Tài liệu ôn thi THPT Quốc gia 2020 môn Vật lí 12 - Chuyên đề: Dòng điện xoay chiều

ời 
điểm ban đầu (rad) và  là từ thông ( Wb ). 
 - Trong cuộn dây xuất hiện suất điện động cảm ứng: 
 0
d
e NBSsin t
dt

   nó tạo ra dòng điện xoay chiều có dạng o 0i I cos t  . 
R
NBS
Io

 là cường độ dòng điện cực đại. 
 3. Các giá trị hiệu dụng: Giá trị hiệu dụng = 
𝑮𝒊á 𝒕𝒓ị 𝒄ự𝒄 đạ𝒊
√𝟐
 - Cường độ dòng điện hiệu dụng: 
2
oII 
 - Điện áp hiệu dụng: 
2
oUU 
 - Suất điện động hiệu dụng: 
2
oEE 
 - Các thiết bị đo đối với mạch điện xoay chiều chủ yếu cũng là đo giá trị hiệu dụng. 
 II/ Các mạch điện xoay chiều 
 1. Nếu dòng điện trong mạch là: 0i I cos t  
 Thì điện áp giữa hai đầu mạch có dạng: 0u U cos t  . 
 Trong đó được gọi là độ lệch pha giữa u và i. 
 + Nếu > 0 thì u sớm pha hơn i một góc . 
 + Nếu < 0 thì u trễ pha hơn i một góc . 
 + Nếu = 0 thì u cùng pha với i. 
2 
 2. Mạch điện xoay chiều chỉ có điện trở R 
 + Nếu u U 2cos t  thì 
U
i 2cos t I 2cos t
R
   
 + Nếu i I 2cos t  thì u IR 2cos t U 2cos t   . 
 + Cường độ dòng điện qua điện trở cùng pha với điện áp ở hai đầu điện trở. 
 + Định luật Ôm 
U
I
R
 . Với U là điện áp hiệu dụng giữa hai đầu mạch (V). 0
U
U
2
 3. Mạch điện xoay chiều chỉ có tụ điện C 
 + Nếu u U 2cos t  thì i U C 2cos t I 2cos t
2 2
    
 Trong đó C là điện dung của tụ điện, đơn vị là fara (F) 
 61 F 10 F  ; 91 nF 10 F ; 121 pF 10 F 
 + Nếu i I 2cos t  thì 
I
u 2cos t U 2cos t
C 2 2
   
 
 + Cường độ dòng điện qua tụ điện sớm pha 
2
 so với điện áp ở hai đầu tụ điện. 
 + Định luật Ôm 
C
U
I
Z
 . Trong đó 
C
1
Z
C

gọi là dung kháng ( ). 
 4. Mạch điện xoay chiều chỉ có cuộn cảm thuần L 
 + Nếu u U 2cos t  thì 
U
i 2cos t I 2cos t
L 2 2
   
 
 Trong đó L là độ tự cảm của cuộn cảm, đơn vị là henry (H) 
 31 mH 10 H ; 61 H 10 H  . 
 + Nếu i I 2cos t  thì u I L 2cos t U 2cos t
2 2
    
