giáo án Đại cương về dòng điện xoay chiều

[Doremon]

I. Khái niệm về dòng điện xoay chiều

Dòng điện xoay chiều là dòng điện có cường độ là hàm số sin hay côsin của thời gian, với dạng tổng quát
i = I$_0$cos(ωt + φ).

II. Nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều

Cho cuộn dây dẹt, hình tròn có N vòng, mỗi vòng có diện tích S, quay đều với tốc độ góc ω xung quanh một trục cố định đồng phẳng với cuộn dây đặt trong một từ trường đều $\mathop B\limits^ \to$ có phương vuông góc với trục quay.

Giả sử lúc t = 0 góc hợp giữa pháp tuyến $\mathop n\limits^ \to$ của mặt phẵng chứa cuộn dây và véc tơ cảm ứng từ $\mathop B\limits^ \to$ là α = 0, tại thời điểm t > 0 thì α = ωt, từ thông qua cuộn dây cho bởi:

Φ = NBScosα = NBScosωt​

Trong cuộn dây xuất hiện suất điện động cảm ứng: $e = - \frac{{d\Phi }}{{dt}} = NBS\omega \sin \left( {\omega t} \right)$
Nếu cuộn dây khép kín có điện trở R thì cường độ dòng điện cho bởi:
$i = \frac{{NBS\omega }}{R}\sin \left( {\omega t} \right)$
Đây là dòng điện xoay chiều với tần số góc ω và cường độ cực đại: ${I_0} = \frac{{NBS\omega }}{R}$

III. Giá trị hiệu dụng

1. Cường độ hiệu dụng

• Nếu dòng điện xoay chiều có cường độ tức thời i = I$_0$cosωt chạy qua R thì công suất tức thời tiêu thụ trong R là: p = Ri$^2$ = RI$_0^2$cos2ωt
• Giá trị trung bình của p trong một chu kì cho bởi: $\mathop p\limits^\_ = RI_0^2\overline {{{\cos }^2}\left( {\omega t} \right)}$
• Giá trị trung bình của công suất $\mathop p\limits^\_ $ trong một chu kì, còn được gọi là công suất trung bình: $P = \overline p = \frac{1}{2}RI_0^2 = R{\left( {\frac{{{I_0}}}{{\sqrt 2 }}} \right)^2} = R{I^2}$
• Đại lượng $I = \frac{{{I_0}}}{{\sqrt 2 }}$ được gọi là giá trị hiệu dụng của cường độ dòng điện xoay chiều (cường độ hiệu dụng).
• Cường độ hiệu dụng của dòng điện xoay chiều bằng cường độ của một dòng điện không đổi, nếu cho hai dòng điện đó lần lượt đi qua cùng một điện trở R trong những khoảng thời gian bằng nhau đủ dài thì nhiệt lượng tỏa ra bằng nhau.

2. Các giá trị hiệu dụng khác

• Những đại lượng điện và từ biến thiên theo hàm sin hay côsin theo thời gian đều có giá trị hiệu dụng tính theo công thức: $Giá\,trị\,hiệu\,dụng\, = \frac{{ Giá\,trị\,cực\,đại}}{{\sqrt 2 }}$
• Hiệu điện thế hiệu dụng: $U = \frac{{{U_o}}}{{\sqrt 2 }}$
• Suất động hiệu dụng: $E = \frac{{{E_o}}}{{\sqrt 2 }}$.
• Khi tính toán, đo lường, ... các mạch điện xoay chiều, chủ yếu sử dụng các giá trị hiệu dụng.

Tại đây