Download Luận văn Bài toán cực trị trong dòng điện xoay chiều, áp dụng phương pháp trắc nghiệm miễn phí
Kết luận:
+, Ta có thể tính công suất của dòng điện xoay chiều hình sin trên một đoạn mạch chỉ có điện trở thuần bằng công thức tính công suất của dòng điện không đổi. Nói cách khác dòng điện không đổi Ihd cũng gây ra tác dụng tỏa nhiệt trên điện trở R như dòng điện xoay chiều có biên độ Io đã cho.
+, Trong kỹ thuật và trong đời sống hàng ngày ta thường dùng các giá trị hiệu dụng của điện thế và dòng điện xoay chiều. Các ampe kế và vôn kế đo dòng xoay chiều thường được chia độ theo các giá trị hiệu dụng của dòng điện và hiệu điện thế.
/tai-lieu/de-tai-ung-dung-tren-liketly-36052/
Để tải bản DOC Đầy Đủ thì Trả lời bài viết này, mình sẽ gửi Link download choTóm tắt nội dung:
ì cường độ dòng điện tại hai điểm xa nhất trên mạch phải sai khác nhau không đáng kể. Dòng điện thỏa mãn điều kiện này là dòng điện chuẩn dừng, thời gian lan truyền kích động điện từ từ đầu này tới đầu kia của mạch là rất nhỏ so với chu kỳ dao động của nó t = << T. Với dòng điện chuẩn dừng thì giá trị tức thời của cường độ dòng điện tại mọi điểm là như nhau trên mạch.
2. Dòng điện xoay chiều hình sin.
a. Định nghĩa: Dòng điện xoay chiều hình sin là dòng điện biến đổi theo thời gian theo định luật hàm sin. Đó là dòng điện có chiều và cường độ biến đổi tuần hoàn với chu kỳ T.
b. Cách tạo ra dòng điện xoay chiều hình sin.
Cho một khung dây kim loại có diện tích là S, có N vòng dây quay với vận tốc ự trong từ trường đều .Trong các vòng dây sẽ xuất hiện một thế điện động:
Trong đó:
Khi đó, mạch ngoài xuất hiện một thế hiệu hình Sin:
Hoặc:
Trong đó, Uo là biên độ, là tần số góc, f là tần số, là pha của thế hiệu.
Trong mạch có dòng điện xoay chiều có tần số góc :
Trong đó: ử là độ lệch pha giữa i và u.
u i
U0 I0
0 t 0 t
* Nhận xét: Dòng điện biến đổi nói chung có hình dạng rất phức tạp nhưng ở đây ta chỉ xét sự biến đổi theo hình Sin, vì:
+ Các máy phát xoay chiều dùng trong công nghiệp có thế điện động hình Sin nên dòng điện nó tạo ra ở mạch ngoài cũng là hình Sin.
+ Lý thuyết về dao động hình Sin đơn giản và dễ hiểu.
+ Một dao động phức tạp có thể phân tích thành các dao động hình Sin và Cosin theo lý thuyết Furiê.
II. VAI TRÒ CỦA R, L, C TRONG MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU.
1. Điện trở trong mạch điện xoay chiều ( dòng điện thỏa mãn dòng chuẩn dừng).
Ở hai đầu điện trở R ta đặt một thế hiệu xoay chiều: (1).
Áp dụng định luật ôm cho đoạn mạch aRb có: (2)
a
U R
B
Như vậy dòng điện qua R cũng biến thiên theo định luật hình Sin cùng tần số với thế hiệu. Hiệu số pha giữa dòng điện và thế hiệu bằng không. Giá trị cực đại của dòng điện là: (3).
Kết luận: Trong đoạn mạch xoay chiều chỉ chứa điện trở thuần, định luật ôm áp dụng cho các giá trị tức thời của thế hiệu và dòng điện cũng áp dụng được cho các biên độ Uo và Io của dòng điện hình Sin. Hay dòng điện trong đoạn mạch chỉ chứa điện trở thuần R thỏa mãn điều kiện dòng chuẩn dừng.
* Ta có thể biểu diễn mối liên hệ giữa u và i theo hai cách sau:
Cách 1: Dùng đồ thị.
Trục Ox gọi là trục dòng điện.
Vectơ có phương và chiều trùng với trục Ox. 0 x
Vectơ nằm trên trục dòng điện.
Cách 2: Dùng vectơ quay.
Các vectơ và có độ lớn bằng biên độ Uo, Io; được vẽ chung một gốc và lệch nhau một góc = 0, chúng quay ngược chiều kim đồng hồ với vận tốc góc.
0
2. Tụ điện trong mạch điện xoay chiều.
Đặt thế hiệu xoay chiều: vào đoạn mạch chỉ có tụ điện có điện dung C. Tụ điện liên tục tích điện và phóng điện
do đó dòng điện xoay chiều qua được đoạn mạch
có tụ điện. a U b
Bỏ qua điện trở của dây dẫn nên thế hiệu u giữa 2
bản tụ là: C
Trong đó: q: là điện tích tức thời trên bản của tụ điện.
Có:
Trong đó: hay
Kết luận: Khi đặt thế hiệu hình Sin vào mạch chỉ có tụ điện thì dòng điện trong mạch cũng biến thiên theo định luật hình Sin nhưng nhanh pha hơn thế hiệu một góc .
