Vật lý 12 Bài 12: Đại cương về dòng điện xoay chiều

Lý thuyếtTrắc nghiệmBT SGK FAQ

Nội dung bài học giúp các em nghiên cứu về dòng điện xoay chiều, những đặc trưng, tính chất cơ bản của giá trị hiệu dụng và nguyên tắc để tạo ra dòng điện xoay chiều.

Mời các em cùng theo dõi !

Hãy đăng ký kênh Youtube HOC247 TV để theo dõi Video mới

Tóm tắt lý thuyết

2.1. Khái niệm về 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)

2.2. Nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều 

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:

  •  Xét một cuộn dây dẫn dẹt hình tròn, khép kín, quay quanh trục cố định đồng phẳng với cuộn dây đặt trong từ trường đều \(\underset{B}{\rightarrow}\) có phương vuông góc với trục quay.

  • Giả sử lúc t = 0, \(\alpha\) = 0

  • Lúc \(t> 0\rightarrow \alpha =\omega t\) , từ thông qua cuộn dây: \(\phi =NBScos\alpha =NBScos\omega t\).

  • Vì \(\phi\) biến thiên theo thời gian t nên trong cuộn dây xuất hiện suất điện động cảm ứng:

\(e=-\frac{d\phi }{dt}=NBS\omega sin\omega t\)

  • Nếu cuộn dây kín có điện trở R thì cường độ dòng điện cảm ứng cho bởi: 

2.3. Giá trị hiệu dụng

a. Cường độ hiệu dụng I

  • Cho dòng điện xoay chiều:

    •  \(i=I_0cos(\omega t+\varphi )\)  chạy qua điện trở R

    •  Công suất tức thời tiêu thụ trong R:  \(p=Ri^2=R.I_{0}^{2}.cos^{2}(\omega t+\varphi )\)

    •  Giá trị trung bình của p trong một chu kì là công suất trung bình:     

\(P=p=RI_{0}^{2}cos^2\omega t\)

⇔  \(P=p=\frac{1}{2}RI_{0}^{2}\)

  • Đặt:  \(I=\frac{I_0}{\sqrt{2}}\)

    •  \(P=RI^2\)

    • \(I\): là giá trị hiệu dụng của cường độ dòng điện xoay chiều (cường độ hiệu dụng).

    • \(I_0\): cường độ cực đại.

  •  Định nghĩa: Cường độ hiệu dụng của dòng điện xoay chiều là đại lượng có giá trị bằng cường độ của một dòng điện không đổi, sao cho khi đi qua cùng một điện trở R thì công suất tiêu thụ trong R bởi 2 dòng điện đó là như nhau.

b. Hiệu điện thế, suất điện động hiệu dụng

\(U=\frac{U_0}{\sqrt{2}}; I=\frac{I_0}{\sqrt{2}}\)

c. Chú ý

  •  Số liệu ghi trên các thiết bị điện đều là các giá trị hiệu dụng.

  •  Các thiết bị đo đối với mạch điện xoay chiều đo giá trị hiệu dụng.

Bài tập minh họa

Bài 1: 

Xác định giá trị cực đại, tần số góc, chu kì, tần số, pha ban đầu của các dòng điện xoay chiều có cường độ tức thời cho bởi : 

a. \(i=5cos(100\pi t+\frac{\pi }{4}) (A)\)

b. \(i=-5\sqrt{2}cos100\pi t (A)\) 

Hướng dẫn giải :

a.

 \(i=5cos(100\pi t+\frac{\pi }{4}) (A)\rightarrow I_0=5A; \omega =100\pi t(rad/s); T=\frac{2\pi }{\omega }=0,02(s) ; f=\frac{1}{T}=50(Hz) ; \varphi =\frac{\pi }{4}(rad)\)

b. 

\(i=-5\sqrt{2}cos100\pi t (A)\Leftrightarrow i=5\sqrt{2}cos(100\pi t +\pi )(A); I_0=5\sqrt{2} (A); \omega =100\pi t(rad/s); T=\frac{2\pi }{\omega }=0,02(s); f=\frac{1}{T}=50(Hz);\varphi =\pi (rad)\)

Bài 2: 

Đặt điện áp xoay chiều , t tính bằng giây (s), vào hai đầu điện trở thuần R = 110 Ω.

