CHƯƠNG 4: DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU I.. Viết biểu thức hiệu điện thế và cường độ dòng điện , tính I , hiệu điện thế , công suất của mạch điện 1.. Tính điện trở thuần R.. Đoạn mạch RLC có các
Trang 1CHƯƠNG 4: DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU
I Viết biểu thức hiệu điện thế và cường độ dòng điện , tính I , hiệu điện thế , công suất của mạch điện
1 Tính tổng trở Z.
a Tính điện trở thuần R
b Tính cảm kháng ZL
c Tính dung kháng ZC.
Công thức Ghép nối tiếp Ghép song song Điện
R S
R= R 1 + R 2 +…
R n
1 2
1 1 1 1
n
R R R R
Tự cảm Z L =L.
Z L Z L Z L Z
Ln
1 2
Z L Z L Z L Z
Ln
Điện dun g
1
C
C
Z
Z
n
C C C C
Z Z Z Z 1 1 1 1
Z Z C C Z C Z
Cn
d Tính tổng trở:
Tổng trở: Z= R2(ZL Z )C 2
2 Tính I hoặc U bằng định luật Ôm : U
I Z
Với Các giá trị hiệu dụng:
0
2
I
I ; 0
2
U
U ; 0
2
E
E
3 Tính độ lệch pha của u so i :
R
Z Z
Nếu >0; ZL>ZC; u sớm pha hơn i
Nếu >0; ZL<ZC; u trễ pha hơn i
Nếu >0; ZL=ZC; u cùng pha với i; 2LC=1; mạch có cộng hưởng;
R
U Z
U
min
0
4 Viết biểu thức:
Nếu i = Io cos (t + i)
u = Uo cos (t + i + )
Nếu u = Uo cos (t + u )
i = Io cos (t + u )
5 Công suất P của dòng điện xoay chiều:
P= UI cos= I2 R cos : hệ số công suất, chỉ có R tiêu thụ điện năng
6 Hệ số công suất : cos=
P
U I =UR
U = R
Z
7 Nhiệt lượng tỏa ra trên mạch (trên R):
Q= I2 Rt
8 Cộng hưởng điện:
Z L =Z C
1
L C
U R
,
2 ax
m
U P
R
II Cuộn dây có điện trở thuần :
Khi mắc cuộn dây có điện trở r và độ tự cảm L vào mạch điện xoay chiều, ta coi cuộn dây như đoạn mạch RL và giản
đồ vectơ như hình bên :
Cường độ dòng điện chậm pha hơn hiệu điện thế hai đầu cuộn dây một góc d tính theo công thức
0 0
tan
L L d
r
Tổng trở cuộn dây: Zd r2 Z2L
Trong đó: ZL = L. Biên độ và giá trị hiệu dụng của cường độ dòng diện được tình theo các công thức:
I
I
Công suất tiêu thụ của cuộn dây: P=Ud Icos= I2 r Với hệ số công suất : cosd= r 2r 2
Zd ZL r
III Đoạn mạch RLC có các đại lượng thay đổi
1 Điện trở R thay đổi:
+ R= 0 Imax =
L C
U
Z Z
+ R= URmax = U + R0 =|ZL-ZC|; Khi đó Pmạch max=
2R
U2
; cos= 2
2
+ Nếu mỗi giá trị P < Pmax có hai giá trị R1, R2 thì
R1.R2= R02 P=
2
U
R R , 1 2
2
, tan
1.tan2= 1
+ Nếu cuộn cảmcó điện trở r0 mà điện trở R thay đổi thì
Pmạch max=
) r 2(R
U
0
2
Khi đó R=|ZL-ZC|- r0
2 Tụ điện C thay đổi
+ C= 0 ZC= P= 0 + C= ZC=0 P=
2
L
U R
R Z
+ C0 = 12
L
hay ZL=ZC0 mạch cộng hưởng
Pmax =
2
U R
d
Trang 2X
X
X
X
X
X
X
X X
HTKH-HBT
+ Nếu cùng giá trị P < Pmax có hai C1 , C2 thì
ZC1+ ZC2 = 2 ZC0 hay
C C C ; 1 2
+ khi '
L
C
L
R Z Z
Z
hay C’ = 2 2
L L
Z
R Z
R
Z R U
U
2 L
2 AB
Cmax
(mạch không cộng hưởng)
- Nếu cùng một giá trị UC< UCmax có 2 giá trị C1 , C2 thì
'
Z Z Z hay C1 + C2= 2C’
Và uRL vuông pha với u: nên có thể tính UCmax theo công
thức sau UCm2 ax UR2 UL2 U2
3 Cuộn cảm L thay đổi
+ ZL= 0 P=
2
C
U R
R Z
+ ZL= P= 0
+ ZL0=ZC thì mạch cộng hưởng UR, UC, URC, Pmạch và
