Lý thuyết Đại cương về dòng điện xoay chiều.

1. TỪ THÔNG GỬI QUA KHUNG DÂY

Từ thông gởi qua khung là \(\Phi  = NBScos(\omega t + \varphi ){\rm{ }}Wb\) .

Đặt \({\Phi _0} = NB{\rm{S}} \to \Phi  = {\Phi _0}\cos (\omega t + \varphi )\)

\({\Phi _0}\) được gọi là từ thông cực đại

2. SUẤT ĐIỆN ĐỘNG XOAY CHIỀU

Theo hiện tượng cảm ứng điện từ trong khung hình thành suất điện động cảm ứng có biểu thức:

\(e{\rm{ }} = -\Phi ' = \omega NBSsin(\omega t + \varphi ).\)

Đặt \({E_0} = \omega NBS = \omega {\Phi _0} \to e = {E_0}sin(\omega t + \varphi ) = {E_0}cos(\omega t + \varphi  - \dfrac{\pi }{2})\)

     Vậy suất điện động trong khung dây biến thiên tuần hoàn với tần số góc ω và chậm pha hơn từ thông góc π/2. Nếu mạch ngoài kín thì trong mạch sẽ có dòng điện, điện áp gây ra ở mạch ngoài cũng biến thiên điều hòa: u = U₀cos(ωt + φu) V.

     Đơn vị : S (m²), Φ (Wb) – Webe, B (T) – Testla, N (vòng), ω (rad/s), e (V)…

3. KHÁI NIỆM VỀ DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU

- Định nghĩa: 

Dòng điện xoay chiều là dòng điện có cường độ dòng điện biến đổi điều hòa theo thời gian (theo hàm cosin hay sin) => Dòng điện xoay chiều thay đổi cả về cường độ và phương chiều.

- Biểu thức: \(i = {I_0}\cos (\omega t + {\phi _i})A\)

Trong đó:

     \(i:\) giá trị cường độ dòng điện xoay chiều tức thời, đơn vị là (A)

     \({I_0} > {\rm{ }}0\) : giá trị cường độ dòng điện cực đại của dòng điện xoay chiều

     \(\omega ,{\varphi _i}:\) là các hằng số.

     \(\omega  > {\rm{ }}0\) là tần số góc.

     \((\omega t{\rm{ }} + {\varphi _i}):\) pha tại thời điểm t.

     \(\varphi i{\rm{ }}:\) Pha ban đầu của dòng điện.

- Chu kỳ, tần số của dòng điện :\(\left\{ \begin{array}{l}T = \dfrac{{2\pi }}{\omega } = \dfrac{1}{f}(s)\\f = \dfrac{1}{T} = \dfrac{\omega }{{2\pi }}(Hz)\end{array} \right.\)

4. ĐỘ LỆCH PHA CỦA ĐIỆN ÁP VÀ DÒNG ĐIỆN

Đặt \(\varphi  = {\varphi _u}-{\varphi _i},\) được gọi là độ lệch pha của điện áp và dòng điện trong mạch.

    + Nếu \(\varphi  > {\rm{ }}0\) thì khi đó điện áp nhanh pha hơn dòng điện hay dòng điện chậm pha hơn điện áp.

    + Nếu \(\varphi  < {\rm{ }}0\) thì khi đó điện áp chậm pha hơn dòng điện hay dòng điện nhanh pha hơn điện áp.

5. GIÁ TRỊ HIỆU DỤNG.

Ngoài ra, đối với dòng điện xoay chiều, các đại lượng như điện áp, suất điện động, cường độ dòng điện , … cũng là hàm số sin hay cosin của thời gian.

Các đại lượng có giá trị hiệu dụng: \(I{\rm{ }} = \dfrac{{{I_0}}}{{\sqrt 2 }}\), \(U{\rm{ }} = \dfrac{{{U_0}}}{{\sqrt 2 }}\), \(E{\rm{ }} = \dfrac{{{E_0}}}{{\sqrt 2 }}\)

Nhiệt lượng tỏa ra trên điện trở R trong thời gian t nếu có dòng điện xoay chiều i=I₀cos(ωt+φ) chạy  qua là: \(Q = P.t = \dfrac{{I_0^2}}{2}Rt\)

Công suất tỏa nhiệt trên R khi có dòng điện xoay chiều chạy qua: \(P = {I^2}R\)

Sơ đồ tư duy về đại cương dòng điện xoay chiều