* Định nghĩa: C ường độ hiệu dụng của dòng điện xoay chiều là đại lượng có giá trị bằng cường độ của một dòng điện không đổi, sao cho khi đi qua cùng một điện trở R thì công suất t[r]
(1)(2)Chương III- DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU
Chương III- DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU
Nội dung chương III:
- Tìm hiểu dịng điện xoay chiều gì?
- Các quy luật dòng điện xoay chiều
- Sản xuất ứng dụng dòng điện xoay chiều
(3)CHUẨN BỊ KiẾN THỨC
CHUẨN BỊ KiẾN THỨC
Câu hỏi:
1 Công thức từ thông? Giải thích kí hiệu cơng
thức?
2 Hiện tượng cảm ứng điện từ xuất nào? Viết
biểu thức suất điện động cảm ứng?
3 a) Biểu thức định luật Ôm cho tồn mạch?
b) Cơng thức tính cơng suất dịng điện khơng đổi
khi qua điện trở R?
(4)Đáp án:
Đáp án:
1 Công thức từ thông: Ф = BScos Với:
- B độ lớn cảm ứng từ từ trường
- S diện tích giới hạn mạch điện kín, phẳng
- góc hợp pháp tuyến cảm ứng từ : = ( )n B,
n
B
2 Khi từ thông qua mạch kín biến thiên mạch xuất suất điện động cảm ứng
Biểu thức suất điện động cảm ứng mạch kín có N vòng dây: e = - N
d
dt
tm
E
I
R
3 a) Định luật Ơm cho tồn mạch:
(5)Đáp án:
Đáp án:
•
x giá trị tức thời thời điểm t
•
A giá trị cực đại x.
•
ω tần số góc, ω = 2f =
•
(ωt + φ) pha φ pha ban đầu
2
T
4 Một đại lượng x biến thiên điều hòa theo thời
gian mơ tả phương trình:
(6)I
I
KHÁI NIỆM VỀ DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU
KHÁI NIỆM VỀ DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU
So sánh với phương trình x = Acos(ωt + φ) Hãy nêu ý nghĩa kí hiệu phương trình (12.1)?
Dịng điện xoay chiều hình sin, gọi tắt dòng điện xoay chiều, dòng điện biến thiên tuần hoàn theo thời gian theo quy luật hàm sin hay côsin, với dạng tổng quát:
i
=I
0cos(ωt +
φ
i)
(12.1)t
T
i
0
I
(7) i giá trị tức thời cường độ dòng điện thời điểm t
I0 giá trị cực đại cường độ dòng điện, I0 >
ω tần số góc, ω > 0, liên hệ tần số góc với tần chu kì
dòng điện dòng điện hệ thức: ω = 2f = 2/T Thông thường
trong thực tế f = 50Hz
φi pha ban đầu cường độ dòng điện i
I
I
KHÁI NIỆM VỀ DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU
KHÁI NIỆM VỀ DỊNG ĐIỆN XOAY CHIỀU
Dịng điện xoay chiều hình sin, gọi tắt dịng điện xoay chiều, dịng điện biến thiên tuần hồn theo thời gian theo quy luật hàm sin hay côsin, với dạng tổng quát:
i
=I
0cos(ωt +
φ
i)
(12.1)t
T
i
0
I
(8)- Tìm biểu thức từ thông qua khung dây thời điểm t ? - Nhận xét đặc điểm từ thơng Ф?
- Hiện tượng vật lí xảy khung?
n
0
B
- Ban đầu vectơ pháp tuyến khung hợp với vectơ góc
=
- Cho khung quay xung quanh trục x’x với tốc độ góc ω
I.
I.
KHÁI NIỆM VỀ DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU
KHÁI NIỆM VỀ DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU
II.
II.
NGUYÊN TẮC TẠO RA DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU
NGUYÊN TẮC TẠO RA DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU
(9)- Tìm biểu thức suất điện động cảm ứng tức thời khung - Nếu khung dây nối kín mạch có điện trở R, tìm biểu thức cường độ dịng điện tức thời mạch?
-Khung dây phẳng, hình chữ nhật, có diện tích S số vịng N đặt trong từ trường ,vectơ vng góc với trục đối xứng x’x khung dây (hình vẽ)
B
B
n
B
- Ban đầu vectơ pháp tuyến khung hợp với vectơ góc
=
- Cho khung quay xung quanh trục x’x với tốc độ góc ω
I.
I.
KHÁI NIỆM VỀ DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU
KHÁI NIỆM VỀ DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU
II.
II.
NGUYÊN TẮC TẠO RA DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU
NGUYÊN TẮC TẠO RA DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU
B n
x
x
(10)I.
I.
KHÁI NIỆM VỀ DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU
KHÁI NIỆM VỀ DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU
II.
II.
