BÀI 13:

CÁC MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU

Các thiết bị tiêu thụ điện mặc dù có rất nhiều nhưng có thể được phân thành ba loại:
Điện trở
Tụ điện
Cuộn cảm.
C

R

L

Các loại linh kiện trên tương ứng trong các hình sau:

Điện trở (R)

Cuộn cảm (L)

Tụ Điện (C)

BÀI 13: CÁC MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU
* Độ lệch pha giữa điện áp và cường độ dòng điện

- Nếu biểu thức dòng điện:

u

 

- Biểu thức điện áp sẽ là:

i



Mạch tiêu thụ

 

 là độ lệch pha giữa điện áp u và dòng điện i:
Nếu:

 > 0 thì u sớm pha  so với i
 < 0 thì u trễ pha   so với i
 = 0 thì u cùng pha với i

I. MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU CHỈ CÓ ĐIỆN TRỞ
B
A
Mạch điện
i


u

R
1. Quan hệ giữa điện áp và cường độ dòng điện:
- Điện áp hai đầu đoạn mạch: u U 0 cos t 
- Cường độ dòng điện trong mạch:
u U0
U
i   cos t 
Đặt I 0  0
R
R R
 i I 0 cos t 

- Kết luận về pha: u và i cùng pha

Hãy nhận xét về pha của điện áp và cường độ dòng
điện trong đoạn mạch chỉ có điện trở?

2. Định luật Ôm

Đặt

U
I0  0
R

I là cường độ dđ hiệu dụng (A)
U là điện áp hiệu dụng (V)
R là điện trở của mạch ()

U
* Biểu thức: I 
R
* Nội dung:

Cường độ hiệu dụng trong mạch điện xoay chiều chỉ có
điện trở có giá trị bằng thương số giữa điện áp hiệu
dụng và điện trở của mạch.

Giản đồ vectơ:

O

U

I

II. MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU CHỈ CÓ TỤ ĐIỆN

1. Thí nghiệm
a. Thí nghiệm như hình vẽ:
-Với dòng điện 1 chiều?
-Với dòng điện x/c ?

A
C

- Tụ điện cho dòng điện xoay
chiều đi qua nhưng có tác dụng
cản trở, gây ra dung kháng Zc

C

Đ2

K

B
D

(H.a)

ξ
Nguồn 1 chiều

b. Kết quả thí nghiệm
- Tụ điện không cho dòng điện 1
chiều qua nó

Đ1

A
C
K

Đ1
C

Đ2

~
Nguồn xoay chiều

B
D
(H.b)

+ Điện áp giữa hai bản tụ
điện:
u U cos t 
0

+ Điện tích của tụ điện:
q Cu CU 0 cos t 
+ Cường độ dòng điện trong
mạch
dq


i
 CU 0 sin t CU 0 cos  t  
dt
2

U
  Đặt: I CU  0

0
0
I0 cos  t  
ZC
2

 
* Kết luận về pha: u trễ pha
so với i

U0
U0
* Định luật Ôm: I 0 CU 0 

1
ZC
U
I là cường độ hiệu dụng (A) C
- Biểu thức: I 
ZC
U là điện áp hiệu dụng (V)
ZC là dung kháng (); C: Điện dung (F)
1
1

Dung kháng: Z C 
C 2 fC

- Nội dung:
Cường độ hiệu dụng trong mạch chỉ chứa
tụ điện có giá trị bằng thương số của điện áp hiệu
dụng giữa 2 đầu mạch và dung kháng của mạch.
I
O

* Giản đồ vectơ:

UC

3. Ý nghĩa của dung kháng

U Z  1  1
I 
C
C 2 fC
ZC

- Dung kháng đặc trưng cho tính cản trở dòng xoay chiều của
tụ điện.
 
- Dòng điện có tần số càng cao thì dung kháng càng nhỏ,
dòng điện ít bị cản trở.
- C càng lớn thì ZC càng nhỏ, dòng điện xoay chiều bị cản
trở ít
- Dung kháng gây ra sự chậm pha /2 của điện áp (u) so với
cường độ dòng điện (i)

III. MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU CHỈ CÓ CUỘN CẢM THUẦN
1. Hiện tượng tự cảm trong mạch điện xoay chiều
A

a. Thí nghiệm như hình vẽ:
-Với dòng điện 1 chiều?
-Với dòng điện x/c ?

