đại cương về dòng điện xoay chiều

đại cương về dòng điện xoay chiều vật lý 12. Hệ thống kiến thức cơ bản cho học sinh lớp 12, phần đại cương về điện xoay chiều Một đèn nêon mắc với mạch điện xoay chiều có điện áp hiệu dụng 220V và tần số 50Hz .Biết đèn sáng khi điện áp giữa 2 cực không nhỏ hơn 155V . a) Trong một giây, bao nhiêu lần đèn sáng ?bao nhiêu lần đèn tắt ? b) Tình tỉ số giữa thời gian đèn sáng và thời gian đèn tắt trong một chu kỳ của dòng điện ?

CHƯƠNG III: DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU A LÝ THUYẾT DỊNG ĐIỆN XOAY CHIỀU * Dịng điện điện áp xoay chiều • Dịng điện xoay chiều dịng điện có cường độ hàm số sin hay cơsin thời gian • Điện áp xoay chiều điện áp biến thiên theo hàm số sin hay côsin thời gian • Tạo dịng điện xoay chiều máy phát điện xoay chiều dựa sở tượng cảm ứng điện từ • Từ thơng:   NBS cos  t      cos  t     Wb  • Suất điện động: e   '  E0 cos  t  0  Trong E0  NBS  • Trong chu kì T dịng điện xoay chiều đổi chiều lần, giây dòng điện xoay chiều  �0,  � N  f � � N 2f   0,  � N  f  đổi chiều lần Nếu giây � • Suất điện động máy phát điện xoay chiều tạo có biểu thức tương tự • Khi khung dây có suất điện động đầu khung dây có điện áp xoay chiều Nếu khung chưa nối vào tải tiêu thụ suất điện động hiệu dụng điện áp hiệu dụng đầu đoạn mạch • Khi đặt điện áp u  U cos  t  u  sáng chu kỳ là: ts  4s  vào đầu bóng đèn, đèn sáng U cos  s  U0 với | u |  U1 thời gian đèn * Các giá trị hiệu dụng dịng điện xoay chiều • Cường độ hiệu dụng dòng điện xoay chiều cường độ dịng điện khơng đổi, cho hai dịng điện qua điện trở R khoảng thời gian  p  RI 02 đủ dài nhiệt lượng tỏa Cơng suất trung bình: P I • Cường độ hiệu dụng điện áp hiệu dụng: I0 U ;U  2 • Ampe kế vơn kế đo cường độ dịng điện điện áp xoay chiều dựa vào tác dụng nhiệt dòng điện nên gọi ampe kế nhiệt vôn kế nhiệt, số chúng cường độ hiệu dụng điện áp hiệu dụng dòng điện xoay chiều • Khi tính tốn, đo lường, mạch điện xoay chiều, chủ yếu sử dụng giá trị hiệu dụng Ví dụ 1: Một khung dây dẫn phẳng có diện tích S = 50 cm2, có N = 100 vòng dây, quay với tốc độ 50 vịng/giây quanh trục vng góc với đường sức từ trường có cảm ứng từ B = 0,1 T Chọn gốc thời gian t = lúc vectơ pháp tuyến n diện tích S khung dây chiều với vectơ cảm ứng từ B chiều dương chiều quay khung dây a) Viết biểu thức xác định từ thông qua khung dây b) Viết biểu thức xác định suất điện động e xuất khung dây Ví dụ 2: Một khung dây hình chữ nhật có 1500 vịng, diện tích vịng 100 cm2 , quay quanh trục đối xứng với tốc độ góc 120 vịng/phút từ trường có cảm ứng từ 0,4 T Trục quay vng góc với đường sức từ Chọn gốc thời gian lúc vector phát tuyến mặt phẳng khung dây hướng với vector cảm ứng từ Viết biểu thức suất điện động cảm ứng tức thời khung Ta có: Φ = NBS = (Wb); ω = 120 vòng/phút = 4π (rad/s) Φ = Φ0 cos(B, n) = Φ0 cos(ωt + φ) Tại thời điểm t = (B, n) = → φ = Ví dụ 3: Một đèn nêon mắc với mạch điện xoay chiều có điện áp hiệu dụng 220V tần số 50Hz Biết đèn sáng điện áp cực không nhỏ 155V a) Trong giây, lần đèn sáng ?bao nhiêu lần đèn tắt ? b) Tình tỉ số thời gian đèn sáng thời gian đèn tắt chu kỳ dòng điện ? B BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM Câu (CĐ 2009) Điện áp hai đầu đoạn mạch u = 150cos100πt (V) Cứ giây có lần điện áp khơng? A 100 lần B 50 lần C 200 lần D lần Câu (CĐ 2009) Một khung dây dẫn phẳng dẹt hình chữ nhật có 500 vịng dây, diện tích vòng 54 cm2 Khung dây quay quanh trục đối xứng (thuộc mặt phẳng khung), từ trường có vectơ cảm ứng từ vng góc với trục quay có độ lớn 0,2 T Từ thơng cực đại qua khung dây A 0,27 Wb B 1,08 Wb C 0,54 Wb D 0,81 Wb Câu (CĐ 2010) Một khung dây dẫn phẳng dẹt hình chữ nhật có 500 vịng dây, diện tích vịng 220 cm2 Khung quay với tốc độ 50 vòng/giây quanh trục đối xứng nằm mặt r phẳng khung dây, từ trường có véc tơ cảm ứng từ B vng góc với trục quay có độ lớn 5 T Suất điện động cực đại khung dây A 110√2 V B 220√2 V C 110 V D 220 V Câu (CĐ 2011) Một khung