Tổng hợp lý thuyết chuyên đề Mạch điện chỉ có điện trở, tụ điện, cuộn cảm và bài tập rèn luyện

  1. Tác giả: LTTK CTV
    Đánh giá: ✪ ✪ ✪ ✪ ✪

    1. Mạch điện chỉ có điện trở thuần
    01.png

    • Mạch này ta đã được tìm hiểu qua ở bài trước, giả sử điện áp đặt vào mạch là: \(u=U_0\cos\left(\omega t+\varphi\right)\)
    • Theo định luật Ôm với đoạn mạch đã học ở lớp 11, cường độ dòng điện qua mạch là: \(i=\frac{u}{R}=\frac{U_0}{R}\cos\left(\omega t+\varphi\right)\)
      • Đặt \(I_0=\frac{U_0}{R}\)\(\Rightarrow i=I_0\cos\left(\omega t+\varphi\right)\)
    • Nhận xét: \(u_R\) cùng pha với i.
    2. Mạch điện chỉ có tụ điện
    02.png

    • Tụ điện đã học ở lớp 11, đặc trưng bởi khả năng tích điện.
      • Điện tích: \(q=Cu\)
      • Trong đó, \(C\) là điện dung, là một thông số của tụ (đơn vị: \(F,\mu F,nF,pF\))
      • Đặc điểm: Khi điện tích của tụ biến thiên, thì dòng điện qua tụ: \(i=\frac{\Delta q}{\Delta t}\Rightarrow i=q'_{\left(t\right)}\)
    • Giả sử điện áp xoay chiều đặt vào tụ: \(u=U_0\cos\left(\omega t+\varphi\right)\), ta tìm biểu thức của \(i\)
      • Điện tích của tụ: \(q=Cu=CU_0\cos\left(\omega t+\varphi\right)\)
      • Cường độ dòng điện: \(i=q'_{\left(t\right)}=-\omega CU_0\sin\left(\omega t+\varphi\right)\)[1]
      • Đặt \(Z_C=\frac{1}{\omega C}\), tương đương như \(R\), gọi là dung kháng của tụ.
      • Khi đó: \(I_0=\frac{U_0}{Z_C}\)(định luật Ôm)
      • Đổi từ \(-\sin x=\cos\left(x+\frac{\pi}{2}\right)\), từ [1] suy ra: \(i=I_0\cos\left(\omega t+\varphi+\frac{\pi}{2}\right)\)
    • Nhận xét:
      • Dung kháng: \(Z_C=\frac{1}{\omega C}\)
      • Điện áp \(u_C\) trễ pha \(\frac{\pi}{2}\)so với \(i\).
    3. Mạch điện chỉ có cuộn cảm
    03.png

    • Cuộn cảm chúng ta cũng học trong lớp 11, đặc trưng bởi khả năng tích từ.
      • Từ thông: \(\phi=Li\)
      • Trong đó, \(L\) là độ tự cảm của cuộn cảm (đơn vị H).
      • Đặc điểm: Khi dòng điện biến thiên thì theo hiện tượng tự cảm, xuất hiện một suất điện động tự cảm 2 đầu cuộn cảm: \(e=-L\frac{\Delta i}{\Delta t}=-Li'_{\left(t\right)}\)
    • Giả sử dòng điện qua mạch: \(i=I_0\cos\left(\omega t+\varphi\right)\), ta tìm biểu thức của \(u\)
      • Áp dụng định luật Ôm cho đoạn mạch: \(u=-e+iR\)
      • Vì \(R=0\)\(\Rightarrow u=-e=Li'_{\left(t\right)}\)
      • \(\Rightarrow u=-\omega LI_0\sin\left(\omega t+\varphi\right)\)[2]
      • Đặt \(Z_L=\omega L\) tương đương như R, gọi là cảm kháng của cuộn cảm.
      • Khi đó: \(U_0=I_0Z_L\)(định luật Ôm)
      • Từ [2] suy ra: \(u=U_0\cos\left(\omega t+\varphi+\frac{\pi}{2}\right)\)
    • Nhận xét:
      • \(Z_L=\omega L\)
      • \(u_L\) sớm pha \(\frac{\pi}{2}\) so với \(i\)
    4. Kết luận
    • Với mỗi loại mạch điện thì độ lệch pha của \(u\) và \(i\) là khác nhau
      • \(u_R\) cùng pha với \(i\)
      • \(u_C\) trễ pha \(\frac{\pi}{2}\)với \(i\)
      • \(u_L\) sớm pha \(\frac{\pi}{2}\)với \(i\)
    • Kết quả áp dụng:
      • Nếu \(u\) cùng pha với \(i\): \(\frac{u}{U_0}=\frac{i}{I_0}\)
      • Nếu \(u\) vuông pha với \(i\)(\(u_L,u_C\)) : \(\left(\frac{u}{U_0}\right)^2+\left(\frac{i}{I_0}\right)^2=1\)
     
  2. Tác giả: LTTK CTV
    Đánh giá: ✪ ✪ ✪ ✪ ✪
  3. Tác giả: LTTK CTV
    Đánh giá: ✪ ✪ ✪ ✪ ✪
  4. Tác giả: LTTK CTV
    Đánh giá: ✪ ✪ ✪ ✪ ✪
  5. Tác giả: LTTK CTV
    Đánh giá: ✪ ✪ ✪ ✪ ✪
  6. Tác giả: LTTK CTV
    Đánh giá: ✪ ✪ ✪ ✪ ✪
  7. Tác giả: LTTK CTV
    Đánh giá: ✪ ✪ ✪ ✪ ✪
  8. Tác giả: LTTK CTV
    Đánh giá: ✪ ✪ ✪ ✪ ✪
  9. Tác giả: LTTK CTV
    Đánh giá: ✪ ✪ ✪ ✪ ✪
  10. Tác giả: LTTK CTV
    Đánh giá: ✪ ✪ ✪ ✪ ✪