Tìm hiểu dòng điện xoay chiều đi qua cuộn dây, tụ điện, điện trở

Khác với dòng điện một chiều, dòng điện xoay chiều có giá trị thay đổi theo thời gian nên khi tìm hiểu về dòng điện xoay chiều sẽ có nhiều thông số hơn. Và phản ứng của các phần tử thụ động như điện trở, tụ điện, cuộn dây sẽ bị ảnh hưởng bởi các yếu tố phân cực xoay chiều, chẳng hạn như: công suất, độ tự cảm, điện dung …

1. Khái niệm về dòng điện xoay chiều

Dòng điện xoay chiều là dòng điện có chiều và trị số thay đổi theo thời gian, những biến đổi này thường có tính chu kỳ trong một khoảng thời gian nhất định.

Trên đây là các dòng điện xoay chiều hình sin, hình vuông và hình chóp.

Chu kỳ và tần số của dòng điện xoay chiều.

Chu kì của dòng điện xoay chiều kí hiệu T là thời gian để dòng điện xoay chiều trở lại vị trí cũ, chu kì tính bằng giây (s).

Tần số xoay chiều: là số lần lặp lại trạng thái cũ của dòng điện xoay chiều trong một giây, kí hiệu là F, đơn vị là Hz

F = 1 / TRIỆU

Pha của dòng điện xoay chiều:

Nói về pha của dòng điện xoay chiều, chúng ta thường nói đến sự so sánh giữa hai dòng điện xoay chiều cùng tần số.

* Hai dòng điện xoay chiều cùng pha là hai dòng điện có hiệu điện thế tăng, giảm đồng thời:

* Hai dòng điện xoay chiều lệch pha nhau: là hai dòng điện có thời điểm tăng, giảm hiệu điện thế khác nhau.

* Hai dòng điện xoay chiều ngược pha: là hai dòng điện lệch pha nhau 180 độ, khi tăng thì cường độ kia giảm và ngược lại.

Biên độ của dòng điện xoay chiều

Biên độ của dòng điện xoay chiều là giá trị hiệu điện thế đỉnh của dòng điện xoay chiều. AC, biên độ này thường cao hơn điện áp mà chúng ta có thể đo được từ đồng hồ.

Giá trị Rms của dòng điện xoay chiều

Thông thường giá trị đo được từ đồng hồ và cũng là giá trị điện áp ghi trên giắc cắm điện của các thiết bị điện tử. Ví dụ, nguồn điện xoay chiều 220V mà chúng ta đang sử dụng chỉ là giá trị thực, rms. Biên độ cực đại của điện áp xoay chiều 220V vào khoảng 220V x 1,4 lần = khoảng 300V

Công suất của dòng điện xoay chiều.

Công suất của dòng điện xoay chiều phụ thuộc vào độ lớn, hiệu điện thế và độ lệch pha giữa hai đại lượng trên, công suất được tính theo công thức:

P = UIcosα

  • Trong đó U: là hiệu điện thế
  • Tôi là hiện tại
  • α là độ lệch pha giữa U và I

=> Nếu cho dòng điện xoay chiều đi qua điện trở độ lệch pha giữa U và I là α = 0 thì cosα = 1 và P = UI

=> Nếu cho dòng điện xoay chiều đi qua cuộn dây hoặc tụ điện lệch pha nhau giữa U và I là +90 độ hoặc -90 độ thì cosα = 0 và P = 0 (công suất của dòng điện xoay chiều khi đi qua tụ điện) . nguồn hoặc cuộn dây là = 0)

2. Dòng điện xoay chiều đi qua R, C, L

1- Dòng điện xoay chiều chạy qua điện trở

Dòng điện xoay chiều đi qua điện trở thì cường độ dòng điện và hiệu điện thế ngược pha nhau, tức là khi hiệu điện thế tăng cực đại thì cường độ dòng điện qua điện trở cũng tăng cực đại. Như vậy, dòng điện xoay chiều có tính chất giống dòng điện một chiều khi đi qua điện trở thuần. Do đó, có thể áp dụng các công thức của dòng điện một chiều cho dòng điện xoay chiều đi qua điện trở.