 + Cường độ dòng điện qua cuộn cảm thuần trễ pha 
2
 so với điện áp ở hai đầu cuộn cảm thuần. 
 + Định luật Ôm 
L
U
... + Lưu ý 
 Nếu mạch điện không có R thì có thể xem như R = 0 ; không có C thì xem như CZ 0 ; không 
có L thì xem như LZ 0 . 
 III/ Công suất điện tiêu thụ của mạch điện xoay chiều 
 1. Công suất 
 UIcos P 
 Đơn vị công suất là oát (W). 
 + Mạch điện chỉ có R hoặc mạch xảy ra cộng hưởng thì = 0. 
 Công suất 
2U
UI
R
 P 
 + Mạch chỉ có C thì 
2
 cos 0 = 0P 
 + Mạch chỉ có L thì 
2
 cos 0 = 0P 
 2. Hệ số công suất 
 Trong công thức tính công suất, cos được gọi là hệ số công suất có giá trị 0 cos 1 . 
 + Trong đoạn mạch R, L, C mắc nối tiếp thì R
U
cos
U
 Hay 
R
cos
Z
 Từ đó ta được:
2
2
2
U R
UIcos I R
Z
 P 
 + Trong các nhà máy công nghiệp, nếu cos nhỏ thì 
hpP sẽ lớn. Vì thế hệ số công suất cos 
được quy định tối thiểu phải bằng 0,85. 
 3. Điện năng tiêu thụ 
 W = .t = UIcos .t P Đơn vị điện năng là Jun (J). (1 kJ = 310 J) 
 Ngoài ra điện năng thường dùng đơn vị là kW.h (1 kW.h = 3 600 000 (J) = 63,6.10 J ). 
4 
 IV/ Truyền tải điện năng. Máy biến áp 
 1. Truyền tải điện năng 
 - Công suất hao phí trên đường dây tải điện: 
2
2 2
hp 2 2
r
rI r
U U
P
P P . 
 Muốn giảm 
hpP ta phải tăng điện áp U trước khi truyền tải. Việc làm này dễ thực hiện nhờ máy 
biến áp. 
 2. Máy biến áp 
 Là thiết bị biến đổi điện áp xoay chiều (không làm thay đổi tần số dòng điện). 
 - Cấu tạo 
 Gồm lõi biến áp (khung sắt non có pha silic) và hai cuộn dây có điện trở nhỏ, độ tự cảm lớn 
quấn trên hai cạnh của khung. Cuộn có N1 vòng được nối với nguồn xoay chiều gọi là cuộn sơ cấp. 
Cuộn có N2 vòng nối với tải tiêu thụ gọi là cuộn thứ cấp. 
 - Nguyên tắc hoạt động 
 Máy biến áp hoạt động dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ. 
 + Khi cuộn thứ cấp để hở (chế độ không tải) 
 2 2
1 1
U N
U N
 Với 1U và 2U là điện áp hiệu dụng giữa hai đầu cuộn sơ cấp và thứ cấp. 
 Nếu 2
1
N
1
N
 : Máy tăng áp. 
 Nếu 2
1
N
1
N
 : Máy hạ áp. 
 + Khi cuộn thứ cấp nối với tải tiêu thụ, bỏ qua hao phí ở máy biến áp: 
 2 1 2
1 2 1
U I N
...to). 
 Khi nam châm quay, từ thông qua các cuộn dây biến thiên, trong các cuộn dây xuất hiện ba suất 
điện động xoay chiều cùng tần số, cùng biên độ và lệch pha nhau 
2
3
. 
 3. Cách mắc mạch ba pha 
Mắc hình sao Mắc hình tam giác 
 Máy phát ba pha được nối với ba mạch tiêu thụ điện năng thường giống nhau, gọi là tải đối 
xứng. Các tải được mắc với nhau theo hai cách: 
 + Mắc hình sao, gồm ba dây pha và một dây trung hòa. 
 + Mắc hình tam giác, gồm ba dây pha không có dây trung hòa. 
Điện áp giữa hai đầu mỗi cuộn dây của máy phát gọi là điện áp pha (Upha). Điện áp giữa hai dây pha 
gọi là điện áp dây (Udây): dây phaU 3 U 
 4. Dòng ba pha 
 Là hệ ba dòng điện xoay chiều hình sin có cùng 
tần số, nhưng lệch pha nhau 
2
3
. 
 Khi các tải đối xứng thì ba dòng điện này sẽ có 
cùng biên độ. 
 5. Những ưu việt của dòng ba pha 
 + Khi truyền tải đi xa tiết kiệm được dây dẫn. 
6 
 + Cung cấp điện cho các động cơ ba pha. 
 VI/ Động cơ không đồng bộ ba pha 
 1. Nguyên tắc hoạt động 
 Hoạt động dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ. Khung dây dẫn đặt trong từ trường quay sẽ 
quay theo từ trường đó, với tốc độ quay nhỏ hơn tốc độ quay của từ trường. Động cơ hoạt động theo 
nguyên tắc này gọi là động cơ không đồng bộ. 
 2. Cấu tạo của động cơ không đồng bộ ba pha 
 Gồm hai bộ phận chính rôto và stato: 
 + Rôto là khung dây dẫn có thể quay dưới tác dụng của từ trường quay. 
 + Stato tạo nên từ trường quay, gồm ba cuộn dây giống nhau, đặt lệch nhau 120º trên một vòng 
tròn. 
 Khi cho dòng điện ba pha đi vào ba cuộn dây ấy, thì từ trường tổng cộng do ba cuộn dây tạo ra 
sẽ là từ trường quay, với tần số quay bằng tần số của dòng điện. Rôto lồng sóc nằm trong từ trường 
quay, sẽ bị quay theo với tốc độ nhỏ hơn tốc độ quay của từ trường. Chuyển động quay của rôto được 
sử dụng để làm quay các máy khác. 
B. BÀI TẬP LUYỆN TẬP 
Câu 1: Cho dòng điện xoay chiều i = Iocos t chạy qua mạch điện gồm R và cuộn dây thuần cảm mắc 
nối tiếp. Kết luận nào sau