Lý 12 Bài 12: Đại cương về dòng điện xoay chiều

- Dòng điện xoay chiều là dòng điện có cường độ biến thiên tuần hoàn với thời gian theo quy luật của hàm số sin hay cosin, với dạng tổng quát: \(i=I_0cos(\omega t+\varphi )\)

Trong đó:

• \(i\): giá trị của  cđdđ tại thời điểm t, (cường độ tức thời).

• \(I_0\) > 0: giá trị cực đại (cường độ cực đại).

• \(\omega\) > 0: tần số góc (rad/s) 

- \(\omega =2\pi f=\frac{2\pi }{T}\)

• \(f:\) tần số (Hz), T: chu kì (s)

• \((\omega t+\varphi )\) pha của i (rad)

• \(\varphi\) pha ban đầu (rad)

a. Nguyên tắc

Khi cho một khung dây quay đều trong từ trường đều thì trong khung dây xuất  hiện suất điện động cảm ứng xoay chiều. Nếu nối hai đầu khung dây với một mạch ngoài kín thì trong mạch ngoài có dòng điện xoay chiều.

b. Khảo sát lý thuyết

Một đèn điện có ghi 110 V – 100 W mắc nối tiếp với điện trở R vào một mạch xoay chiều có \(u = 220\sqrt{2}sin100 \omega t (V)\). Để đèn sáng bình thường, R phải có giá trị là bao nhiêu ?

A.  \(\small 1210 \Omega\)

B. \(\frac{10}{11} \small \Omega\)

C.  \(\small 121 \Omega\)

D.  \(\small 110 \Omega\)

Hướng dẫn giải

Ta thấy điện áp sử dụng lớn hơn điện áp định mức của đèn, nên phải mắc thêm một điện trở nối tiếp với đèn.

Để đảm bảo đèn sang bình thường thì cường độ qua đèn phải bằng với cường độ dòng điện định mức:  

\(I = \frac{P}{{{U_d}}} = \frac{{100}}{{110}} = 0,9A.\)

Điện trở của toàn mạch là: 

\({R_m} = \frac{U}{I} = \frac{{220}}{{0,9}} = 242\Omega .\)

Điện trở của đèn là: 

\({R_d} = \frac{{U_d^2}}{P} = \frac{{{{110}^2}}}{{100}} = 121\Omega \)

Vậy phải mắc thêm một điện trở R0 nối tiếp với đèn: 

\(R_0=R_m-R_d=121\Omega\) 

⇒ Chọn đáp án C

Điện áp tức thời giữa hai đầu của đoạn mạch xoay chiều là: \(\small U = 80cos100 \pi t (V)\)

Tần số góc của dòng điện là bao nhiêu?

A. 100 \(\small \pi\) rad/s

B. 100 rad/s

C. 50 rad/s

D. 100 \(\small \pi\) rad/s

Hướng dẫn giải

Dựa vào phương trình \(\small U = 80cos100 \pi t (V)\)

Tần số góc của dòng điện là 100 \(\small \pi\) rad/s 

⇒ Chọn đáp án A

Câu 1: Một bạn cắm hai que đo của một vôn kế xoay chiều vào ổ cắm điện trong phòng thí nghiệm, thấy vôn kế chỉ 220 V. Ý nghĩa của con số đó là gì?

Câu 2: Biểu thức cường độ dòng điện trong đoạn mạch xoay chiều là i = 2cos100πt (A). Tần số của dòng điện là bao nhiêu?

Câu 3: Cường độ dòng điện tức thời chạy qua một đoạn mạch xoay chiều là i = 2sin(100πt) A. Tại thời điểm t₁ nào đó, dòng điện đang giảm và có cường độ bằng 1A. Đến thời điểm t = t₁ + 0,005 s, cường độ dòng điện bằng bao nhiêu?

Câu 4: Khi đặt điện áp có biểu thức u = U₀.cos(ωt - π/3) V vào hai đầu một đoạn mạch thì cường độ dòng điện chạy trong mạch đó có biểu thức i = I₀cos(ωt - π/6) A. Hệ số công suất của mạch là bao nhiêu?

Câu 1: Kết luận đúng khi so sánh chu kì biến đổi T₁ của công suất tỏa nhiệt tức thời của dòng điện xoay chiều với chu kì biển đổi T₂ của dòng điện đó là:

A. T₂ = 2T₁      B. T₂ > T₁

C. T₂ < T₁          D. T₂ = T₁

Câu 2: Điện áp hai đầu một đoạn mạch có biểu thức u = 60cos120πt (V). Trong 1 s, số lần điện áp u có độ lớn bằng 30 V là:

A. 30 lần       B. 120 lần

C. 240 lần      D. 60 lần

Câu 3: Số chỉ của ampe kế khi mắc nối tiếp vào đoạn mạch điện xoay chiều cho ta biết giá trị cường độ dòng điện:

A. cực đại.      B. hiệu dụng.

C. trung bình.      D. tức thời.

Câu 4: Biểu thức cường độ dòng điện trong đoạn mạch xoay chiều là i = 2cos100πt (A). Tần số của dòng điện là bao nhiêu?

A. rad/s.      B. 100 Hz.

C. rad/s.      D. 50 Hz.

Qua bài này, các em sẽ được làm quen với các kiến thức liên quan đến Đại cương mạch điện xoay chiều với nhiều cấp độ từ dễ đến khó… các em cần phải nắm được: 

• Nắm được khái niệm và nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều

• Biết được giá trị hiệu dụng và các công thức liên quan đến giá trị hiệu dụng, vận dụng và hoàn thành tốt bài tập.