Lý 12 Bài 13: Các Mạch điện Xoay Chiều

https://www.elib.vn/hoc-tap/

1. Trang chủ
2. Học tập
3. Bài học
4. Bài học lớp 12

Lý 12 Bài 13: Các mạch điện xoay chiều (8) 299 lượt xem Share

Ở bài 12, chúng ta đã cùng tìm hiểu thế nào là dòng điện xoay chiều. Bài này, eLib xin giới thiệu tới các em về các mạch điện xoay chiều, hi vọng với những kiến thức trọng tâm và hướng dẫn giải một số bài tập dưới đây sẽ hữu ích đối với các em.

Mục lục nội dung

1. Tóm tắt lý thuyết

1.1. Mối quan hệ giữa i và u

1.2. Mạch điện xoay chiều chỉ có điện trở

1.3. Mạch điện xoay chiều chỉ có tụ điện

1.4. Mạch điện xoay chiều chỉ có cuộn cảm thuần

2. Bài tập minh họa

2.1. Dạng 1: Xác định cường độ hiệu dụng

2.2. Dạng 2: Xác định độ tự cảm

3. Luyện tập

3.1. Bài tập tự luận

3.2. Bài tập trắc nghiệm

3.3. Trắc nghiệm Online

4. Kết luận

1. Tóm tắt lý thuyết

1.1. Mối quan hệ giữa i và u trong mạch điện xoay chiều

- \(i=I_0.cos\omega t\rightarrow u=U_0cos(\omega t+\varphi )\)

- \(\varphi=\varphi _u-\varphi _i\) : độ lệch pha giữa u và i

- Ta có:

• \(\varphi> 0\) : u sớm pha \(\varphi\) so với i.

• \(\varphi< 0\) : u trễ pha |\(\varphi\)| so với i.

• \(\varphi= 0\) : u cùng pha với i.

1.2. Mạch điện xoay chiều chỉ có điện trở

a. Khảo sát mạch điện xoay chiều chỉ có điện trở

Nối hai đầu R vào điện áp xoay chiều \(u=U_0cos\omega t\)

→ \(i=\frac{u}{R}=\frac{U_0}{R}cos\omega t=\frac{U}{R}.\sqrt{2}cos\omega t\)

→ \(i=I_0cos\omega t\)

→ \(i=I\sqrt{2}cos\omega t\)

b. Định luật Ohm trong mạch điện xoay chiều chỉ có điện trở

• Định luật: Cường độ hiệu dụng trong mạch điện xoay chiều chỉ có điện trở có giá trị bằng thương số giữa điện áp hiệu dụng và điện trở của mạch.
• Công thức: \(I=\frac{U}{R}\)

Nhận xét: Cường độ tức thời trong mạch cùng pha với điện áp tức thời hai đầu mạch: \(u_R\) cùng pha với i.

1.3. Mạch điện xoay chiều chỉ có tụ điện

a. Khảo sát mạch điện xoay chiều chỉ có tụ điện

Đặt điện áp u giữa hai bản của tụ điện: \(u=U_0cos\omega t=U.\sqrt{2}cos\omega t\)

Điện tích bản bên trái của tụ điện: \(q=C.u=C.U.\sqrt{2}cos\omega t\)

Giả sử tại thời điểm t, dòng điện có chiều như hình vẽ, điện tích tụ điện tăng lên. Sau khoảng thời gian \(\Delta t\), điện tích trên bản tăng \(\Delta q\).

→ \(i=\frac{\Delta q}{\Delta t}\)

Khi \({\Delta q},{\Delta t}\rightarrow 0\) thì : \(i=\frac{dq}{dt}q=-\omega C.U.\sqrt{2}sin\omega t\)

⇔ \(i=\omega C.U.\sqrt{2}cos(\omega t+\frac{\pi }{2})\)

Đặt: \(I= U\omega C\rightarrow i=I.\sqrt{2}cos(\omega t+\frac{\pi }{2})\)

Chọn: \(\varphi _i=0\rightarrow i=I.\sqrt{2}cos(\omega t); u=U.\sqrt{2}cos(\omega t-\frac{\pi }{2})\)

Đặt: \(Z_C=\frac{1}{\omega _C}\rightarrow I=\frac{U}{Z_C}\)

với \(Z_C\) là dung kháng của mạch, đơn vị là \(\Omega\)

b. Định luật Ohm trong mạch điện xoay chiều chỉ có tụ điện

• Định luật: Cường độ hiệu dụng trong mạch điện xoay chiều chỉ chứa tụ điện có giá trị bằng thương số của điện áp hiệu dụng giữa hai đầu mạch và dung kháng của mạch.
• Công thức: \(I=\frac{U}{Z_C}\)

c. So sánh pha dao động của \(u_C\) và i

i sớm pha \(\frac{\pi }{2}\) so với \(u_C\) (hay \(u_C\) trễ pha \(\frac{\pi }{2}\) so với i).

d. Ý nghĩa của dung kháng

• \(Z_C\) là đại lượng biểu hiện sự cản trở dòng điện xoay chiều của tụ điện.