* Ta có thể biểu diễn mối liên hệ giữa u và i bằng giản đồ vectơ quay ( hình vẽ ):
I0C
U0
Hai vectơ vàquay ngược chiều kim đồng hồ với vận tốc góc. Vectơ biểu diễn dòng điện đi trước vectơ biểu diễn thế hiệu một góc. Độ lớn của vectơ biểu diễn dòng điện bằng , độ lớn của vectơ biểu diễn thế hiệu bằng Uo. Hình chiếu của các vectơ này lên trục tung cho ta giá trị tức thời của dòng điện và thế hiệu.
- Đại lượng là điện trở biểu kiến của đoạn mạch chỉ có tụ điện và được gọi là dung kháng của tụ điện.
C có đơn vị là Fara(F), đơn vị là 1/ giây(1/s); Xc có đơn vị là ôm ( Ù).
3. Cuộn dây có độ tự cảm trong mạch điện xoay chiều.
Đặt thế hiệu vào hai đầu cuộn dây có độ tự cảm L.
Trong mạch xuất hiện thế điện động tự cảm:
a U b
Áp dụng định luật Ôm cho toàn mạch ta có: L
`
Const trong phép lấy tích phân này ứng với dòng điện không đổi nào đó. Ở đây chỉ xét dòng điện biến thiên liên quan đến thế hiệu biến thiên nên coi const= 0.
Nên: (2)
Trong đó: hay:
Kết luận: Từ (1) và (2) ta thấy trong đoạn mạch xoay chiều chỉ có cuộn dây tự cảm, thế hiệu trên đoạn mạch nhanh pha hơn dòng điện qua cuộn dây là .
* Mối liên hệ giữa u và i được biểu diễn bằng giản đồ vectơ quay: hai vectơ và quay ngược chiều kim đồng hồ với vận tốc góc ự, vectơ đi sau vectơ
một góc .
Độ lớn của vectơ biểu diễn thế hiệu là Uo. 0 U0
Độ lớn của vectơ biểu diễn dòng điện là .
Hình chiếu của các vectơ này lên trục tung I0L
cho ta thấy các giá trị tức thời của dòng điện và thế hiệu.
- Đại lượng: Là điện trở biểu kiến của đoạn mạch có cuộn dây L và được gọi là cảm kháng. L: Henry (H), : 1/s →XL: Ôm (Ù ).
Biểu thức định luật ôm cho đoạn mạch chỉ có cuộn cảm: I = .
III. MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU GỒM R, L, C MẮC NỐI TIẾP. CỘNG HƯỞNG THẾ.
1. Mạch điện xoay chiều R, L, C mắc nối tiếp.
Đặt vào hai đầu đoạn mạch: . R
Dòng điện tức thời trong mạch có giá trị U C
như nhau tại mọi tiết diện của mạch và gây L
ra độ giảm thế UR trên R, UL trên cảm kháng L,
UC trên dung kháng C. Do sự có mặt của L và C
nên dòng điện i trong mạch không cùng pha với u.
- Tìm mối liên hệ giữa u và i ta dùng giản đồ vectơ quay.
Chọn trục dòng điện làm trục chuẩn ∆. U0L
U0
0 I0 U0R
Các vectơ , , , U0C
quay ngược chiều kim đồng hồ với vận tốc góc.
Vectơ Là vectơ biểu diễn thế hiệu u đặt vào hai đầu đoạn mạch. Hình chiếu của vectơ lên trục tung bằng giá trị tức thời của thế hiệu u.
Vectơ lệch pha so với một góc:
Có: (1)
Và:
Hay: (2)
Với:
Trong đó và Io được xác định theo biểu thức (1) và (2).
> 0: L> 1/C thì dòng điện chậm pha hơn thế hiệu.
< 0: L < 1/ C thì dòng điện nhanh pha hơn thế hiệu.
* Tổng trở và giản đồ vectơ tổng trở.
Có: gọi là tổng trở của đoạn mạch.
Trong đó, R gây ra hiệu ứng Jun-Lenxơ, dung kháng và cảm kháng không gây ra hiệu ứng Jun- Lenxơ.
Ta gọi X = XL – XC là điện kháng của mạch điện, R là điện trở hoạt động.
- Để xác định Z, góc lệch giữa i và u ta không cần dùng đến giản đồ vectơ
quay mà dùng giản đồ vectơ tổng trở bao gồm các vectơ không quay:,, , các vectơ này được vẽ với cùng một tỷ lệ xích.
Tính và Z nhờ giản đồ vectơ không quay( Hình vẽ).
Z
Z= R
2. Cộng hưởng thế.
a. Sự biến thiên của Io theo tần số .
Xét mạch điện như hình vẽ: R
C
Và: L
Với:
Áp dụng định luật ôm cho các giá trị cực đại của i và u ta có:
với Z=
- Cho biến thiên → điện kháng X = XL – XC = biến thiên → góc lệch và tổng trở Z cũng biến thiên do đó Io cũng biến thiên.
+ Nếu = 0 →L = 0; = ∞→ Z = ∞ và Io = 0.
+ Tăng dần giá trị ta thấy thoạt đầu giảm → Z giảm và Io tăng.
Tăng gọi là tần số riêng của mạch, được xác định bởi điều kiện:
Thì điện kháng X = 0 → Z= Zmin = R và Io = Io max.
+ Tiếp tục ...
