Bài giảng Vật lí Lớp 12 - Bài 13: Các mạch điện xoay chiều (Bản đẹp)

TIẾT 22 - BÀI 13 
CÁC MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU 
Bài 13 - tiết 1- Lớp 12CB 
Giáo viên: Trần Viết Thắng 
Trường THPT Chu Văn An Thái Nguyên 
TIẾT 22 - BÀI 13 
KIỂM TRA BÀI CŨ 
2. Viết biểu thức dòng điện có biên độ 10A, tần số 50Hz và có pha ban đầu bằng 0. 
CÁC MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU 
1. Viết biểu thức cường độ dòng điện xoay chiều tổng quát, gọi tên của các đại lượng . 
3. Viết biểu thức hiệu điện thế có biên độ 200V, cùng tần số với dòng điện trên, lần lượt cùng pha , sớm pha vuông góc , trễ pha vuông góc với dòng điện trên. 
A. 50 (Hz) 
B. 100  (Hz) 
C. 100 (Hz) 
D. 100  (rad/s) 
SAI 
ĐÚNG 
SAI 
SAI 
Câu 4 : Điện áp tức thời giữa 2 đầu của một đoạn mạch xoay chiều là : 
Tần số góc của dòng điện bằng bao nhiêu? 
A. 80V 
B. 40V 
SAI 
ĐÚNG 
SAI 
SAI 
Câu 5 : Điện áp tức thời giữa 2 đầu của một đoạn mạch xoay chiều là : 
Điện áp hiệu dụng giữa 2 đầu đoạn mạch là bao nhiêu? 
D. 40 
V 
C. 80 
V 
CÁC MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU 
Các thiết bị tiêu thụ điện có rất nhiêu loại . Có thiết bị chỉ có tác dụng tỏa nhiệt như ấm đun nước , bàn là , bóng đèn dây tóc. 
* Những thiết bị này liệt vào hàng điện trở thuần 
R 
CÁC MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU 
Các thiết bị tiêu thụ điện có rất nhiêu loại . Có thiết bị chỉ có tác dụng tỏa nhiệt như ấm đun nước , bàn là , bóng đèn dây tóc . 
Có loại thì có có tác dụng sinh ra từ trường như máy biến áp , chấn lưu đèn ống ,  
* Những thiết bị này liệt vào hàng điện trở thuần 
* Những thiết bị này gọi chung là cuộn cảm 
L 
CÁC MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU 
Các thiết bị tiêu thụ điện có rất nhiêu loại . Có thiết bị chỉ có tác dụng tỏa nhiệt như ấm đun nước , bàn là , bóng đèn dây tóc. Những thiết bị này liệt vào hàng điện trở thuần. Có loại thì có có tác dụng sinh ra từ trường như máy biến áp, chấn lưu đèn ống, Những thiết bị này gọi chung là cuộn cảm. 
Có loại có tác dụng tích điện. Đó là những chiếc tụ điện 
Như vậy các thiết bị tiêu thụ điện mặc dù có rất nhiều nhưng có thể được phân thành ba loại: Điện trở Tụ điện Cuộn cảm . 
L 
R 
C 
C 
* Độ lệch pha giữa điện áp và dòng điện trong đoạn mạch xoay chiều 
CÁC MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU 
+ Độ lệch pha giữa điện áp và dòng điện : 
+ Biểu thức dòng điện : 
+ Biểu thức điện áp : 
Mạch tiêu thụ 
 
u 
i 
+ Dòng điện và điện áp có cùng tần số góc  (cùng f, cùng T) 
CÁC MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU 
+  là độ lệch pha giữa điện áp và dòng điện : 
+ Nếu  i = 0, b iểu thức dòng điện : 
+ Khi đó  u =  b iểu thức điện áp sẽ là: 
Mạch tiêu thụ 
 
u 
i 
u sớm pha so với i 
u trễ pha so với i 
u cùng pha với i 
Nếu: 
i = I 0 cos t = I cost 
u = U 0 cos( t+) = U cos(t+) 
 
U 
i 
R 
Điện áp hai đầu đoạn mạch : 
Cường độ dòng điện tức thời trong mạch : 
1. Quan hệ giữa điện áp và cường độ dòng điện: 
2. Định luật Ôm : 
u cùng pha với i:  u =  i . 
hay 
Nội dung định luật Ôm đối với mạch điện xoay chiều thuần điện trở. SGK 
I. MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU CHỈ CÓ ĐIỆN TRỞ THUẦN 
 
