Vật Lý 12 Bài 13: Các Mạch điện Xoay Chiều

YOMEDIA NONE Trang chủ Vật Lý 12 Chương 3: Dòng Điện Xoay Chiều Vật lý 12 Bài 13: Các mạch điện xoay chiều ADMICRO Lý thuyết10 Trắc nghiệm27 BT SGK 598 FAQ

Chúng ta sẽ cùng nghiên cứu về các dạng toán của dòng điện xoay chiều xuất hiện trong một mạch điện khi giữa 2 đầu của mạch điện chỉ có tác dụng của một điện áp xoay chiều : điện trở, cảm kháng và dung kháng. Mời các em cùng theo dõi nội dung Bài 13: Các mạch điện xoay chiều

ATNETWORK YOMEDIA

1. Video bài giảng

2. Tóm tắt lý thuyết

2.1. Mối quan hệ giữa i và u

2.2. Mạch điện xoay chiều chỉ có điện trở

2.3. Mạch điện xoay chiều chỉ có tụ điện

2.4. Mạch điện xoay chiều chỉ có cuộn cảm thuần

3. Bài tập minh hoạ

4. Luyện tập bài 13 Vật lý 12

4.1. Trắc nghiệm

4.2. Bài tập SGK & Nâng cao

5. Hỏi đáp Bài 13 Chương 3 Vật lý 12

Tóm tắt lý thuyết

2.1. 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.

2.2. 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.

\(I=\frac{U}{R}\)

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

2.3. 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.

\(I=\frac{U}{Z_C}\)

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 \(u_C\).

2.4. 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 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.

\(I=\frac{U}{Z_L}\)

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.

Bài tập minh họa

Bài 1:

Điện áp giữa hai đầu của một cuộn cảm thuần : \(u=100\sqrt{2}cos(100\pi t)(V)\)

Cường độ hiệu dụng trong mạch có giá trị I=5A

a. Xác định L

b. Viết biểu thức của i.

Hướng dẫn giải:

a. Ta có: U=100(A)

Áp dụng: \(I=\frac{U}{Z _L}\rightarrow Z _L=\frac{U}{I}=20(\Omega )\)

Mà: \(Z _L=L.\omega \rightarrow L=\frac{Z_L}{\omega }=\frac{1}{5\pi } (H)\)

b. Ta có: \(I_0= I.\sqrt{2}=5\sqrt{2}(A)\)

Trong mạch chứa cuộn cảm thuần, i trễ pha \(\frac{\pi }{2}\) so với u nên: \(i=5\sqrt{2}cos(100\pi t-\frac{\pi }{2})(A)\)

Bài 2:

Điện áp giữa hai đầu một đoạn mạch điện xoay chiều chỉ có tụ có điện dung \(C=\frac{10^{-4}}{\pi }(F)\) có biểu thức \(u=200sqrt{2}cos(100\pi t)(V)\) . Biểu thức của cường độ dòng điện trong mạch là:

Hướng dẫn giải:

- Ta có: \(Z _C=\frac{1}{\omega_C }=100\Omega\)

\(I=\frac{U}{Z _C}=\frac{200}{100}=2(A)\)

- Vì i sớm pha góc \(\frac{\pi }{2}\) so với u hai đầu tụ điện, suy ra: \(i=2\sqrt{2}cos(100\pi t+\frac{\pi }{2})(A)\)

4. Luyện tập Bài 13 Vật lý 12

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.

4.1. Trắc nghiệm

Các em có thể hệ thống lại nội dung kiến thức đã học được thông qua bài kiểm tra Trắc nghiệm Vật lý 12 Bài 13 cực hay có đáp án và lời giải chi tiết.