• Dòng điện xoay chiều có tần số cao (cao tần) chuyển qua tụ điện dễ dàng hơn dòng điện xoay chiều tần số thấp.

• \(Z_C\) có tác dụng làm cho i sớm pha \(\frac{\pi }{2}\) so với \(u_C\).

1.4. Mạch điện xoay chiều chỉ có cuộn cảm thuần

a. Hiện tượng tự cảm trong mạch điện xoay chiều

• Cuộn cảm thuần là cuộn cảm có điện trở không đáng kể, khi dòng điện xoay chiều chạy qua cuộn cảm sẽ xảy ra hiện tượng tự cảm.

• Khi có dòng điện i chạy qua một cuộn cảm, từ thông tự cảm có biểu thức: \(\varphi =Li\) với L là độ tự cảm của cuộn cảm.

• Trường hợp i là một dòng điện xoay chiều, suất điện động tự cảm: \(e=-L\frac{\Delta i}{\Delta t}\)

• Khi \(\Delta t\rightarrow 0:e=-L\frac{di}{dt}\)

b. Khảo sát mạch điện xoay chiều chỉ có cuộn cảm thuần

Đặt vào hai đầu L một điện áp xoay chiều. Giả sử i trong mạch là: \(i=I\sqrt{2}cos\omega t\)

Điện áp tức thời hai đầu cuộn cảm thuần:

\(u=L\frac{di}{dt}=-\omega L.I.\sqrt{2}sin\omega t\)

→ \(u=\omega L.I.\sqrt{2}cos(\omega t+\frac{\pi }{2})\)

→ \(u=\omega L.I\)

Suy ra: \(I=\frac{U}{\omega _L}\)

Đặt: \(Z_L=\omega _L\rightarrow I=\frac{U}{Z_L}\)

với \(Z_L\) gọi là cảm kháng của mạch, đơn vị là \(\Omega\).

c. Định luật Ohm trong mạch điện xoay chiều chỉ có cuộn cảm thuần

• Định luật: Trong mạch điện xoay chiều chỉ có cuộn cảm thuần, Cường độ hiệu dụng có giá trị bằng thương số của điện áp hiệu dụng và cảm kháng của mạch.
• Công thức: \(I=\frac{U}{Z_L}\)

d. So sánh về pha của \(u_L\)­ so với i

i trễ pha \(\frac{\pi }{2}\) so với \(u_L\), hoặc \(u_L\) sớm pha \(\frac{\pi }{2}\) so với i.

e. Ý nghĩa của cảm kháng

• \(Z_L\)là đại lượng biểu hiện sự cản trở dòng điện xoay chiều của cuộn cảm.

• Cuộn cảm có L lớn sẽ cản trở nhiều đối với dòng điện xoay chiều, nhất là dòng điện xoay chiều cao tần.

• \(Z_L\) cũng có tác dụng làm cho i trễ pha \(\frac{\pi }{2}\) so với u.

2. Bài tập minh họa

2.1. Dạng 1: Xác định cường độ hiệu dụng trong mạch

Đoạn mạch chứa một cuộn cảm thuần L; đặt vào hai đầu đoạn mạch điện áp tức thời u = U0cos ωt (V) thì cường độ hiệu dụng trong mạch là bao nhiêu ?

A. \(\frac{{{U_0}}}{{L\omega }}\);

B. \(\frac{{{U_0}}}{{\sqrt 2 L\omega }}\);

C. \(\small U_0L\omega ;\)

D. \(\frac{{{U_0}}}{{\sqrt 2 }}L\omega \)

Hướng dẫn giải

Cảm kháng: ZL = ωL

⇒ Cường độ hiệu dụng trong mạch:

\(I = \frac{U}{{{Z_L}}} = \frac{{{U_0}}}{{\sqrt 2 .L\omega }}\)

⇒ Chọn đáp án B

2.2. Dạng 2: Xác định độ tự cảm của cuộn cảm thuần

Điện áp giữa hai đầu của một cuộn cảm thuần: \(\small u = 100\sqrt{2}cos100 \pi t (V)\). Cường độ hiệu dụng trong mạch I = 5 A. Xác định L

Hướng dẫn giải

Ta có điện áp hiệu dụng:

\(U = \frac{{{U_0}}}{{\sqrt 2 }} = \frac{{100\sqrt 2 }}{{\sqrt 2 }} = 100V\)