U 
i 
R 
3. Giản đồ vectơ: 
O 
i = I 0R cos t = I cost 
u = U 0R cos t = U cost 
U oR 
I oR 
I. MẠCH THUẦN R 
u i 
Mạch thuần R: u, i cùng pha 
CỦNG CỐ 
* Kết luận về đoạn mạch chỉ chứa điện trở thuần 
 1. Quan hệ giữa điện áp và cường độ dòng điện 
+ Biên độ : 
hay 
3. Pha : 
 u R cùng pha với i 
hay 
2. Định luật Ôm : 
hay 
 + Giản đồ vectơ 
U R = U 
i 
R 
O 
U oR 
I oR 
II. MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU CHỈ CÓ TỤ ĐIỆN 
1. Thí nghiệm 
Đ 
Đ 
C 
Đ 
u 
1 
2 
A 
B 
K 
Bố trí TN như hình vẽ 
Đặt nguồn điện vào AB 
a.Khi U AB =U điện áp 1 chiều 
* K ở chốt 1: Đ sáng 
* K ở chốt 2: Đ không sáng 
Dòng điện không đổi không qua được tụ điện 
b. Khi u AB =U 0 cos( t+): điện áp xoay chiều 
* K ở chốt 1: Đ sáng 
* K ở chốt 2: Đ vẫn sáng, những độ sáng giảm 
 Tụ điện cho dòng điện xoay chiều đi qua nhưng có tác dụng cản trở dòng điện xoay chiều, gây ra dung kháng 
II. MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU CHỈ CÓ TỤ ĐIỆN 
2. Khảo sát mạch điện xoay thuần C 
a. Điện áp giữa hai bản tụ điện : 
+ Cường độ dòng điện trong mạch 
+ Điện tích của tụ điện : 
 
C 
u 
i 
u = U 0 cos t = U cost 
 q = Cu = CU cost 
i = q’ = Cu’ = - CU sint = CU cos(t+/2) 
hay 
i = CU cos(t+/2) = I cos(t+/2) 
u = U cost 
i = I cos(t+/2) 
Với I =  CU 
II. MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU CHỈ CÓ TỤ ĐIỆN 
2. Khảo sát mạch điện xoay chiều thuần C 
 
C 
u 
i 
* Định luật Ôm cho đoạn mạch chỉ chứa tụ điện : 
b. Nếu  i =0 thì: 
u = U cost 
i = I cos(t+/2) 
Mạch thuần C: u chậm pha hơn i góc /2  uC =  i - /2 
i = I cost 
u = U cos(t-/2) 
Từ công thức: I =  CU  
Đặt 
 
Z C gọi là dung kháng ( ) 
II. MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU CHỈ CÓ TỤ ĐIỆN 
2. Khảo sát mạch điện xoay chiều thuần C 
 
C 
u 
i 
c. Pha dao động: Điện áp giữa hai bản tụ trễ pha /2 so với cường độ dòng điện 
i = I cost 
u = U cos(t-/2) 
II. MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU CHỈ CÓ TỤ ĐIỆN 
 
C 
u 
i 
* Giản đồ vector cho đoạn mạch chỉ chứa tụ điện: 
VD: 
Tính Z C ? 
Tính I? 
Viết biểu thức i? 
O 
U oC 
I oC 
I=22A 
Z C = 10  
II. MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU CHỈ CÓ TỤ ĐIỆN 
 
C 
u 
i 
3. Ý nghĩa của dung kháng : 
+ Dung kháng đặc trưng cho tính cản trở dòng xoay chiều của tụ điện . Dòng điện có tần số càng cao thì dung kháng cảng giảm , càng dễ đi qua. 
+ Gây ra sự chậm pha /2 của điện áp so với cường độ dòng điện 
* Biểu thức : 
* Ý nghĩa 
CỦNG CỐ 
* Kết luận về đoạn mạch thuần C 
Dung kháng 
 Z C đặc trưng cho tính cản trở dòng xoay chiều của tụ điện . Dòng điện có tần số càng cao thì Z C cảng giảm , càng dễ đi qua. Gây ra sự chậm pha /2 của u so với i . 
* Ý nghĩa dung kháng 
Định luật Ôm: 
 + Giản đồ vectơ: 
+ Biên độ : 
O 
U oC 
I oC 
BÀI TẬP: 
Cho đoạn mạch điện như hình vẽ. 
Khi đặt điện áp xoay chiều u vào hai đầu mạch thì dòng điện qua mạch là: 
Biết 
 R C 
 A M B 
a. Tính dung kháng của mạch? 
b. Điện áp hiệu dụng: U AM ; U MB ? 
c. Viết biểu thức điện áp tức thời giữa A và M ; giữa M và B? 
BÀI TẬP: 
Biết 
 R C 
 A M B 
a. Z C 
b. U AM ; U MB ? 
c. u AM ; u MB ? 
a. Dung kháng của mạch: 
b. Điện áp hiệu dụng: 
c. Viết biểu thức điện áp tức thời :