Đại cương về dòng điện xoay chiều

I. Khái niệm 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: \(i = {I_0}\cos \left( {\omega t + {\varphi _i}} \right)\,(A)\)

Trong đó:

i: giá trị cường độ dòng điện xoay chiều tức thời

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

\(\omega  > 0\): là tần số góc

\(\left( {\omega t + {\varphi _i}} \right)\): pha tại thời điểm t

\({\varphi _i}\): pha ban đầu của dòng điện

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

II. 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 \(\varphi  > 0\) thì khi đó điện áp nhanh pha hơn dòng điện.

+ Nếu \(\varphi  < 0\) thì khi đó điện áp chậm pha hơn dòng điện.

- Nếu điện áp vuông pha với dòng điện, đồng thời tại hai thời điểm \({t_1},{t_2}\) điện áp và dòng điện có các cặp giá trị tương ứng là: \({u_1},{i_1}\) và \({u_2},{i_2}\) thì ta có:

\({\left( {\dfrac{{{u_1}}}{{{U_0}}}} \right)^2} + {\left( {\dfrac{{{i_1}}}{{{I_0}}}} \right)^2} = {\left( {\dfrac{{{u_2}}}{{{U_0}}}} \right)^2} + {\left( {\dfrac{{{i_2}}}{{{I_0}}}} \right)^2} \to \dfrac{{{U_0}}}{{{I_0}}} = \sqrt {\dfrac{{u_1^2 - u_2^2}}{{i_1^2 - i_2^2}}} \)

III. 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:

\(I = \dfrac{{{I_0}}}{{\sqrt 2 }};\,U = \dfrac{{{U_0}}}{{\sqrt 2 }};\,E = \dfrac{{{E_0}}}{{\sqrt 2 }}\)

- Nhiệt lượng tỏa ra trên điện trở R trong thời gian t nếu có dòng điện xoay chiều \(i = {I_0}\cos \left( {\omega t + \varphi } \right)\) 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 là: \(P = {I^2}R\)

Luyện bài tập vận dụng tại đây!