ON TAP VAT LY LOP 125

Cường độ dòng điện hiệu dụng của dòng điện xoay chiều bằng cường độ dòng điện không đổi nếu cho chúng lần lượt đi qua một điện trở trong những khoảng thời gian bằng nhau thì nhiệt lượng[r]

    

I ĐẠI CƯƠNG VỀ DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU

1 Từ thông qua N vòng dây:

3 Điện áp xoay chiều: u U 0costu

4 Cường độ dòng điện xoay chiều: i I 0costi

5 Độ lệch pha giữa điện áp và cường độ dòng điện: u i/ u i

6 Các giá trị hiệu dụng

Cường độ dòng điện hiệu dụng của dòng điện xoay chiều bằng cường độ dòng điện không đổi nếu cho chúng lần lượt đi qua một điện trở trong những khoảng thời gian bằng nhau thì nhiệt lượng tỏa ra bằng nhau.Mối liên hệ giữa các giá trị hiệu dụng và biên độ:

II CÁC MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU

1 Mạch điện xoay chiều chỉ chứa một thành phần

- Không tỏa nhiệt

- Làm biến đổi thuận nghịch năng lượng

- Không tỏa nhiệt

- Làm biến đổi thuận nghịch năng lượng

Định luật Ôm

R

U I , R

0L 0

Z

U I , Z

U

C

C C

0C 0

Z

U I , Z

Nhận xét

Điện áp hai đầu điện trở biến thiên đồng pha với cường

độ dòng điện qua nó

Điện áp hai đầu cuộn cảm thuần biến thiên sớmpha

2



so với cường độ dòng điện qua nó

Điện áp hai đầu tụ điện biến thiên trễ pha

2



so với cường độ dòng điện qua nó

- Nếu Z L Z C thì u i/ 0 (u sớm pha hơn i)

- Nếu Z L Z C thì u i/ 0 (u trễ pha hơn i)

3 Công suất của dòng điện xoay chiều

- Công suất tức thời p ui

- Công suất tỏa nhiệt P(R r I ) 2

- Công suất tiêu thụ P UI cos

- Hiện tượng cộng hưởng điện là hiện tượng cường độ dòng điện trong mạch đạt giá trị cực đại.

- Điều kiện của hiện tượng cộng hưởng điện: Z LZ C hay U L U C

III Máy phát điện xoay chiều

1 Nguyên tắc : dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ.

2 Máy phát điện 1 pha

* Cấu tạo: gồm

- Rôto (phần cảm): là nam châm, dùng để tạo ra từ thông biến thiên

- Stato (phần ứng): là các cuộn dây giống nhau đặt cố định trên một vòng tròn

* Tần số của dòng điện: f = n.p

- n : tốc độ quay của rôto (vòng/giây)

- p : số cặp cực của nam châm

- f : tần số của dòng điện (Hz)

3 Máy phát điện ba pha

tần số, cùng biên độ và lệch pha nhau 2

- Stato (phần ứng): gồm 3 cuộn dây giống nhau, đặt lệch 1200 trên đường tròn

Dòng điện xoay chiều ba pha là hệ thống ba dòng điện xoay chiều, được tạo

ra bởi ba suất điện động cùng tần số, cùng biên độ nhưng lệch pha nhau 2

3



- Mắc hình sao: có 4 dây, gồm 3 dây pha (dây nóng) và 1 dây trung hòa (dây nguội) Tải tiêu thụ không cần đối xứng

o Dòng điện chạy trong dây trung hòa: i0 = 0, nhưng trên

thực tế i0 0 vì các tải tiêu thụ không đối xứng

o Ud = 3.UP ; I d I p

Với Ud : điện áp giữa 2 dây pha

UP : điện áp giữa dây pha và dây trung hòa

Hình V.2

- Mắc hình tam giác: có 3 dây pha Tải tiêu thụ phải đối xứng.

o Ưu điểm: Tiết kiệm được dây dẫn, tạo từ trường quay cho động cơ ba pha

IV Động cơ không đồng bộ ba pha

1 Nguyên tắc hoạt động: dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ và tác dụng

của từ trường quay

- Trong động cơ không đồng bộ ba pha, từ trường quay được tạo ra nhờ dòng

điện ba pha

- Rôto quay chậm hơn từ trường quay (0 < )

2 Cấu tạo

- Stato: là bộ phận tạo từ trường quay với tốc độ góc , gồm ba cuộn dây giống

nhau đặt lệch nhau 1200 trên đường tròn

- Rôto lồng sóc hình trụ: giống như 1 khung dây dẫn, có thể quay dưới tác dụng của từ trường quay

