zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Tài Liệu Phổ Thông

Bài giảng vật lý số 1: Đaih cương về dòng điện xoay chiều

Chia sẻ: Nguyen Duc Thien | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:6

Báo xấu

161
lượt xem 33
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tham khảo tài liệu 'bài giảng vật lý số 1: đaih cương về dòng điện xoay chiều', tài liệu phổ thông, ôn thi đh-cđ phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng vật lý số 1: Đaih cương về dòng điện xoay chiều

Khóa h c Dòng i n xoay chi u và Dao ng i n t BÀI GI NG DÒNG I N XOAY CHI U Bài gi ng 1: I CƯƠNG DÒNG I N XOAY CHI U I. KHÁI NI M DÒNG I N XOAY CHI U 1) nh nghĩa Dòng i n xoay chi u là dòng i n có cư ng bi n thiên i u hòa theo th i gian (theo hàm cos hay sin c a th i gian). 2) Bi u th c: i = Iocos(ωt + φi) A trong ó: • i: giá tr cư ng dòng i n xoay chi u t c th i, ơn v là (A) • Io > 0: giá tr cư ng dòng i n c c i c a dòng i n xoay chi u • ω, φi : là các h ng s . • ω > 0 là t n s góc. • (ωt + φi): pha t i th i i m t. • φi : Pha ban u c a dòng i n. 3) Chu kỳ, t n s c a dòng i n  2π 1 T = ω = f (s)  Chu kì, t n s c a dòng i n:  f = 1 = ω (Hz)   T 2π II. I N ÁP XOAY CHI U Cho khung dây d n có di n tích S g m có N vòng dây quay u v i v n t c góc ω xung quanh tr c i x ng x’x trong t trư ng u có B ⊥ xx '. T i t = 0 gi s n ≡ B. Sau kho ng th i t, n quay ư c m t góc ωt. T thông g i qua khung là Φ = NBScos(ωt) Wb. t Φo = NBS ⇒ Φ = Φocos(ωt), Φo ư c g i là t thông c c i. Theo hi n tư ng c m ng i n t trong khung hình thành su t i n ng c m ng có bi u th c e = – Φ’ = ωNBSsin(ωt).  π t E o = ωNBS = ωΦo  e = E o sin(ωt) = E o cos  ωt −  V. →  2 V y su t i n ng trong khung dây bi n thiên tu n hoàn v i t n s góc ω và ch m pha hơn t thông góc π/2. N u m ch ngoài kín thì trong m ch s có dòng i n, i n áp gây ra m ch ngoài cũng bi n thiên i u hòa: u = Uocos(ωt + φu) V. ơn v : S (m2), Φ (Wb) – Webe, B (T) – Testla, N (vòng), ω (rad/s), e (V)… 2π π Chú ý: 1 vòng/phút = = ( rad/s ). 60 30 Ví d 1: M t khung dây d n có di n tích S = 50 cm2 g m 150 vòng dây quay u v i v n t c 3000 vòng/phút trong m t t trư ng u có c m ng t B vuông góc tr c quay c a khung và có l n B = 0,002 T. Tính a) t thông c c i g i qua khung. b) su t i n ng c c i. Hư ng d n gi i: Tóm t t bài: S = 50 cm2 = 50.10–4 m2 N = 150 vòng B = 0,002 T ω = 3000 vòng/phút = 100π (rad/s) a) T thông qua khung là Φ = NBScos(ωt) → t thông c c i là Φ o = NBS = 150.0,002.50.10−4 = 1,5.10−3 Wb. b) Su t i n ng qua khung là e = −Φ ' = ωNBSsin(ωt)  E o = ωNBS = ωΦo = 100 π.1,5.10−3 = 0, 47 V. → V y su t i n ng c c i qua khung là Eo = 0,47 V. - Trang | 1 - T ng ài tư v n: 1900 58-58-12 Hocmai.vn – Ngôi trư ng chung c a h c trò Vi t