Viết biểu thức cường độ dòng điện chạy qua điện trở thuần R.

Hướng dẫn giải :

Biên độ dòng điện xoay chiều chạy qua điện trở thuần R là :

\(I_0=\frac{U_0}{R}=\frac{220\sqrt{2}}{110}=2\sqrt{2} (A)\)

Dòng điện chạy qua điện trở thuần R biến đổi điều hoà cùng tần số và cùng pha với điện áp xoay chiều giữa hai đầu của nó nên biểu thức của dòng điện qua điện trở thuần R là :

\(i=2\sqrt{2}cos100\pi t(A)\)

trong đó, t tính bằng giây (s)

4. Luyện tập Bài 12 Vật lý 12 

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 : 

  • Khái niệm và nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều

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

4.1. Trắc nghiệm

Các em có thể hệ thống lại nội dung kiến thức đã học được thông qua bài kiểm tra Trắc nghiệm Vật lý 12 Bài 12 cực hay có đáp án và lời giải chi tiết. 

Câu 2- Câu 5: Xem thêm phần trắc nghiệm để làm thử Online 

4.2. Bài tập SGK và Nâng cao 

Các em có thể xem thêm phần hướng dẫn Giải bài tập Vật lý 12 Bài 12 để giúp các em nắm vững bài học và các phương pháp giải bài tập.

- Bài tập 1 trang 66 SGK Vật lý 12

- Bài tập 2 trang 66 SGK Vật lý 12

- Bài tập 3 trang 66 SGK Vật lý 12

- Bài tập 4 trang 66 SGK Vật lý 12

- Bài tập 5 trang 66 SGK Vật lý 12

- Bài tập 6 trang 66 SGK Vật lý 12

- Bài tập 7 trang 66 SGK Vật lý 12

- Bài tập 8 trang 66 SGK Vật lý 12

- Bài tập 9 trang 66 SGK Vật lý 12

- Bài tập 10 trang 66 SGK Vật lý 12

5. Hỏi đáp Bài 12 Chương 3 Vật lý 12

Trong quá trình học tập nếu có thắc mắc hay cần trợ giúp gì thì các em hãy comment ở mục Hỏi đáp, Cộng đồng Vật lý HOC247 sẽ hỗ trợ cho các em một cách nhanh chóng!

Chúc các em học tập tốt và luôn đạt thành tích cao trong học tập!

  • Khó quá mn ơiiiii

    Đặt điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng 220 V vào hai đầu hộp đen X thì cường độ dòng điện hiệu dụng trong mạch bằng 0,25 A và sớm pha π/3 so với điện áp giữa hai đầu đoạn mạch. Cũng đặt điện áp đó vào hai đầu hộp đen Y thì thấy cường độ dòng điện hiệu dụng vẫn là 0,25 A và dòng điện chậm pha π/6 so với điện áp hai đầu đoạn mạch. Nếu đặt điện áp trên vào đoạn mạch gồm X, Y mắc nối tiếp thì cường độ dòng điện hiệu dụng có giá trị bằng ???

    Theo dõi (0) 2 Trả lời
  • AD xem giúp em câu này vs ạ !! 

    Dòng điện có cường độ \(i = 2\sqrt{2}cos100 \pi t\)  (A) chạy qua điện trở thuần 100 Ω. Trong 30 giây, nhiệt lượng tỏa ra trên điện trở có giá trị ?

    Theo dõi (0) 1 Trả lời
  • Giúp mình tính  cường độ dòng điện hiệu dụng của đoạn mạch này với nhé! Tks nhiều.

    Một tụ điện có \(C = \frac{{{{10}^{ - 4}}}}{{2\pi }}F\)  mắc vào nguồn điện xoay chiều có điện áp \(u = 100\sqrt 2 cos\left( {100\pi t - \frac{\pi }{4}} \right)V\) . Cường độ dòng điện hiệu dụng của mạch

    A. 0,5 A

    B. 0,4 A

    C. 0,6 A

    D. 0,7 A

    Theo dõi (0) 3 Trả lời

-- Mod Vật Lý 12 HỌC247

Được đề xuất cho bạn