hiểu là dòng điện có cường độ là hàm số sin hay côsin của thời gian ϕω ϕ π π ω ω ϕω + == > += t f T I i tCosIi .2 2 0 )(. 0 0 :Cường độ tức thờiA) :Cường độ cực đại(A) :Tần số góc(rad/s) :pha ban đầu(rad) :pha của I ở thời điểm t(rad) Xác định giá trị cực đại ,tần số góc,chu kì ,tần số,pha ban đầu của các dòng điện xoay chiều có cường độ tức thời(tính ra Ampe) cho bởi : tic tib tia π π π π π 100cos25) ) 3 100cos(22) ) 4 cos(5) −= −= += 0 0 ) 5 , 100 / , 4 2 2 1 100 50 1 50 ) 2 2 , 100 / , 3 1 , 50 50 ) 5 2 cos(100 ) 5 2 , 100 / , 1 , 50 50 o a I A rad s rad T s f Hz T b I A rad s rad T s f Hz c i t I A rad s rad T s f Hz π ω π ϕ π π ω π π ω π ϕ π π ω π ϕ π = = = = = = = = = = = − = = = + = = = = = Đồ thị của I theo t có dạng như thế nào? O t i I o T/8 T Đồ thị hình sin của I cắt: 1.Trục hoành tại những điểm có toạ độ bằng bao nhiêu? 2.Trục tung tại điểm có toạ độ bằng bao nhiêu I o ? a)Đồ thị cắt trục hoành tại những điểm có tọa độ Với K=0,1,2…. 2 ) 48 ( T K TT ++ b)Đồ thị cắt trục tung tại điểm có tọa độ: Ta có: 2 2 2 ) 4 (.0 4 1) 4 (: ) 8 . 2 ( 8 0 00 0 000 I ICosIthìiKhit CosOCosSuyra I T T CosIiIthìi T Khit ==−== −=⇒==+ =+=⇒== π π ϕϕ π ϕ π A B C D T/2 T/4 E Dòng điện xoay chiều được tạo ra như thế nào? Nếu có một cuộn dây dẫn dẹt hình tròn ,hai đầu khép kín,quay xung quanh một trục cố định đồng phẳng với cuộn dây đặt trong một từ trường đều có phương vuông góc với trục quay. Hãy nhắc lại biểu thức tính từ thông qua mạch B  ω B  n  α BÀI 12 NÔI DUNG II.NGUYÊN TẮC TẠO RA DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU I.KHÁI NIỆM VỀ DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU GIÁ TRỊ HIỆU DỤNG II.NGUYÊN TẮC TẠO RA DÒNG ĐiỆN XOAY CHIỀU: Một cuộn dây dẫn dẹt hình tròn,giả sử hai đầu dây khép kính,quay xung quanh một trục cố định đồng phẳng với cuộn dây đặt trong I.SUẤT ĐIỆN ĐỘNG XOAY CHIỀU 1.Nguyên tắc hoạt động Cho khung dây có diện tích S, N vòng quay với tốc độ góc ω từ trường có cảm ứng từ B vuông goc với trục quay Từ thông gởi qua khung dây Φ = NBScos(ωt +ϕ) Từ thông biến thiên điều hòa theo thời gian nên khung dây suất suất điện động cảm ứng I.SUẤT ĐIỆN ĐỘNG XOAY CHIỀU 1.Nguyên tắc hoạt động 2.Biểu thức: Suất điện động cảm ứng e = - Φ’= NBSωcos(ωt +ϕ0) Hay : e = E0 cos(ωt +ϕ0) Với E0 = NBSω Nhận xét : suất điện động sớm pha từ thông góc π/2 II ĐIỆN ÁP XOAY CHIỀU DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU II ĐIỆN ÁP XOAY CHIỀU DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU Nối hai cực máy phát điện xoay chiều với đoạn mạch tiêu thụ điện mạch xuất dòng điện cưỡng với tần số của suất điện động máy phát tạo Giữa hai đầu đoạn mạch xuất dòng đện xoay chiều theo thời gian dạng sin: Hiệu điện xoay chiều hay điện áp xoay chiều u u i t II ĐIỆN ÁP XOAY CHIỀU DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU Tổng quát : Biểu thức điện áp: u = U0cos(ωt+ϕu) Biiểu thức cưởngđộ dòng điện: i = I0cos(ωt+ϕi) U0, I0 : gọi là… u,i : gọi là… ϕu ϕi : gọi là… Độ lệch pha điện áp cường độ dòng điện ϕ = ϕu- ϕi ϕ> : u sớm pha I ϕ < : u trễ pha i III DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU TRONG ĐOẠN MẠCH CHỈ CHỨA ĐIỆN TRỞ: R Đặt vào hai đầu đoạn mạch chứa R điện áp xoay