Giải Bài Tập Vật Lý Lớp 12
Chương III: Dòng Điện Xoay Chiều
Bài 12: Đại Cương Về Dòng Điện Xoay Chiều
Trong nội dung bài học 12 đại cương về dòng điện xoay chiều này các em sẽ được làm về dòng điên xoay chiều, những đặc trưng, cũng như tính chất cơ bản của giá trị hiệu dụng và nguyên tắc để tạo ra dòng điện xoay chiều như thế nào.
Tóm Tắt Lý Thuyết
1. Khái niệm về dòng điện xoay chiều
Khái niệm 1: Dòng điện xoay chiều là dòng điện có chiều và giá trị biến đổi theo thời gian, những thay đổi này thường tuần hoàn theo một chu kỳ nhất định.
Khái niệm 2: Dòng điện xoay chiều là dòng điện có cường độ biến thiên tuần hoàn theo thời gian theo quy luật của hàm số sin hay cosin, với dạng tổng quát:
\(i = I_0cos(ωt + φ)\)
- \(i\): giá trị của cường độ dòng điện tại thời điểm t, (cường độ tức thời)
- \(I_0\) > 0: giá trị cực đại (cường độ cực đại).
- \(ω\) > 0: tần số góc (rad/s)
- \(ω = 2πf = \frac{2π}{T}\)
- \(f:\) tần số (Hz), T: chu kì (s)
- (ωt + φ) pha của i (rad)
- φ pha ban đầu (rad)
2. Nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều
a. Nguyên tắc:
Khi cho một khung dây quay đều trong từ trường đều thì trong khung dây xuất hiện suất điện động cảm ứng xoay chiều. Nếu nối hai đầu khung dây với một mạch ngoài kín thì trong mạch ngoài có dòng điện xoay chiều.
b. Khảo sát lý thuyết:
Xét một cuộn dây dẫn dẹt hình tròn, khép kín, quay quanh trục cố định đồng phẳng với cuộn dây đặt trong từ trường đều \(\vec{B}\) có phương vuông góc với trục quay.
* Giả sử lúc t = 0, α = 0
* Lúc t > 0 suy ra α = ωt, từ thông qua cuộn dây: ∅ = NBScosα = NBScosωt
* Vì ∅ biến thiên theo thời gian t nên trong cuộn dây xuất hiện suất điện động cảm ứng.
\(e = -\frac{d∅}{dt} = NBSωsinωt\)
* Nếu cuộn dây kín có điện trở R thì cường độ dòng điện cảm ứng cho bởi.
3. Giá trị hiệu dụng của dòng điện xoay chiều
Thường là giá trị đo được từ các đồng hồ và cũng là giá trị điện áp được ghi trên zắc cắm nguồn của các thiết bị điện tử., Ví dụ nguồn 220V AC mà ta đang sử dụng chính là chỉ giá trị hiệu dụng, thực tế biên độ đỉnh của điện áp 220V AC khoảng 220V x 1,4 lần = khoảng 300V
Công xuất của dòng điện xoay chiều
Công xuất dòng điện xoay chiều phụ thuộc vào cường độ, điện áp và độ lệch pha giữa hai đại lượng trên, công xuất được tính bởi công thức :
P = U.I.cosα
- Trong đó U : là điện áp
- I là dòng điện
- α là góc lệch pha giữa U và I
⇒ Nếu dòng xoay chiều đi qua điện trở thì độ lệch pha gữa U và I là α = 0 khi đó cosα = 1 và P = U.I
⇒ Nếu dòng xoay chiều đi qua cuộn dây hoặc tụ điện thì độ lệch pha giữa U và I là \(+90^0\) hoặc \(-90^0\), khi đó cosα = 0 và P = 0 ( công xuất của dòng điện xoay chiều khi đi qua tụ điện hoặc cuộn dây là = 0).
Kiến thức bổ sung:
Pha của dòng điện xoay chiều:
Nói đến pha của dòng xoay chiều ta thường nói tới sự so sánh giữa 2 dòng điện xoay chiều có cùng tần số.
* Hai dòng điện xoay chiều cùng pha là hai dòng điện có các thời điểm điện áp cùng tăng và cùng giảm như nhau:
* Hai dòng điện xoay chiều lệch pha : là hai dòng điện có các thời điểm điện áp tăng giảm lệch nhau.
* Hai dòng điện xoay chiều ngược pha : là hai dòng điện lệch pha 180 độ, khi dòng điện này tăng thì dòng điện kia giảm và ngược lại.
Các Bài Tập & Lời Giải Bài Tập SGK Bài 12 Đại Cương Về Dòng Điện Xoay Chiều
Bài Tập 1 Trang 66 SGK Vật Lý Lớp 12
Phát biểu định nghĩa:
a) Giá trị tức thời;
b) Giá trị cực đại;
c) Giá trị hiệu dụng của cường độ dòng điện và điện áp xoay chiều hình sin.
>> Xem: lời giải bài tập 1 trang 66 sgk vật lý lớp 12
Bài Tập 2 Trang 66 SGK Vật Lý Lớp 12
Tại sao phải quy định thống nhất tần số của dòng điện xoay chiều tạo ra trong kỹ thuật?
