Bài toán cực trị trong dòng điện xoay chiều. Vận dụng vào phương pháp trắc nghiệm.DOC

lêi c¶m ¬n

Tríc tiªn em xin ch©n thµnh c¶m ¬n sù gióp ®ì, chØ b¶o tËn t×nh vµ hiÖu qu¶ cña

thÇy NguyÔn TuÊn Thanh, ®· gióp ®ì em hoµn thµnh khãa luËn tèt nghiÖp nµy.

Em xin c¶m ¬n quý thÇy c« trong khoa VËt lý ®· tËn t×nh gióp ®ì em trong suèt

qu¸ tr×nh häc tËp, rÌn luyÖn vµ lµm khãa luËn. Em xin c¶m ¬n c¸c b¹n sinh viªn ®·

gióp ®ì ®ãng gãp ý kiÕn trong qu¸ tr×nh hoµn thµnh khãa luËn.

Do thêi gian lµm khãa luËn ng¾n vµ ®©y lµ lÇn ®Çu tiªn ®i s©u nghiªn cøu

mét ®Ò tµi khoa häc nªn em kh«ng tr¸nh khái nh÷ng thiÕu sãt, rÊt mong ®îc sù

®ãng gãp ý kiÕn cña quý thÇy c« vµ c¸c b¹n ®Ó ®Ò tµi khãa luËn cña em ®îc hoµn

chØnh h¬n n÷a.

Em xin ch©n thµnh c¶m ¬n!

Xu©n Hßa, n¨m 2008

Sinh viªn: Phïng ThÞ TuyÕt

PhÇn 1

Phïng ThÞ TuyÕt K30B -Khoa VËt Lý

1

Më ®Çu

I. Lý do chän ®Ò tµi.

- Chóng ta ®· biÕt, vËt lý lµ mét bé m«n khoa häc quan träng ®îc øng dông

nhiÒu trong khoa häc c«ng nghÖ vµ ®êi sèng. Trong ®ã vËt lý ®¹i c¬ng lµ kiÕn

thøc c¬ b¶n vµ phæ th«ng nhÊt. Nã bao gåm nhiÒu phÇn kh¸c nhau: C¬, nhiÖt,

®iÖn, quang, vËt lý h¹t nh©n.

- §iÖn häc còng ®îc øng dông réng r·i trong cuéc sèng hµng ngµy ®Æc biÖt lµ

dßng ®iÖn xoay chiÒu, ®ã lµ dßng ®iÖn trong m¹ch ®iÖn cña mçi gia ®×nh, lµ

dßng ®iÖn sö dông nhiÒu trong kü thuËt ®¸ng ® … îc chóng ta quan t©m nghiªn

cøu.

- H¬n thÕ, hiÖn nay h×nh thøc thi vµo c¸c trêng ®¹i häc vµ cao ®¼ng ®èi víi

m«n vËt lý lµ thi tr¾c nghiÖm. §Ó ®¹t ®îc kÕt qu¶ cao, th× häc sinh ph¶i n¾m

v÷ng, hiÓu s©u lý thuyÕt vµ vËn dông vµo gi¶i c¸c bµi tËp ë nhiÒu phÇn kh¸c

nhau.

- Bµi to¸n vÒ m¹ch ®iÖn xoay chiÒu còng lµ mét phÇn bµi tËp kh¸ quan träng

trong c¸c chuyªn ®Ò bµi tËp vËt lý. Nã bao gåm nhiÒu d¹ng bµi to¸n nhá nh bµi

to¸n cùc trÞ trong dßng ®iÖn xoay chiÒu, ¸p dông gi¶n ®å vect¬ ®Ó gi¶i bµi to¸n

vÒ m¹ch ®iÖn xoay chiÒu …

ChÝnh v× vËy, t«i chän ®Ò tµi “ Bµi to¸n cùc trÞ trong dßng ®iÖn xoay

chiÒu. VËn dông vµo ph¬ng ph¸p tr¾c nghiÖm” ®Ó lµm luËn v¨n tèt nghiÖp.

