Chủ đề 3: Dòng điện xoay chiều
Nội dung lý thuyết
I. Dòng điện xoay chiều
Điện áp biến đổi điều hòa theo thời gian là điện áp xoay chiều:
\(u=U_0\cos\omega t\)
Khi đặt điện áp xoay chiều vào hai đầu của một đoạn mạch thì trong mạch xuất hiện dòng điện xoay chiều biến đổi cùng tần số:
\(i=I_0\cos\left(\omega t+\varphi\right)\)
Các giá trị hiệu dụng của dòng điện xoay chiều nhỏ hơn các giá trị biên độ tương ứng \(\sqrt{2}\) lần:
\(E=\dfrac{E_0}{\sqrt{2}};U=\dfrac{U_0}{\sqrt{2}};I=\dfrac{I_0}{\sqrt{2}}\)
II. Mạch điện xoay chiều chỉ có một phần tử
| Mạch chỉ có điện trở | Mạch chỉ có tụ điện | Mạch chỉ có cuộn cảm thuần |
| \(i=I_0\cos\omega t\) | ||
| \(R\) | \(Z_C=\dfrac{1}{\omega C}\) | \(Z_L=\omega L\) |
| \(I=\dfrac{U}{R}\) | \(I=\dfrac{U}{Z_C}\) | \(I=\dfrac{U}{Z_L}\) |
| \(u=U_0\cos\omega t\) | \(u=U_0\cos\left(\omega t-\dfrac{\pi}{2}\right)\) | \(u=U_0\cos\left(\omega t+\dfrac{\pi}{2}\right)\) |
III. Mạch có R, L, C mắc nối tiếp
Điện áp hiệu dụng của mạch:
\(U=\sqrt{U_R^2+\left(U_L-U_C\right)^2}\)
Tổng trở của mạch:
\(Z=\sqrt{R^2+\left(Z_L-Z_C\right)^2}\)
Độ lệch pha giữa điện áp tức thời và cường độ dòng điện tức thời:
\(\tan\varphi=\dfrac{Z_L-Z_C}{R}\)
Điều kiện cộng hưởng điện:
\(\omega^2LC=1\)
Công suất tiêu thụ trong mạch:
\(P=UI\cos\varphi\)
Hệ số công suất:
\(\cos\varphi=\dfrac{R}{Z}\)
Điện năng tiêu thụ:
\(W=Pt\)
IV. Máy biến áp
Máy biến áp là những thiết bị có khả năng biến đổi điện áp xoay chiều, hoạt động dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ.
Máy biến áp có cấu tạo gồm hai cuộn dây quấn quanh một lõi sắt kín
- Cuộn sơ cấp (\(N_1\) vòng): nối với máy phát điện
- Cuộn thứ cấp (\(N_2\) vòng): nối với cơ sở tiêu thụ điện
Công thức máy biến áp:
\(\dfrac{U_1}{U_2}=\dfrac{N_1}{N_2}=\dfrac{I_2}{I_1}\)
Công dụng của máy biến áp trong truyền tải điện năng đi xa:
\(P_{hp}=\dfrac{P_{phát}^2}{U_{phát}^2}.R\)
Để giảm hao phí, người ta dùng máy biến áp làm tăng điện áp trước khi truyền tải và giảm điện áp ở nơi tiêu thụ đến giá trị cần thiết.
V. Máy phát điện xoay chiều
Các máy phát điện xoay chiều hoạt động dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ, đều có hai bộ phận chính là phần cảm và phần ứng.
- Phần cảm: tạo ra từ thông biến thiên
- Phần ứng: tạo ra các suất điện động cảm ứng
Máy phát điện xoay chiều ba pha tạo ra ba suất điện động xoay chiều hình sin cùng tần số, cùng biên độ và lệch pha nhau \(\dfrac{2\pi}{3}\).
VI. Động cơ không đồng bộ ba pha
Động cơ không động bộ ba pha hoạt động dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ và tác dụng của từ trường quay.
- Tạo ra từ trường quay bằng cách cho dòng điện ba pha chạy vào ba cuộn dây giống nhau, đặt lệch nhau \(120^0\).
- Đặt trong từ trường quay một rôto lồng sóc có thể quay xung quanh trục trùng với trục quay của từ trường.
- Rôto lồng sóc quay do tác dụng của từ trường quay với tốc độ nhỏ hơn tốc độ của từ trường.