Kiến thức về dòng điện xoay chiều Vật Lý 12

813
5/5 - (1 bình chọn)

Tổng hợp kiến thức về dòng điện xoay chiều Vật Lý 12

1.Dòng điện xoay chiều là gì?

Dòng điện xoay chiều hay còn có tên gọi thông dụng dòng điện AC (Alternating Current) là dòng điện có chiều và cường độ thay đổi theo chu kỳ thời gian thời gian. Sự thay đổi của chiều và cường độ thường theo chu kỳ cụ thể nhất định(có tính tuần hoàn). Về nguồn gốc, dòng điện xoay chiều xuất phát từ sự biến đổi của nguồn điện một chiều hoặc được tạo ra từ các nguồn điện xoay chiều.

Trong thực tế, các đồ dùng điện gia dụng hiện nay trong gia đình chủ yếu sử dụng dòng điện xoay chiều như: Tivi, tủ lạnh, điều hòa, bình nóng lạnh, máy vi tính,… Có thể nói điện xoay chiều là phần không thể thiếu trong cuộc sống con người hiệu nay

2.Cách tạo ra dòng điện xoay điều

Như đã nói ở trên, về cơ bản, nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều bắt nguồn từ sự thay đổi của nguồn điện một chiều hay từ nguồn điện xoay chiều tạo thành. Tuy nhiên các bạn có thể tự tạo dòng điện xoay chiều theo 2 cách sau:

Cách thứ nhất: Cho nam châm xoay xung quanh một cuộn dây dẫn kín

Cách thứ hai: Đăt dây dẫn kín xung quanh từ trường của nam châm

Xét về mặt lý thuyết:

Đại cương về dòng điện xoay chiều - Lý thuyết Vật Lý 12 đầy đủ

Để giải thích về cách tạo dòng điện xoay chiều, ta dựa trên lý thuyết về hiện tượng cảm ứng điện từ. Khi cho một cuộn dây với khung dây có N vòng dây, diện tích của dây là S. Ta cho cuộn dây quay đều xung quanh trục của nó với tốc độ góc ω và cuộn dây được nằm trong từ trường đều B→ (phương của từ trường vuông góc với trục quay). Thời điểm đầy, B→ và vec tơ pháp tuyến n→ của mặt phẳng khung dây tạo với nhau một góc φ

Xét tại thời điểm t, ta có từ thông qua dây được tính:

     ф = NBScosα = NBScos(ωt + φ)

Lúc này, trong mạch sẽ xuất hiện suất điện động cảm ứng. Công thức tính suất định động cảm ứng như sau:

Đại cương về dòng điện xoay chiều - Lý thuyết Vật Lý 12 đầy đủ

Trong trường hợp cuộn dây khép kín với điện trở R thì cường độ dòng cảm ứng trong mạch là:

Đại cương về dòng điện xoay chiều - Lý thuyết Vật Lý 12 đầy đủVề mặt lý thuyết, đây chính là dòng điện xoay chiều

Nếu cường độ dòng điện xoay chiều trong mạch có dạng i = I0cos⁡(ωt) => điện áp xoay chiều ở giữa hai đầu của đoạn mạch có dạng như sau: u = U0cos⁡(ωt + φ)

Trong đó φ là độ lệch pha giữa u (điện áp xoay chiều giữa 2 đầu) và I (cường độ dòng điện xoay chiều)

Các mạch điện xoay chiều chỉ chứa một phần tử - Lý thuyết Vật Lý 12 đầy đủ

→ Lúc này, u và i có cùng tần số góc, ta chỉ cần đi tìm mối quan hệ giữa độ lệch pha φ và biên độ

Bảng so sáng các dạng mạch điện có các phần tử khác nhau:

Các mạch điện xoay chiều chỉ chứa một phần tử - Lý thuyết Vật Lý 12 đầy đủ

 

3.Những đại lượng cơ bản cần nắm chắc trong dòng điện xoay chiều:

Để nắm vững được kiến thức của chuyên đề này, trước hết các bạn cần phải nắm chắc một số đại lượng và ký hiệu cơ bản sau:

Công suất của dòng điện xoay chiều:

Công suất của dòng điện xoay chiều chịu tác động của 3 đại lượng chính: điện áp,  độ lệch pha của cường độ so với điện áp và cường độ dòng điện

Công thức tính công suất dòng điện xoay chiều được tính như sau:

P = U.I.cosα

Trong đó:

P: là công suất của dòng điện xoay chiều (đơn vị tính: W)

U: là điện áp của dòng điện (đơn vị tính: V)

I: là cường độ của dòng điện (đơn vị tính: A)

α: là độ lệch pha giữa điện áp và cường độ dòng điện

 

4.Các công thức dòng điện xoay chiều áp dụng giải bài tập

a.Cường độ dòng điện tức thời:

i = I0 cos(ωt + φ)

     -Trong đó:

i : là cường độ dòng điện tức thời.

I0: là cường độ dòng điện cực đại.

ω: là tần số góc ω = 2π/T = 2πf

ωt + φ: là pha dao động của cường độ dòng điện tức thời

φ: là pha ban đầu của cường độ dòng điện tức thời

I = I0/√2 : đây là cường độ dòng điện hiệu dụng.
Ý nghĩa của I: Trong trường hợp khi thay đổi dòng điện xoay chiều có cường độ dòng điện cực đại I0 bằng một dòng điện không đổi (điều kiện 2 dòng điện này có công suất như nhau) thì dòng một chiều phải có cường độ là I.

 

b.Bài tập về cách tạo ra dòng điện xoay chiều. Suất điện động xoay chiều

Công thức giải bài tập suất điện động

Công thức bài tập suất điện động

Các bạn có thể tham khảo thêm một số bài viết liên quan:

Phương pháp học môn vật lý hiệu quả cho người mất gốc

Sơ đồ tư duy vật lý 12

Ôn tập sóng cơ và sóng âm

Kiến thức vi mô và vĩ mô