II. Môc ®Ých nghiªn cøu.

- HiÓu vÒ dßng ®iÖn xoay chiÒu h×nh Sin vµ ®iÒu kiÖn ¸p dông ®Þnh luËt «m

cho ®o¹n m¹ch chøa dßng ®iÖn xoay chiÒu. HiÓu vÒ dßng ®iÖn chuÈn dõng.

- ThÊy ®îc øng dông tæng qu¸t cña c¸c ph¬ng ph¸p gi¶i bµi to¸n cùc trÞ trong

viÖc t×m hiÓu vµ gi¶i quyÕt c¸c d¹ng bµi to¸n dßng ®iÖn xoay chiÒu.

- ¸p dông ph¬ng ph¸p tr¾c nghiÖm vµo viÖc gi¶i bµi to¸n cùc trÞ trong m¹ch

®iÖn xoay chiÒu.

III. NhiÖm vô nghiªn cøu.

Ch¬ng I: Nghiªn cøu vÒ dßng ®iÖn xoay chiÒu h×nh sin, dßng ®iÖn chuÈn dõng.

Phïng ThÞ TuyÕt K30B -Khoa VËt Lý

2

Ch¬ng II: C¸c bµi to¸n cùc trÞ tù luËn vµ ph¬ng ph¸p gi¶i.

Ch¬ng III: C¸c bµi to¸n cùc trÞ tr¾c nghiÖm.

IV. §èi tîng nghiªn cøu.

- Dßng ®iÖn xoay chiÒu.

- C¸c d¹ng m¹ch ®iÖn vµ c¸c d¹ng bµi tËp.

- Ph¬ng ph¸p gi¶i bµi tËp tù luËn.

- Ph¬ng ph¸p tr¾c nghiÖm.

V. Ph¬ng ph¸p nghiªn cøu.

- Tra cøu tµi liÖu.

- Ph©n d¹ng m¹ch ®iÖn, ph©n lo¹i bµi tËp.

- Tæng hîp bµi tËp.

- Gi¶i bµi tËp.

Phïng ThÞ TuyÕt K30B -Khoa VËt Lý

3

PhÇn 2

Néi dung

Ch¬ng I

Nghiªn cøu vÒ dßng ®iÖn xoay chiÒu h×nh Sin.

Dßng diÖn chuÈn dõng.

I. Dßng ®iÖn xoay chiÒu h×nh sin.

1. §iÒu kiÖn ¸p dông ®Þnh luËt «m cho m¹ch ®iÖn cã dßng ®iÖn biÕn thiªn.

Dßng ®iÖn chuÈn dõng.

§Æt mét hiÖu ®iÖn thÕ xoay chiÒu vµo mét ®o¹n m¹ch cã R, L, C th× trong

m¹ch sÏ xuÊt hiÖn dßng ®iÖn xoay chiÒu. Dßng ®iÖn nµy cã liªn quan vµ phô

thuéc vµo hiÖu ®iÖn thÕ ®Æt vµo hai ®Çu m¹ch kh«ng? NÕu cã th× sù phô thuéc

nh thÕ nµo? Cã thÓ ¸p dông ®Þnh luËt ¤m vµ ®Þnh luËt Kiªcx«p cho nã nh ®· ¸p

dông cho dßng ®iÖn kh«ng ®æi ®îc kh«ng? §Ó gi¶i quyÕt vÊn ®Ò nµy, ta thÊy

dao ®éng cña dßng ®iÖn xoay chiÒu trong m¹ch lµ dao ®éng cìng bøc, tÇn sè

cña nã b»ng tÇn sè cña hiÖu ®iÖn thÕ biÕn thiªn ®iÒu hßa theo thêi gian ®Æt vµo

m¹ch. Tuy nhiªn, dßng ®iÖn nµy kh¸c víi dßng ®iÖn kh«ng ®æi ë chç t¹i mçi

®iÓm trªn m¹ch cêng ®é dßng ®iÖn cã gi¸ trÞ kh«ng gièng nhau bëi dßng ®iÖn

nµy lµ dßng ®iÖn cã cêng ®é biÕn thiªn theo thêi gian c¶ vÒ chiÒu vµ ®é lín.

