Vật lý 12 Bài 12: Đại cương 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:

\(i=I_0cos(\omega t+\varphi )\)

• Trong đó:

  • \(i\): giá trị của  cđdđ tại thời điểm t, (cường độ tức thời).

  • \(I_0\) > 0: giá trị cực đại (cường độ cực đại).

  • \(\omega\) > 0: tần số góc (rad/s) 

  • \(\omega =2\pi f=\frac{2\pi }{T}\)

  • \(f:\) tần số (Hz), T: chu kì (s)

  • \((\omega t+\varphi )\) pha của i (rad)

  • \(\varphi\) pha ban đầu (rad)

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:

Bài 1: 

Xác định giá trị cực đại, tần số góc, chu kì, tần số, pha ban đầu của các dòng điện xoay chiều có cường độ tức thời cho bởi : 

a. \(i=5cos(100\pi t+\frac{\pi }{4}) (A)\)

b. \(i=-5\sqrt{2}cos100\pi t (A)\) 

Hướng dẫn giải :

a.

 \(i=5cos(100\pi t+\frac{\pi }{4}) (A)\rightarrow I_0=5A; \omega =100\pi t(rad/s); T=\frac{2\pi }{\omega }=0,02(s) ; f=\frac{1}{T}=50(Hz) ; \varphi =\frac{\pi }{4}(rad)\)

b. 

\(i=-5\sqrt{2}cos100\pi t (A)\Leftrightarrow i=5\sqrt{2}cos(100\pi t +\pi )(A); I_0=5\sqrt{2} (A); \omega =100\pi t(rad/s); T=\frac{2\pi }{\omega }=0,02(s); f=\frac{1}{T}=50(Hz);\varphi =\pi (rad)\)

Bài 2: 

Đặt điện áp xoay chiều , t tính bằng giây (s), vào hai đầu điện trở thuần R = 110 Ω.

Viết biểu thức cường độ dòng điện chạy qua điện trở thuần R.

Hướng dẫn giải :

Biên độ dòng điện xoay chiều chạy qua điện trở thuần R là :

\(I_0=\frac{U_0}{R}=\frac{220\sqrt{2}}{110}=2\sqrt{2} (A)\)

Dòng điện chạy qua điện trở thuần R biến đổi điều hoà cùng tần số và cùng pha với điện áp xoay chiều giữa hai đầu của nó nên biểu thức của dòng điện qua điện trở thuần R là :

\(i=2\sqrt{2}cos100\pi t(A)\)

trong đó, t tính bằng giây (s)

Qua bài này, các em sẽ được làm quen với các kiến thức liên quan đến Đại cương mạch điện xoay chiều với nhiều cấp độ từ dễ đến khó…, các em cần phải nắm được : 

• Khái niệm và nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều

• Giá trị hiệu dụng và các công thức liên quan đến giá trị hiệu dụng, vận dụng và hoàn thành tốt bài tập.

Các em có thể hệ thống lại nội dung kiến thức đã học được thông qua bài kiểm tra Trắc nghiệm Vật lý 12 Bài 12 cực hay có đáp án và lời giải chi tiết. 

• Câu 1:

  Một khung dây có diện tích \(S=60cm^2\)  quay đều với vận tốc 20 vòng trong một giây. Khung đặt trong từ trường đều \(B=2.10^{-2}T\). Trục quay của khung vuông góc với các đường cảm ứng từ. Viết biểu thức từ thông xuyên qua khung dây. 

   

   

  • A. \(\varphi =12.10^{-5}cos40\pi t(Wb)\)
  • B. \(\varphi =12.10^{-5}cos10\pi t(Wb)\)
  • C. \(\varphi =12.10^{-3}cos40\pi t(Wb)\)
  • D. \(\varphi =12.10^{-5}cos20\pi t(Wb)\)

• Câu 2:

  Giá trị hiệu dụng của dòng điện xoay chiều có biểu thức\(i=2\sqrt{3}cos200\pi t(A)\) là

  • A. 2(A)
  • B. \(\sqrt{3}(A)\)
  • C. \(2\sqrt{3}(A)\)
  • D. \(\sqrt{6}(A)\)

• Câu 3:

  Từ thông qua một vòng dây dẫn là  \(\varphi =\frac{2.10^{-2}}{\pi }cos(100\pi t+\frac{\pi }{4})(Wb)\) . Biểu thức của suất điện động cảm ứng xuất hiện trong vòng dây này là:

   

   

  • A. \(e=-2sin(100\pi t+\frac{\pi }{4})(V)\)
  • B. \(e=2sin(100\pi t+\frac{\pi }{4})(V)\)
  • C. \(e=-2sin(100\pi t+\frac{\pi }{2})(V)\)
  • D. \(e=2sin(100\pi t-\frac{\pi }{4})(V)\)

• Câu 4:

  Một khung dây dẫn hình chữ nhật có 100 vòng, diện tích mỗi vòng 600 cm², quay đều quanh trục đối xứng của khung với vận tốc góc 120 vòng/phút trong một từ trường đều có cảm ứng từ bằng 0,2T. Trục quay vuông góc với các đường cảm ứng từ. Chọn gốc thời gian lúc vectơ pháp tuyến của mặt phẳng khung dây ngược hướng với vectơ cảm ứng từ. Biểu thức suất điện động cảm ứng trong khung là: 

   

  • A. \(e=4,8sin\pi (4\pi t+\pi )(V)\)
  • B. \(e=4,8sin(4\pi t+\pi )(V)\)
  • C. \(e=-4,8sin(4\pi t+\pi )(V)\)
  • D. \(e=4,8sin(2\pi t-\pi )(V)\)

• Câu 5:

  Một khung dây dẫn phẳng có diện tích S = 100 cm²  gồm 200 vòng dây quay đều với vận tốc 2400vòng/phút trong một từ trường đều có cảm ứng từ \(\underset{B}{\rightarrow}\) vuông góc trục quay của khung và có độ lớn B =  0,005T. Từ thông cực đại gửi qua khung là:

  • A. 24 Wb        
  • B. 2,5 Wb           
  • C. 0,4 Wb    
  • D. 0,01 Wb

Câu 6- Câu 15: Xem thêm phần trắc nghiệm để làm thử Online 

Các em có thể xem thêm phần hướng dẫn Giải bài tập Vật lý 12 Bài 12 để giúp các em nắm vững bài học và các phương pháp giải bài tập.

Bài tập 12.4 trang 33 SBT Vật lý 12

Bài tập 12.5 trang 33 SBT Vật lý 12

Bài tập 12.6 trang 34 SBT Vật lý 12

Bài tập 12.7 trang 34 SBT Vật lý 12

Bài tập 12.8 trang 34 SBT Vật lý 12

Bài tập 12.9 trang 34 SBT Vật lý 12

Bài tập 12.10 trang 35 SBT Vật lý 12

Bài tập 12.11 trang 35 SBT Vật lý 12

Bài tập 1 trang 146 SGK Vật lý 12 nâng cao

Bài tập 2 trang 146 SGK Vật lý 12 nâng cao

Bài tập 3 trang 146 SGK Vật lý 12 nâng cao

Bài tập 4 trang 146 SGK Vật lý 12 nâng cao

Trong quá trình học tập nếu có thắc mắc hay cần trợ giúp gì thì các em hãy comment ở mục Hỏi đáp, Cộng đồng Vật lý HOC247 sẽ hỗ trợ cho các em một cách nhanh chóng!

Chúc các em học tập tốt và luôn đạt thành tích cao trong học tập!