>> Xem: lời giải bài tập 2 trang 66 sgk vật lý lớp 12
Bài Tập 3 Trang 66 SGK Vật Lý Lớp 12
Xác định giá trị trung bình theo thời gian của:
a) \(\)\( 2sin100 \pi t\);
b) \( 2cos100 \pi t\);
c) \( 2sin(100 \pi t + \frac{\pi}{6})\)
d) \( 4sin^2100 \pi t\)
e) \( 3cos(100 \pi t -\frac{\pi}{3} )\).
>> Xem: lời giải bài tập 3 trang 66 sgk vật lý lớp 12
Bài Tập 4 Trang 66 SGK Vật Lý Lớp 12
Trên một bóng đèn có ghi 220V – 100W, nổi đèn ấy vào mạng điện xoay chiều có U = 220V. Xác đinh:
a) Điện trở của đèn;
b) cường độ hiệu dụng qua đèn;
c) Điện năng tiêu thụ của đèn trong một giờ
>> Xem: lời giải bài tập 4 trang 66 sgk vật lý lớp 12
Bài Tập 5 Trang 66 SGK Vật Lý Lớp 12
Một mạch điện gồm hai đèn mắc song song, trên mỗi đèn có ghi: 220V – 115W; 220V – 132W. Nối hai đầu của mạch điện ấy vào mạng điện xoay chiều có U = 220V. Xác định:
a) công suất tiêu thụ trong mạch điện;
b) cường độ dòng điện cung cấp cho mạch điện.
>> Xem: lời giải bài tập 5 trang 66 sgk vật lý lớp 12
Bài Tập 6 Trang 66 SGK Vật Lý Lớp 12
Trên một đèn có ghi 100V – 100W. Mạch điện sử dụng có U = 110V. Để đảm bảo đèn sang bình thường, phải mắc thêm vào mạch điện một điện trở bằng bao nhiêu ?
>> Xem: lời giải bài tập 6 trang 66 sgk vật lý lớp 12
Bài Tập 7 Trang 66 SGK Vật Lý Lớp 12
Với dòng điện xoay chiều, cường độ hiệu dụng I liên hệ với cường độ cực đại \(I_0\) theo công thức nào?
A. \(\)\( I= \frac{I_{0}}{2}\);
B. \(I= \frac{I_{0}}{3}\);
C. \(I= \frac{I_{0}}{\sqrt{2}}\);
D. \(I= \frac{I_{0}}{\sqrt{3}}\).
>> Xem: lời giải bài tập 7 trang 66 sgk vật lý lớp 12
Bài Tập 8 Trang 66 SGK Vật Lý Lớp 12
Điện áp tức thời giữa hai đầu của đoạn mạch xoay chiều là: U = 80cos100 πt (V) Tần số góc của dòng điện là bao nhiêu ?
A. 100 π rad/s
B. 100 Hz;
C. 50 Hz
D. 100 π Hz.
>> Xem: lời giải bài tập 8 trang 66 sgk vật lý lớp 12
Bài Tập 9 Trang 66 SGK Vật Lý Lớp 12
Điện áp tức thời giữa hai đầu của đoạn mạch xoay chiều là: U = 80cos100 πt (V). Điện áp hiệu dụng giữa hai đầu đoạn mạch đó là bao nhiêu ?
A. 80 V;
B. 40 V
C. 80√2 V;
D. 40√2 V.
>> Xem: lời giải bài tập 9 trang 66 sgk vật lý lớp 12
Bài Tập 10 Trang 66 SGK Vật Lý Lớp 12
Một đèn điện có ghi 110 V – 100 W mắc nối tiếp với điện trở R vào một mạch xoay chiều có u = 220√2sin100 ωt (V). Để đèn sang bình thường, R phải có giá trị là bao nhiêu ?
A. 1210 Ω;
B. \(\)\(\frac{10}{11}\) Ω
C. 121 Ω;
D. 110 Ω.
>> Xem: lời giải bài tập 10 trang 66 sgk vật lý lớp 12
Lời Kết
Qua bài học đại cương về dòng điện xoay chiều các em cần nắm bắt các nội dung sau đây, cùng với đó là các bài tập kèm theo lời giải trong sách giáo khoa.
– Khái niệm về nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều là gì?
– Giá trị hiệu dụng cùng với đó là các công thức liên quan đến giá trị hiệu dụng, sau cùng vận dụng và hoàn thành các bài toán trong sách giáo khoa.
Chúc các em luôn học tốt bài học vật lý lớp 12. Lần nữa các em cần nắm kỷ kiến thức để vượt qua các kỳ thi THPT Quốc Gia và bài kiểm tra nhé.
Bài Tập Liên Quan:
- Bài 19: Thực Hành Khảo Sát Đoạn Mạch Xoay Chiều R, L, C Mắc Nối Tiếp
- Bài 18: Động Cơ Không Đồng Bộ Ba Pha
- Bài 17: Máy Phát Điện Xoay Chiều
- Bài 16: Truyền Tải Điện Năng Và Máy Biến Áp
- Bài 15: Công Suất Điện Tiêu Thụ Của Mạch Điện Xoay Chiều. Hệ Số Công Suất
- Bài 14: Mạch Có R, L, C Mắc Nối Tiếp
- Bài 13: Các Mạch Điện Xoay Chiều
Trả lời