Khóa h c Dòng i n xoay chi u và Dao ng i n t BÀI GI NG DÒNG I N XOAY CHI U Ví d 2: M t khung dây d t hình ch nh t g m 500 vòng dây, di n tích m i vòng dây là 53,5 cm2, quay u v i góc là 3000 vòng/phút quanh tr c xx’ trong m t t trư ng u có B = 0,02 T và ư ng c m ng t tc vuông góc v i tr c quay xx’. Tính su t i n ng c c i c a su t i n ng xu t hi n trong khung. Hư ng d n gi i: Tóm t t bài: S = 53,5 cm2 = 53,5.10–4 m2 N = 500 vòng, B = 0,02 (T). ω = 3000 vòng/phút = 100π (rad/s). Su t i n ng c c i là Eo = ωNBS = 100π.500.0,02. 53,5.10–4 = 16,8 V. Ví d 3: M t khung dây hình ch nh t, kích thư c (40 cm x 60 cm), g m 200 vòng dây, ư c t trong m t t trư ng u có c m ng t 0,2 (T). Tr c i x ng c a khung dây vuông góc v i t trư ng. Khung dây quay quanh tr c i x ng ó v i v n t c 120 vòng/phút. a) Tính t n s c a su t i n ng. b) Ch n th i i m t = 0 là lúc m t ph ng khung dây vuông góc v i ư ng c m ng t . Vi t bi u th c su t i n ng c m ng trong khung dây. c) Su t i n ng t i t = 5 (s) k t th i i m ban u có giá tr nào ? Hư ng d n gi i: Tóm t t bài: S = 40.60 = 2400 cm2 = 0,24 m2 N = 200 vòng, B = 0,2 (T). ω = 120 vòng/phút = 4π (rad/s). ω a) T n s c a su t i n ng là f = = 2 Hz. 2π b) Su t i n ng c c i : Eo = ωNBS = 4π.200.0,2.0,24 = 120,64 V. Do t i t = 0, m t ph ng khung vuông góc v i c m ng t nên φ = 0 (hay n // B ). T ó ta ư c bi u th c c a su t i n ng là e = Eosin(ωt) = 120,64sin(4πt) V. c) T i t = 5 (s) thay vao bi u th c c a su t i n ng vi t ư c trên ta ư c e = Eo = 120.64 V. Ví d 4: M t khung dây d n ph ng có di n tích S = 50 cm2, có N = 100 vòng dây, quay u v i t c 50 vòng/giây quanh m t tr c vuông góc v i các ư ng s c c a m t t trư ng u có c m ng t B = 0,1 (T). Ch n t = 0 là lúc vectơ pháp tuy n n c a khung dây cùng chi u v i vectơ c m ng t B và chi u dương là chi u quay c a khung dây. a) Vi t bi u th c xác nh t thông Φ qua khung dây. b) Vi t bi u th c xác nh su t i n ng e xu t hi n trong khung dây. Hư ng d n gi i: Tóm t t bài: S = 50 cm2 = 50.10–4 m2 N = 100 vòng, B = 0,1 (T). ω = 50 vòng/giây = 100π (rad/s). a) Theo bài t i t = 0 ta có φ = 0. T thông c c i Φo = N.B.S = 100.0,1. 50.10–4 = 0,05 Wb. T ó, bi u th c c a t thông là Φ = 0,05cos(100πt) Wb. b) Su t i n ng c m ng e = −Φ′ = 0,05.100π sin (100πt ) = 5π sin (100πt ) V. III. L CH PHA C A I N ÁP VÀ DÒNG I N t φ = φu – φi, ư c g i là l ch pha c a i n áp và dòng i n trong m ch. N u φ > 0 thi khi ó i n áp nhanh pha hơn dòng i n hay dòng i n ch m pha hơn i n áp. N u φ > 0 thi khi ó i n áp ch m pha hơn dòng i n hay dòng i n nhanh pha hơn i n áp. Chú ý: Khi l ch pha c a i n áp và dòng i n là π/2 thì ta có phương trình c a dòng i n và i n áp th a mãn u = U o cos( ωt ) 2 2 u i    →  +   =1   π i = I o cos  ωt ± 2  = I o sin( ωt )  U o   Io     N u i n áp vuông pha v i dòng i n, ng th i t i hai th i i m t1, t2 i n áp và dòng i n có các c p giá tr 2 2 2 2 u2 − u2 u  i  u  i  U tương ng là u1; i1 và u2; i2 thì ta có  1  +  1  =  2  +  2   o = 12 22 → i2 − i1  U o   Io   Uo   Io  Io - Trang | 2 - T ng ài tư v n: 1900 58-58-12 Hocmai.vn – Ngôi trư ng chung c a h c trò Vi t
