I R2 2 R 33 E3 E 2 10 2 5 3 110 (3)
6. HIỆN TƯỢNG TỰ CẢM VÀ HỖ CẢM
59Điện áo trên điện cảm:
Điện áo trên điện cảm:
L L di u e L dt (3.20) 6.3. HỆ SỐ HỖ CẢM
Hai vòng dây C1 và C2 đặt gần nhau, dòng i1 trong C1 sinh ra từ thông móc vòng với C1 là 1 đồng thời có 1 bộ phận từ thông21 móc vòng với dây C2
Từ thông hỗ cảm 21 tỷ lệ với i1: 21M i21 1. (3.21) Với M21 là hệ số tỉ lệ, gọi là hệ số hỗ cảm của vòng C1 và C2
Nếu vòng dây C2 có dòng i2 thì i2 cũng gây ra từ thông móc vòng với C2 là 2
và bộ phận từ thông 12 móc vòng với dây C1: 12M i12 2. (3.22) 12 21
M M M hệ số hỗ cảm giữa hai vòng dây
Trị số của hệ sô hỗ cảm phụ thuộc vào hình dáng, kích thước và vị trí tương hỗ giữa hai vòng dây. Đơn vị là Henry.
6.4 . SỨC ĐIỆN ĐỘNG HỖ CẢM
Dòng i i1, 2 trong hai vòng dây C C1, 2 biến thiên thì từ thông tự cảm 1, 2 từ thông hỗ cảm 21, 21 đều biến thiên khi đó trong C C1, 2 sẽ cảm ứng các suất điện động tự cảm eL1,eL2 suất điện động hỗ cảm eM12,eM21 Suất điện động hỗ cảm trong C2: 21 21 . 1 M d di e M dt dt (3.23) Suất điện động hỗ cảm trong C1: eM12 d 21 M.di2 dt dt (3.24) Tổng các suất điện động trong C1:
+ Nếu i i1, 2 cùng đi vào các cực cùng dấu
12 1 2 1 2 1 1. . L M di di e e L M dt dt (3.25) + Nếu i i1, 2ngược chiều so với các cực cùng dấu
12 1 2 1 2 1 1. . L M di di e e L M dt dt (3.26) Tổng các suất điện động trong C2:
+ Nếu i i1, 2 cùng đi vào các cực cùng dấu
21 2 1 2 1 2 2. . L M di di e e L M dt dt (3.27) + Nếu i i1, 2ngược chiều so với các cực cùng dấu
60 21 21 2 1 2 2. . L M di di e e L M dt dt (3.28) 6.5. NGUYÊN LÝ MÁY BIẾN ÁP
Cuộn dây 1 có N1 vòng dây nối với nguồn điện được gọi là cuộn sơ cấp, cuộn dây 2 có N2 vòng dây được nối với tải được gọi là cuộn sơ cấp, cuộn sơ cấp và thứ cấp đều được quấn trên lõi thép
Khi đặt điện áp xoay chiều C1 vào cuộn dây 1 sẽ có dòng i1 sinh ra sức từ động Fi N1. 1 sức từ động này sinh ra từ thông móc vòng cả hai cuộn dây 1 và 2 . Theo định luật cảm ứng điện từ trong cuộn dây 1 và 2 sẽ xuất hiện sức điện động cảm ứng e1 và e2. Nếu cuộn dây thứ 2 nối với tải R thì cuộn thứ 2 sẽ có dòng điện i2 đưa ta tải với điện áp u2. Như vậy năng lượng của điện áp xoay chiều đã được truyền từ cuộn dây thứ nhất sang cuộn dây thứ 2.
6.5. DÒNG ĐIỆN FU CÔ VÀ ỨNG DỤNG
Khi đặt một khối vật dẫn trong từ trường biến thiên thì trong vật dẫn đó xuất hiện các dòng điện cảm ứng khép kín với các mặt phẳng vuong góc với từ trường gọi là dòng điện xoáy hay dòng điện Fucô. Vì khối vật dẫn có điện trở nhỏ nên dòng Fucô khá lớn.
Suất điện động cảm ứng tỷ lệ với tốc độ biến thiên của từ thông nên vật dẫn đặt trong từ trường biến đổi càng nhanh (tần số lớn) thì các dòng Fucô càng mạnh. Dòng điện xoáy chạy trong vật dẫn sinh ra nhiệt năng làm nóng vật dẫn.
Ứng dụng:
Dòng Fucô có tác dụng gây ra lực hãm nên người ta lợi dụng tác dụng này để hãm chuyển động của một bộ phận nào đó trong một số thiết bị máy móc: Sử
61
dụng làm phanh điện từ ở xe có tải trọng lớn, làm đĩa quay trong công tơ điện ngừng quay một cách nhanh chóng.
