Tổng ôn lý thuyết điện xoay chiều

Tài liệu luyện thi THPT Quốc gia 2017 Tổng ôn Lý thuyết ngày cuối (Tặng học sinh online) HỆ THỐNG LÝ THUYẾT ĐIỆN XOAY CHIỀU I HIỆU ĐIỆN THẾ DAO ĐỘNG ĐIỀU HỒ DỊNG ĐIỆN XOAY CHIỀU : Hiệu điện dao động điều hoà: Xét khung dây kim loại có diện tích S, N vòng dây quay quanh trục đối xứng ur ur x’x từ trường B ( B ⊥ x ' x ) với vận tốc góc ω Trong khung dây xuất suất điện động biến thiên điều hoà: x’ ∆Φ = ωNBSsin ωt = E sin ωt ∆t với E = ωNBS e=− Nếu hai đầu khung dây nối với mạch ngồi suất điện động biến thiên điều hồ gây mạch ngồi hiệu điện biến thiên điều hoà với tần số góc ω Chọn điều kiện ban đầu thích hợp, biểu thức hiệu điện có dạng: u = U sin ωt Dòng điện xoay chiều: Hiệu điện dao động điều hoà tạo mạch dòng điện dao động cưỡng với tần số góc ω: i = I0 sin(ωt + ϕ) ( ϕ độ lệch pha dòng điện hiệu điện phụ thuộc vào tính chất mạch điện) Dòng điện dòng điện biến thiên điều hồ gọi dòng điện xoay chiều - Chu kì dòng điện xoay chiều: T = 2π ω T - Pha dao động dòng điện : (ωt + ϕ ) - giá trị tức thời cường độ dòng điện : i (Trên thực tế đại lượng khơng có ý nghĩa đo lường hay tính tốn lẽ mạng điện mà sử dụng có tần số nằm khoảng 46 – 64,5 Hz có nghĩa dòng điện biến đổi chiều hàng trăm lần giây theo giá trị tức thời dòng điện thay đổi với tốc độ cực lớn mà - Tần số dòng điện: f = ta gần khơng thể đo đếm xác được) Cường độ hiệu dụng hiệu điện hiệu dụng: I0 - Cường độ hiệu dụng: I = (I0 cường độ dòng điện cực đại) Cường độ hiệu dụng định nghĩa sau : Cường độ hiệu dụng dòng điện xoay chiều đại lượng có giá trị cường độ dòng điện không đổi, cho qua điện trở R cơng suất tiêu thụ R bởidòng điện khơng đổi cơng suất trung bình tiêu thụ R dòng điện xoay chiều nói trên(theo SGK vật lý 12) U0 - Hiệu điện hiệu dụng: U = (U0 hiệu điện cực đại) E0 - Suất điện động hiệu dụng: E = (E0 suất điện động cực đại) II DỊNG ĐIỆN XOAY CHIỀU TRONG ĐOẠN MẠCH CHỈ CĨ ĐIỆN TRỞ THUẦN, CUỘN CẢM HOẶC TỤ ĐIỆN : Đoạn mạch có Đoạn mạch có Đoạn mạch có điện trở cuộn cảm tụ điện B B A B A A Sơ đồ R C L mạch - Điện trở R Đặc điểm - Cảm kháng: ZL = ωL = 2πfL - Hiệu điện hai đầu đoạn - Dung kháng: 1 ZC = = ωC 2πfC Hiệu điện hai đầu đoạn - Hiệu điện hai đầu đoạn Học tập chìa khóa thành công ! Trang 1/4 Tài liệu luyện thi THPT Quốc gia 2017 Tổng ôn Lý thuyết ngày cuối (Tặng học sinh online) mạch biến thiên điều hoà pha với dòng điện Định luật Ohm I= mạch biến thiên điều hoà sớm mạch biến thiên điều hoà trễ pha dòng điện góc U R I= π pha so với dòng điện góc U ZL I= π U ZC III DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU TRONG ĐOẠN MẠCH RLC CƠNG SUẤT CỦA DỊNG ĐIỆN XOAY CHIỀU Dòng điện xoay chiều đoạn mạch RLC : Giả sử hai đầu đoạn mạch RLC có hiệu điện u = U sin ωt L C R mạch có dòng điện xoay chiều i = I0 sin(ωt − ϕ) ; A B đó: I0 = U0 Z Z = R + (ZL − ZC ) : gọi tổng trở đoạn mạch RLC tgϕ = Z L − ZC ( ϕ góc lệch pha hiệu điện hai đầu đoạn mạch với cường độ dòng điện qua mạc h) R Hiện tượng cộng hưởng đoạn mạch RLC nối tiếp : Khi tượng cộng hưởng xảy ra: I = Imax ⇒ Z = Zmin ⇔ Z L − Z C = ⇒ LCω = U => Cường độ dòng điện cực đại là: Imax = R => Hiệu điện hai đầu đoạn mạch cường độ dòng điện pha => Công suất mạch đạt cực đại => Hiệu điện hai đầu điện trở đạt cực đại => Hệ số công suất mạch đạt mức tối đa : 100% ( Và vài cách diễn tả khác ) Công suất dòng điện xoay chiều : Biểu thức : P = UIcosϕ cosϕ gọi hệ số công suất xác định : cos ϕ = R Z