Khóa h c Dòng i n xoay chi u và Dao ng i n t BÀI GI NG DÒNG I N XOAY CHI U IV. CÁC GIÁ TR HI U D NG Cho dòng i n xoay chi u i = Iocos(ωt + φ) A ch y qua R, công su t t c th i tiêu th trên R 2 1 + cos ( 2ωt + 2φ ) RI 2 RI 2 p = Ri 2 = RIo cos 2 ( ωt + φ ) = RIo = o + o cos ( 2ωt + 2φ ) 2 2 2 2 RIo RI2 2 RI 2 + o cos ( 2ωt + 2φ ) = o Giá tr trung bình c a p trong 1 chu kì: p = 2 2 2 1 K t qu tính toán, giá tr trung bình c a công su t trong 1 chu kì (công su t trung bình): P = p = RI2 o 2 I2 Nhi t lư ng t a ra khi ó là Q = P.t = o Rt 2 Cũng trong cùng kho ng th i gian t cho dòng i n không i (dòng i n m t chi u) qua i n tr R nói trên thì nhi t lư ng t a ra là Q′ = I 2 Rt. 2 I0 Rt 2 I Cho Q = Q′ ⇔ = I Rt  I = o . → 2 2 I ư c g i là giá tr hi u d ng c a cư ng dòng i n xoay chi u hay cư ng hi u d ng. Uo E Tương t , ta cũng có i n áp hi u d ng và su t i n ng hi u d ng là U = ;E = o 2 2 Ngoài ra, i v i dòng i n xoay chi u, các i lư ng như i n áp, su t i n ng, cư ng i n trư ng, … cũng là hàm s sin hay cosin c a th i gian, v i các i lư ng này. Chú ý : u = U o cos( ωt + φu ) i = I o cos( ωt + φi ) i lư ng có s d ng giá tr t c th i là Trong m ch i n xoay chi u các e = Eo cos( ωt + φe ) p = i 2 R=I o2 Rcos 2 ( ωt + φi ) i lư ng s d ng giá tr hi u d ng là cư ng và các dòng i n I, i n áp U, su t i n ng E. Ví d 1: Dòng i n ch y qua o n m ch xoay chi u có d ng i = 200cos(100πt) A, i n áp gi a hai u o n m ch có giá tr hi u d ng là 12 V, và s m pha π/3 so v i dòng i n. a) Tính chu kỳ, t n s c a dòng i n. b) Tính giá tr hi u d ng c a dòng i n trong m ch. c) Tính giá tr t c th i c a dòng i n th i i m t = 0,5 (s). d) Trong m t giây dòng i n i chi u bao nhiêu l n. e) Vi t bi u th c c a i n áp gi a hai u o n m ch. Hư ng d n gi i: a) T bi u th c c a dòng i n i = 200cos(100πt) A ta có ω = 100π (rad/s).  2π 1 T = ω = 50 (s).  T ó ta có chu kỳ và t n s c a dòng i n là  f = ω = 50 Hz.   2π I 2 b) Giá tr hi u d ng c a dòng i n trong m ch là I = o = = 2 A. 2 2 c) T i th i i m t = 0,5 (s) thì i = 2cos(10π.0,5) = 0. V y t i t = 0,5 (s) thì i = 0. d) T câu b ta có f = 50 Hz, t c là trong m t giây thì dòng i n th c hi n ư c 50 dao ng. Do m i dao ng dòng i n i chi u hai l n nên trong m t giây dòng i n i chi u 100 l n. e) Do i n áp s m pha π/3 so v i dòng i n nên có π/3 = φu – φi → φu = π/3 (do φi = 0) i n áp c c i là U o = U 2 = 12 2 V.  π u m ch i n là u = 12 2cos  100 πt +  V. Bi u th c c a i n áp hai  3 Ví d 2: M t m ch i n xoay chi u ch có i n tr R = 50 , dòng i n qua m ch có bi u th c i = 2cos(100πt + π/3) A. a) Vi t bi u th c i n áp hai u m ch i n bi t r ng i n áp hi u d ng là 50 2 V và i n áp nhanh pha hơn dòng i n góc π/6. - Trang | 3 - T ng ài tư v n: 1900 58-58-12 Hocmai.vn – Ngôi trư ng chung c a h c trò Vi t
