CHUYÊN ĐỀ 3:
DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU và DAO ĐỘNG ĐIỆN TƯ
Ø

DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU
1. Đònh nghóa:
Dòng điện xoay chiều là dòng điện có cường độ và chiều thay đổi theo qui luật
hình sin đối với thời gian.
i = I
0
sin(
t
ω+ϕ
) với i là cường độ tức thời
I
0
là cường độ cực đại
(
t
ω+ϕ
) : là pha của i ;
ϕ
là pha ban đầu của i
Đối với đoạn mạch RLC nối tiếp, hiệu điện thế hai đầu mạch có dạng:
u
AB
= U
0
sin( ) Với u
AB
là hiệu điện thế tức thời

+ U
C

p
AB
= u
AB
. i nhưng P
AB
= U
AB
. I. cos
AB
ϕ

dq
i
dt
=
;
d
e
dt
φ
=−

2. Cách tạo ra dòng điện xoay chiều:
- Nguyên tắc: dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ
- Cấu tạo: quay đều khung dây diện tích S trong từ trường không đổi với vận
tốc góc

ϕ là pha ban đầu
Hiệu điện thế mạch ngoài là: u
AB
= e
t
(R’ + r).i . Do R’ và r là điện trở khung dây
và dây nối xem như không đáng kể nên:
u
AB
= e
Ta viết: u
AB
= U
0
sin( ) với
u
tω+ϕ
u
ϕ là pha ban đầu của u
AB
.
Khi mạch ngoài gồm R, L, C kín thì dòng điện mạch ngoài là:
i = I
0
sin( ) với
uA
tω+ϕ−ϕ
B AB u / i
ϕ =ϕ
3. Mạch điện không phân nhánh:

ϕ= =−

i = I
0
sin( ) thì u
C
= U
0C
sin(
i
tω+ϕ
i
t
2
π
ω +ϕ −
) với
0
0
C
U
I
Z
=
;
C
1
Z
C
=

=
;
L
ZL=ω
+ Mạch RLC nối tiếp:
i = I
0
sin( ) thì u
AB
= u
RLC
= U
0
sin(
i
tω+ϕ
iA
t
B
ω +ϕ +ϕ )
với
0
0
AB
U
I
Z
=
;
22

C
> Z
L
: mạch có tính dung kháng, i nhanh pha hơn u
AB

AB
ϕ
= 0 u
AB
và i đồng pha, mạch cộng hưởng: Z
L
= Z
C
; I
max
=
AB
ϕ
AB
U
R

Suy ra: u
AB
đồng pha với u
R

Z
Abmin

- Nguyên tắc cấu tạo: gồm hai bộ phận chính:
Lõi thép: làm từ nhiều lá thép mỏng (kó thuật điện) hình khung rỗng ghép cách
điện với nhau.
Hai cuộn dây: làm bằng đồng, điện trở rất nhỏ, quấn trên lõi thép. Số vòng của
hai cuộn dây là khác nhau.
Cuộn dây nối với mạng điện xoay chiều gọi là cuộn sơ cấp
Cuộn dây nối với tải tiêu thụ gọi là cuộn thứ cấp
- Nguyên tắc hoạt động: dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ.
b) Sự biến đổi hiệu điện thế và dòng điện qua máy biến thế

- Xét một máy biến thế có cuộn sơ cấp gồm N vòng dây và cuộn thứ cấp có N’
vòng dây
- Khi nối cuộn sơ cấp với mạng điện xoay chìêu có hiệu điện thế U thì ở hai
đầu cuộn thứ cấp có một hiệu điện thế xoay chiều U’. Khi đó:

UN
UN
′′
=

Nếu: N’ > N thì U’ > U: máy tăng thế: N’ < N thì U’ < U: máy hạ thế
Nếu bò qua sự mất mát năng lượng thì:
IU
IU
′
=
′

3. Chỉnh lưu dòng điện xoay chiều:
Để tạo ra dòng điện một chiều, cách đơn giản và phổ biến nhất hiện nay là


Trong đó: p là số cặp cực, n là tốc độ quay của rôto.
Máy páht điện một pha còn gọi là máy dao điện một pha.
2. Dòng điện xoay chiều ba pha:
Nguyên tắc của máy phát ba pha cũng giống như của máy phát một pha. Chỗ khác
nhau chỉ là cách bố trí cuộn dây phần ứng.
Ba cuộn dây phần ứng được bố trí lệch nhau
1
3
vòng tròn trên stato. Phương trình
ba dòng điện đó như sau:
i
1
= I
0
sin
ω
t
i
2
= I
0
sin
2
t
3
π
⎛⎞
⎜⎟


1
qq0
LC
′′
+=
(1)
Nghiệm của phương trình có dạng: q = Q
0
sin(
t
ω +ϕ
)
Điều đó chứng tỏ điện tích của tụ điện trong mạch dao động biến thiên điều hòa
với tần số góc
1
LC
ω=
2. Dao động điện từ trong mạch dao động
Chọn điều kiện ban đầu thích hợp để nghiệm phương trình (1) có dạng:
q = Q
0
sin t.
ω
- Năng lượng tức thời của tụ điện:
W
đ
=
1
2
qu =

00
Q
1
L Q cos t cos t W cos t
22C
ωω=ω=
t
ω, với
2
0
0t
2
0
Q
1
W
2LI 2C
==
Năng lượng tổng hợp trong mạch dao động: W = W
đ
+ W
r
= W
0
=
2
0
Q
2C
= const.