Giải toán vật lý theo dòng điện xoay chiều pps

THPT VINH XUÂN 12A

LỜI NÓI ĐẦU

Cùng với việc cải cách giáo dục trong việc thay sách giáo khoa thì phương pháp học môn Vật Lí

và cơ cấu giữa các phần trong đề thi Tốt nghiệp, thi Cao Đẳng- Đại học cũng có sự thay đổi đáng kể.

Và đặc biệt với cách ra đề thi theo hình thức trắc nghiệm cũng đòi hỏi mỗi học sinh phải có kiến

thức rộng, tương đối vữnh chắc trong toàn bộ chương trình học. Như vậy một yêu cầu đặt ra là làm

sao để phân dạng bài toán, tìm hướng giải quyết nhanh chóng và thiết lập các công thức tổng quát

nhằm mục đích đánh nhanh trắc nghiệm trong phòng thi.

Chúng tôi xin viết một chuyên đề về “ DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU” nhằm giúp các bạn học

sinh có thể nhận dạng và có phương pháp giải nhanh các bài toán. Hơn nữa, trong cơ cấu đề thi mới

do Bộ GD & ĐT biên soạn thì phần “ Dòng điện xoay chiều” chiếm khoảng 20% số điểm trong thang

điểm 10 ( trong tổng số 50 câu ở đề thi Tốt nghiệp và ĐH- CĐ ); phải nói đó là một tỉ lệ khá lớn vì

thế phần “ Dòng điện xoay chiều” là một phần rất quan trọng, vì vậy nên các bạn nên nắm chắc và

kĩ phần trọng điểm này. Xin trích dẫn một vài số liệu cụ thể như sau:

+ ĐH.2009A là 10 câu với phần cơ bản và 9 câu với phần nâng cao, ĐH.2008A là 10 câu, ĐH.2007 là

9 câu.

Chuyên đề “ Giải toán vật lí theo chủ đề : Phần ĐIỆN XOAY CHIỀU ” được viết và phân loại

theo chủ đề ( từng phần). Gồm có 8 Phần phân dạng lớn. Trong mỗi phần gồm nhiều chủ đề nhỏ

được trình bày rõ ràng để bạn đọc dễ hình dung tổng thể phần điện xoay chiều. Trong mỗi phần

gồm :

1. Kiến thức cần nhớ

2. Phương pháp giải các dạng bài tập tiêu biểu

3. Bài tập ví dụ.

4. Bài tập luyện tập.

Hy vọng rằng chuyên đề sẽ tạo ra một kĩ năng mới cho bạn đọc và rèn luyện thêm kĩ năng nhận

dạng bài toán cũng như phương pháp giải toán nhanh chóng nhất. Và sự thành công hay không sẽ

được thử lửa trong phòng thi đại học. Chúc các bạn thành công và đạt kết quả cao trong học tập !

Với kinh nghiệm biên soạn còn ít và kiến thức nhỏ bé trong biển kiến thức Vật lí vô cùng rộng lớn

thì không tránh khỏi những thiếu sót trong quá trình biên soạn. Nên rất mong nhận được đóng góp

quý báu của bạn đọc để nhằm hoàn thiện hơn chuyên đề này và là nguồn động lực để chúng tôi biên

soạn thêm các chuyên đề Vật lí khác trong thời gian tới nhằm phục vụ các bạn đọc say mê Vật lí.

Mọi ý kiến đóng góp xin liên hệ : mailto:[email protected].

NHÓM BIÊN SOẠN

Đừng bao giờ mất kiên nhẫn – đó là chìa khoá cuối cùng mở mọi cánh cửa ! 1

THPT VINH XUÂN 12A

A.LÝ THUYẾT

1. Định dòng điện xoay chiều:

-Dòng điện xoay chiều là dòng điện có cường độ biến thiên tuần hoàn theo thời gian theo quy luật hình sin

hoặc cosin theo thời gian. i có dạng: i = I0cos(ωt + φ) , với:

+ i: dòng điện tức thời tại thời điểm t.

+ I0 : cường độ dòng điện cực đại.

+ ω : tần số góc của dòng điện xoay chiều.