V Máy biến áp

1 Máy biến áp: là những thiết bị có khả năng biến đổi điện áp xoay chiều mà không làm thay đổi tần số của nó, hoạt động dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ

- Lõi biến áp hình khung, gồm nhiều lá sắt non có pha silic ghép cách điện

- Hai cuộn dây bằng đồng có điện trở rất nhỏ và độ tự cảm lớn quấn trên khung

Cuộn sơ cấp nối với nguồn điện xoay chiều, cuộn thứ cấp nối với tải tiêu thụ Dòng

điện trong cuộn sơ cấp và cuộn sơ cấp có cùng tần số

* Ở chế độ có tải trong điều kiện làm việc lý tưởng:

? Nhiệt lượng tỏa ra trong thời gian t khi cho dòng điện xoay chiều qua một điện trở R

? Nhiệt lượng tỏa ra trong thời gian t khi cho dòng điện không đổi qua một điện trở R

? Khi nói về cường độ dòng điện hoặc điện áp xoay chiều là nói về giá trị nào của đại lượng đó

? Nêu ví dụ về tác dụng của dòng điện không phụ thuộc vào chiều dòng điện Tác dụng này phụ thuộc như thế nào vào cường độ dòng điện?

? Tác dụng của tụ điện đối dòng điện không đổi và dòng điện xoay chiều

? Độ tự cảm của một cuộn dây phụ thuộc vào các yếu tố nào?

? Tại sao khi rút lõi sắt khỏi cuộn dây thì cường độ dòng điện xoay chiều tăng lên?

? Nêu tác dụng chính của tụ điện xoay chiều

? Để tăng dung kháng của một tụ điện phẳng có điện môi là không khí, ta cần

? Điện áp hiệu dụng giữa hai đầu một phần tử trong đoạn mạch RLC nối tiếp có thể lớn hơn điện áp hiệu dụng giữa hai đầu đoạn mạch được không? Ví dụ

? Các đại lượng đặc trưng cho sự cản trở dòng điện xoay chiều còn có tên chung là

? Cộng hưởng nhọn hơn là

? Trong trường hợp nào thì khi tăng dần điện dung C của tụ điện trong đoạn mạch RLC nối tiếp, cường độ dòng điện hiệu dụng tăng rồi giảm

? Các giá trị hiệu dụng của dòng điện xoay chiều được đo bằng?

? Điền những nội dung thích hợp vào ô trống

Mạch

Góc

lệch

pha

tan 

tan 

o ZL >ZC : …………

o ZL< ZC : …………

o ZL=ZC: …………

tan

tan

o ………

o ………

o ………

tan

tan

o ………

o ………

o ………

tan

Vectơ quay Tổng trở ĐL Ôm ? Điện năng tiêu thụ điện

? Ghép R ; C ; L Điện trở R Điện dung C Độ tự cảm L Ghép nối tiếp Ghép song song ? Biểu thức công suất tức thời

? Công suất tức thời biến đổi theo quy luật nào? Đối với dòng điện biến đổi với tần số f, công suất tức thời biến đổi tuần hoàn biến đổi bao nhiêu lần trên giây?

? Công suất của dòng điện xoay chiều

? Định luật bảo toàn năng lượng trong đoạn mạch xoay chiều

? Hệ số công suất phụ thuộc vào

? Để tăng hệ số công suất người ta thường làm cách nào

? Có thể đo công suất của dòng điện trên một đoạn mạch xoay chiều bằng cách nào

? Để công suất không thay đổi tại sao chúng ta cần nâng cao hệ số công suất

? Có bao nhiêu cách tạo ra suất điện động xoay chiều thường dùng trong các máy điện

? Suất điện động của máy phát điện xoay chiều phụ thuộc vào các yếu tố

? Khi chuyển từ cách mắc hình sao sang cách mắc tam giác các cuộn dây của máy phát điện thì điện áp dây tăng hay giảm bao nhiêu

? Từ trường quay Sự quay đồng bộ

? Sự quay không đồng bộ? Giải thích lí do

? Biểu thức cảm ứng từ của ba cuộn dây gây ra tại tâm động cơ không đồng bộ ba pha

? Tính cảm ứng từ tổng hợp tại tâm động cơ không đồng bộ ba pha

? Hiệu suất tiêu thụ của động cơ điện ba pha

? Từ trường quay có thể được tạo ra nhờ mạng một pha hay không

? Biến áp tự ngẫu

? Đối với máy tăng áp, nên dùng dây của cuộn thứ cấp là loại có đường kính to hơn hay nhỏ hơn dây của cuộn sơ cấp? Vì sao?

