Bài giảng Vật lí Lớp 12 - Bài: Dòng điện xoay chiều mạch điện xoay chiều chỉ có điện trở thuần

Chương v 
dòng điện xoay chiều 
Tiết 42 
dòng điện xoay chiều 
mạch điện xoay chiều chỉ có điện trở thuần 
1. Suất điện động xoay chiều 
Dòng điện xoay chiều mạch điện chỉ có điện trở thuần 
 Cho khung dây có N vòng dây, diện tích mỗi vòng dây là S đặt trong từ trường có cảm ứng từ . 
1. Suất điện động xoay chiều 
Dòng điện xoay chiều mạch điện chỉ có điện trở thuần 
 Khi khung dây quay đều với vận tốc góc  quanh một trục vuông góc với đường sức của từ trường thì trong khung có một suất điện động cảm ứng dang: 
Trong đó: 
	 e suất điện động tức thời 
 E 0 suất điện động cực đại 
 pha ban đầu của suất điện động 
 Suất điện động này dao động điều hòa có chu kì và tần số liên hệ bởi: 
 Đối với máy phát điện xoay chiều thì suất điện động cũng có dạng như trên. 
 Khi mắc hai cực của máy phát điện xoay chiềuvới tải tiêu thụ thì hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch và cường độ dòng điện trong mạch có dạng như thế nào? 
i,u 
t 
O 
i (t) 
u (t) 
Dòng điện xoay chiều mạch điện chỉ có điện trở thuần 
1. Suất điện động xoay chiều 
2. Điện áp xoay chiều. Dòng điện xoay chiều 
Dòng điện xoay chiều mạch điện chỉ có điện trở thuần 
1. Suất điện động xoay chiều 
2. Điện áp xoay chiều. Dòng điện xoay chiều 
 Nối hai cực của máy phát điện xoay chiều với một đoạn mạch tiêu thụ điện thì giữa hai đầu đoạn mạch có một hiệu điện thế xoay chiều gọi là điện áp xoay chiều 
 Trong đó: 
	 u điện áp tức thời giữa hai đầu đoạn mạch 
 U 0 điện áp cực đại 
 pha ban đầu của điện áp 
Dòng điện xoay chiều mạch điện chỉ có điện trở thuần 
 Cường độ dòng điện xoay chiều: 
 1. Suất điện động xoay chiều 
 2. Điện áp xoay chiều. Dòng điện xoay chiều 
Trong đó: i cường độ dòng điện tức thời trong mạch 
 I 0 cường độ dòng điện cực đại 
 pha ban đầu của cường độ dòng điện 
 Đại lượng gọi là độ lệch pha của u so với i 
 Nếu thì u sớm pha hơn i 
 Nếu thì u trễ pha hơn i 
 Nếu thì u cùng pha với i 
Dòng điện xoay chiều mạch điện chỉ có điện trở thuần 
 1. Suất điện động xoay chiều 
 2. Điện áp xoay chiều. Dòng điện xoay chiều 
 3. Đoạn mạch xoay chiều chỉ có điện trở thuần 
 Đặt một điện áp xoay chiều vào hai đầu đoạn mạch chỉ có điện trở thuần R 
 Tại thời điểm t: 
 Với 
 Vậy cường độ dòng điện trên điện trở thuần biến thiên cùng pha với điện áp giữa hai đầu điện trở. 
u 
R 
Dòng điện xoay chiều mạch điện chỉ có điện trở thuần 
 1. Suất điện động xoay chiều 
 2. Điện áp xoay chiều. Dòng điện xoay chiều 
 3. Đoạn mạch xoay chiều chỉ có điện trở thuần 
 4. Giá trị hiệu dụng 
Nếu cú dũng điện i = I 0 cosωt qua điện trở R. Hóy tỡm: 
 - Cụng suất tỏa nhiệt tức thời trờn R. 
 - Cụng suất tỏa nhiệt trung bỡnh trờn R trong một chu kỡ T. 
 - Cụng suất tỏa nhiệt trung bỡnh trờn R trong thời gian khỏ lớn. 
Dòng điện xoay chiều mạch điện chỉ có điện trở thuần 
 1. Suất điện động xoay chiều 
 2. Điện áp xoay chiều. Dòng điện xoay chiều 
 3. Đoạn mạch xoay chiều chỉ có điện trở thuần 
 4. Giá trị hiệu dụng 
 Cho dòng điện xoay chiều có cường độ chạy qua đoạn mạch chỉ có điện trở thuần R 
 Công suất tỏa nhiệt tức thời: 
 Công suất tỏa nhiệt trung bình: 
P 
Dòng điện xoay chiều mạch điện chỉ có điện trở thuần 
 1. Suất điện động xoay chiều 
 2. Điện áp xoay chiều. Dòng điện xoay chiều 
 3. Đoạn mạch xoay chiều chỉ có điện trở thuần 
 4. Giá trị hiệu dụng 
Nhiệt lượng tỏa ra trong thời gian t là: 
 Nếu cho dòng điện không đổi I đi qua điện trở R sao cho trong cùng khoảng thời gian t nhiệt lượng tỏa ra cũng là Q, nghĩa là: 
 (cường độ dòng điện hiệu dụng) 
Dòng điện xoay chiều mạch điện chỉ có điện trở thuần 
 4. Giá trị hiệu dụng 
 Vậy cường hiệu dụng của dòng điện xoay chiều bằng cường độ dòng điện không đổi, nếu cho hai dòng điện đó lần lượt đi qua cùng một điện trở trong những khoảng thời gian bằng nhau đủ dài thì nhiệt lượng tỏa ra bằng nhau. 
Tương tự: 
 Suất điện động hiệu dụng  
 Điện áp hiệu dụng ở hai đầu đoạn mạch xoay chiều 
Dòng điện xoay chiều mạch điện chỉ có điện trở thuần 
 1. Suất điện động xoay chiều 
 2. Điện áp xoay chiều. Dòng điện xoay chiều 
 3. Đoạn mạch xoay chiều chỉ có điện trở thuần 
 4. Giá trị hiệu dụng 
 5. Biểu diễn bằng véctơ quay 
 - Vẽ trục Ox nằm ngang 
 - Biểu diễn i = I 0 cos( ω t + φ i ) bằng trùng với trục Ox. 
 - Biểu diễn u =U 0 cos( ω t + φ u ) bằng hợp với trục Ox một góc φ = φ u - φ i 
O 
x 
φ 
Củng cố 
Bài 3(T146 SGK VL12NC) 
 Dòng điện chạy trong đoạn mạch có biểu thức 
Viết biểu thức điện áp u giữa hai đầu đoạn mạch, biết điện áp này sớm pha đối với cường độ dòng điện và giá trị hiệu dụng là 12V. 
Củng cố 
Bài 4(T146 SGK VL12NC) 
 Một dòng điện xoay chiều chạy qua điện trở R = 10 Ω . Biết nhiệt lượng tỏa ra trong 30 phút là 9.10 5 J, Tìm biên độ của cường độ dòng điện (I 0 ).