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