? Vẽ hình giải thích hiệu suất trong quá trình truyền tải điện năng

C BÀI TẬP ÁP DỤNG Loại 1: CÁCH TẠO RA DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU 5.1 Một khung dây có tiết diện S60cm2 quay đều với vận tốc 20 vòng trong một giây Khung đặt trong từ trường đều B 2.10 ( ) 2 T  Trục quay của khung vuông góc với các đường cảm ứng a Xác định chu kì, tần số góc b Viết biểu thức từ thông xuyên qua khung dây c Viết biểu thức suất điện động cảm ứng xuất hiện trong khung dây Đáp án: 0,5 s ; 40 rad s/ ; 12.10 cos 40 5 t Wb( )   ; 1,5.10 cos 402 ( ) 2 e   t   V  

Loại 2: VIẾT BIỂU THỨC ĐIỆN ÁP, CƯỜNG ĐỘNG DÒNG ĐIỆN 5.2 Một mạch điện gồm một điện trở thuần R 40, một cuộn cảm thuần có hệ số tự cảm L 0,8H   và một tụ điện có điện dung 4 2.10 C F    mắc nối tiếp a Tính cảm kháng của cuộn dây, dung kháng của tụ điện và tổng trở của cả đoạn Biết 100 b Biết dòng điện qua mạch có dạng i3cos100t A( ) Viết biểu thức điện áp tức thời giữa hai đầu điện trở, cuộn cảm, tụ điện c Tính độ lệch pha giữa hiệu điện thế và cường độ dòng điện d Viết biểu thức của hiệu điện thế tức thời giữa hao đầu mạch Đáp án: a 80  ; 50  ; 50  b 120cos100 ( ) ; 240cos 100 ( ) ; 150cos 100 ( ) 2 2 R L C u  t V u   t V u   t   V     c 370 d u150cos 100 t0, 2 ( )V

5.3 Cho mạch điện xoay chiều gồm một điện trở thuần, một cuộn dây và một tụ điện Biết R 60; 4 10 L H   ;r 20;C 100 F   Đặt vào hai đầu mạch một điện áp xoay chiều u120 2 cos100t V( ) a Viết biểu thức cường độ dòng điện qua mạch b Viết biểu thức điện áp hai đầu mạch gồm cuộn dây và tụ điện c Xác định điện áp hiệu dụng ở hai đầu điện trở thuần, cuộn dây và tụ điện d Công suất tiêu thụ của đoạn mạch điện (Biết rằng dây nối và dụng cụ đo không ảnh hưởng đến mạch điện) Đáp án: a i1, 2 2 cos(100t0, 2 ) ( ) A b u48 5 cos(100t 0, 2 ) ( ) V c U R 72V ; U d 13, 7V ; U C 120V d P115, 2 W

Loại 3: XÁC ĐỊNH R, L, C 5.4 Một mạch điện xoay chiều gồm điện trở thuần và tụ điện Khi đặt và mạch một điện áp xoay chiều có tần số 50 Hz Thì cường độ dòng điện qua mạch 0,5A , điện áp hai đầu điện trở thuần 75V, điện áp hai đầu tụ điện là 100V Tính: a Giá trị của R và C b Hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai đầu mạch Đáp án: R150 ; C15,9F ; U 125V

5.5 Cho mạch điện xoay chiều gồm một cuộc cảm và một tụ điện Biết điện áp giữa hai đầu cuộn dây là

20V, điện áp giữa hai đầu tụ điện là 28V và điện áp hai đầu mạch là 12 2 V Dòng điện xoay chiều chạy trong mạch có biểu thức i2 2 cos100t A( )

a Tính r, L, C

b Viết biểu thức điện áp giữa hai đầu mạch

Đáp án: 2227, 4 ; 6 ; 0, 025 ; 24cos 100

4

C  F r  L H u  t  V

5.6 Cho mạch điện xoay chiều RLC nối tiếp Biết hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch là   120 2 cos 100 u t V , cường độ dòng điện qua mạch là 2 2 cos 100 6 i  t   A   và điện áp giữa hai đầu tụ điện là 80V a Tìm giá trị của R, L, C b Viết biểu thức điện áp giữa hai đầu mạch gồm cuộn dây và tụ điện Đáp án: 51,6 ; 79,6 ; 0, 223 ; 60 2 cos 100 3 LC R  C F L H u   tV  

