Bài giảng môn Vật lí Lớp 12 - Bài 12: Đại cương về dòng điện xoay chiều

Chương III : D òng điện x o ay chiều 
§ 21 : ĐẠI CƯƠNG VỀ DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU 
I/- Đại cương về dòng điện xoay chiều : 
Dòng điện xoay chiều là dòng điện có cường độ là hàm số sin hay cosin của thời gian ( dao động điện điều hòa ) 
 i : cường độ tức thời 
Io >0 : Giá trị cực đại của i ( Biên độ ) 
ω > 0 : Tần số góc ; 
T =(2 π )/ ω là chu kỳ ; f = ω /(2 π ) là tần số của i 
ω t+ φ : là pha của i và φ gọi là pha ban đầu 
I o 
-I o 
i 
t 
i = I o .cos ( ω t+ π /2 ) 
o 
T=(2 π )/ ω 
Trắc nghiệm 1 /- Xác định giá trị cực đại I o, tần số góc ω , Chu kỳ T , tần số f và pha ban đầu của cường độ dòng điện xoay chiều có cường độ tức thời i ( tính bằng Ampe ) cho bởi : 
 i = 5cos(100 π t + π /4 ) 
A : I o = 2,5 A ; ω = 100 rad/s ; T = 100 s ; f = 1 Hz ; φ = π 
C : I o = 5/ Γ (2) ; ω = 100 π rad ; T =0,05 s ; f = 20 Hz φ = 4 
B : I o = 5 A ; ω = 100 π t rad/s ; T = 1s ; f = 100 Hz ; φ = π /4 
D : I o = 5 A ; ω = 100 π rad/s ; T = 0,02 s ; f = 50 Hz ; φ = π /4 
Trắc nghiệm 2 /-Xác định giá trị cực đại I o, tần số góc ω , Chu kỳ T , tần số f và pha ban đầu của cường độ dòng điện xoay chiều có cường độ tức thời i ( tính bằng Ampe ) cho bởi : 
 i = -5 Γ (2) cos100 π t 
A : I o = -5 Γ (2) A ; ω = 100 π rad/s ; T = 100 s ; f = 1 Hz ; φ = 0 
C : I o = 5. Γ (2) ; ω = 100 π rad /s ; T =0,02 s ; f = 50 Hz φ = π 
B : I o = 5 A ; ω = 100 π t rad ; T = 1s ; f = 100 Hz ; φ = π /4 
D : I o = 5 A ; ω = 100 π rad/s ; T = 0,05 s ; f = 20 Hz ; φ = π /4 
Giải thích thêm : -5 Γ (2) cos100 π t = 5 Γ (2) cos(100 π t + π ) 
II/- Nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều : 
Tại t >0 , từ thông Ø qua khung dây 
Xét một cuộn dây dẫn có N vòng , diện tích mỗi vòng là S , quay đều quanh trục Δ vuông góc với vectơ cảm ứng từ với tốc độ góc ω . Giả sử ban đầu khi t =0 thì vectơ pháp tuyến của cuộn dây trùng hướng với hướng của vectơ cảm ứng từ 
 Ø = N.B.S.cos ω t 
Theo định luật cảm ứng điện từ Faraday 
 e = - dØ/dt = N.B.S. ω .sin ω t 
Nếu cuộn dây khép kín , có điện trở R 
 i = [(NBS ω )/ R]sin ω t 
Đây là dòng điện xoay chiều có tần số góc ω và cường độ cực đại 
 Io = (NBS ω )/R 
Chiều dương của i thuận chiều pháp tuyến cuộn dây 
S 
N 
Tạo ra dòng điện xoay chiều nhờ máy phát điện xoay chiều dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ 
Nhận xét ? 
III /- GIÁ TRỊ HIỆU DỤ NG : 
1/-Dòng điện xoay chiều i = I o.cos ( ω t + φ ) có giá trị hiệu dụng ( cường độ hiệu dụng ) là I 
I o 
I 
= 
Γ ( 2) 
Cường độ hiệu dụng của dòng điện xoay chiều là đại lượng có giá trị bằng cường độ của một dòng điện không đổi , sao cho khi đi qua cùng một điện trở R thì công suất tiêu thụ trong R bởi dòng điện không đổi ấy bằng công suất trung bình tiêu thụ trong R bởi dòng điện xoay chiều nói trên 
2/- Đối với dòng xoay chiều , ngoài cường độ hiệu dụng I , các đại lượng điện từ khác như điện áp , suất điện động.v.v . Ta tính giá trị hiệu dụng : 
Giá trị cực đại 
Giá trị hiệu dụng 
= 
Γ ( 2) 
E o 
E 
= 
Γ ( 2) 
U o 
U 
= 
Γ ( 2) 
Các số liệu ghi trên dụng cụ điện ghi giá tri hiệu dụng định mức 220V-5A 
 Các dụng cụ đo điện xoay chiều chủ yếu là đo các giá trị hiệu dụng 
 Ví du : Vôn kế đo điện áp hiệu dụng U , Ampe kế đo cường độ hiệu dụng I 
Thí nghiệm ảo 
X 
V 
A 
Biến áp cấp điện 
Xoay chiều AC 
0,04 
5,65 
 Xem thí nghiệm thật 
Bảng tóm tắt SGK 
Dòng điện xoay chiều được hiểu là dòng điện có cường độ là hàm số sin hay cosin của thời gian 
Những đại lượng đặc trưng cho dòng điện xoay chiều ( cường độ dòng điện , điện áp ) 
 - Các giá tri tức thời , cực đại , hiệu dụng ; 
 - Tần số góc ω , tần số f , chu kỳ T 
 - Pha và pha ban đầu 
Khi tính toán , đo lường  các mạch điện xoay chiều , chủ yếu chỉ sử dụng các giá trị hiệu dụng 
Tạo ra dòng điện xoay chiều bằng máy phát điện xoay chiều dựa trên cơ sở hiện tượng cảm ứng điện từ 
Trắc nghiệm 3 : Một dòng điện xoay chiều i = 2. Γ (2).cos(100 π t- π /3) (A) , có cường độ hiệu dụng I là : 
A : 2 (A) 
D : 4 (A) 
C : 3 (A) 
B : 2. Γ (2) (A) 
Giải thích thêm : I o = 2. Γ (2) (A) 
 I = Io / Γ (2) = 2 (A) 
Trắc nghiệm 3 : Một điện áp xoay chiều u = 311 .cos(100 π t- π /3) (V) , có điện áp hiệu dụng U là : 
A : 311 (V) 
D : 220 (V) 
C : 440 (V) 
B : 250 (V) 
Giải thích thêm : Uo = 311 V  
U = 311 / Γ (2) = 220 V 
Dặn dò học sinh  Giải các bài tập trang 66 ,SGK  Tiết sau tự chọn giải bài tập 
Quá trình soạn giáo án bám sát : 
 - Ch uẩn kiến thức kỹ năng 12 Cơ bản 
 - Sách giáo khoa Vật lý 12 Cơ bản 
 - Sách giáo viên 
 - Giúp đỡ của đồng nghiệp . Cảm ơn !