chiều u = U0cosωt u Trong khoảng ∆t   = t, từ thông qua cuộn dây:   NBS cos   NBS cos t với N số vòng dây, S diện tích vòng. -  biến thiên theo thời gian t nên cuộn dây xuất suất điện động d cảm ứng: e    NBSsint dt - Nếu cuộn dây kín có điện trở R cường độ dòng điện cảm ứng cho bởi: NBS i sint R Vậy, cuộn dây xuất dòng điện xoay chiều với tần số góc  cường độ cực đại: I     NBS R Nguyên tắc: dựa vào tượng cảm ứng điện từ. III. Giá trị hiệu dụng - Cho dòng điện xoay chiều i  I cos t  chạy qua điện trở R, công suất tức thời tiêu thụ R p  Ri  RI 02 cos t  - Giá trị trung bình công suất chu kì: p  RI m2 cos 2t - Kết tính toán, giá trị trung bình công suất chu kì (công suất trung bình): P  p  RI 02 - Đưa dạng giống công thức Jun-Lenxơ cho dòng điện không đổi: P  RI I2 I Nếu ta đặt: I  Thì I  2 I: giá trị hiệu dụng cường độ dòng điện xoay chiều (cường độ hiệu dụng) Trang Đại cương dòng điện xoay chiều - Biên soạn: Nguyễn Đình Vụ - email: nguyendinhvu@thuvienvatly.com - phone: 0948249333 1.Định nghĩa: Cường độ hiệu dụng dòng điện xoay chiều đại lượng có giá trị cường độ dòng điện không đổi, cho qua điện trở R công suất tiêu thụ R dòng điện không đổi công suất trung bình tiêu thụ R dòng điện xoay chiều nói trên. 2. Ngoài ra, dòng điện xoay chiều, đại lượng hiệu điện thế, suất điện động, cường độ điện trường, … hàm số sin hay cosin thời gian, với đại lượng : Giá trị cực đại Giá trị = hiệu dụng B.BÀI TOÁN. Dạng 1. Đại cương dòng điện xoay chiều. I.Phương pháp. 1.Tính toán dòng điện xoay chiều. a.Biểu thức điện áp tức thời dòng điện tức thời: u  U cos t  u  i  I cos t  i  Với   u  i độ lệch pha u so với i, có  +Nếu   u nhanh pha i. +Nếu   u chậm pha i. +Nếu   u pha i.      u   i  +Nếu    2n  1 (n  0, 1, 2, ) thời điểm ta có:        U0   I0  b.Dòng điện xoay chiều: i  I cos t  i   I cos  2 ft  i   -Mỗi giây đổi chiều f lần.   -Nếu pha ban đầu i   i  giây đổi chiều (2 f  1) lần. 2.Các toán liên quan đến thời gian. a.Xác định cường độ dòng điện tức thời: Ở thời điểm t1 cho i  i1 , hỏi thời điểm t2  t1  t i  i2  ? (hoặc thời điểm t1 cho u  u1 , hỏi thời điểm t2  t1  t u  u2  ? ). -Tính độ lệch pha i1 i2 :   .t tính độ lệch pha u1 u2 :   .t -Xét độ lệch pha: i2  i1 +Nếu   2n với n  0,1, 2, thì:  u2  u1 i2  i1 +Nếu    2n  1  với n  0,1, 2, thì:  u2  u1 i12  i22  I 02  +Nếu    2n  1 với n  0,1, 2, thì:  2 2 u1  u2  U    i  i2  I cos   arccos       I0     +Nếu  thì:  (Lấy dấu (+) trước arccos i1 (u1 )     u u  U cos  arccos        I      giảm lấy dấu (-) trước arccos i1 (u1 ) tăng). b.Tìm thời điểm để dòng điện điện áp nhận giá trị định. -Để xác định thời điểm dùng giải phương trình lượng giác dùng vòng tròn lượng giác. Khi toán yêu cầm tìm hai thời ĐẠI CƯƠNG VỀ DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU Bài 12 I MỤC TIÊU BÀI HỌC - Viết biểu thức định nghĩa dòng điện xoay chiều tên đại lượng có công thức chu kì tần số -Phát biểu định nghĩa cường độ dòng điện hiệu dụng, hiểu ý nghĩa giá trị hiệu dụng khác hiệu điện thế, cường độ điện trường, cảm ứng từ, suất điện động … II CHUẨN BỊ Giáo viên: Mô hình đơn giản máy phát điện xoay chiều Học sinh: Ôn lại khái niệm dòng điện không đổi, dòng điện biến thiên định luật Jun III HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC Bài - Sau học xong hai chương DAO ĐỘNG CƠ SÓNG CƠ ta thấy phương trình dao động điều hòa phương trình sóng có dạng tương đồng (có dạng) Hôm ta tìm hiểu thêm dạng phương trình tương tự phương trình tức thời đại lượng dòng điện điện áp dòng điện xoay chiều Dòng điện xoay chiều có đặc điểm ta tìm hiểu bài: “ĐẠI CƯƠNG VỀ DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU” Hoạt động 1: Khái niệm dòng điện xoay chiều Hoạt động giáo Hoạt động học sinh Nội dung viên - Giới thiệu cho hs tiếp I Khái niệm dòng điện xoay xúc với phương trình - So sánh rút chiều dòng điện xoay đại lượng tương ứng - Phương trình dòng điện xoay chiều hình sin - I0 > gọi giá chiều hình sin i = I cos(ωt + ϕ ) - Từ phương trình yêu trị cực đại dòng điện cầu hs nhớ lại kiến thức tức thời Trong đó: I0 > gọi giá trị cũ, so sánh với đại - ω > gọi tần cực đại dòng điện tức thời lượng đặc trưng cho dao số góc - ω > gọi tần số góc động điều hòa, tìm đại T = 2π 2π T= ω gọi chu lượng đặc trưng cho ω gọi chu kì i dòng điện i? kì i f = 1/T gọi tần số i f = 1/T gọi tần số - α = ωt+φ gọi pha i i - α = ωt+φ gọi pha - Nhận xét kết luận i Hoạt động 2: Nguyên tắc tạo dòng điện xoay chiều - Đặt giả thuyết cuộn II Nguyên tắc tạo dòng điện dây quay từ xoay chiều r xoay chiều xuất trường - Dòng điện Bdây kín ta quay vòng - Viết công thức tính từ Φ = NBS cos ωt vòng thông qua mạch? dây kín đór môt từ trường B góc không đổi ω với vận tốc r n r B - Nếu xét khoảng thời gian nhỏ Hãy viết phương trình suất điện - Sđđ dây dΦ động cuộn dây e=− = NBS sin ωt dt - Dòng điện vòng -Khi quay vòng dây khoảng - Dòng điện cuộn dây thời gian t > từ thông qua mạch NBS Φ = NBS cos ωt dây đươc tính i = sin ωt R - Theo định luật Faraday ta có nào? e=− - Đặt theo gợi ý GV I0 = NBS R - Gợi ý hs đặt - Nhận xét kết luận dΦ = NBS sin ωt dt Nếu vòng dây kín có điện trở R - Ghi kết luận i= NBS NBS sin ωt I0 = R R - Đặt i = I sin ωt Ta Hoạt động 3: Giá trị hiệu dụng III Giá trị hiệu dụng I - Theo dõi giả thuyết I= - Yêu cầu hs phát biểu GV gọi dòng điện hiệu - Vậy đinh nghĩa cường độ - Công suất mạch dụng dòng điện - Định nghĩa cường độ dòng điện - Giới thiệu đại - Ghi nhận lượng có giá trị hiệu dụng công thức tính hiệu dụng: (SGK) * Ngoài cường độ dòng điện có trị hiệu dụng đại lương khác điện xoay chiều điều có trị hiệu dụng Giá trị cực đại Giá trị hiệu dụng = - Định nghĩa (SGK) IV CỦNG CỐ VÀ BTVN hết tập sách giáo khoa Nhắc lại kiến thức học nhà làm ... thông góc π/2 II ĐIỆN ÁP XOAY CHIỀU DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU II ĐIỆN ÁP XOAY CHIỀU DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU Nối hai cực máy phát điện xoay chiều với đoạn mạch tiêu thụ điện mạch xuất dòng điện cưỡng với... suất điện động máy phát tạo Giữa hai đầu đoạn mạch xuất dòng đện xoay chiều theo thời gian dạng sin: Hiệu điện xoay chiều hay điện áp xoay chiều u u i t II ĐIỆN ÁP XOAY CHIỀU DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU... thiên đồng pha , biên độ xác định U0 I0 = R IV CÁC GIÁ TRỊ HIỆU DỤNG: Dòng điện xoay chiều tỏa nhiệt Cho dòng điện xoay chiều qua điện trở R thời gian t Công suất tỏa nhiệt tức thời: p = Ri p = RI