Bài giảng Vật lý 12 bài 15: Công suất điện tiêu thụ của mạch điện xoay chiều. Hệ số công suất

Mời quý thầy cô giáo và các bạn học sinh cùng tham khảo Bài giảng Vật lý 12 bài 15: Công suất điện tiêu thụ của mạch điện xoay chiều. Hệ số công suất thiết kế bằng Powerpoint chuyên ghiệp giúp nâng cao kĩ năng và kiến thức trong việc soạn bài giảng điện tử giảng dạy và học tập. Bài giảng Vật lý 12 bài 15: Công suất điện tiêu thụ của mạch điện xoay chiều. Hệ số công suất trình bày bằng Slide rất sống động với các hình ảnh minh họa giúp các em học sinh dễ dàng hiểu được bài giảng và nhanh chóng năm bắt các nội dung chính bài học.

Bài 15 CÔNG SUẤT TIÊU THỤ CỦA MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU HỆ SỐ CÔNG SUẤT BÀI TẬP VỀ MẠCH XOAY CHIỀU Kiểm tra cũ Phát biểu viết biểu thức định luật Ôm cho đoạn mạch RLC nối tiếp Viết cơng thức tính tổng trở, điện áp hiệu dụng mạch RLC theo điện áp hiệu dụng UR, Ul, Uc Viết công thức giá trị tức thời u, i với pha ban đầu u Vẽ giản đồ véc tơ cho mạch RLC ZL > ZC; ZL < ZC ZL = ZC Cơng thức tính độ lệch pha u i Kiểm tra cũ Phát biểu viết biểu thức định luật Ôm cho đoạn mạch RLC nối tiếp ĐL Ôm: Cường độ hiệu dụng mạch điện xoay chiều có RLC nối tiếp có giá trị băng thương số điện áp hiệu dụng mạch tổng trở mạch Biểu thức: I U  Z U R  (Z L  ZC )2 Viết cơng thức tính tổng trở, điện áp hiệu dụng mạch RLC theo điện áp hiệu dụng UR, UL, UC Độ lệch pha φ u i : tan   U L  U C  Z L  Z C UR UL ULC UL U  o R UR I  UR I UC • Nếu ZL > ZC    u sớm pha i ( tính cảm kháng ) UL+ UC U UC  Nếu ZL < ZC    u trễ pha i ( tính dung kháng ) Cộng hưởng điện :  Nếu : ZL = Zc   =0 UL U u pha i 1 L    C LC UC 2LC = I có giá trị lớn Z = Zmin = R I  I max  U R UL=UC; UR = U UR I Câu hỏi C1 Cơng thức tính cơng suất điện tiêu thụ mạch điện không đổi biểu thức định luật Jun-Lenxơ P = RI2 = U2/R P công suất tiêu thụ R Biểu thức định luật Jun-Lenxơ Q = RI2t Q lượng điện tiêu thụ R ĐỊNH NGHĨA CƯỜNG ĐỘ HIỆU DỤNG CỦA DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU Cường độ hiệu dụng dòng điện xoay chiều đại lượng có giá trị cường độ dịng điện khơng đổi, cho qua điện trở R cơng suất tiêu thụ R dịng điện khơng đổi cơng suất trung bình tiêu thụ R dịng điện xoay chiều nói Giá trị hiệu dụng = Giá trị cực đại Cường độ, hiệu điện thế, suất điện động hiệu dụng: I0 I  U U  E0 E I CÔNG SUẤT TIÊU THỤ CỦA MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU u  Biểu thức công suất Xét đoạn mạch xoay chiều, dòng điện qua mạch: i= I cost (1) Điện áp hai đầu mạch i Mạch u = U cos(t+) (2) Công suất tức thời: p = ui =2UIcost.cos(t +) =UIcos +cos(2t+)] Cơng suất trung bình chu kì T P = p = UIcos +cos(2t+)] Mà: cos = cos cos(2t+) = Do đó: P = UIcos I CÔNG SUẤT TIÊU THỤ CỦA MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU u  Biểu thức công suất i= I cost (1) u = U cos(t+) (2) i Mạch Cơng suất trung bình chu kì T P = UIcos Khi t >>T, với U, I khơng đổi P cơng suất điện tiêu thu trung bình thời gian t Điện tiêu thụ mạch điện W=Pt II HỆ SỐ CÔNG SUẤT Biểu thức hệ số công suất Trong công thức: P = UIcos cos gọi hệ số công suất (hay hệ số cos) UR R cos    U Z UL ULC Vì  có giá trị tuyệt đối  900 nên  cos  cos = R =   = ± /2 o cos = Z = R   = Mạch R có cộng hưởng ZL = ZC U  UR UC I II HỆ SỐ CÔNG SUẤT Biểu thức hệ số công suất Ý nghĩa hệ số cơng suất P = UIcos Trong q trình sử dụng truyền tải điện có hao phí điện Việc nâng cao hệ số cơng suất làm giảm đáng kể cơng suất hao phí Cơng suất điện cần tải P = UIcos, với cos>0 Cường độ dịng điện chạy qua đường dây có điện trở r I Cơng suất hao phí PP U cos  Php  rI  r P12 U cos  Khi cos lớn cơng suất hao phí nhỏ II HỆ SỐ CƠNG SUẤT P = UIcos UL UR R cos    U Z ULC Với mạch RLC P = UIcos = I2R = UR 