Cảm kháng:

\(\begin{array}{l} {Z_L} = \frac{U}{I} = \frac{{100}}{5} = 20{\rm{\Omega }}\\ {Z_L} = \omega .L\\ \Rightarrow L = \frac{{{Z_L}}}{\omega } = \frac{{20}}{{100\pi }} = \frac{{0,2}}{\pi }(H) \end{array}\)

3. Luyện tập

3.1. Bài tập tự luận

Câu 1: Đoạn mạch gồm điện trở thuần R = 50 Ω mắc nối tiếp với tụ điện C = 10-4/π (F). Mắc hai đầu đoạn mạch này vào mạng điện sinh hoạt của nước ta thì cường độ hiệu dụng trong mạch có giá trị là bao nhiêu?

Câu 2: Cho dòng điện xoay chiều có cường độ tức thời là i = 40sin(100πt + π/6) (mA) qua điện trở R = 50 Hz. Nhiệt lượng tỏa ra trên R trong 2 s đầu là bao nhiêu?

Câu 3: Đặt điện áp u = 200\(\sqrt 2 \) cos(100πt)(V) vào hai đầu đoạn mạch chỉ chứa điện trở thuần R = 100Ω thì cường độ dòng điện hiệu dụng của mạch là bao nhiêu?

Câu 4: Đặt điện áp xoay chiều vào hai đầu đoạn mạch chỉ có điện trở thuần R = 10 Ω thì trong mạch xuất hiện dòng điện xoay chiều. Biết nhiệt lượng tỏa ra trong 30 phút là 900 kJ. Cường độ dòng điện cực đại trong mạch là bao nhiêu?

3.2. Bài tập trắc nghiệm

Câu 1: Trong một đoạn mạch điện xoay chiều chỉ có tụ điện thì điện áp ở hai đầu mạch:

A. sớm pha 0,5π so với cường độ dòng điện.

B. sớm pha 0,25π so với cường độ dòng điện.

C. trễ pha 0,5π so với cường độ dòng điện.

D. cùng pha với cường độ dòng điện.

Câu 2: Dòng điện xoay chiều chạy qua mạch chỉ có cuộn dây thuần cảm luôn:

A. có pha ban đầu bằng 0.

B. trễ pha hơn điện áp hai đầu mạch góc π/2

C. có pha ban đầu bằng -π/2.

D. sớm pha hơn điện áp hai đầu mạch góc π/2

Câu 3: Trên đoạn mạch xoay chiều tần số 50 Hz chỉ có điện trở thuần:

A. pha của cường độ dòng điện bằng 0.

B. cường độ dòng điện trong mỗi giây có 200 lần đạt độ lớn bằng một nửa giá trị cực đại.

C. cường độ dòng điện tức thời không tỉ lệ với điện áp tức thời.

D. cường độ dòng điện hiệu dụng có giá trị bằng một nửa cường độ dòng điện cực đại.

Câu 4: Tác dụng cản trở dòng điện của cuộn cảm đối với dòng điện xoay chiều đúng với trường hợp nào nêu dưới đây?

A. Đối với dòng điện có tần số càng lớn thì tác dụng cản trở càng lớn.

B. Đối với dòng điện có tần số càng lớn thì tác dụng cản trở càng nhỏ.

C. Cuộn cảm có độ tự cảm càng nhỏ thì tác dụng cản trở càng lớn.

D. Tác dụng cản trở dòng điện không phụ thuộc vào tần số của dòng điện.

3.3. Trắc nghiệm Online

Các em hãy luyện tập bài trắc nghiệm Các mạch điện xoay chiều Vật lý 12 sau để nắm rõ thêm kiến thức bài học.

Trắc Nghiệm

4. Kết luận

Các mạch điện xoay chiều là 1 trong những dạng bài quan trọng nhất của chương điện xoay chiều. Qua bài giảng này,các em cần hoàn thành 1 số mục tiêu mà bài đưa ra như :

• Phát biểu được tác dụng của tụ điện trong mạch điện xoay chiều.

• Phát biểu được định luật Ôm đối với đoạn mạch điện xoay chiều chỉ chứa cuộn cảm thuần.

• Phát biểu được tác dụng của cuộn cảm thuần trong mạch điện xoay chiều.

• Viết được công thức tính dung kháng và cảm kháng.

• Tham khảo thêm

• doc Lý 12 Bài 12: Đại cương về dòng điện xoay chiều
• doc Lý 12 Bài 14: Mạch có R, L, C mắc nối tiếp
• doc Lý 12 Bài 15: Công suất điện tiêu thụ của mạch điện xoay chiều và Hệ số công suất
• doc Lý 12 Bài 16: Truyền tải điện năng và máy biến áp
• doc Lý 12 Bài 17: Máy phát điện xoay chiều
• doc Lý 12 Bài 18: Động cơ không đồng bộ ba pha
• doc Lý 12 Bài 19: Thực hành Khảo sát đoạn mạch xoay chiều RLC

(8) 299 lượt xem Share Ngày:13/08/2020 Chia sẻ bởi:Nhi TẢI VỀ XEM ONLINE Bài giảng Lý 12 Chương 3 Lý 12 Dòng điện xoay chiều Vật lý 12

CÓ THỂ BẠN QUAN TÂM

• Sinh học 7 Bài 63: Ôn tập
• Chương trình địa phương (phần tiếng Việt) Ngữ văn 7
• Sinh học 7 Bài 60: Động vật quý hiếm
• Ôn tập phần tiếng Việt (tiếp theo) Ngữ văn 7
• Thư (điện) chúc mừng và thăm hỏi Ngữ văn 9
• Sinh học 7 Bài 59: Biện pháp đấu tranh sinh học
• Công nghệ 7 Ôn tập phần IV: Thủy sản
• Công nghệ 8 Bài 59: Thực hành: Thiết kế mạch điện
• Ôn tập tác phẩm trữ tình (tiếp theo) Ngữ văn 7
• Tổng kết phần văn học (tiếp theo) Ngữ văn 9

Bài học Vật lý 12

Chương 1: Dao Động Cơ

• 1 Bài 1: Dao động điều hòa
• 2 Bài 2: Con lắc lò xo
• 3 Bài 3: Con lắc đơn
• 4 Bài 4: Dao động tắt dần và dao động cưỡng bức
• 5 Bài 5: Tổng hợp dao động. Phương pháp Fre-nen
• 6 Bài 6: TH: Khảo sát thực nghiệm các định luật dao động của con lắc đơn

Chương 2: Sóng cơ và sóng âm

• 1 Bài 7: Sóng cơ và sự truyền sóng
• 2 Bài 8: Giao thoa sóng
• 3 Bài 9: Sóng dừng
• 4 Bài 10: Đặc trưng vật lí của âm
• 5 Bài 11: Đặc trưng sinh lí của âm

Chương 3: Dòng điện xoay chiều

• 1 Bài 12: Đại cương về dòng điện xoay chiều
• 2 Bài 13: Các mạch điện xoay chiều
• 3 Bài 14: Mạch có R, L, C mắc nối tiếp
• 4 Bài 15: Công suất điện tiêu thụ của mạch điện XC và Hệ số công suất
• 5 Bài 16: Truyền tải điện năng và máy biến áp
• 6 Bài 17: Máy phát điện xoay chiều
• 7 Bài 18: Động cơ không đồng bộ ba pha
• 8 Bài 19: Thực hành Khảo sát đoạn mạch xoay chiều RLC

Chương 4: Dao động và sóng điện từ

• 1 Bài 20: Mạch dao động
• 2 Bài 21: Điện từ trường
• 3 Bài 22: Sóng điện từ
• 4 Bài 23: Nguyên tắc thông tin liên lạc bằng sóng vô tuyến

Chương 5: Sóng ánh sáng

• 1 Bài 24: Tán sắc ánh sáng
• 2 Bài 25: Giao thoa ánh sáng
• 3 Bài 26: Các loại quang phổ
• 4 Bài 27: Tia hồng ngoại và tia tử ngoại
• 5 Bài 28: Tia X
• 6 Bài 29: Thực hành Đo bước sóng ánh sáng bằng phương pháp giao thoa

Chương 6: Lượng tử ánh sáng

• 1 Bài 30: Hiện tượng quang điện và thuyết lượng tử ánh sáng
• 2 Bài 31: Hiện tượng quang điện trong
• 3 Bài 32: Hiện tượng quang- phát quang
• 4 Bài 33: Mẫu nguyên tử Bo
• 5 Bài 34: Sơ lược về laze

Chương 7: Hạt nhân nguyên tử

• 1 Bài 35: Tính chất và cấu tạo hạt nhân
• 2 Bài 36: Năng lượng liên kết của hạt nhân và phản ứng hạt nhân
• 3 Bài 37: Phóng xạ
• 4 Bài 38: Phản ứng phân hạch
• 5 Bài 39: Phản ứng nhiệt hạch

Chương 8: Từ vi mô đến vĩ mô

• 1 Bài 40: Các hạt sơ cấp
• 2 Bài 41: Cấu tạo vũ trụ

Thông báo

× Bạn vui lòng đăng nhập trước khi sử dụng chức năng này Bỏ qua Đăng nhập ATNETWORK ATNETWORK ×