I = U / R hoặc R = U / I Công thức định luật Ohm.

P = UI Công thức tính toán công suất

2- Dòng điện xoay chiều đi qua tụ điện.

Dòng điện xoay chiều chạy qua tụ điện thì dòng điện sẽ sớm pha hơn điện áp một góc 90 độ

* Dòng điện xoay chiều chạy qua tụ điện sẽ bị tụ điện có tổng trở gọi là Zc chặn lại, Zc được tính bằng công thức

Zc = 1 / (2 x 3,14 x F x C)

  • Trong đó Zc là điện dung (đơn vị là Ohm).
  • F là tần số của dòng điện xoay chiều (đơn vị là Hz).
  • C là điện dung của tụ điện (đơn vị là Fara)

Công thức trên cho thấy điện dung của tụ điện tỉ lệ nghịch với tần số dòng điện xoay chiều (tức là tần số càng cao thì tụ điện càng dễ đi qua) và tỉ lệ nghịch với điện dung của tụ điện (nghĩa là tụ điện có điện dung càng lớn thì dòng điện xoay chiều càng dễ chạy qua.)

=> Dòng điện một chiều là dòng có tần số F = 0 nên Zc = ∞ nên dòng điện một chiều không thể đi qua tụ điện.

3- Dòng điện xoay chiều chạy qua cuộn dây.

Khi dòng điện xoay chiều chạy qua cuộn dây sẽ tạo ra từ trường thay đổi và từ trường thay đổi này sẽ sinh ra điện áp cảm ứng ngược chiều nên cuộn dây có xu hướng kháng lại dòng điện. AC khi đi qua nó thì cảm kháng này là độ tự cảm của cuộn dây kí hiệu là ZL

ZL = 2 x 3,14 x F x L

  • Trong đó ZL là độ tự cảm (đơn vị là Ohm).
  • L là độ tự cảm của cuộn dây (đơn vị là Henry) L phụ thuộc vào số vòng dây và vật liệu làm lõi.
  • F là tần số của dòng điện xoay chiều (đơn vị là Hz).

Từ công thức trên ta thấy, độ tự cảm của cuộn dây tỉ lệ thuận với tần số và độ tự cảm của cuộn dây, tần số càng lớn thì cuộn dây càng khó đi qua => tính chất này của cuộn dây ngược với tụ điện.

=> Với dòng điện một chiều thì cuộn ZL = 0 ôm nên dòng điện một chiều chạy qua cuộn dây chỉ chịu tác dụng của điện trở thuần R (điện trở thuần của cuộn dây là điện trở đo bằng đồng hồ vạn năng). công suất), nếu điện trở thuần của cuộn dây khá nhỏ thì dòng điện một chiều qua cuộn dây sẽ bị ngắn mạch.

* Dòng điện xoay chiều chạy qua cuộn dây, dòng điện trễ pha so với hiệu điện thế 90 độ, nghĩa là hiệu điện thế tăng nhanh hơn cường độ dòng điện qua cuộn dây.

= >> Do sự lệch pha giữa cường độ dòng điện và hiệu điện thế khi đi qua tụ điện và cuộn dây nên ta không thể áp dụng định luật Ôm cho đoạn mạch xoay chiều khi có L và C tham gia.

= >> Về công suất, dòng điện xoay chiều không hoạt động khi đi qua L và C mặc dù U> 0 và I> 0.

4- Tổng hợp hai dòng điện xoay chiều trên cùng một đoạn mạch điện

* Trên cùng một đoạn mạch, nếu xuất hiện hai dòng điện xoay chiều cùng pha thì biên độ hiệu điện thế bằng tổng của hai hiệu điện thế thành phần.

* Nếu trên cùng một đoạn mạch, nếu hai dòng điện xoay chiều cùng pha thì biên độ hiệu điện thế bằng hiệu điện thế hai đầu thành phần.

Tương tự hoặc Liên quan

Source: mangtannha.com
Category: Wiki

0 0 votes
Đánh giá bài viết
Subscribe
Notify of
guest
0 Góp ý
Inline Feedbacks
View all comments
0
Would love your thoughts, please comment.x
()
x