ĐỀ CƯƠNG ÔN THI THPT QUỐC GIA MÔN VẬT LÍ: Bài tập biểu thức của u và i Lao động - thực tập sinh - du học -> Bấm

CÁC MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU gồm 3 phần: Tóm tắt lý thuyết, Phương pháp giải bài tập các mạch điện xoay chiều và Trắc nghiệm trực tuyến.

Đây là chuyên đề luyện thi THPT quốc gia, thi HSG môn Vật lí, là tư liệu bổ ích giúp học sinh tự đánh giá năng lực đối với bộ môn Vật lí trước khi bước vào các đợt thi chính thức.

A. TÓM TẮT LÍ THUYẾT: Các mạch điện xoay chiều.

B. PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP Biểu thức của u và i

1. Đối với mạch chỉ có một phần tử

a. Mạch điện xoay chiều chỉ có trở thuần

u(t) = U₀cos(ωt + j) ; i = u/R = (U/R)(Ö2)cos(ωt + j) ; I₀ = U₀/R  và i , u cùng pha.

b. Đọan mạch chỉ có tụ điện ;

· Tụ điện cho dòng điện xoay chiều "đi qua".

· Tụ điện có tác dụng cản trở dòng điện xoay chiều.

· Giả sử  u = U₀cosωt   i = I₀cos(ωt+ π/2)

               Còn i = U₀cosωt     u = U₀cos(ωt - π/2)

               Còn i = U₀cos(ωt +j_i )  u = U₀cos(ωt - π/2+j_i)

·  Dung kháng: Z_C

  Đặt Z_C = 1/wC    Vậy: Định luật ôm I = U/Z_C.  

Ý nghĩa của dung kháng

+ Z_C là đại lượng biểu hiện sự cản trở dòng điện xoay chiều của tụ điện.

+ Dòng điện xoay chiều có tần số cao (cao tần) chuyển qua tụ điện dễ dàng hơn dòng điện xoay chiều tần số thấp.

+ Z_C cũng có tác dụng làm cho i sớm pha π/2 so với u.

c. Mạch điện xoay chiều chỉ có  cuộn cảm :

Mỗi cuộn dây có hai phần tử : điện trở r và độ tự cảm L . Riêng  cuộn cảm thuần chỉ có L

· Trường hợp nếu rút lỏi thép ra khỏi cuộn cảm thì độ sáng đèn tăng lên ® Cuộn cảm có tác dụng  cản trở dòng điện xoay chiều. Tác dụng cản trở này phụ thuộc vào độ tự cảm cuộn dây.

· Giả sử i = I₀cosωt => u = LωI₀cos(ωt+ j/2) = U₀cos(ωt+ π/2)

     Nếu u = U₀cosωt => i = U₀cos(ωt - π/2)

             i = I₀cos(ωt+j_i) => u = U₀cos(ωt+ π/2+j_i) 

· Định luật ôm: I = U/(wL)

 · Cảm kháng: Z_L = ωL

Ý nghĩa của cảm kháng

+ Z_L là đại lượng biểu hiện sự cản trở dòng điện xoay chiều của cuộn cảm.

+ Cuộn cảm có L lớn sẽ cản trở nhiều đối với dòng điện xoay chiều, nhất là dòng điện xoay chiều cao tần.

+ Z_L cũng có tác dụng làm cho i trễ pha π/2 so với u.

Lưu ý :

+)  1/π = 0,318 ; 2/π = 0,636 ; 1/2π = 0,159

+) Công thức tính điện dung của tụ phẳng :  C = εS/(9.10⁹.4πd)

ε: Hằng số điện môi.    S: Phần thể tích giữa hai bản tụ (m³). d: Khoảng cách giữa hai bản tụ(m).

 - Điện môi bị đánh thủng là hiện tượng khi điện trường tăng vượt qua một giá trị giới hạn náo đó sẽ llàm cho điện môi mất tính cách điện.

 - Điện áp giới hạn là điện áp lớn nhất mà điện môi không bị đánh thủng.

2. Đối với mạch không phân nhánh RLC

· Với một đoạn mạch xoay chiều thì biểu thức  điện áp hai đầu đoạn mạch và cường độ dòng điện qua mạch có biểu thức:

                     u(t) = U₀cos(ωt + j_u)  => i(t) = I₀cos(ωt + j_i)

    Nếu cho i = I₀cosωt   thì  u = U₀cos(ωt + j)      

    Nếu cho u = U₀cosωt  thì i = I₀cos(ωt - j)

    Nếu cho u(t) = U₀cos(ωt + j_u) thì i(t) = I₀cos(ωt + j_u - j)

· Đại lượng j = j_u - j_i  gọi là độ lệch pha giữa u và i trong một đoạn mạch.

j > 0 thì u sớm pha hơn i    ;  j < 0 thì u trễ pha hơn i  ;  j = 0 thì u đồng pha với i

· Tình I,U theo biều thức : I = U/Z = U_R/R = U_L/Z_L = U_C/Z_C = U_MN/Z_MN  ; M, N là hai điểm bất kỳ

      Với  Z = Ö[R² + (Z_L – Z_c)²] (Ω) gọi là tổng trở của mạch

a. Viết biểu thức cưòng độ dòng điện tức thời.

+ Nếu đoạn mạch cho biểu thức của điện áp tức thời, ta có: Biểu thức cường độ dòng điện tức thời có dạng:

     I = I₀cos[pha(i)] với Pha(i) = pha(u) - j

Trong đó ta có: j là độ lệch pha giữa u và i.

Chú ý: Yêu cầu viết biểu thức cho đoạn mạch nào thì ta xét đoạn mạch đó; 

Với đoạn mạch ta xét thì:

tan j = (Z_L – Z_c)/R ; I₀ = U₀/Z ; Z = Ö[R² + (Z_L – Z_c)²]

+ Nếu đoạn mạch cho các giá trị hiệu dụng thì phương trình cường độ dòng điện có dạng :

            i = I₀cos(ωt - j )  

trong đó: w = 2πf = 2π/T ; tan j = (Z_L – Z_c)/R ; I₀ = IÖ2 = U₀/Z ;  Z = Ö[R² + (Z_L – Z_c)²]

b. Viết biểu thức điện áp tức thời.

Xét đoạn mạch cần viết biểu thức điện áp tức thời, ta có: u = U₀cos[pha(u)]

trong đó: Pha(u) = Pha(i) + j ; U₀ = UÖ2 = I₀Z = I₀Ö[R² + (Z_L – Z_c)²]

 · Nếu đoạn mạch chỉ có L , hoặc C hoặc LC nối tiếp thì:

(i/I₀)² + (U_C/Z_CI₀)² = 1 ; (i/I₀)² + (U_L/Z_LI₀)² = 1 ;   (i/I₀)² + (U_LC/Z_LCI₀)² = 1. 

C. TRẮC NGHIỆM TRỰC TUYẾN

TRẮC NGHIỆM VẬT LÍ THEO CHỦ ĐỀ; CLICK vào chủ đề để xem chi tiết.

Chuyên đề Dòng điện xoay chiều

Xem thêm:

>> Chuyên đề Dao động cơ

>> Chuyên đề Sóng cơ

>> Chuyên đề Dao động và sóng điện từ

>> Chuyên đề Sóng ánh sáng

>> Chuyên đề Lượng tử ánh sáng

>> Chuyên đề Hạt nhân nguyên tử

loading...

Lao động - thực tập sinh - du học -> Bấm