Bài giảng Vật lí Lớp 12 - Bài 13: Các mạch điện xoay chiều

Bài 13 : 
CÁC MẠCH ĐIỆN 
 XOAY CHIỀU 
KIỂM TRA BÀI CŨ 
Câu 1 : Phát biểu nội dung và viết biểu thức định luật Ohm cho đoạn mạch xoay chiều chỉ có tụ? 
Câu 2 : Viết biểu thức cường độ dòng tức thời chạy qua tụ và điện áp tức thời ở hai đầu tụ và chỉ ra mối quan hệ giữa u và i cho đoan mạch xoay chiều chỉ có tụ? 
Câu 3 : Viết biểu thức tính và nêu ý nghĩa của dung kháng? 
CÁC MẠCH ĐIỆN 
 XOAY CHIỀU 
Bài 13 : 
Tiết 2 : 
III. MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU CHỈ CÓ 	CUỘN CẢM THUẦN 
IV. BÀI TẬP VẬN DỤNG, CỦNG CỐ 
III. Mạch điện xoay chiều chỉ có cuộn cảm thuần 
1. Hiện tượng tự cảm trong mạch điện xoay chiều 
 Nhắc lại hiện tượng tự cảm : “là hiện tượng cảm ứng điện từ xảy ra trong một mạch có dòng điện mà sự biến thiên từ thông qua mạch được gây ra bởi sự biến thiên của cường độ dòng điện trong mạch” 
 Cuộn cảm thuần là cuộn dây có điện trở không đáng kể. 
 Suất điện động tự cảm: e = - L ( Δ i / Δ t) 
 Khi có dòng điện i chạy qua một mạch kín thì dòng điện này sẽ gây ra một từ trường và từ trường này gây ra một từ thông riêng. Em nào còn nhớ biểu thức tính từ thông trong trường hợp này? 
 Từ thông tự cảm: Ф = L i ; với L là độ tự cảm của cuộn dây (H) 
 Em nào còn nhớ biểu thức tính e tc ? 
 Khi Δ t → 0 thì: 
e = - L (di / dt) 
(13.12) 
L 
Hiện tượng tự cảm là gì? 
 Tìm điện áp ở hai đầu đoạn mạch AB? 
A 
B 
i 
L 
r 
N 
 Điện áp ở hai đầu đoạn mạch AB là: 
 u = u AN +u NB 
 = L . di/dt + ri 
2. Khảo sát mạch điện xoay chiều chỉ có cuộn cảm thuần 
u 
i 
 Đặt vào hai đầu cuộn cảm thuần một điện áp xoay chiều có tần số góc ω và giá trị hiệu dụng U. Giả sử biểu thức cường độ dòng điện qua mạch là: i = I√2cos ω t 
 Biểu thức tính điện áp ở hai đầu cuộn cảm thuần là gì? 
 Điện áp ở hai đầu cuộn cảm: u = L di/dt = - ω LI √ 2sin ω t 
 = ω LI √ 2cos( ω t + л /2) 
 Qua đó em hãy chỉ ra công thức tính U ở hai đầu cuộn cảm thuần? 
U = ω LI 
 Vậy I chạy qua cuộn cảm thuần được tính như thế nào? 
I = U / ω L 
(13.13) 
Đặt: 
Z L = ω L 
(13.14) 
 Khi đó ta có: 
I = U / Z L 
(13.15) 
a) Định luật Ohm cho đoạn mạch xoay chiều chỉ có cuộn cảm thuần 
I = U / Z L 
(13.15) 
2. Khảo sát mạch điện xoay chiều chỉ có cuộn cảm thuần 
u 
i 
 Biểu thức (13.15) em thấy giống với những biểu thức nào em đã học? 
 Trong đó Z L được gọi là cảm kháng của mạch và nó cũng có vai trò như điện trở trong mạch. 
a) Định luật Ohm cho đoạn mạch xoay chiều chỉ có cuộn cảm thuần 
 (13.15) chính là biểu thức định luật Ohm 
 Phát biểu: “Trong mạch điện xoay chiều chỉ có cuộn cảm thuần, cường độ dòng điện hiệu dụng có gia trị bằng thương số của điện áp hiệu dụng và cảm kháng của đoạn mạch” 
2. Khảo sát mạch điện xoay chiều chỉ có cuộn cảm thuần 
b) Mối quan hệ giữa pha của u và i 
 Từ các biểu thức i = I√2cos ω t và u = ω LI √ 2cos( ω t + л /2) em hãy cho biết đại lượng nào sớm pha hơn và sớm hơn bao nhiêu? 
 Trong đoạn mạch xoay chiều chỉ có cuộn cảm thuần, cường độ dòng điện tức thời trễ pha л /2 so với điện áp tức thời hoặc u sớm pha л /2 so với i 
3. Ý nghĩa của cảm kháng 
 Hãy cho biêt Z L có tác dụng gì đối với dòng điện và cụ thể là ảnh hưởng như thế nào? 
 z L đặc trung cho tính cản trở dòng điện của cuộn cảm thuần. 
 Khi cuộn cảm có L lớn sẽ cản trở nhiều đối với dòng điện xoay chiều, nhất là dòng xoay chiều cao tần 
 Nếu cuộn dây có cảm kháng thuần thì có tác dụng làm cho i trễ pha л /2 so với u 
Chú ý: L làm yếu dòng điện do định luật Len-xơ về cảm úng điện từ 
CỦNG CỐ, VẬN DỤNG 
 Mạch chỉ có một tụ điện Mạch chỉ có một cuộn cảm thuần 
i = I√2cos ω t 
 u = U√2cos( ω t- л /2) u = U √ 2cos( ω t + л /2) 
 Z c = 1/ C ω Z L = ω L 
 I = U/ Z c I = U / Z L 
u 
U 0 
I 0 
u, i 
0 
i 
t 
T 
U 0 
u 
I 0 
i 
u, i 
T 
t 
0 
CỦNG CỐ, VẬN DỤNG 
Câu 1 : Phát biểu nào sau đây không đúng: 
Trong đoạn mạch chỉ có cuộn cảm thuần thì u sớm pha л /2 so với i. 
 Với cuộn cảm thuần có L lớn thì tính cản trở dòng điện xoay chiều của nó nhỏ. 
 Cảm kháng của cuộn dây cảm thuần tỉ lệ thuận với dòng xoay chiều cao tần. 
 L của cuộn cảm thuần làm yếu dòng điện là do định luật Len-xơ về cảm ứng điện từ 
CỦNG CỐ, VẬN DỤNG 
Câu 2: Đoạn mạch có chứa cuộn cảm thuần L; đặt vào hai đầu đoạn mạch điện áp tức thời u = U 0 cos ω t (v) thì cường độ hiệu dụng trong mạch là bao nhiêu? 
U 0 / L ω 
 U 0 / √2L ω 
 U 0 L ω 
 U 0 L ω / √2 
HƯỚNG DẪN VỀ NHÀ 
 Nắm vững nội dung và biểu thức định luật Ohm cho đoạn mạch xoay chiều chỉ có R; L; C 
 Nắm vững ý nghĩa của dung kgáng, cảm kháng 
 Làm tất cả các bài tập SGK trang 74