Ôn tập Vật lý 12 - Bài 12: Dòng điện xoay chiều

Bài 12: Dòng điện xoay chiều A/ Trả lời cầu hỏi kỳ trước: 1. Sóng âm là sóng dọc do đó các phần tử của môi trường dao động theo phương trùng với phương truyền âm Trong hiện tượng giao thoa, ta tổng hợp hai giao động theo quy tắc U U tức là ta đã tổng hợp 2 giao động điều hoà xảy ra trên cùng 1 phương. Vậy dể có kế quả về giao thoa như trong bài học thì 2 âm gặp nhau phải có cùng phương giao động nghĩa là hiện tượng giao thoa sóng âm chỉ xảy ra trên đường thẳng nối 2 nguồn âm. Ngoài đường thẳng đó sẽ không thu được kết quả giao thoa như giao thoa trên mặt chất lỏng. 1M U= + 2 2. Bài tập: a) Tính λ và f: Khi dịch chuyển ổng từ vị trí cộng hưởng (giao động cực đại) đến vị trí âm (biên độ giao động cực tiểu) thì khoảng cách này chính là khoảng cách giữa 1 nhau, bằng ¼ λ . Vậy: λ /4 =0,51 – 0.34 = 0,17m => λ = 4.0,17 = 0,68m => f= V/λ = b) Chiều dài AB Trong ống (không kể A) có 3 bụng sóng => vì có cộng hưởng âm => A là bụn (2k + 1) λ /4 = (2.3 + 1)λ /4 = 7.0,68/4 = 1,19m Trạng thái dao động tại C Từ phương trình sóng dừng Uc = d l2asin2 os2 (ft - )cπ πλ λ ở đây d = BC = 1,19 – 0,255 = 0,935m Uc = 0,935 1,192asin2 . os2 (500t - 0,68 0,69 cπ π ) = 2a 32 ) os(100 t - 4 + ) 4 2 cπ ππ π π+sin( = Môn Vật Lý Thầy giáo Trường PTTH Hà gầ bụ 340 g th C A B Đỗ Nộtn như tắt hẳn ng và 1 nút kế /0,68=500Hz ứ 4: k=3 AB = d Lệnh Điện i – Amsterdam. 2a 3 os(100 t + ) 4 2 cπ ππsin = 2 os(100 t + ) 2 a c ππ Dao động tại C có biên độ băng 2 lần biên độ của nguồn và sơm pha hơn nguồn λ /2. B. Bài giảng Dòng điện xoay chiều I. Cách tạo ra dòng điện xoay chiều Cho 1 khung dây quay đều trong 1 từ trường đều => trong hung xuất hiện suất điện động cảm ứng: ( ) sin( ) Eosin( t+ )e t NBS tφ ω ω ϕ ω ϕ= − = + = tron ϕ phụ thuộc điều kiện ban đầu II. Mạch xoay chiều có R, L, C nối tiếp 1. Tổng trở: 2 2( )L cZ R Z Z= + − Lưu ý: Nếu cho trước L, C Hai số chỉ có 1 giá trị du Nều biết Z, R và 1 trong 2 hai đại lượng Z nhau của đại lượng cùng thoả mãn bài toán L CZ Z− 2. Góc lệch pha giũa u và i là ϕ Với tgϕ = L CZ Z R − ϕ >o thi u sớm pha hơn i ; ϕ < Chú ý : Trong các bài tập, bài thi, thông thường ngư và yêu cầu viết biểu thức của i sau vì thế nều tín trong biểu thức của i phải lấy giá trị (+) và ngược lại Ví dụ: Cho mạch điện như hình vẽ, hiệ 200 2 sin100 ( )u tπ= v R1 R1 = 50 Ω C1 = 4 42 2 110 , 10 3 F C π π − − = F