NGUYÊN TẮC TẠO RA DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU
NGUYÊN TẮC TẠO RA DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU
d dt
- Từ thông qua khung dây thời điểm t có biểu thức: Ф = BScosωt
- Vì từ thơng Ф qua khung dây biến thiên theo thời gian, khung xuất suất điện động cảm ứng Suất điện động cảm ứng tức thời t: e = -N = NBSωsinωt
Đặt: E0 = NBSɷ e = E0sinωt (12.2)
e R
E0 R
- Nếu khung dây nối kín mạch có điện trở R cường độ dịng điện mạch tức thời t là:
i = = sinωt
Đặt: i = I0 cos(ωt - /2 )
(11)Với khung dây hoạt động theo nguyên tắc máy phát điện
- Suất điện động (e) dòng điện (i) khung biến thiên tuần hồn tần số góc (ɷ) tốc độ quay khung
- Các giá trị cực đại suất điện động (E0) cường độ dòng điện (I0)
tỉ lệ với số vòng dây N, độ lớn từ trường B, với diện tích S tốc độ quay ɷ khung
I.
I.
KHÁI NIỆM VỀ DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU
KHÁI NIỆM VỀ DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU
II.
(12)Nếu có dịng điện i = I0cosωt qua điện trở R Hãy tìm:
- Cơng suất tỏa nhiệt tức thời R.
- Công suất tỏa nhiệt trung bình R chu kì T.
- Cơng suất tỏa nhiệt trung bình R thời gian lớn.
- So sánh cơng suất trung bình dịng điện xoay chiều với cơng thức cơng suất dịng điện khơng đổi để rút giá trị cường độ dòng điện xoay chiều tương đương với cường độ dòng điện không đổi.
I.
I.
KHÁI NIỆM VỀ DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU
KHÁI NIỆM VỀ DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU
II.
II.
NGUYÊN TẮC TẠO RA DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU
NGUYÊN TẮC TẠO RA DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU
III.
III.
GIÁ TRỊ HIỆU DỤNG
GIÁ TRỊ HIỆU DỤNG
(13)cos2
t
0
p
1
RI
2
1
2
p
RI
- Trong chu kì thì:
Do trung bình chu kì:
- Vì chu kì giống nên giá trị cơng suất
trung bình dịng điện xoay chiều:
P
2 2
0 0
1
1
cos
cos2
2
2
p RI
t
RI
RI
t
Gợi ý:
-
Ngay thời điểm
t
áp dụng công thức cơng suất dịng
điện khơng đổi:
p = Ri
2= RI
02
cos
2ɷt
- Công suất trung bình:
2 = RI 2
I
I=
- Viết lại cơng thức có dạng dịng điện khơng đổi:
P
(14)
I.
I.
KHÁI NIỆM VỀ DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU
KHÁI NIỆM VỀ DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU
II.
II.
NGUYÊN TẮC TẠO RA DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU
NGUYÊN TẮC TẠO RA DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU
III.
III.
GIÁ TRỊ HIỆU DỤNG
GIÁ TRỊ HIỆU DỤNG
1
2
2
I
0
2
I
Cơng suất trung bình dòng điện xoay chiều điện trở R
P
= R (12.3)
Giá trị hiệu dụng cường độ dòng điện xoay chiều
I = (12.4)
1 Cường độ hiệu dụng dòng điện xoay chiều
(15)I.
I.
KHÁI NIỆM VỀ DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU
KHÁI NIỆM VỀ DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU
II.
II.
NGUYÊN TẮC TẠO RA DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU
NGUYÊN TẮC TẠO RA DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU
III.
III.
GIÁ TRỊ HIỆU DỤNG
GIÁ TRỊ HIỆU DỤNG
1 Cường độ hiệu dụng dòng điện xoay chiều
2 Các giá trị hiệu dụng khác dòng điện xoay chiều
Sử dụng giá trị hiệu dụng để tính tốn đo lường đại lượng điện Các số liệu ghi thiết bị điện giá trị hiệu dụng
Các thiết bị đo mạch điện xoay chiều chủ yếu đo giá trị hiệu dụng
0
U
U= (15.5)
Điện áp hiệu dụng:
0
E
E= (15.6)
(16) Dòng điện xoay chiều dòng điện có cường độ biến thên tuần
hồn theo thời gian theo quy luật hàm sin hay cơsin, có phương trình: i = cos(ωt + φi)
Các đại lượng đặc trưng dòng điện xoay chiều
- Các giá trị túc thời: i, u, e - Các giá trị cực đại: , ,
- Các giá trị hiệu dụng, I = / ; U = / ; E = / - Tần số f, tần số góc ω chu kì T
- Pha (ωt + φ) pha ban đầu φ
Khi tính tốn đo lường dịng điện xoay chiều, chủ yếu dùng
các giá trị hiệu dụng
Dòng điện xoay chiều tạo từ máy phát xoay chiều cảm
ứng
2
0
I
0
I
U
0 E00
(17)