• Câu 1:

  Điện áp giữa hai đầu một đoạn mạch điện xoay chiều chỉ có điện trở thuần \(R=100\Omega\) có biểu thức \(u = 200\sqrt 2 cos(100\pi t + \frac{\pi }{4})(V).\) Biểu thức của cường độ dòng điện trong mạch là:

  • A. \(i=\sqrt{2}cos(200\pi t+\frac{\pi }{2})(A)\)
  • B. \(i=\sqrt{2}cos(100\pi t+\frac{\pi }{2})(A)\)
  • C. \(i=2\sqrt{2}cos(100\pi t+\frac{\pi }{2})(A)\)
  • D. \(i=2\sqrt{2}cos(100\pi t+\frac{\pi }{4})(A)\)

• Câu 2:

  Điện áp giữa hai đầu một đoạn mạch điện xoay chiều chỉ có tụ có điện dung \(C=\frac{10^{-4}}{\pi }(F)\) có biểu thức \(u=100\sqrt{2}cos(100\pi t)(V)\) . Biểu thức của cường độ dòng điện trong mạch là:

  • A. \(i=2\sqrt{2}cos(100\pi t+\frac{\pi }{2})(A)\)
  • B. \(i=\sqrt{2}cos(100\pi t+\frac{\pi }{2})(A)\)
  • C. \(i=2\sqrt{2}cos(100\pi t-\frac{\pi }{2})(A)\)
  • D. \(i=2\sqrt{2}cos(200\pi t+\frac{\pi }{2})(A)\)

• Câu 3:

  Đặt điện áp xoay chiều \(u=U_0cos2\pi ft\) (U0 không đổi, f thay đổi được) vào hai đầu đoạn mạch chỉ có tụ điện. Phát biểu nào sau đây đúng

  • A. Điện áp giữa hai đầu đoạn mạch sớm pha \(\frac{\pi }{2}\) so với cường độ dòng điện trong đoạn mạch.
  • B. Cường độ dòng điện hiệu dụng trong đoạn mạch càng lớn khi tần số f càng lớn
  • C. Dung kháng của tụ điện càng lớn khi tần số f càng lớn.
  • D. Cường độ dòng điện hiệu dụng trong đoạn mạch không đổi khi tần số f thay đổi.

Câu 4-10: Mời các em đăng nhập xem tiếp nội dung và thi thử Online để củng cố kiến thức về bài học này nhé!

4.2. Bài tập SGK và Nâng cao

Các em có thể xem thêm phần hướng dẫn Giải bài tập Vật lý 12 Bài 13 để giúp các em nắm vững bài học và các phương pháp giải bài tập.

Bài tập 1 trang 74 SGK Vật lý 12

Bài tập 2 trang 74 SGK Vật lý 12

Bài tập 3 trang 74 SGK Vật lý 12

Bài tập 4 trang 74 SGK Vật lý 12

Bài tập 5 trang 74 SGK Vật lý 12

Bài tập 6 trang 74 SGK Vật lý 12

Bài tập 7 trang 74 SGK Vật lý 12

Bài tập 8 trang 74 SGK Vật lý 12

Bài tập 9 trang 74 SGK Vật lý 12

Bài tập 13.1 trang 35 SBT Vật lý 12

Bài tập 13.2 trang 35 SBT Vật lý 12

Bài tập 13.3 trang 35 SBT Vật lý 12

Bài tập 13.4 trang 36 SBT Vật lý 12

Bài tập 13.5 trang 36 SBT Vật lý 12

Bài tập 13.6 trang 36 SBT Vật lý 12

Bài tập 13.7 trang 36 SBT Vật lý 12

Bài tập 13.8 trang 37 SBT Vật lý 12

Bài tập 13.9 trang 37 SBT Vật lý 12

Bài tập 13.10 trang 37 SBT Vật lý 12

Bài tập 13.11 trang 37 SBT Vật lý 12

Bài tập 13.12 trang 38 SBT Vật lý 12

Bài tập 1 trang 151 SGK Vật lý 12 nâng cao

Bài tập 2 trang 151 SGK Vật lý 12 nâng cao

Bài tập 3 trang 151 SGK Vật lý 12 nâng cao

Bài tập 4 trang 151 SGK Vật lý 12 nâng cao

Bài tập 5 trang 151 SGK Vật lý 12 nâng cao

Bài tập 6 trang 151 SGK Vật lý 12 nâng cao

5. Hỏi đáp Bài 13 Chương 3 Vật lý 12

Trong quá trình học tập nếu có thắc mắc hay cần trợ giúp gì thì các em hãy comment ở mục Hỏi đáp, Cộng đồng Vật lý HOC247 sẽ hỗ trợ cho các em một cách nhanh chóng!

Chúc các em học tập tốt và luôn đạt thành tích cao trong học tập!

