Trong chương trình vật lý thì dòng điện xoay chiều là nội dung khá quan trọng, lại mang tính ứng dụng cao trong đời sống. Vậy dòng điện xoay chiều là gì, tác dụng và cách để tạo ra dòng điện xoay chiều như thế nào? Chúng ta hãy cùng tìm hiểu chi tiết ngay bài viết sau đây.
Thế nào là dòng điện xoay chiều?
Chúng ta đã được làm quen với lý thuyết dòng điện xoay chiều là gì lớp 9, đến lớp 12 các em sẽ được tìm hiểu sâu hơn về chuyên mục này để có thể đi vào giải các dạng bài tập khó hơn.
Theo đó, ta có thể định nghĩa dòng điện xoay chiều như sau, dòng điện xoay chiều là dòng điện biến thiên về độ lớn và chiều theo thời gian. Sự biến đổi này thường có tính chất tuần hoàn ở trong một khoảng thời gian nhất định.
Việc tạo ra dòng điện xoay chiều được thực hiện bằng cách biến đổi dòng điện một chiều hay từ máy phát điện xoay chiều. Những thiết bị thường sử dụng nguồn điện xoay chiều trong đời sống hằng ngày có thể kể đến như: điều hòa, máy giặt, tủ lạnh,..
AC chính là ký hiệu dòng điện xoay chiều.
Dòng điện xoay chiều 1 pha, 3 pha là gì?
Dòng điện xoay chiều 3 pha là gì?
Điện 3 pha là hệ thống dây điện với 3 dòng điện xoay chiều có cùng biên độ, tần số, nhưng bị lệch pha 1 góc phi. Nói cách khác đây là dòng điện có 3 dây nóng và 1 dây lạnh. Dây này được đấu nối phổ biến bằng 2 cách là nối hình sao và hình tam giác.
Dòng điện xoay chiều 3 pha được dùng nhiều ở trong sản xuất công nghiệp hiện nay.
Dòng điện xoay chiều 1 pha
Điện 1 pha là dòng điện xoay chiều được lấy ra từ dòng điện 3 pha nhằm để cung cấp điện năng đối với các thiết bị điện có công suất nhỏ.
Xem thêm: Dòng điện là gì? Nguồn điện là gì? Ví dụ về nguồn điện
Hướng dẫn các cách tạo ra dòng điện xoay chiều đơn giản nhất
Có 2 cách để giúp tạo ra dòng điện xoay chiều:
- Cách 1: Đặt cuộn dây kín để cho nam châm quay xung quanh.
- Cách 2: Để cuộn dây kín quay xung quanh từ trường của nam châm.
Nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều dựa trên hiện tượng đó là hiện tượng cảm ứng điện từ.
Khi cho khung dây có N vòng dây với diện tích S, quay đều quanh trục với tốc độ góc ω, trong một từ trường B→ phương vuông góc với trục quay. Ở thời điểm ban đầu góc giữa B→ và vecto pháp tuyến n→ của mặt phẳng khung dây là φ.
Ta có công thức của tính từ thông qua khung dây:
Φ= NBScosα = NBScos (ω + φ)
Trong đó:
- Φ: là đơn vị từ thông sinh ra từ hiện tượng cảm ứng.
- N: là tổng số vòng dây quấn giúp tạo nên khung dây.
- B: là các dòng cảm ứng từ.
- S: là diện tích để từ thông xuyên qua→ S càng lớn thì Φ càng lớn.
- α: là góc được tạo ra từ 2 vectơ pháp tuyến của khung dây và cảm ứng từ.
Một số các đại lượng cơ bản của dòng điện xoay chiều
Công thức dòng điện xoay chiều
Dòng điện xoay chiều có công suất được phụ thuộc vào 3 đại lượng: cường độ của dòng điện, điện áp và độ lệch pha cường độ so với điện áp.
Theo đó, công suất dòng điện xoay chiều được tính như sau:
P = U.I.cosα
Trong đó:
- P: là công suất dòng điện xoay chiều (đơn vị W)
- U: là điện áp (V)
- I: là cường độ dòng điện (A)
- α: là độ lệch pha giữa cường độ và điện áp.
Cách tính chu kì và tần số
Chu kỳ của dòng điện xoay chiều có ký hiệu là T, được tính bằng giây (s), đây là khoảng thời gian dòng điện xoay chiều trở lại vị trí ban đầu.
Còn tần số điện xoay chiều ký hiệu là F với đơn vị tính là Hz. Đây là đại lượng thể hiện số lần lặp trạng thái cũ của dòng điện xoay chiều ở trong một giây.
