Điện học – Từ học

Dòng điện xoay chiều

Dòng điện xoay chiều biến thiên tuần hoàn và đổi chiều; trong mạch thuần trở $i=I_0\cos(\omega t+\varphi)$ .

i(t)=I_0\cos(\omega t+\varphi),\qquad I_{\mathrm{eff}}=\frac{I_0}{\sqrt{2}}

Định nghĩa: Giá trị hiệu dụng

Dòng hình sin đổi chiều sau mỗi nửa chu kỳ; $T=1/f$ và $\omega=2\pi f$ . Trong điện trở thuần, điện áp và dòng điện cùng pha. Giá trị hiệu dụng là giá trị dòng một chiều tạo cùng công suất nhiệt trên điện trở: $I_{ m eff}=I_0/\sqrt{2}$ , $U_{ m eff}=U_0/\sqrt{2}$ .

Điều chỉnh tham số và kéo hình để xem các vectơ, quỹ đạo hoặc dạng sóng biến đổi theo quan hệ định lượng của chủ đề.

Cách đọc mô hình

Ví dụ: Ví dụ có hướng dẫn

Một nguồn xoay chiều có $U_0=170$ V. Tính $U_{eff}$ .

Lời giải

$U_{eff}=U_0/\sqrt{2}\approx120$ V.

Với dòng hình sin, $i=I_0\cos(\omega t+\varphi)$ có chu kỳ $T=2\pi/\omega$ và tần số $f=1/T$ . Giá trị hiệu dụng được định nghĩa để tạo cùng công suất trung bình trên điện trở như dòng một chiều: $I_{rms}=I_0/\sqrt2$ . Mạng điện 50 Hz có chu kỳ 0.020 s; điện áp hiệu dụng 220 V tương ứng biên độ khoảng 311 V. Vì vậy, không được nhầm điện áp ghi trên ổ cắm với giá trị đỉnh.

Trong một chu kỳ, dòng hình sin có giá trị trung bình bằng không vì hai nửa chu kỳ triệt tiêu nhau, nhưng dòng hiệu dụng vẫn khác không và gây tỏa nhiệt. Nếu $i=I_0\cos\omega t$ , công suất trung bình trên điện trở thuần là $P=I_{rms}^2R=I_0^2R/2$ .

Nếu điện áp và dòng điện cùng pha trên điện trở, công suất trung bình bằng tích các giá trị hiệu dụng. Với phần tử có độ lệch pha, cần thêm hệ số công suất $\cos\varphi$ .

Trắc nghiệm nhanh

Với dòng điện hình sin, giá trị hiệu dụng bằng:

Tần số dòng hình sin tăng gấp đôi thì chu kỳ:

Tài liệu tham khảo

Young, Freedman (2019). University Physics