I đạt max: Pmax =
2
U R
+ Nếu cùng giá trị P < Pmax có hai L1 , L2 thì
ZL1+ZL2 = 2 ZL0 hay 2L0 = L1 + L2, 1 2
+ khi ,
C L
C
R Z
Z
Z
hay L’
C C
R Z Z
R
Z R U
U
2 C
2 AB
Lmax
(mạch không cộng hưởng)
Và uRC vuông pha u nên có thể tính ULmax theo côngthức sau
ax
Lm R C
U U U U
+ Nếu cùng một giá trị UL< ULmax có 2 giá trị L1 , L 2 thì
'
Z Z Z hay '
L L L
Tần số góc thay đổi :
+ f = 0 P= 0
+ f= P= 0
+ f = f0 Pmax =
2
U
R ,và I max= U/R:khi xảy ra hiện tượng
cộng hưởng: ZL=ZC
+ Nếu mỗi giá trị P < Pmax có hai giá trị f 1, f 2 thì
f 1 f 2= f02-
Để UL max thì 2 2 2 2
2LC R C
Để UC max thì
2 2 2
2 2
2 2
LC R C
L C
IV Hai đại lượng liên hệ về pha
Hiệu điện thế cùng pha với cường độ dòng điện
R
Z
Z
Hai hiệu điện thế cùng pha: 1=2 tg1=tg2
Hai hiệu điện thế vuông pha tg1 tg2 = -1
Ta có thể dùng giản đồ véc tơ để tìm độ lệch pha 1 , 2 đối với i rồi suy ra kết quả
V BÀI TOÁN HỘP KÍN (BÀI TOÁN HỘP ĐEN)
1 Mạch điện đơn giản:
a Nếu UNB cùng pha với i suy ra chỉ chứa R0
b Nếu UNB sớm pha với i góc
2
suy chỉ chứa L0
c Nếu UNB trễ pha với i góc
2
suy ra chỉ chứa C0
2 Mạch điện phức tạp:
a Mạch 1 Nếu UAB cùng pha với i suy ra chỉ chứa L0
Nếu UAN và UNB tạo với nhau góc
2
suy ra chỉ chứa R0 Vậy chứa (R0, L0)
b Mạch 2
Nếu UAB cùng pha với i suy ra chỉ chứa C0
Nếu UAN và UNB tạo với nhau góc
2
suy ra chỉ chứa R0 Vậy chứa (R0, C0)
VI SẢN XUẤT , TRUYỀN TẢI VÀ SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG ĐIỆN
1 Máy phát điện xoay chiều 1 pha : 1-1 Chu kỳ T và tần số f:
ω
2π f
1
T ; =2f1-2
f = np=
60
n' p.
với p: số cặp cực; n tốc độ quay của rô to (vòng /giây); n’ tốc độ quay của rô to (vòng /phút)Với f là số vòng quay trong
1 giây của khung
1-2 Biểu thức của từ thông qua khung:
=NBScost=0cost 1-4 Biểu thức suất điện động
t sinω E ωNBSsinωt Φ'
Δtt
ΔtΦ
2 Máy phát điện xoay chiều 3 pha
Suất điện động cảm ứng ở 3 cuộn dây của máy phát.e1=E0cos t; e2 = E0cos(t-2/3); e3 = E0cos(t+2/3)
Tải đối xứng mắc hình sao: Ud= 3Up; Id= Ip
R
R C
R L
Trang 3Tải đối xứng mắc tam giác: Ud= 3Up; Id= 3Ip
3 Biến thế
+ Suất điện động ở cuộn sơ cấp và thứ cấp:
Δtt
ΔtΦ
N
e1 1 ;
Δtt
ΔtΦ N
e2 2 →
2
1 2
1
N
N e
e
+ Nếu bỏ qua sự hao phí năng lượng trong máy biến thế thì:
k
2
1 2
1
2
1
I
I
N
N
U
1
k k
Với k là hệ số biến đổi của máy biến thế
+ H là hiệu suất biến thế H= 2
1
P P
Mạch từ phân nhánh: số đường sức từ qua cuộn sơ cấp lớn gấp n lần số đường sức từ qua cuộn thứ cấp Từ thông qua mỗi vòng của cuộn sơ cấp lớn gấp n lần từ thông qua mỗi
vòng của cuộn thứ cấp: 1=n2
2
1 2
1 2
1
N
N U
U e
e
n
3 Sự truyền tải điện năng
+ Độ giảm thế trên đường dây tải: U=RI; U2=U3+U ; với
S
l
ρ
R
+ Công suất hao phí trên đường dây: P=RI2
+ Hiệu suất tải điện: H =
'
P
P = P
P
P
; P: công suất truyền đi; P’ là công suất nhận được nới tiêu thụP: công suất hao phí
U1 U2
Đường dây I
U 3
‘
Tải