Loại 4: SỰ LIÊN HỆ GIỮA CÁC ĐIỆN ÁP HIỆU DỤNG 5.7 Cho mạch RLC nối tiếp Biết U R 20V ; U L 30V ; U C 15V Tính a Điện áp hiệu dụng hai đầu mạch b Độ lệch pha giữa điện áp hai đầu mạch và cường độ dòng điện Đáp án: U 25V ; 370

5.8 Cho mạch điện xoay chiều gồm một cuộn cảm và một tụ điện Biết   50 2 cos 100 ; d 50 ; C 60 u t V U  V U  V a Tính độ lệch pha của điện áp hai đầu mạch với cường độ dòng điện b Cho C10,6F Tính R và L c Viết biểu thức cường độ dòng điện qua mạch Đáp án: 0, 2 (rad) ; R200 ; L0, 48H ; i0, 2 2 cos 100 t0, 2 A

Loại 5: HIỆN TƯỢNG CỘNG HƯỞNG

5.9 Cho mạch điện xoay chiều RLC nối tiếp, trong đó điện dung C thay đổi được Biết

1



   Đặt vào hai đầu mạch một hiệu điện thế xoay chiều u220 2 cos 100 t V

a Định C để điện áp hai đầu mạch cùng pha với cường độ dòng điện.

b Viết biểu thức cường độ dòng điện qua mạch

Đáp án: C 31,8F ; i4, 4 2 cos100t

5.10 Cho mạch điện xoay chiều RLC nối tiếp Biết 4 2 10 200 ; ; R L H C F        Đặt vào hai đầu đoạn mạch một điện áp xoay chiều u100 cos 100 t V a Tính cường độ dòng điện hiệu dụng của mạch b Khi R, L, C không đổi để cường độ dòng điện hiệu dụng đặt giá trị cực đại thì tần số dòng điện phải có giá trị bằng bao nhiêu? Tính cường độ dòng điện hiệu dụng trị cực đại đó Đáp án: I 0,32 A ; f 35, 25Hz ; I Max 0,36 ( )A

Loại 6: BÀI TOÁN CỰC TRỊ 5.11 Cho mạch điện xoay chiều RLC nối tiếp, trong đó điện dung C thay đổi được Biết L 1 H   , điện áp giữa hai đầu mạch u200cos100t V( ) Khi 4 10 2 C F    thì dòng điện qua mạch nhanh pha hơn điện áp hai đầu mạch một góc 4  a Tìm giá trị của R b Viết biểu thức của cường độ dòng điện qua mạch c Tính công suất tiêu thụ trong mạch Khi C tăng dần thì công suất tiêu thụ thay đổi như thế nào? Đáp án: 100 ; 2 cos 100 ( ) 4 R  i  t  A   P tăng từ 0 đến giá trị cực đại là 200W, sau đó giảm dần còn 100W

5.12 Cho mạch điện xoay chiều RLC, trong có độ tự cảm L có thể thay đổi được Biết

4 10





   Đặt vào hai đầu đoạn mạch một điện áp xoay chiều u200cos(100 ) ( ).t V

a Tìm L để hệ số cơng suất của mạch lớn nhất Tính cơng suất tiêu thụ của mạch lúc đĩ.

b Tìm L để cơng suất tiêu thụ là 100W Viết biểu thức của dịng điện trong mạch

c Khảo sát sự thay đổi của cơng suất tiêu thụ theo sự thay đổi của L từ 0 đến rất lớn

Đáp án:

a L0,318H ; P Max 200W



c Khi L 0 P 100W ; Khi L P 0 ; Khi L 1 P Max 200W



D BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM Chủ đề 1 : ĐẠI CƯƠNG VỀ DAO ĐỘNG XOAY CHIỀU 5 1 Từ thông xuyên qua một ống dây là  ocost1 biến thiên làm xuất hiện trong ống dây một suất điện động cảm ứng là e E ocost2 Khi đó 21 có giá trị: A -/2 B /2 C 0 D  5 2 Một khung dây dẫn có diện tích S = 50 cm 2 gồm 150 vòng dây quay đều với vận tốc 3000vòng/phút trong một từ trường đều có cảm ứng từ  B vuông góc trục quay của khung và có độ lớnB 0,002T Từ thông cực đại gửi qua khung là: A 0,015 Wb B 0,15 Wb C 1,5 Wb D 0,0015 Wb 5 3 Một khung dây quay đều quanh trục xx’ trong từ trường đều với tốc độ 150vịng/phút Từ thơng cực đại gởi qua khung dây là 10  Wb Suất điện động hiệu dụng trong khung là: A 25V B 25 2V C 50V D 50 2V 5 4 Một khung dây dẫn có diện tích S và có N vòng dây Cho khung quay đều với vận tốc góc  trong một từ trường đều có cảm ứng từ B vuông góc với trục quay của khung Tại thời điểm ban đầu, pháp tuyến của khung hợp với cảm ứng từ B một góc 6 Khi đó, suất điện động tức thời trong khung tại thời điểm t là: A            6 t cos NBS e B            3 t cos NBS e