2. Các đặc trưng của dòng điện xoay chiều:

- Chu kì :

ω

2π

T = s ⇒ tần số :

π

ω

2

1

= =

T

f Hz.

- Độ lệch pha : φ = φu – φi : độ lệch pha giữa điện áp u và cường độ dòng điện.

3. Nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều :

-Cho khung dây có n vòng quay trong từ trường đều B



với tốc độ góc ω, α là góc hợp bởi vector n



và B



.

Khi α biến thiên tạo ra từ thông biến thiên qua khung dây xuất hiện dòng điện cảm ứng trong khung dây

biến thiên .

Vậy nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều là hiện tượng cảm ứng điện từ.

4.Các mạch điện xoay chiều :

a) Mối liên hệ giữa u và i

- ta có : i = I0cos(ωt) ⇒ u = U0cos(ωt +φ) .

+- khi đó : nếu φ > 0 thì u sớm pha hơn i.

nếu φ < 0 thì u trễ pha hơn i.

nếu φ = 0 thì u cùng pha với i

b) mạch điện chỉ chứa điện trở thuần R:

- nếu : i = I0cos(ωt) ⇒ u = U0cos(ωt) .⇒ φ = 0 thì u cùng pha với i

Định luật Ohm:

R

U

I

Z

I U

R

U

I = ⇔ = ⇒ =

0 0 0

0

2

c) Mạch chỉ chứa tụ C :

- nếu : i = I0cos(ωt) ⇒ u = U0cos(ωt - π /2 ) .⇒ i sớm pha hơn u một góc π /2 .

0 0

I = ωC.U đặt :

C

ZC

.

1

ω

= ⇒

C ZC

U

I

Z

U

I = ⇒ =

0

0 .

2 Đừng bao giờ mất kiên nhẫn – đó là chìa khoá cuối cùng mở mọi cánh cửa !

A R L

C B

(+)

φ

O

O

(+)

THPT VINH XUÂN 12A

ZC gọi là dung kháng của tụ điện.(Ω )

d) Mạch chỉ chứa cuộn dây thuần cảm:

- nếu : i = I0cos(ωt) ⇒ u = U0cos(ωt + π /2) .⇒ i trễ pha hơn u một góc π /2.

*Định luật Ôm:

I=

Lω

U

đặt

L

L

Z

U

Z = Lω ⇒ I = ZL

:Cảm kháng của cuộn dây(Ω);

*Biểu thức suất điện động cảm ứng trong khung dây: e= t LI t

dt

d

φ ω o ω

φ

= '( ) = sin

với φ = φ cos(ωt +ϕ)

o ( NBS; φo = N là số vòng dây)

e)Mạch RLC nối tiếp:

i = o

I cos(ωt);

⇒ uR =UOR cos(ωt); uC =UOC cos(ωt- π /2); uL =UOL cos(ωt + π /

2);

*Giản đồ vectơ quay:

+UOL >UOR +UOR>UOL

I = 2 2

( ) R ZL ZC

U

+ −

(A) đặt Z =

2 2

( ) R + ZL − ZC

; Z:tổng trở toàn mạch

Z

U

⇒ I =

: định luật Ôm cho toàn mạch RLC nối tiếp

+ tan φ = IR

IZ IZ

U

U U

R

Z Z L C

R

L C L C −

=

−

=

−

, với φ là độ lệch pha giữa u và i.

+ ZL>ZC⇒ tanφ>0⇒φ >0 : u nhanh pha hơn i;

+ ZL<ZC⇒ tanφ<0⇒φ <0 : u trễ pha hơn i;

+ ZL= ZC⇒ tanφ=0⇒φ =0 : u cùng pha hơn i;

+ tanφ =

2

π

± ∞ ⇒ ϕ = ± ⇒trong mạch không có R;

*Cộng hưởng điện : U=UR ; u và i cùng pha;

B. BÀI TẬP VÍ DỤ

1.Dạng 1:cho biểu thức i viết biểu thức u và ngược lại đối mạch điện AC chỉ chứa R

+cho i = I0cos(ωt+φ)⇒ u = U0cos(ωt +φ) ;

Đừng bao giờ mất kiên nhẫn – đó là chìa khoá cuối cùng mở mọi cánh cửa ! 3