Bài 2: Các mạch điện xoay chiều

Các mạch điện xoay chiều là 1 trong những dạng bài quan trọng nhất của chương điện xoay chiều. Qua bài giảng này,các em cần hoàn thành 1 số mục tiêu mà bài đưa ra như : 

• Phát biểu được tác dụng của tụ điện trong mạch điện xoay chiều.

• Phát biểu được định luật Ôm đối với đoạn mạch điện xoay chiều chỉ chứa cuộn cảm thuần.

• Viết được công thức tính dung kháng và cảm kháng.

I. Mạch chỉ có R

Nếu \(u_R=U_{OR}cos(\omega t+\varphi _{uR})\)
Thì \(i=I_{O}cos(\omega t+\varphi _{i})\)
Với \(\left\{\begin{matrix} \varphi _{uR}=\varphi _i\Rightarrow i=\frac{U_R}{R}\\ DL \ Om: \ I_o=\frac{U_{oR}}{R}\Rightarrow I=\frac{U_R}{R} \end{matrix}\right.\)
*Giản đồ vectơ:

II. Mạch chỉ có L

Nếu \(U_L=U_{OL}cos(\omega t+\varphi _{uL})\)
Thì \(i=I_{O}cos(\omega t+\varphi _{i})\)
Với 
\(Z_L=L\omega =L.2f\): cảm kháng (là điện trở của cuộn cảm thuần khi có DĐXC qua nó)
*Giản đồ vectơ:

III. Mạch chỉ có C

Nếu \(u_C=U_{OC}cos(\omega t+\varphi _{UC})\)

Thì \(i=I_{i}cos(\omega t+\varphi _{i})\)
 Với 
\(Z_C=\frac{1}{\omega }=\frac{1}{C.2.\pi.f}\): Dung kháng (là điện trở của tụ điện khi có DĐXC qia nó)
*Giản đồ vectơ:

IV. Mạch gồm RLC ghép nối tiếp

Nếu \(i=I_O.cos(\omega t+\varphi _i)\)
Thì \(\left\{\begin{matrix} u_R=U_{OR}.cos(\omega t+\varphi _i)\Leftrightarrow U_{OR}\\ u_L=U_{OL}.cos(\omega t+\varphi _i+\frac{\pi}{2})\Leftrightarrow U_{OL}\\ u_C=U_{OC}.cos(\omega t+\varphi _i-\frac{\pi}{2}) \Leftrightarrow U_{OC} \end{matrix}\right.\)
\(\Rightarrow u=u_R+u_L+u_C=U_O cos(\omega t+\varphi _u)\Leftrightarrow \overrightarrow{U_o}\)
Đặt \(\varphi =\varphi _u-\varphi _i\) độ lệch pha giữa u và i.
\(\Rightarrow \overrightarrow{U_O}=\overrightarrow{U_{OR}}+ \overrightarrow{U_{OL}}+\overrightarrow{U_{OC}}\)
*Giản đồ vectơ:

Từ hình vẽ: \(U_O^2=U^2_{OR}+(U_{OL}-U_{OC})^2\)
Đặt \(U_O=I_O.Z\Rightarrow (I_O.Z)^2=(I_O.R)^2+(I_O.Z_L-I_O.Z_L)^2\)
\(\Rightarrow I_O^2.Z^2=I_O^2[R^2+(Z_L-Z_C)^2]\)
\(\Rightarrow Z=\sqrt{R^2+(Z_L-Z_C)^2}\): Tổng trợ 
\(tan\varphi =\frac{U_{OL}-U_{OC}}{U_{OR}}=\frac{U_{L}-U_{C}}{U_{R}} = \frac{Z_{L}-Z_{C}}{R}\)
* Định luật ôm: \(I_O=\frac{U_O}{Z}\Rightarrow I=\frac{U}{Z}\)

Nhận xét: \(\varphi =\varphi _u-\varphi _i\)
+ Nếu \(\varphi >0\Leftrightarrow Z_L>Z_C\Leftrightarrow \varphi _u> \varphi _i\): mạch có tính cảm kháng (u chậm pha hơn i)
+ Nếu \(\varphi <0\Leftrightarrow Z_L<Z_C\Leftrightarrow \varphi _u< \varphi _i\):  mạch có tính dung kháng (u chậm pha hơn i) 
+ Nếu \(\varphi =0\Leftrightarrow Z_L=Z_C\Leftrightarrow \varphi _u= \varphi _i\): mạch xảy ra cộng hưởng điện (u cùng pha với i)