C eNBSsint D e  NBScost

5 5 Chọn câu sai

A Nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ

B Khi đo cường độ và hiệu điện thế xoay chiều người ta dùng ampe kế và vôn kế có khung quay

C Số chỉ của vôn kế xoay chiều cho biết giá trị hiệu dụng của hiệu điện thế xoay chiều.

D Số chỉ của ampe kế xoay chiều cho biết giá trị hiệu dụng của dòng điện xoay chiều.

5 6 Số đo của vôn kế và ampe kế xoay chiều chỉ:

A giá trị tức thời của hiệu điện thế và cường độ dòng điện xoay chiều

B giá trị trung bình của hiệu điện thế và cường độ dòng điện xoay chiều

C giá trị cực đại của hiệu điện thế và cường độ dòng điện xoay chiều

D giá trị hiệu dụng của hiệu điện thế và cường độ dòng điện xoay chiều.

5 7 Đối với dịng điện xoay chiều cách phát biểu nào sau đây là đúng?

A Trong cơng nghiệp, cĩ thể dùng dịng điện xoay chiều để mạ điện.

B Điện lượng chuyển qua một tiết diện thẳng dây dẫn trong một chu kì bằng khơng.

C Điện lượng chuyển qua một tiết diện thẳng dây dẫn trong khoảng thời gian bất kì đều bằng khơng.

D Cơng suất toả nhiệt tức thời cĩ giá trị cực đại bằng 2lần cơng suất tỏa nhiệt trung bình.

5 8 Dòng điện xoay chiều là:

A dòng điện có cường độ biến thiên theo thời gian

B dòng điện có cường độ biến thiên tuần hoàn theo thời gian

C là dòng điện có cường độ biến thiên điều hòa theo thời gian

D dòng điện có cường độ và chiều thay đổi theo thời gian

5 9 Phát biểu nào sau đây là khơng đúng?

A Hiệu điện thế biến đổi theo thời gian gọi là hiệu điện thế xoay chiều.

B Dịng điện cĩ cường độ biến đổi điều hịa theo thời gian gọi là dịng điện xoay chiều.

C Suất điện động biến đổi điều hịa theo thời gian gọi là suất điện động xoay chiều.

D Cho dịng điện một chiều và dịng điện xoay chiều lần lượt đi qua cùng một điện trở thì chúng tỏa ra nhiệt lượng như nhau.

5 10 Một thiết bị điện xoay chiều có các hiệu điện thế định mức ghi trên thiết bị là 100 V Thiết bị đó chịu được hiệu điện thế tối đa là:

5 13 Hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch cĩ dạng u=141cos100t(V) Hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai đầu đoạn mạch là :

5 14 Dòng điện xoay chiều có cường độ 

2 t 

i (A) Dòng điện này có:

A Tần số dòng điện là 50 Hz B Cường độ hiệu dụng của dòng điện là 2 2 A

C Cường độ cực đại của dòng là 2 A D Chu kỳ dòng điện là 0,02 s

5 15 Trong các đại lượng đặc trưng cho dịng điện xoay chiều sau đây, đại lượng nào cĩ dùng giá trị hiệu dụng :

5 16 Trong các đại lượng đặc trưng cho dịng điện xoay chiều sau đây, đại lượng nào khơng dùng giá trị hiệu dụng:

A Điện áp B Cường độ dịng điện C Tần số D Suất điện động

5 17 Một mạng điện xoay chiều 220V-50Hz, khi chọn pha ban đầu của hiệu điện thế bằng khơng thì biểu thức của hiệu điện thế cĩ dạng :

5 20 Hiệu điện thế giữa hai bản tụ có biểu thức u = U o cos (t + ) thì dòng điện qua tụ có biểu thức

i = I o cos (t + ) Hỏi I o và có giá trị nào ?

A I o = U o / C ;  = /2 ; B I o = C U o ;  =  + /2

C I o = C U o ;  = /2 D I o = U o / Z c ;  =  - /2

5 21 Một dịng điện xoay chiều chạy qua điện trở R=10, nhiệt lượng tỏa ra trong 30min là 900kJ Cường độ dịng điện cực đại trong mạch là :