Hoặc tính cơng suất cơng thức : P = RI Tham khảo trường hợp riêng mạch điện xoay chiều với công thức giản đồ tương ứng : Mạch Các cơng thức tính tổng trở điện áp, giản đồ Fresnel Độ lệch pha u i Biểu thức u & i tg ϕ = ( ZL = ωL: cảm kháng) r UL Công suất & Hệ số công suất ZL R ϕ > : u nhanh pha i + Biểu thức u & i Z = R + Z L2 R nt L Định luật Ohm r U - Nếu u = U0cosωt i = I0cos(ωt − ϕ) - Nếu i = I0cosωt u = U0cos(ωt + ϕ) I= U Z P = UIcosϕ P = I2R cosϕ = R/Z r UR U = U R2 + U L2 Học tập chìa khóa thành công ! Trang 2/4 Tài liệu luyện thi THPT Quốc gia 2017 Tổng ôn Lý thuyết ngày cuối (Tặng học sinh online) tg ϕ = − Z = R + Z C2 ϕ < : u luôn chậm pha i Dung kháng ωC ZC = r UR R nt C r U r UC ZC R + Biểu thức u & i - Nếu u = U0cosωt i = I0cos(ωt − ϕ) U I= Z - Nếu i = I0cosωt u = U0cos(ωt + ϕ) P = UIcosϕ P = I2R cosϕ = R/Z U = U R2 + U C2 L ZL > ZC⇒ u nhanh pha i lượng π/2 ZL < ZC ⇒ u chậm pha i lượng π/2 C Z = (Z L − Z C ) L nt C = Z L − ZC r UL r UL r U r UC r U r UC Nếu u = U0cosωt i = I0cos(ωt m π/2) Nếu i = I0cosωt u = U0cos(ωt ± π/2) I= U Z P=0 cosϕ = I= U Z P = UIcosϕ P = I2R cosϕ = R/Z U = U L −UC L R C Z = R + (Z L − Z C ) r UL r r U L + UC r UC R nt L nt C r U r UR r UL r r U L + UC r UC tgϕ = Z L − ZC R ZL > ZC: u nhanh pha i lượng ϕ ZL < ZC: u chậm pha i lượng ϕ ZL = ZC: u pha với i Nếu u = U0sinωt i = I0sin(ωt − ϕ) Nếu i = I0sinωt u = U0sin(ωt + ϕ) r UR r U U = U R2 + (U L − U C ) Học tập chìa khóa thành cơng ! Trang 3/4 Tài liệu luyện thi THPT Quốc gia 2017 L,r R nt (L,r)n t C R Tổng ôn Lý thuyết ngày cuối (Tặng học sinh online) C Z = (R + r ) + (Z L − Z C ) U = (U R + U r )2 + (U L − U C )2 tgϕ = Z L − ZC R+r ZL > ZC :u nhanh pha i ZL < ZC : u chậm pha i ZL = ZC: u pha với i Nếu u = U0sinωt i = I0sin(ωt − ϕ) P = UIcosϕ P = I2R I= U Z cosϕ = R+r Z Nếu i = I0sinωt u = U0sin(ωt + ϕ) - Lưu ý trường hợp mạch ghép R L C: R1 R2 R = R1 + R2 ZC = ZC1 + ZC2 ZL = ZL1 + ZL2 IV CÁC TRƯỜNG HỢP CỰC TRỊ CỦA MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU : Mạch RLC nối tiếp có R biến trở,cuộn dây tụ điện cố định với ZL khác Zc, tốn u cầu tìm giá trị điện trở R để công suất tiêu thụ mạch đạt cực đại : R = Z L − ZC Mạch RLC nối tiếp có R,L cố định, điện dung C thay đổi Bài toán yêu cầu C thay đổi tìm giá trị ZC để Uc đạt cực đại : Zc = ( R2 + ZL2 )/ ZL Mạch RLC nối tiếp có R,C cố định, độ tự cảm L thay đổi Bài toán yêu cầu L thay đổi tìm giá trị ZL để UL đạt cực đại : ZL = ( R2 + ZC2 )/ ZC Mạch RLC nối tiếp có R,C,L cố định, tần số góc ω thay đổi (tần số dòng điện f thay đổi được) Bài tốn u cầu tìm giá trị ω để UL đạt cực đại : ω2 = 2/( 2LC – R2C2 ) Mạch RLC nối tiếp có R,C,L cố định, tần số góc ω thay đổi (tần số dòng điện f thay đổi được) Bài tốn u cầu tìm giá trị ω để UC đạt cực đại : ω2 = ( 2LC – R2C2 )/2L2C2 Học tập chìa khóa thành cơng ! Trang 4/4 ... với dòng điện góc U ZL I= π U ZC III DỊNG ĐIỆN XOAY CHIỀU TRONG ĐOẠN MẠCH RLC CƠNG SUẤT CỦA DỊNG ĐIỆN XOAY CHIỀU Dòng điện xoay chiều đoạn mạch RLC : Giả sử hai đầu đoạn mạch RLC có hiệu điện u... dòng điện xoay chiều : Biểu thức : P = UIcosϕ cosϕ gọi hệ số công suất xác định : cos ϕ = R Z Hoặc tính cơng suất công thức : P = RI Tham khảo trường hợp riêng mạch điện xoay chiều với công thức... dòng điện xoay chiều i = I0 sin(ωt − ϕ) ; A B đó: I0 = U0 Z Z = R + (ZL − ZC ) : gọi tổng trở đoạn mạch RLC tgϕ = Z L − ZC ( ϕ góc lệch pha hiệu điện hai đầu đoạn mạch với cường độ dòng điện