C

- Cuộn cảm cho dòng xoay chiều đi qua
nhưng có tính cản trở gây ra , cảm
kháng của mạch ZL

B

Đ2
L, r=0

K

D

ξ

Nguồn 1 chiều

b. Kết quả thí nghiệm
- Cuộn cảm cho dòng điện một chiều đi
qua và không cản trở dòng một chiều

Đ1

A
C
K

Đ1

B

Đ2

D

~

L , r=0

Nguồn xoay chiều

2. Khảo sát mạch điện xoay chiều chỉ chứa cuộn cảm
thuần



- Cường độ dòng điện trong mạch:

i  I 0 cos t 

-

Điện áp giữa hai đầu cuộn cảm
thuần:e=-Li'(t)
u=-e=Li'(t)
 

* Kết luận về pha: u sớm pha /2 so với i

u
i

L

* Định luật Ôm Đặt: 
- Biểu thức:

I 

U
ZL

Z L  L 2 fL

 

U là điện áp hiệu dụng (V)
I là cường độ hiệu dụng (A)
ZL là cảm kháng ()

L là độ tự cảm (H)(henri)

- Nội dung:
Trong mạch điện xoay chiều chỉ có cuộn cảm thuần,
cường độ hiệu dụng có giá trị bằng thương số của điện áp
hiệu dụng và cảm kháng của mạch.
UL
I
* Giản đồ vectơ:

o

III. MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU CHỈ CÓ CUỘN CẢM THUẦN

3. Ý nghĩa của cảm kháng

I 

U
ZL

Z L  L 2 fL

- Đặc trưng cho tính chất cản trở dòng điện xoay chiều của
cuộn cảm
Khi  
- Dòng điện có tần số càng cao thì cảm kháng càng lớn, tức
là càng khó đi qua.
- Gây ra cho điện áp sớm pha /2 so với cường độ dòng điện

Đặc điểm của các mạch chỉ có R hoặc L hoặc C
Mạch

Chỉ có điện trở
thuần R
R

Điện trở

R

Biểu thức
định luật
Ôm

 

Độ lệch
pha
giữa u, i
Biểu thức
u, i

U R RI
 

u,i cùng pha
 0

Chỉ có tụ điện C
C

ZC

Chỉ có cuộn cảm
thuần L
L

1
 
C
 

U C Z C .I
 


2

 

Z L L
 

U L Z L .I

u sớm pha
u trễ pha so
 

với i 1 góc   2 với i 1 góc

i I 2cos t  i I 2cos t 


uR U R 2cos t  uC U C 2cos  t  
2



2

so



2

i I 2cos t 


uL U L 2cos  t  
2


VẬN DỤNG
Câu1. Phát biểu nào sau đây là đúng đối với mạch điện
xoay chiều chỉ chứa tụ điện
A. Dòng điện sớm pha hơn điện áp một góc π/ 4.
B. Dòng điện sớm pha hơn điện áp một góc π/ 2.
C. Dòng điện trễ pha hơn điện áp một góc π/ 2.
D. Dòng điện trễ pha hơn điện áp một góc π/ 4
Câu 2. Trong mạch điện xoay chiều chỉ có điện trở R thì
A. i cùng pha với u

B. i sớm pha hơn u một góc

C. u luôn sớm pha hơn i

D. i trễ pha hơn u một góc

VẬN DỤNG
Câu 3. Đặt vào hai đầu tụ điện có điện dung C= 10-4/ π (F)
một điện áp xoay chiều tần số 100 Hz , dung kháng của tụ là
A. 200 Ω
C. 50 Ω

B. 100 Ω
D. 25 Ω

Câu 4. Đặt vào hai đầu cuộn cảm thuần L =
điện áp  
(V)
a, Cảm kháng của cuộn cảm là
A. ZL= 40Ω
B. ZL= 20Ω
C. ZL= 10Ω

D. ZL= 30Ω

b, C­ường độ dòng điện qua cuộn cảm là
 
A. I = 15 A
B. I = 15 A
C. I = 10A
D. I = 1,5 A

 

(H) một

VẬN DỤNG
Câu5. Đặt vào 2 đầu cuộn dây thuần cảm một điện áp có

biểu thức

 

(V)

a. Tính cảm kháng của mạch?
b. Tính cường độ dòng điện hiệu dụng của mạch?
c. Viết biểu thức cường độ dòng điện qua mạch?

ĐÁP ÁN
GIẢI
0, 2
20()
a. Tính dung kháng của mạch. Z c  L 100

b. Tính cđộ dòng điện hiệu dụng của

U
220
11( A)
mạch.I  
ZL
20

c. Viết biểu thức cường độ dòng điện qua mạch.



i I 2 cos(100 t  )( A) 11 2 cos(100 t  )( A)
2
2