cách tạo ra dòng điện xoay chiều

Dòng điện xoay chiều là gì

Dòng điện xoay chiều là dòng điện có chiều và cường độ biến đổi theo thời gian, những thay đổi này thường tuần hoàn theo một chu kỳ nhất định. Dòng điện xoay chiều thường được tạo ra từ các máy phát điện xoay chiều hoặc được biến đổi từ nguồn điện một chiều bởi một mạch điện tử thường gọi là bộ nghịch lưu dùng các thyristor.

Trong kỹ thuật điện, nguồn xoay chiều được viết tắt tiếng Anh là AC (viết tắt của Alternating Current)[1][2] và được ký hiệu bởi hình ~ (dấu ngã – tượng trưng cho dạng sóng hình sin).

Trong mạch điện điện tử, sóng sin được dùng để ám chỉ điện xoay chiều đặt trên những linh kiện điện tử vì sóng Sin là một dạng sóng tuần hoàn điều hòa.

Cách tạo ra dòng điện xoay chiều

1. 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.
Mời bạn xem đoạn video mô phỏng sau đây:
Nguyên tắc của máy phát điện xoay chiều
2. Khảo sát lý thuyết
Đặt một khung dây N vòng trong từ trường đều \large \vec{B} rồi cho khung dây quay đều trong từ trường này với tốc độ góc \large \omega như mô phỏng trong đoạn video sau đâu:

Trong đoạn video này: Màu đỏ là cực bắc (N) của nam châm, màu xanh là cực nam (S) của nam châm. Lúc t = 0 :   và     trùng nhau (hợp với nhau một góc bằng 0)

Bây giờ ta hãy xét trường hợp tổng quát:

  • Lúc t = 0 :   và     hợp với nhau một góc là  . ( là vectơ pháp tuyến của mặt phẳng khung dây, vuông góc với mặt phẳng khung dây và có chiều dương chọn tùy ý).

  • Tại thời điểm t:  đã quay được góc   nên   và     hợp nhau góc 

Như vậy tại thời điểm t từ thông qua khung là  

Trong đó    là từ thông cực đại qua khung, có đơn vị là vê -be (Wb). Suất điện động cảm ứng trong khung lúc t là  (e là đạo hàm của từ thông   theo t)

Suy được:

Trong đó   là suất điện động cực đại trong khung, có đơn vị là vôn (V).

Nếu nối hai đầu khung dây với một mạch ngoài kín thì trong mạch có dòng điện xoay chiều.

Đại cương về dòng điện xoay chiều

A. Tóm tắt lí thuyết :

I.Cách tạo ra suất điện động xoay chiều:

Cho khung dây dẫn phẳng có N vòng ,diện tích S

quay đều với vận tốc ω, xung quanh trục vuông góc với với các đường

 sức từ của một từ trường đều có cảm ứng từ  B  .Theo định luật cảm

ứng điện từ, trong  khung dây xuất hiện một suất điện động biến đổi

theo định luật dạng cosin với thời gian gọi tắt là suất điện động xoay chiều: e=Eocos(ωt+φ0)

2.Từ thông gởi qua khung dây :

-Từ thông gửi qua khung dây dẫn gồm N vòng dây có diện tích S quay trong từ trường đều B.Giả sử tại t=0 thì : (n,B)=φ

 – Biểu thức từ thông của khung: Φ=NBScosωt=Φ0.cosωt

 – Từ thông qua khung dây cực đại  Φ0=NBS; ω là tần số góc bằng tốc độ quay của khung (rad/s)

 Đơn vị : + Φ : Vêbe(Wb);

               + S: Là diện tích một vòng dây (S:m2);

               + N: Số vòng dây của khung

             + B : Véc tơ cảm ứng từ của từ trường đều .B:Tesla(T) ( B vuông góc với trục quay ∆)

             + ω: Vận tốc góc không đổi của khung dây

            ( Chọn gốc thời gian t=0 lúc ( (n,B)=00)

 -Chu kì và tần số của khung :T=2πω;f=1T

3. Suất điện động xoay chiều:

– Biểu thức của suất điện động cảm ứng tức thời:

e=ΔΦΔt=Φ=ωNBS.sinωt=Eocos(ωtπ2) 

 e=Eocos(ωt+φ0) Đặt  E0=NBωS :Suất điện động cực đại

 φ0=φπ2

    Đơn vị :e,E(V)

II.Điện áp xoay chiều -Dòng điện xoay chiều.