Khóa h c Dòng i n xoay chi u và Dao ng i n t BÀI GI NG DÒNG I N XOAY CHI U b) Tính nhi t lư ng t a trên i n tr R trong 15 phút. Hư ng d n gi i:  U o = U 2 = 50 2. 2 = 100 V.  a) Ta có  π ππππ φ = φ u − φi =  φ u = φi + = + = (rad) →  6 6362 Bi u th c c a i n áp là u = 100cos(100πt + π/2) V. I 2 b) Cư ng hi u d ng c a dòng i n: I = o = = 2 A. 2 2 T ó, nhi t lư ng t a ra trong 15 phút (15.60 = 900 s) là Q = I 2 Rt = 2.50.15.60 = 90000 J = 90kJ. l ch pha gi a i n áp và cư ng dòng i n ch y trong m ch là π/2. Ví d 3: M t m ch i n xoay chi u có T i m t th i i m t, cư ng dòng i n trong m ch có giá tr 2 3 A thì i n áp gi a hai u m ch là 50 2 V. Bi t i n áp hi u d ng c a m ch là 100 V. Tính giá tr hi u d ng cư ng dòng i n trong m ch. Hư ng d n gi i: Do i n áp và dòng i n l ch pha nhau góc π/2 nên gi s bi u th c c a dòng i n và i n áp có d ng như sau u = U o cos(ωt) 2 2 u i    →  +   =1   π i = Io cos  ωt ± 2  = Io sin(ωt)  U o   Io     i = 2 3 A 2 2   50 2   2 3   23 3 bài cho  u = 50 2 V   →  +   I  =1⇒ I = 2 Thay các giá tr   100 2   o   o  U = 100 V ⇒ U = 100 2 V  T ó ta ư c Io = 4 A  I = 2 2 A. → Ví d 4: Cho m t m ch i n xoay chi u có i n áp hai u m ch là u = 50cos(100πt + π/6) V. Bi t r ng dòng i n qua m ch ch m pha hơn i n áp góc π/2. T i m t th i i m t, cư ng dòng i n trong m ch có giá tr 3 A thì i n áp gi a hai u m ch là 25 V. Bi u th c c a cư ng dòng i n trong m ch là  π  π A. i = 2 cos  100 πt +  A. B. i = 2 cos  100 πt −  A.  3  3  π  π C. i = 3 cos  100 πt −  A. D. i = 3 cos  100 πt +  A.  3  3 Hư ng d n gi i: 2 2 2  25   3  u i 2 +   =1⇔   +   = 1  Io = 2 A. →   Do i n áp và dòng i n l ch pha nhau góc π/2 nên    50   Io   U o   Io   π πππ π M t khác, dòng i n ch m pha hơn i n áp góc π/2 nên φi = φ u − = − = −  i = 2 cos  100 πt −  A. →  3 262 3 V y B úng. V. M T S BÀI T P TR C NGHI M I N HÌNH Câu 1. Dòng i n ch y qua o n m ch xoay chi u có d ng i = 2cos(100πt + π/6) A, i n áp gi a hai u o n m ch có giá tr hi u d ng là 12 V, và s m pha π/6 so v i dòng i n. Bi u th c c a i n áp gi a hai u o n m ch là  π B. u = 12 2 cos (100 πt ) V. A. u = 12 cos  100 πt +  V.  6  π  π C. u = 12 2 cos  100 πt −  V. D. u = 12 2 cos  100 πt +  V.  3  3 Hư ng d n gi i:  U = 12V  U = 12 2V  o  π π ⇔ π π π  u = 12 2 cos  100 πt + 3  V. → T gi thi t ta có  φ u = φi + 6 φ u = + =     663 V y D úng. ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- - Trang | 4 - T ng ài tư v n: 1900 58-58-12 Hocmai.vn – Ngôi trư ng chung c a h c trò Vi t
Khóa h c Dòng i n xoay chi u và Dao ng i n t BÀI GI NG DÒNG I N XOAY CHI U Câu 2. M t m ch i n xoay chi u có i n áp gi a hai u m ch là u = 200cos(100πt + π/6) V. Cư ng hi u d ng c a dòng i n ch y trong m ch là 2 2 A. Bi t r ng, dòng i n nhanh pha hơn i n áp hai u m ch góc π/3, bi u th c c a cư ng dòng i n trong m ch là A. i = 4cos(100πt + π/3) A. B. i = 4cos(100πt + π/2) A. C. i = 2 2 cos (100 πt − π/6 ) A. D. i = 2 2 cos (100 πt + π/2 ) A. Hư ng d n gi i:  Io = 4 A I = 2 2 A    π π ⇔ π π π  u = 4 cos  100 πt +  A. → T gi thi t ta có  φ i = 6 + 3 = 2 φi = φ u +  2   3 V y B úng. ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Câu 3. M t m ch i n xoay chi u có l ch pha gi a i n áp và cư ng dòng i n ch y trong m ch là π/2. T i m t th i i m t, cư ng dòng i n trong m ch có giá tr 2 A thì i n áp gi a hai u m ch là 100 6 V. Bi t cư ng dòng i n c c i là 4 A. i n áp hi u d ng gi a hai u m ch i n có giá tr là A. U = 100 V. B. U = 200 V. C. U = 300 V. D. U = 220 V. Hư ng d n gi i: 2 2 u i  +   = 1. Do i n áp và dòng i n l ch pha nhau góc π/2 nên   U o   Io  2  100 6  U 3 100 6 3 200 6  U  = 4 ⇔ U = 2 ⇔ Uo = = 200 2  U = o = 200 V. → Thay s ta ư c   3 2   o o V y B úng. ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Câu 4. M t khung dây quay u quanh tr c xx’ trong m t t trư ng u có ư ng c m ng t vuông góc v i tr c quay xx’. Mu n tăng biên su t i n ng c m ng trong khung lên 4 l n thì chu kỳ quay c a khung ph i A. tăng 4 l n. B. tăng 2 l n. C. gi m 4 l n. D. gi m 2 l n. Hư ng d n gi i: T bi u th c t thông ta ư c Φ = NBScos ( ωt + φ )  e = −Φ′ = ωNBSsin ( ωt + φ ) → Biên c a su t i n ng là Eo = ωNBS, khi ó Eo tăng lên 4 l n thì ω tăng 4 l n, t c là chu kỳ T gi m 4 l n. V y B úng. ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Câu 5. M t khung dây d n có di n tích S = 50 cm2 g m 250 vòng dây quay u v i t c 3000 vòng/phút trong m t t trư ng u có véc tơ c m ng t vuông góc v i tr c quay c a khung, và có l n B = 0,02 (T). T thông c c i g i qua khung là A. 0,025 Wb. B. 0,15 Wb. C. 1,5 Wb. D. 15 Wb. Hư ng d n gi i: T bi u th c tính c a t thông Φ = NBScos(ωt + φ) → t thông c c i là Φo = NBS. N = 250 vòng  o = 250.0,02.50.10−4 = 0,025 (Wb). B = 0,02(T) →Φ Thay s v i S = 50 cm 2 = 50.10−4 m 2 V y A úng. ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Câu 6. M t vòng dây ph ng có ư ng kính 10 cm t trong t trư ng u có l n c m ng t B = 1/π (T). T thông g i qua vòng dây khi véctơ c m ng t B h p v i m t ph ng vòng dây m t góc α = 300 b ng A. 1,25.10–3 Wb. B. 0,005 Wb. C. 12,5 Wb. D. 50 Wb. Hư ng d n gi i: () Bi u th c tính c a t thông Φ = NBScosα, v i α = n, B , t gi thi t ta ư c α = 600. M t khác khung dây là hình tròn có ư ng kính 10 cm, nên bán kính là R = 5 cm  S = πR 2 = π.0,052. → 1 T ó ta ư c Φ = .π.0,052.cos600 = 1, 25.10−3 (Wb). π V y A úng. Giáo viên : ng Vi t Hùng Ngu n : Hocmai.vn - Trang | 5 - T ng ài tư v n: 1900 58-58-12 Hocmai.vn – Ngôi trư ng chung c a h c trò Vi t
Khóa h c Dòng i n xoay chi u và Dao ng i n t BÀI GI NG DÒNG I N XOAY CHI U - Trang | 6 - T ng ài tư v n: 1900 58-58-12 Hocmai.vn – Ngôi trư ng chung c a h c trò Vi t

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

THÔNG TIN

TRỢ GIÚP

HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.