RA không đáng kể + Khi K1 đóng, K2 mở chỉ 98 5 A và i trễ pha hơn u góc 1ϕ : A Môn Vật Lý T kg đó: Eo = y nhất Z L , ZC thì s 2Z= − R o thi u trễ p ời ta cho b h theo côn u điện t L,R2 U Thầy g rường PTTHNBS ; pha banω ố có hai giá trị 2 ha hơn i iểu thức của u t g thức trên, khi hế đặt vào m K2 C2 K1 C1 iáo Đỗ Lệnh Điện Hà Nội – Amster đầu khác rước ϕ <o ạch A dam. + Khi K1 mở, K2 đóng: i sớm pha hơn u góc 2 12 πϕ ϕ= − a) Tính R2, L, 1, 2ϕ ϕ b) Đóng cả 2K, Ămpe kế chỉ bao nhiêu? viết biểu thức của i Giải: a) Tính R2, L, 1, 2ϕ ϕ : ZC1= 41 1 1 502 10 .100Cω π π − = = Ω 2 42 1 1 3002 10 100 CZ C ω π π − = = = Ω K1 đóng K2 mở: Tổng trở của mạch 200 50 5 0,8 5 UZ I = = = Ω Từ 2 2 2 1 2( ) (50 5) (50 ) ( 50)L c LZ R Z Z R Z= + − ⇒ = + + − 2 (1) I trước pha hơn u => UL > UC :tg 11 1 2 50 L c LZ Z Z 2 50 R R R ϕ − −= = + + (2) U LU → U → RU → 1ϕ I C → K1 mở, K2 đóng: i sớm pha hơn u => UC>UL => Về độ lớn 2 2 1 2 2 300 50 C L LZ Z Ztg R R R ϕ − −= = + + (3) Theo Giả thiết: 2 1 2 cot2 tgπ 1gϕ ϕ ϕ ϕ= − ⇒ = do đó 1 2 1tg tgϕ ϕ = (4) Vậy 1= 2 2 2 2 50 300. (50 ) ( 50)(300 ) 50 50 L L L L Z Z R Z Z R R − − ⇔ + = − − + + CU → → LU 2ϕ I → U → U → Môn Vật Lý Thầy giáo Đỗ Lệnh Điện Trường PTTH Hà Nội – Amsterdam. Từ (1) và (4) 2 2(50 5) ( 50)(300 ) ( 50) 2500 5 ( 50)(300 50) ( 50)250 2500.5 50 100 250 100 1 100 L L L L L L L L L Z Z Z x Z Z Z Z Z ZL H ω π π = − − + − = − − + − = − ⇔ = + = Ω = = = Thay vào (4) 2 2 2 2 1 1 1 1 2 2 1 (50 ) (100 50)(300 100) 50.200 0 50 50.200 100 50 100 50 1 0,464 50 50 2 1,57 0,464 1,106 2 L c R R R R Z Ztg rad R R rad ϕ ϕ πϕ ϕ + = − − = > ⇒ + = = Ω⇔ = Ω − − = = = ⇒ ≅ + + = − = − = b) Đóng cả 2 K C=C1+C2= 4 4 2 1 7( )10 10 3 3 F π π π − −+ = 4 2 2 2 1 2 2 1 300 7 710 3 300( ) ( ) 100 (100 ) 7 3 100. 65100 1 (1 ) 7 7 c L C Z Z R R Z Z π − = = Ω = + + − = + − = + − = Ω 2 ămpe kế chỉ 1 2 200 200.7 1,763 100 65 / 7 100 65 100 300 / 7 7 100 4 0,519 0 L C UI A Z Z Z R R rad ϕ ϕ = = = ≅ − − = = = + ≅ > ⇒ tg i trước pha hơn u Biểu thức của i: 2 sin( ) 1,736 2 sin(100 0,519)t t Aω ϕ π= − = −i I 3. Công suất cuả dòng xoay chiều Môn Vật Lý Thầy giáo Đỗ Lệnh Điện Trường PTTH Hà Nội – Amsterdam. Công suất tiêu thụ trong mạch xoay chiều P=UIcosϕ từ giản đồ vectơ: 1R Ros = Z Z c P UIϕ ⇒ = = I R Như vậy công suất tiêu thụ trong mạch xoay chiều chỉ là công suất tiêu thụ trên điện trở R, còn ZL,ZC không tiêu thụ công suất. Chú