Tác dụng nhiệt của dòng điện Fu-cô được ứng dụng trong các lò luyện kim để nấu chảy kim loại: Kim loại cần nấu chảy được cho vào lò có chỗ hút chân không, lò được quấn dây điện xung quanh. Khi cho dòng điện có tần số cao (400 – 1000 Hz) chạy trong cuộn dây, dòng điện xoáy trong kim loại sẽ nấu chảy kim loại
Dòng điện Fu-cô có ứng dụng rất nhiều trong cuộc sống. Ví dụ như trong bếp từ: làm cho các phân tử chất lỏng dao động nhanh lên khiến nhiệt độ tăng cao, nấu kim loại, làm quay đĩa nhôm trong công tơ điện (đồng hồ tính điện năng thường sử dụng ở nhà).
CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 3
Câu 1: Trình bày khái niệm từ trường và tính chất cơ bản của từ trường? Câu 2: Trình bày định nghĩa và tính chất của đường sức từ?
Câu 3: Trình bày dạng của đường sức từ, cách xác định chiều của đường sức từ của dây dẫn thẳng có dòng điện? Công thức tính độ từ cảm tại một điểm cách dây dẫn một khoảng r?
Câu 4: Trình bày dạng của đường sức từ, cách xác định chiều của đường sức từ của vòng dây tròn có dòng điện? Công thức tính độ từ cảm tại tâm của vòng dây?
Câu 5: Trình bày dạng của đường sức từ, cách xác định chiều của đường sức từ trong lòng ống dây có dòng điện? Công thức tính độ từ cảm trong lòng ống dây? Câu 6: Trình bày khái niệm và phân loại vật liệu từ?
Câu 7: Trình bày hiện tượng cảm ứng điện từ? Suất điện động cảm ứng của vòng dây có từ thông biến thiên?
62
Câu 8: Trình bày hiện tượng cảm ứng điện từ? Suất điện động cảm ứng của dây dẫn thẳng cắt từ trường?
Câu 9: Trình bày nguyên lí của máy phát điện? Câu 10: Trình bày nguyên lí của động cơ điện?
CHƯƠNG 4: DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU
I. MỤC TIÊU CỦA CHƯƠNG
- Phân biệt các đặc điểm cơ bản giữa dòng điện một chiều và dòng điện xoay chiều.
- Tính toán các thông số (tổng trở, dòng điện, điện áp...) của mạch điện xoay chiều một pha không phân nhánh và phân nhánh theo các công thức điện đã học.
- Vẽ được mạch và tính toán các thông số đặc trưng của mạch xoay chiều 3 pha. - Chọn lựa giá trị điện trở, cuộn dây, tụ điện, nguồn điện ... phù hợp kết cấu mạch điện và yêu cầu cho trước.
- Tính toán giá trị tụ bù ứng với hệ số công suất cho trước. - Giải được các bài toán cơ bản về mạch điện xoay chiều. - Tính toán được các thông số của mạch một chiều.
- Phát huy tính tích cực, chủ động và nhanh nhạy trong công việc.
63
1. KHÁI NIỆM VỀ DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU
1.1. DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU
Dòng điện xoay chiều là dòng điện có chiều và giá trị biến đổi theo thời gian, những thay đổi này thường tuần hoàn theo một chu kỳ nhất định. Nghĩa là cứ sau một khoảng thời gian nhất định nó lặp lại quá trình biến thiên cũ.
Hình 4.1: Đồ thị hình sin của dòng điện xoay chiều
1.2. CHU KỲ VÀ TẦN SỐ CỦA DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU
Chu kỳ của dòng điện xoay chiều (ký hiệu là T) là khoảng thời gian ngắn nhất giữa hai lần dòng điện xoay chiều lặp lại vị trí cũ, đơn vị của chu kỳ là đơn vị của thời gian và chu kỳ được tính bằng giây (s).
Tần số dòng điện xoay chiều: là số lần lặp lại trạng thái cũ của dòng điện xoay chiều trong một giây ký hiệu là f đơn vị là Hz
f = 1
T (4.1)
1.3. DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU HÌNH SIN
Do có nhiều ưu điểm về kỹ thuật và tiện lợi trong tính toán, mạch có dòng điện hình sin được sử dụng rộng rãi trong thực tế. Đó là dòng điện xoay chiều biến đổi theo quy luật hình sin đối với thời gian, được biểu diễn bằng đồ thị hình sin trên hình 3.3: i(t) = Im.sin (t + ) (4.2)
Vì cũng là một dao động điều hòa nên từ biểu thức (4.2) ta thấy dòng điện hình sin đặc trưng bởi biên độ Im và góc lệch pha (t +).
Hình 4.2: Dòng điện xoay chiều hình sin
1.4 . PHA VÀ SỰ LỆCH PHA
Nói đến pha của dòng xoay chiều ta thường nói tới sự so sánh giữa 2 dòng điện xoay chiều có cùng tần số.
64 - Biểu thức s.đ.đ tổng quát có dạng: