Bài giảng vật lí 12 thao giảng các mạch điện xoay chiều (12)

Viết công thức tính điện tích Q của tụ điện TIẾT 22 - BÀI 13 CÁC MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU Kiến thức đã biết trong năm học lớp 11... KHÁI NIỆM VỀ DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀUDòng điện xoay chiều là d

1 Nêu khái niện về dòng điện xoay chiều Viết biểu thức Nêu ý nghĩa các đại lượng trong biểu thức

NHẮC LẠI KIẾN THỨC CŨ

2 Định nghĩa cường độ dòng điện theo kiến thức đã học lớp 11 Viết công thức?

3 Khi mắc một tụ điện có điện dung C vào một hiệu điện thế U Viết công thức tính điện tích Q của tụ điện

TIẾT 22 - BÀI 13 CÁC MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU

Kiến thức đã biết trong năm học lớp 11

1 KHÁI NIỆM VỀ DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU

Dòng điện xoay chiều là dòng điện có cường độ biến thiên tuần hoàn với thời gian theo quy luật của hàm số sin hoặc cosin Biểu thức: i = I 0 cos(ωt+ φ).

 i : cường độ dòng điện tức thời (A).

 I 0 >0 : cường độ dòng điện cực đại (A).

 ω>0 : Tần số góc (rad/s).

 α=ωt+φ : pha của i (rad).

 φ : pha ban đầu (rad).

 T : chu kỳ (s).

 f : tần số (Hz).

 T=2π/ω ; f =ω/2π

2 Cường độ dòng điện là đại lượng đặc trưng cho tác dụng mạnh, yếu của dòng điện Nó được xác định

bằng thương số của điện lượng ∆q dịch chuyển qua tiết điện thẳng của vật dẫn trong khoảng thời gian

∆t và khoảng thời gian đó

i

t

∆

=

∆

3 Khi mắc một tụ điện có điện dung C vào một hiệu điện thế U, công thức tính điện tích Q của tụ điện

là :

Q = C.U

QUAN SÁT CÁC HÌNH ẢNH SAU

1 Những thiết bị tiêu thụ điện là điện trở thuần

2 Những thiết bị tiêu thụ điện là tụ điện

3 Những thiết bị tiêu thụ điện là cuộn dây

CÁC MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU

• Độ lệch pha giữa điện áp và cường độ dòng điện.

I Mạch điện xoay chiều chỉ có điện trở thuần.

II Mạch điện xoay chiều chỉ có tụ điện.

III Mạch điện xoay chiều chỉ có cuộn cảm thuần

TIẾT 22 - BÀI 13

( )

i I cos = ω + ϕ t

u U cos = ω + ϕ t

u i

ϕ = ϕ − ϕ

TIẾT 22 - BÀI 13 CÁC MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU

+ Độ lệch pha giữa điện áp và dòng điện:

+ Biểu thức dòng điện trong mạch:

+ Đặt vào hai đầu mạch một điện áp xoay chiều:

* Độ lệch pha giữa điện áp và cường độ dòng điện

∼ Mạch

u i

ϕ= 0 ⇒ ϕu = ϕI

u cùng pha ϕ với i

ϕ>0 ⇒ ϕu > ϕi

u sớm pha ϕ so với i

ϕ>0 ⇒ ϕu > ϕi

u sớm pha ϕ so với i

ϕ>0

0

I 

0

U

ϕ<0 I 0

0

U

ϕ=0

0

I 

0

U

 Viết biểu thức tính độ lệch pha giữa điện áp và dòng

điện và cho biết khi nào điện áp sớm pha, trễ pha, cùng pha với dòng điện trong mạch

 Nếu chọn cường độ dòng điện làm gốc, ta biểu diễn độ

lệch pha này bằng giản đồ vectơ như thế nào?

HÃY LÀM THEO YÊU CẦU SAU ĐÂY:

I MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU CHỈ CÓ ĐIỆN TRỞ

R

u i

2 Quan hệ giữa điện áp và cường độ dòng điện

( )

0

u U cos = ω t

- Kết luận về đoạn mạch xoay chiều chỉ chứa điện trở

( )

0

I cos t

( ) 0

U

cos t R

u i

R

=

- Điện áp hai đầu đoạn mạch:

- Cường độ dòng điện trong mạch:

I MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU CHỈ CÓ ĐIỆN TRỞ

- Điện áp hai đầu đoạn mạch:

- Cường độ dòng điện trong mạch:

- Kết luận về đoạn mạch xoay chiều chỉ chứa điện trở

a Quan hệ giữa điện áp và cường độ dòng điện

b Định luật Ohm:

( )

0

u U cos = ω t

u i

R

= U0 ( ) = I cos0 ( ) ω t

cos t R

+ Biện độ: 0 U 0 = I R 0

0

U I

R

+ Pha: uR cùng pha với i hay ϕ = ϕuR i

U I.R =

U I

R

= hay

c Giản đồ vector

0

I

R

U0

Từ biểu thức 0 0

U I

R

= Chia hai vế cho 2

Dụng cụ thí nghiệm

II MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU CHỈ CÓ TỤ ĐIỆN

1 Thí nghiệm

Mục đích:

Ta cần biết tác dụng của tụ điện với dòng điện không đổi và dòng điện xoay chiều như thế nào?

Yêu cầu:

Các nhóm thảo luận và làm các việc sau đây:

1 Đưa ra phương án thí nghiệm, cách mắc mạch điện.

2 Làm thí nghiệm, quan sát và nêu nhận xét tác dụng của tụ điện với dòng điện không đổi

3 Làm thí nghiệm, quan sát và nêu nhận xét tác dụng của tụ điện với dòng điện xoay chiều

II MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU CHỈ CÓ TỤ ĐIỆN

1 Thí nghiệm

- Dòng điện không đổi không qua được tụ điện

- Dòng điện xoay chiều đi qua được tụ điện.

Mắc mạch điện như hình vẽ

*Nhận xét:

Thí nghiệm 1 :

Thí nghiệm 2:

- Quan sát :

K mở:

K đóng:

Đ1 và Đ2 cùng sáng, nhưng Đ1 sáng yếu hơn

Đèn không sáng Đ1 sáng

u

i C

Đ1

Đ2 K

B A

Đặt vào AB HĐT không đổi U = 3V

Đặt vào AB HĐT xoay chiều có giá trị U = 3V

- Quan sát :

- Quan sát :

2 Khảo sát mạch điện xoay chiều chỉ chứa tụ điện

+ Điện áp giữa hai bản tụ điện:

+ Cường độ dòng điện trong mạch

+ Điện tích của tụ điện:

( )

0

u U cos = ω t

q Cu= = CU cos0 ( )ωt

với

q i

t

∆

=

∆ ( )

0

CU sin t

( )

0

I sin t

0

I cos t

2

π

  I0 = ω CU0

= q’

∼u

i

C

II MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU CHỈ CÓ TỤ ĐIỆN

dt dq

i =

2 Khảo sát mạch điện xoay chiều chỉ chứa tụ điện

- Kết luận về mạch điện xoay chiều chỉ chứa tụ điện:

+ Pha: cường độ dòng điện sớm pha π /2 so với điện áp giữa hai bản tụ Hay Điện áp giữa hai bản tụ trễ pha π /2 so với cường độ dòng điện

+ Biên độ: I0= ω CU0

+ Từ công thức : I0= ω CU0,ta có: I= ω CU ⇒ I U

1 C

=

U Z

=

Với

Với C 1

Z

C

= ω

1

2 fC

=

π Gọi là dung kháng

a Quan hệ giữa điện áp và cường độ dòng điện

b Định luật Ohm:

I 

Gọi là dung kháng

- Nếu biểu thức cđdđ trong mạch là

- Thì biểu thức điện áp giữa hai bả tụ là

t I

i = 0 cos ω

) 2

cos(

0

π

ω −

=U t u

II MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU CHỈ CÓ TỤ ĐIỆN

3 Ý nghĩa của dung kháng:

+ Dung kháng đặc trưng cho tính cản trở dòng xoay chiều của

tụ điện Điện dung C của tụ điện và tần số của dòng điện càng lớn thì dung kháng càng nhỏ, dòng điện càng dễ đi qua.

điện

C

1 Z

C

= ω

1

2 fC

= π

* Biểu thức:

* Ý nghĩa

1 Thí nghiệm

2 Khảo sát mạch điện xoay chiều chỉ chứa tụ điện

Z c : (Ω) : gọi là dung kháng của tụ điện

ω (rad/s) tần số góc của dòng điện

C (F) : điện dung của tụ điện

Biểu thức cường độ dòng điện qua mạch i = I0cos(ωt+ϕi)

Độ lệch pha

giữa u,i

Biểu thức u

Biểu thức

ĐL Ôm

u cùng pha với i u trễ pha π /2với i

u = U0cos( ω t+ ϕi) u = U0cos( ω t+ ϕi- π /2)

C

1 Z

C

= ω

C

U Z

=

I

U I

R

=

I