ý: Dù u sớm pha hơn i hay trễ pha hơn i thì cosϕ có giá trị như nhau. Do đó nêư biết cosϕ ta chưa thể xác định được u sớm pha hơn i hay ngược lại. Ví dụ 2: A L U C R V 240 2 sin100 75 , u t R R π= = Ω Θ ≈ ∞ Cuộn dây thuần cảm có 1L π = H Biết hệ số công suất của mạch bằng 2 2 B a) Tính C và số chỉ vônkế b) viết biểu thức của i và cảu UAB trong 2 trường hợp. Tính công suất tiêu thụ . Giải : a) Tính C và chỉ số vônkế 2 2 2 2 1 2 1 100 100 R 2os = 2 75 Z 2 ( ) (75 2) 75 75 100 75 100 75 100 75 L L C L C C C C Z L c Z R Z R Z Z Z Z Z Z Z ω π π ϕ = = = Ω = ⇔ = = = + − ⇔ − = − = Ω = − = − = ⇒  = + = Có 2 giá trị của C Môn Vật Lý Trư2 25 17 Ω = T ờng2 5 2Z R− Ω Ω hầy giá PTTH H o Đỗ Lệnh à Nội – A Điện msterdam. 4 1 1 5 2 2 1 1 1,27.10 25.100.3,14 1 1 1,82.10 175.100.3,14 240 1,6 2 75 2 C C C F Z C F Z UI A I ω ω − − = = ≅ = = ≅ = = = Nếu ZC1= 25Ω thì 22 2 2 1 75 25 25 10AB CZ R Z= + = + = Vônkế chỉ 1,6 2.25 10 80 5 178,9AB ABZ= = = ≈U I V Nếu ZC2 = 175Ω 2 2 2 275 175 25 3 7 25 9 49 190,4ABZ = + = + = + ≈ Ω Vônkế chỉ 1,6 2 190,4 403,8AB ABZ x= = =U I V b) Viết biểu thức của i, u Từ 2os = 2 ϕc => về độ lớn 4 πϕ = Trường hợp 41 1, 27.10C F − = Zc1 i trễ pha hơn u 1 2 1,6 2. 2 3,2 3,2sin(100 ) 4 oI I A i t ππ = = = = − A LU → U → RU → VU → 1CU → ϕ2 ϕ1 UV trễ pha hơn i góc ϕ2 1 1 2 2 R 25 1 0,322 75 3 C cU Ztg rad U R ϕ ϕ= = = = ⇒ ≈ Ö UAB trễ pha hơn u góc ϕ1 + ϕ2 =π/4 + 0,322 = 1,107rad Ö 178,9 2 sin(100 1,107)AB π= −U t V Trường hợp C2= 1,82.10-5F ZC2>ZL => i sớm pha hơn u 2 3, 2sin(100 )4 π π= +i t A UC ϕ2 ϕ UL UR UAB trễ pha hơn u gócϕ2 2 2 2 175 350 7 75 150 3 1,166 cZtg R rad ϕ ϕ = = = = = UV UAB trễ pha hơn u ϕ2 - ϕ1=1,166 - π/4 = 0,381 rad Môn Vật Lý Thầy giáo Đỗ Lệnh Điện Trường PTTH Hà Nội – Amsterdam. Môn Vật Lý Thầy giáo Đỗ Lệnh Điện Trường PTTH Hà Nội – Amsterdam. 403,8 2 sin(100 0,381)( )AB π= −U t V Công suất tiêu thụ: 2os =240.1,6 2. 384w 2 P UIc ϕ= = Câu hỏi và bài tập về nhà: 1) Làm thế nào để nhận biết cuộn dây trong mạch co điện trử hay không ? 2) Bài tập: Một khung dây hình chữ nhật kích thước 15cmx20cm gồm 200 vòng dây quay đều trong 1 từ trường đều B=0,15T với tốc độ 3000vòng/phút. a) viết biểu thức của suất điện động cảm ứng trong khung. lấy thước điểm là t=0 là lúc mật khung vuông góc với đường sức. b) tính e tại các thời điểm t1=0,005s và t2 =0,01s 3) Làm các bài tập trong bộn đề thi tuyển sinh 43(2), 4(2), 2(2)