MÆt kh¸c th× nh÷ng kÝch ®éng ®iÖn tõ ®îc truyÒn ®i trªn m¹ch tõ n¬i nµy tíi n¬i

kh¸c kh«ng ph¶i tøc thêi mµ truyÒn ®i víi vËn tèc h÷u h¹n xÊp xØ vËn tèc ¸nh

s¸ng trong ch©n kh«ng. V× thÕ, nÕu trªn suèt m¹ch kh«ng ph©n nh¸nh mµ gi¸ trÞ

tøc thêi cña cêng ®é dßng ®iÖn kh«ng nh nhau th× ta kh«ng thÓ ¸p dông ®Þnh

luËt «m nh ®· ¸p dông cho dßng ®iÖn kh«ng ®æi. §Ó ¸p dông ®îc ®Þnh luËt «m

cho ®o¹n m¹ch ta xÐt th× cêng ®é dßng ®iÖn t¹i hai ®iÓm xa nhÊt trªn m¹ch ph¶i

sai kh¸c nhau kh«ng ®¸ng kÓ. Dßng ®iÖn tháa m·n ®iÒu kiÖn nµy lµ dßng ®iÖn

chuÈn dõng, thêi gian lan truyÒn kÝch ®éng ®iÖn tõ tõ ®Çu nµy tíi ®Çu kia cña

Phïng ThÞ TuyÕt K30B -Khoa VËt Lý

4

m¹ch lµ rÊt nhá so víi chu kú dao ®éng cña nã t = l

v

<< T. Víi dßng ®iÖn

chuÈn dõng th× gi¸ trÞ tøc thêi cña cêng ®é dßng ®iÖn t¹i mäi ®iÓm lµ nh nhau

trªn m¹ch.

2. Dßng ®iÖn xoay chiÒu h×nh sin.

a. §Þnh nghÜa: Dßng ®iÖn xoay chiÒu h×nh sin lµ dßng ®iÖn biÕn ®æi theo thêi

gian theo ®Þnh luËt hµm sin. §ã lµ dßng ®iÖn cã chiÒu vµ cêng ®é biÕn ®æi tuÇn

hoµn víi chu kú T.

b. C¸ch t¹o ra dßng ®iÖn xoay chiÒu h×nh sin.

Cho mét khung d©y kim lo¹i cã diÖn tÝch lµ S, cã N vßng d©y quay víi vËn

tèc ω trong tõ trêng ®Òu B

ur

. Trong c¸c vßng d©y sÏ xuÊt hiÖn mét thÕ ®iÖn

®éng:

in t N Sin t S o o ξ ω ω ξ ω = Φ =

Trong ®ã: ; Φ = = = Φ o o o BS NBS N ξ ω ω

Khi ®ã, m¹ch ngoµi xuÊt hiÖn mét thÕ hiÖu h×nh Sin:

o

u U Sin t = ω

HoÆc: o

u U Cos t = ω

Trong ®ã, Uo lµ biªn ®é, ω π = 2 f lµ tÇn sè gãc, f lµ tÇn sè, ωt lµ pha cña thÕ

hiÖu.

Trong m¹ch cã dßng ®iÖn xoay chiÒu cã tÇn sè gãc ω :

( ) o

i I Sin t = + ω ϕ

Trong ®ã: φ lµ ®é lÖch pha gi÷a i vµ u. i

u

Uo Io

0 2

π

π

3

2

π

2π t 0 2

π

π

3

2

π

2π t

* NhËn xÐt: Dßng ®iÖn biÕn ®æi nãi chung cã h×nh d¹ng rÊt phøc t¹p nhng ë ®©y ta

chØ xÐt sù biÕn ®æi theo h×nh Sin, v×:

Phïng ThÞ TuyÕt K30B -Khoa VËt Lý

5