1.Biểu thức điện áp tức thời:

Nếu nối hai đầu khung dây với mạch ngoài thành mạch kín thì biểu thức điện áp tức thời mạch ngoài là: u=e-ir

Xem khung dây có r = 0 thì u=e=Eocos(ωt+φ0).

Tổng quát : u=Uocos(ωt+φu) φu là pha ban đầu của  điện áp )

2.Khái niệm về dòng điện xoay chiều

– Là dòng điện có cường độ biến thiên tuần hoàn với thời gian theo quy luật của hàm số sin hay cosin, với dạng tổng quát: i=Iocos(ωt+φi)

* i: giá trị của cường độ dòng điện tại thời điểm t, được gọi là giá trị tức thời của i (cường độ tức thời).

* I0 > 0: giá trị cực đại của i (cường độ cực đại).   * ω > 0: tần số góc.

 f: tần số của i. T: chu kì của i. * (ωt + φ): pha của i. *  φi  là pha ban đầu của dòng điện)

3.Độ lệch pha giữa điện áp u và cường độ dòng điện i:
Đại lượng : φ = φu -φgọi là độ lệch pha của u so với i.

Nếu φ  >0 thì u sớm pha (nhanh pha) so với i.

Nếu φ

Nếu  φ  =0 thì u đồng pha (cùng pha) so với i.

4. Giá trị hiệu dụng  :Dòng điện xoay chiều cũng có tác dụng toả nhiệt như dòng điện một chiều.Xét về mặt toả nhiệt trong một thời gian dài thì dòng điện xoay chiều i=Iocos(ωt+φi)  tương đương với dòng điện một chiều có cường độ không đổi có cường độ bằng I02.

Cường độ hiệu dụng của dòng điện xoay chiều bằng cường độ của một dòng điện không đổi,nếu cho hai dòng điện đó lần lượt đi qua cùng một điện trở trong những khoảng thời gian bằng nhau đủ dài thì nhiệt lượng toả ra bằng nhau.Nó có giá trị bằng cường độ dòng điện cực đại chia cho 2 “.

Các giá trị hiệu dụng của dòng điện xoay chiều:

– Giá trị hiệu dụng :  + Cường độ dòng điện hiệu dụng: I= I02

                           + Hiệu điện thế hiệu dụng:   U=  U02

                           + Suất điện động hiệu dụng:         E =E02

*Lý do sử dụng các giá trị hiệu dụng của dòng điện xoay chiều:

Khi sử dụng dòng điện xoay chiều, ta không cần quan tâm đến các giá trị tức thời của i và u vì chúng

biến thiên rất nhanh, ta cần quan tâm tới tác dụng của nó trong một thời gian dài.

  – Tác dụng nhiệt của dòng điện tỉ lệ với bình phương cường độ dòng điện nên không phụ thuộc vào

chiều dòng điện. 

  – Ampe kế đo cường độ dòng điện xoay chiều và vôn kế đo điện áp xoay chiều dựa vào tác dụng nhiệt  của dòng điện nên gọi là ampe kế nhiệt và vôn kế nhiệt, số chỉ của chúng là cường độ hiệu dụng và điện áp hiệu dụng của dòng điện xoay chiều.

5.  Nhiệt lượng toả ra trên điện trở R trong thời gian t nếu có dòng điện xoay chiều i(t) = I0cos(ωt + φi) chạy qua là: Q = RI2t

Bài tập dòng điện xoay chiều

Bài tập dòng điện xoay chiều: https://thuvienhoclieu.com/cac-dang-bai-tap-ve-dong-dien-xoay-chieu-ly-12-co-loi-giai-va-dap-an/

 

 

 

tag: 60v rlc mắc tiếp lớp 12 tụ 9 cơ nào giản đồ vecto nghĩa chuyên đề cuộn diode cầu chỉnh u=200 căn lời giải 120v đối vật chương đáp án đây đúng thuần hồ violet trắc nghiệm y học u=u0coswt khó chiếc đèn neon dưới 119v-50hz