dây dẫn phẳng, hình chữ nhật, diện tích 0,025 m2, gồm 200 vịng dây quay với tốc độ 20 vòng/s quanh trục cố định từ trường Biết trục quay trục đối xứng nằm mặt phẳng khung vng góc với phương từ trường Suất điện động hiệu dụng xuất khung có độ lớn 222 V Cảm ứng từ có độ lớn A 0,50 T B 0,60 T C 0,45 T D 0,40 T Câu (CĐ 2011) Cho dịng điện xoay chiều có tần số 50 Hz chạy qua đoạn mạch Khoảng thời gian hai lần liên tiếp cường độ dòng điện A 1/100 s B 1/200 s C 1/50 s D 1/25 s 2.102 � � cos � 100 t  �  Wb   � � Câu (ĐH 2009) Từ thông qua vòng dây dẫn Biểu thức suất điện động cảm ứng xuất vòng dây  � � e  cos � 100 t  � V  4� � A C � � e  cos � 100 t  � V  4� � B � � e  cos � 100 t  � V  � � D e  cos  100 t   V  PHƯƠNG TRÌNH TỔNG QUÁT CỦA DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU i  I cos  t  i   A  u  U cos  t  u   V   Với i : giá trị cường độ dòng điện thời điểm t, gọi giá trị tức thời i (cường độ tức thời)  Nhiệt lượng toả điện trở R thời gian t có dịng điện xoay chiều  Cơng suất toả nhiệt R có dòng điện xoay chiều chạy qua P  I R i  t   I cos  t  i  chạy qua Q  RI 2t BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM Câu Cường độ dòng điện mạch khơng phân nhánh có dạng độ dịng điện hiệu dụng mạch A I = A B I = 2,83 A i  2 cos100 t  A C I = A Cường D I = 1,41 A Câu Điện áp tức thời hai đầu đoạn mạch có dạng u = 141cos(100πt) V Điện áp hiệu dụng hai đầu đoạn mạch A U = 141 V B U = 50 V C U = 100 V D U = 200 V Câu Trong đại lượng đặc trưng cho dòng điện xoay chiều sau đây, đại lượng có dùng giá trị hiệu dụng? A điện áp B chu kỳ C tần số D công suất Câu Một dòng điện xoay chiều chạy qua điện trở R = 10 Ω, nhiệt lượng tỏa 30 phút 900 kJ Cường độ dòng điện cực đại mạch A I0 = 0,22 A B I0 = 0,32 A C I0 = 7,07 A D I0 = 10,0 A Câu Đối với suất điện động xoay chiều hình sin, đại lượng sau ln thay đổi theo thời gian? A Giá trị tức thời B Biên độ C Tần số góc D Pha ban đầu Câu Tại thời điểm t = 0,5 (s), cường độ dòng điện xoay chiều qua mạch A, A cường độ hiệu dụng B cường độ cực đại C cường độ tức thời D cường độ trung bình Câu Một mạng điện xoay chiều 220 V – 50 Hz, chọn pha ban đầu điện áp khơng biểu thức điện áp có dạng A u = 220cos(50t) V B u = 220cos(50πt) V C u = 220√2cos(100t) V D u = 220√2cos(100πt) V Câu Một dòng điện xoay chiều có biểu thức cường độ tức thời i = 10cos(100πt + π/3)A Phát biểu sau không xác ? A Biên độ dịng điện 10 A B Tần số dòng điện 50 Hz C Cường độ dòng điện hiệu dụng A D Chu kỳ dòng điện 0,02 (s) Câu Một dịng điện xoay chiều có biểu thức điện áp tức thời u = 100cos(100πt + π/3)A Phát biểu sau khơng xác ? A Điện áp hiệu dụng 50√2 V B Chu kỳ điện áp 0,02 (s) C Biên độ điện áp 100 V D Tần số điện áp 100 Hz Câu 10 Nhiệt lượng Q dịng điện có biểu thức i = 2cos(120πt) A toả qua điện trở R = 10 Ω thời gian t = 0,5 phút A 1000 J B 600 J C 400 J D 200 J CÁCH TÍNH ĐIỆN LƯỢNG CHUYỂN QUA TIẾT DIỆN DÂY DẪN q  i.t t2 dq �i  � q  �i.dt q  i.t t1 dt Với t sin( ax  b ) dx   cos ax  b   � t1 a t1 t2 Ví dụ 1: Dịng điện xoay chiều i = 2sin100πt(A) qua dây dẫn Điện lượng chạy qua tiết diện dây khoảng thời gian từ đến 0,15s : A.0 B.4/100π(C) C.3/100π(C) D.6/100π(C) Ví dụ 2: Dịng điện xoay chiều có biểu thức i = 2cos100πt(A) chạy qua dây dẫn điện lượng chạy qua tiết điện dây khoảng thời gian từ đến 0,15s : A.0 B.4/100π(C) C.3/100π(C) D.6/100π(C) ... sau khơng xác ? A Biên độ dòng điện 10 A B Tần số dòng điện 50 Hz C Cường độ dòng điện hiệu dụng A D Chu kỳ dòng điện 0,02 (s) Câu Một dòng điện xoay chiều có biểu thức điện áp tức thời u = 100cos(100πt... V Câu Trong đại lượng đặc trưng cho dòng điện xoay chiều sau đây, đại lượng có dùng giá trị hiệu dụng? A điện áp B chu kỳ C tần số D cơng suất Câu Một dịng điện xoay chiều chạy qua điện trở R... cường độ dịng điện xoay chiều qua mạch A, A cường độ hiệu dụng B cường độ cực đại C cường độ tức thời D cường độ trung bình Câu Một mạng điện xoay chiều 220 V – 50 Hz, chọn pha ban đầu điện áp khơng