Ta có công thức để tính tần số như sau:
F=1/T
F là tần số, còn T là chu kỳ.
Xem thêm: Dòng điện một chiều là gì? Tác dụng, ký hiệu dòng điện 1 chiều
Những tác dụng của dòng điện xoay chiều cơ bản
Tác dụng nhiệt
Đây là tác dụng đầu tiên phải kể đến của dòng điện xoay chiều. Ta lấy ví dụ về bóng đèn dây tóc để có thể dễ hình dung. Ta sẽ có thể cảm nhận được sức nóng từ bóng đèn khi nó hoạt động. Đó là tác dụng nhiệt, bên cạnh đó còn một số sản phẩm tác dụng nhiệt khác như bàn là, máy sưởi điện,… cũng rất hữu ích.
Tác dụng quang
Tác dụng quang của dòng điện xoay chiều là những dụng cụ phát quang như: dây tóc bóng đèn, đèn bút thử điện, đèn bút thử điện,…
Tác dụng từ
Ta thực hiện 1 thí nghiệm đơn giản để thấy rõ được vấn đề này, đó là đưa một đinh sắt lại gần cuộn dây. Nếu như dây hút đinh sắt vào thì đã đã chứng kiến được tác dụng từ rồi đấy!
So sánh giữa dòng điện 1 chiều và xoay chiều
Dòng điện một chiều là dòng điện không biến đổi theo thời gian, chúng có hướng cố định. Cả dòng điện một chiều và dòng điện xoay chiều có những đặc điểm để dễ dàng phân biệt như:
Máy phát điện và nhà máy phát điện giúp tạo ra dòng điện xoay chiều, vì dòng điện xoay chiều có thể dễ truyền qua khoảng cách xa. Nhờ đó mà những vùng nông thôn xa nhà máy vẫn có điện để dùng.
Khác với dòng điện xoay chiều, điện một chiều lại được sản xuất từ ắc quy và năng lượng mặt trời,… cho nên không truyền được điện năng đi xa bởi điều này sẽ gây hao tốn nhiều năng lượng.
Dòng điện một chiều có tần số trực tiếp bằng không, nên nó chỉ có thể chảy được theo 1 hướng nhất định. Trong khi đó máy phát điện xoay chiều thường có tần số 50Hz và 60Hz, vì thế nên chúng có thể đổi chiều.
Ngoài ra chúng ta có thể dễ phân biệt qua 1 điểm nữa đó là qua hình vẽ mạch điện. Hầu hết những dạng sóng biểu diễn dòng điện một chiều đều là đường thẳng. Trong khi nguồn điện xoay chiều lại thể hiện dưới nhiều dạng khác nhau như: hình sin, tam giác, vuông và hình thang.
Bài tập vận dụng về dòng điện xoay chiều
Bài tập 1. Ta có 1 dòng điện xoay chiều với cường độ i = 2√2cos(100πt + π/6). Vậy đáp án nào sai trong các đáp án sau đây:
- Cường độ hiệu dụng là bằng 2 (A) .
- Chu kỳ dòng điện là 0,02 (s).
- Tần số là 100π.
- Pha ban đầu dòng điện là π/6.
Hướng dẫn:
Dòng điện xoay chiều có i = 2√2cos(100πt + π/6), ta quy về dạng i = Iocos(ωt + φ), vậy ta có:
Io = 2√2 → I = 2(A)
ω = 100π (rad/s)
→ f = ω/2n = 50(Hz), T=1/f = 0,02(s)
φ = π/6
-> Đáp án C đúng.
Bài tập 2: Dòng điện xoay chiều hình sin là?
- Là dòng điện có cường độ biến thiên được điều hòa theo thời gian.
- Là dòng điện có cường độ biến thiên được tỉ lệ thuận với thời gian.
- Là dòng điện có cường độ biến thiên và tuần hoàn theo thời gian.
- Là dòng điện có cường độ với chiều được thay đổi theo thời gian.
Hướng dẫn:
Đáp án đúng: A. Là dòng điện có cường độ biến thiên được điều hòa theo thời gian.
Như vậy bài viết trên đây chúng tôi đã giúp bạn đọc giải đáp được cho băn khoăn dòng điện xoay chiều là gì, cũng như công thức tính và những kiến thức liên quan đến nội dung này. Hy vọng những chia sẻ mà chúng tôi mang tới trên đây sẽ là những thông tin hữu ích để giúp cho các em có thể ôn luyện, cũng như rèn luyện khả năng ghi nhớ tốt hơn, từ đó giúp nâng cao kết quả học tập đáng kể.
