1. Mạch điện xoay chiều một pha
46 1.3 Mạch điện xoay chiều thuần trở.
1.3. Mạch điện xoaychiều thuầntrở.
Quan hệ giữa dòng và áp: Đặt vào nhánh thuần trở R một điện áp xoay chiều có giá trị u = UmSinwt. Ở thời điểm t bất kỳ, theo định luật Ôm ta có:
I(t) = u(t)/R = (UmSinwt)/R = ImSinwt với Im = Um/R là biên độ dòng điện. Đồ thị thời gian và đồ thị véc tơ của điện áp, dòng điện trong nhánh thuần điện trở (hình 3.6).
Hình 3.6: Quan hệ u, i trong mạch điện xoay chiều thuần trở.
Nhận xét: Trong nhánh thuần điện trở dòng điện và điện áp luôn trùng pha
nhau.
1.4. Mạch điện xoay chiều thuầncảm
Quan hệ giữa dòng và áp:
Khi cho một dòng điện hình sin
iL(t) = Im sin (wt + j0i) (A)
đi qua đoạn mạch thuần cảm (L), khi đó trên đoạn mạch thuần cảm sẽ xuất hiện một điện áp uL(t) được tính theo định luật Macxoen:
u (t) = d(LiL) = w. L. I N. c os(wt + j )
L dt π 0i
uL(t) = w. L. I N. s in(wt + j0i +
2) (V)
Gọi XL = wL; j0u = wt + j0i + 2 và Um = Im.XL thì giá trị điện áp trên đoạn mạch thuần cảm sẽ là: uL(t) = UN. s in(wt + j0u) (V)
- XLlà một đại lượng có thứ nguyên trở kháng ( ), phụ thuộc vào tần số được gọi là cảm kháng của cuộn cảm (hay điện kháng cảm).
Đồ thị thời gian và đồ thị véc tơ của điện áp, dòng điện trong nhánh thuần điện cảm như ở hình 3.7.
Hình 3.7: Quan hệ u, i trong mạch điện xoay chiều thuần cảm.
Nhận xét: Trong nhánh thuầnđiện cảmđiện áp trên cuộn cảm luôn vượt pha trước dòng điện đi qua cuộn cảm một góc G . Hay dòng điện qua cuộn cảm luôn
2
G
chậm pha sau điện áp đặt lên hai đầu cuộn cảm một góc 2. 1.5. Mạch điện xoay chiều thuần dung
47
Quan hệgiữa dòng và áp: Đặt vào nhánh thuần dung C mộtđiện áp xoay chiều có giá trị u(t) = UmSin(wt + j0u), do trong mạch chỉ có C nên điện áp
đặt lên nó là: uC(t) = u(t) = UmSin(wt + j0u).
Dòng điện iC(t) qua tụ tỉ lệ với tốc độ biến thiên điện áp:
i (t) = d(CuC) = w. C. UN . c os(wt + j ) c dt iC(t) = Im.sin (wt + j0u 0u + G) A 2
Với Im = Um/Xc; còn Xc = 1/wC có thứ nguyên trở kháng ( ), là một đại lượng phụthuộc vào ần số và được gọi là dung kháng của tụ điện.
Đồ thị thời gian và đồ thị véc tơ của điện áp, dòng điện trong nhánh thuần điện cảm như ở hình 3.8.
Hình 3.8: Quan hệ u, i trong mạch điện xoay chiều thuần dung.
Nhận xét: Trong nhánh thuần điện dung điện áp trên tụ điện luôn chậm pha so với dòng điện đi qua tụ điện một góc G . Hay dòng điện qua tụ điện luôn vượt
2
G
pha trước điện áp đặt lên hai đầu tụ điện một góc 2.
1.6. Mạch điện xoay chiều có điện trở, điện cảm, điện dung mắc nốitiếp
Xét một mạch điện xoay chiều bao gồm R – L –C mắc nối tiếp như trên hình
3.9.
Hình 3.9: Mạch R-L-C nối tiếp. Từ sơ đồ mạch điện ta có: u = uR + uL + uC
Biểu diễn các đại lượng bằng véc tơ ta có:
48
Từ sơ đồ mạch điện ta có U = Z.I; trong đó Z =
- Z gọi là trở kháng toàn mạch; X = XL– XC là phần kháng củamạch.