-- Mod Vật Lý 12 HỌC247

NONE

Bài học cùng chương

Vật lý 12 Bài 12: Đại cương về dòng điện xoay chiều Vật lý 12 Bài 14: Mạch có R, L, C mắc nối tiếp Vật lý 12 Bài 15: Công suất điện tiêu thụ của mạch điện xoay chiều và Hệ số công suất Vật lý 12 Bài 16: Truyền tải điện năng và máy biến áp Vật lý 12 Bài 17: Máy phát điện xoay chiều Vật lý 12 Bài 18: Động cơ không đồng bộ ba pha ADSENSE ADMICRO Bộ đề thi nổi bật UREKA AANETWORK

XEM NHANH CHƯƠNG TRÌNH LỚP 12

Toán 12

Lý thuyết Toán 12

Giải bài tập SGK Toán 12

Giải BT sách nâng cao Toán 12

Trắc nghiệm Toán 12

Giải tích 12 Chương 3

Ngữ văn 12

Lý thuyết Ngữ Văn 12

Soạn văn 12

Soạn văn 12 (ngắn gọn)

Văn mẫu 12

Soạn bài Người lái đò sông Đà

Tiếng Anh 12

Giải bài Tiếng Anh 12

Giải bài Tiếng Anh 12 (Mới)

Trắc nghiệm Tiếng Anh 12

Unit 8 Lớp 12 Life in the future

Tiếng Anh 12 mới Unit 4

Vật lý 12

Lý thuyết Vật Lý 12

Giải bài tập SGK Vật Lý 12

Giải BT sách nâng cao Vật Lý 12

Trắc nghiệm Vật Lý 12

Vật lý 12 Chương 3

Hoá học 12

Lý thuyết Hóa 12

Giải bài tập SGK Hóa 12

Giải BT sách nâng cao Hóa 12

Trắc nghiệm Hóa 12

Hoá Học 12 Chương 4

Sinh học 12

Lý thuyết Sinh 12

Giải bài tập SGK Sinh 12

Giải BT sách nâng cao Sinh 12

Trắc nghiệm Sinh 12

Ôn tập Sinh 12 Chương 5

Lịch sử 12

Lý thuyết Lịch sử 12

Giải bài tập SGK Lịch sử 12

Trắc nghiệm Lịch sử 12

Lịch Sử 12 Chương 2 Lịch Sử VN

Địa lý 12

Lý thuyết Địa lý 12

Giải bài tập SGK Địa lý 12

Trắc nghiệm Địa lý 12

Địa Lý 12 VĐSD và BVTN

GDCD 12

Lý thuyết GDCD 12

Giải bài tập SGK GDCD 12

Trắc nghiệm GDCD 12

GDCD 12 Học kì 1

Công nghệ 12

Lý thuyết Công nghệ 12

Giải bài tập SGK Công nghệ 12

Trắc nghiệm Công nghệ 12

Công nghệ 12 Chương 3

Tin học 12

Lý thuyết Tin học 12

Giải bài tập SGK Tin học 12

Trắc nghiệm Tin học 12

Tin học 12 Chương 2

Cộng đồng

Hỏi đáp lớp 12

Tư liệu lớp 12

Xem nhiều nhất tuần

Video: Vợ nhặt của Kim Lân

Đề cương HK1 lớp 12

Video ôn thi THPT QG môn Toán

Video ôn thi THPT QG môn Sinh

Video ôn thi THPT QG Tiếng Anh

Video ôn thi THPT QG môn Vật lý

Video ôn thi THPT QG môn Hóa

Video ôn thi THPT QG môn Văn

Sóng- Xuân Quỳnh

Khái quát văn học Việt Nam từ đầu CMT8 1945 đến thế kỉ XX

Người lái đò sông Đà

Đất Nước- Nguyễn Khoa Điềm

Đàn ghi ta của Lor-ca

Quá trình văn học và phong cách văn học

Tây Tiến

Ai đã đặt tên cho dòng sông

YOMEDIA YOMEDIA ×

Thông báo

Bạn vui lòng đăng nhập trước khi sử dụng chức năng này.

Bỏ qua Đăng nhập ×

Thông báo

Bạn vui lòng đăng nhập trước khi sử dụng chức năng này.

Đồng ý ATNETWORK ON QC Bỏ qua >>