2/R Pbk = UI : Công suất biểu kiến (VA) P = UIcos: Công suất tác dụng (J) o U  UR UC I II HỆ SỐ CÔNG SUẤT Mạch điện R cos L L R C R R  Z L2 R R  Z C2 L C L C R R C cos   R R  (Z L  ZC )2 BI TP Bài 1: Cho mạch điện xoay chiỊu hình vẽ R= 20(), cuộn dây có R0=10() độ tự cảm L 0,1  (H ) 10 3 Tụ điện có C  (F) 4 R A R0,L M C N Dũng in tức thời qua đoạn mạch là: i cos(100t )( A) 1.Viết biểu thức điện áp u hai đầu đoạn mạch hai đầu phần tử: uR; ud, uC; uAN; uMB 2.Tính cơng suất tiêu thụ hệ số công suất mạch cuộn dây B Bài 1: Cho mạch điện xoay chiều nh hỡnh vẽ 10 3 (F ) (H ) C  R= 20(), R0=10() L  4  0,1 i  cos(100t   )( A) R u; uR; ud, uC; uAN; uMB A P ; Pd ; cos; cosd Giải: Vẽ lại mạch điện Từ biểu thức i: R0,L A R0 M B N M R C L C N B I0 = 3(A); I = 1,5 ( A)  = 100 (rad/s) ZL = L = 10 () ZC   40() C Z  ( R  R0 )  (Z L  ZC )  30 () Biểu thức u i  cos(100t  U0 =I0.Z= 120 (V) R Z L  ZC  tan    1     R  R0 R u  120 cos100t (V ) Biểu thức uR U0R =I0.R= 60 R0 B N L M (V) uR pha với i  )( A) C M A R0,L A u chậm pha so với i góc /4  uR  60 cos(100t  )(V ) C N B Biểu thức ud i  cos(100t  Z d  R  Z  10 () 2 L R U0d =I0.Zd = 30 (V) A ZL  tan  d    d  R0 ud sớm pha so với i góc /4 A R0 M ud  30 cos(100t  )(V ) U0C =I0.ZC = 120 (V) uC chậm pha so với i góc /2  uC  120 cos(100t  )(V ) B N M R )( A) 4C R0,L  Biểu thức uC  L C N B i  cos(100t  Biểu thức uAN R Z AN  ( R  R0 )  Z L2  10 10 () A U0AN =I0.ZAN = 30 10(V) tan  AN ZL   R  R0 R0,L R R0 M   AN  0,1  0,32rad uAN sớm pha so với i góc 0,32rad u AN  30 10 cos(100t  0,26 )(V ) )( A) C B N M A  L C N B Biểu thức uMB Z MB  R  ( Z L  Z C ) i  cos(100t   102  302  10 10 () R A U0MB =I0.ZMB = 30 10(V) tan  MB  Z L  ZC   3 R0 R0,L A C R0 M uMB chậm pha so với i góc 1,248 rad uMB  30 10 cos(100t  0,785  1,248)(V )  uMB  30 10 cos(100t  0,463)(V ) B N M R )( A) L C N B Tính công suất hệ số công suất R A Của mạch điện P= I2(R+R0) R  R0 30    0,707 Z 30 Của cuộn dây A R0 M Pd = I2R0 = 45W cos d  R0 C 10    0,707 R02  Z L2 10 B N M R = 135W cos   R0,L L C N B Bài Cho mạch điện RLC nối tiếp Dùng vôn kế nhiệt đo điện áp hiệu dụng đầu đoạn mạch , đầu tụ điện đầu cuộn dây số vơn kế tưong ứng U ; U C;UL Biết U = UC = 2UL Tính hệ số cơng suất mạch? Giải: U2 = UR2 +(UL-UC)2 = UR2 +UL2 = UR2 + U2/4 Suy : UR  U UR cos    U Bài Cho mạch điện xoay chiều gồm R,L,C nối tiếp Biết điện áp đầu mạch : u  50 cos100 t (V ) Điện áp hiệu dụng UL = 30V ;UC = 60V a) Tính hệ số cơng suất mạch ? b) Biết công suất tiêu thụ mạch P = 20W Xác định R,L,C ? Giải: U  U R2  (U L  U C )  U R  U  (U L  U C )  40() U   cos U R = 0,8 b) P = UIcos  I = 0,5A R = 80 30 0,3  (H )  100  1 10 3   (F ) ZC = 120  C  Z C 100 120 12 ZL = 60  L  ZL  Bài : Cho mạch điện xoay chiều gồm cuộn dây có điện trở R độ tự cảm Lvà tụ điên C mắc nối tiếp Các điện áp hai đầu đoạn mạch : U = 120V ; đầu cuộn dây Ud = 120V ;ở hai đầu tụ điện UC = 120V Xác định hệ số công suất mạch ? Ud = U2 = UR +UL2 = UR +(UL- UC R,L UR +UL2 A )2 -2ULUC +UC 2ULUC =Ud2 +UC2 – U2 U d2  U C2  U UL   60(V ) 2U C  cos   B M R, C L A C M U R  U d2  U L2  60 (V ) R U R 60 3     0,866 Z U 120 B ... cơng suất điện tiêu thu trung bình thời gian t Điện tiêu thụ mạch điện W=Pt II HỆ SỐ CÔNG SUẤT Biểu thức hệ số công suất Trong công thức: P = UIcos cos gọi hệ số công suất (hay hệ số cos) UR... hiệu điện thế, suất điện động hiệu dụng: I0 I  U U  E0 E I CÔNG SUẤT TIÊU THỤ CỦA MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU u  Biểu thức công suất Xét đoạn mạch xoay chiều, dòng điện qua mạch: i= I cost (1) Điện. .. Mạch R có cộng hưởng ZL = ZC U  UR UC I II HỆ SỐ CÔNG SUẤT Biểu thức hệ số công suất Ý nghĩa hệ số công suất P = UIcos Trong trình sử dụng truyền tải điện có hao phí điện Việc nâng cao hệ số