Giờ chúng ta chuyển sang luyện võ công về Dòng Điện Xoay Chiều nhé.
Phải nói là chương trình phổ thông hiện giờ học về điện xoay chiều vẫn còn dễ nhiều, vì không phải học về mạch điện RLC mắc phức hợp (song song lẫn nối tiêp) mà chỉ cần học mạch RLC mắc nối tiếp thôi.
Trước tiên là bí kíp cơ bản cho phần này:
***Mạch RLC mắc nối tiếp, vì vậy dòng điện qua các phần tử R,L,C là giống nhau và là đại lượng dao động điều hoà có phương trình :$i = {I_0}c{\rm{os}}\left( {\omega t + {\varphi _i}} \right)$
***Điện áp tức thời giữa hai đầu điện trở R, cuộn cảm thuần L, tụ điện C cũng là đại lượng dao động điều hoà có phương trình lần lượt là:
${u_R} = {U_{{\rm{0R}}}}c{\rm{os}}\left( {\omega t + {\varphi _i}} \right);{\rm{ }}{{\rm{U}}_{0R}} = {I_0}R$
${u_L} = {U_{{\rm{0L}}}}c{\rm{os}}\left( {\omega t + {\varphi _i} + \frac{\pi }{2}} \right);{\rm{ }}{{\rm{U}}_{0L}} = {I_0}{Z_L} = {I_0}.\omega L$
${u_C} = {U_{{\rm{0C}}}}c{\rm{os}}\left( {\omega t + {\varphi _i} - \frac{\pi }{2}} \right);{\rm{ }}{{\rm{U}}_{0C}} = {I_0}{Z_C} = {I_0}.\frac{1}{{\omega C}}$
***Điện áp tức thời giữa hai đầu đoạn mạch:
$u = {u_R} + {u_L} + {u_C} = {U_0}c{\rm{os}}\left( {\omega t + {\varphi _u}} \right)$
$ \to \left\{ \begin{array}{l}
{U_0} = \sqrt {U_{0R}^2 + {{\left( {{U_{0L}} - {U_{0C}}} \right)}^2}} \\
\tan ({\varphi _u} - {\varphi _i}) = \frac{{{U_{0L}} - {U_{0C}}}}{{{U_{0R}}}} = \frac{{{Z_L} - {Z_C}}}{R} \\
\end{array} \right.$
Để có tính thống nhất ta đặt:${U_0} = {I_0}.Z$; ở đây, Z được gọi là tổng trở của mạch. Ta có: $Z = \sqrt {{R^2} + {{\left( {{Z_L} - {Z_C}} \right)}^2}} $
***Thực tế các dụng cụ đo điện (ampe kế, vôn kế) đo được giá trị được gọi là giá trị hiệu dụng.
Giá trị hiện dụng = Giá trị cực đại / căn 2
Các số liệu ghi trên các thiết bị điện đều là các giá trị hiệu dụng.
***Từ đây, ta có định luật Ohm cho mạch:
$\left\{ \begin{array}{l}
{I_0} = \frac{{{U_0}}}{Z} = \frac{{\sqrt {U_{0R}^2 + {{\left( {{U_{0L}} - {U_{0C}}} \right)}^2}} }}{{\sqrt {{R^2} + {{\left( {{Z_L} - {Z_C}} \right)}^2}} }} = \frac{{{U_{0R}}}}{R} = \frac{{{U_{0L}}}}{{{Z_L}}} = \frac{{{U_{0C}}}}{{{Z_C}}} = I\sqrt 2 \\
I = \frac{U}{Z} = \frac{{\sqrt {U_R^2 + {{\left( {{U_L} - {U_C}} \right)}^2}} }}{{\sqrt {{R^2} + {{\left( {{Z_L} - {Z_C}} \right)}^2}} }} = \frac{{{U_R}}}{R} = \frac{{{U_L}}}{{{Z_L}}} = \frac{{{U_C}}}{{{Z_C}}} = \frac{{{I_0}}}{{\sqrt 2 }} \\
\end{array} \right.$
***Đặt φ = φ<sub>u</sub> – φ<sub>i</sub> độ lệch pha của điện áp và cường độ dòng điện, ta luôn có : Mạch chỉ có R: φ = 0.
+ Mạch chỉ có L: φ = π/2.
+ Mạch chỉ có C: φ = -π/2.
+ Mạch có R, L, C nối tiếp:
$\tan \varphi = \frac{{{U_{0L}} - {U_{0C}}}}{{{U_{0R}}}} = \frac{{{U_L} - {U_C}}}{{{U_R}}} = \frac{{{Z_L} - {Z_C}}}{R},{\rm{ cos}}\varphi = \frac{{{U_{0R}}}}{{{U_0}}} = \frac{{{U_R}}}{U} = \frac{R}{Z}$
- Khi U<sub>L</sub> > U<sub>C</sub> hay Z<sub>L</sub> > Z<sub>C</sub> thì u nhanh pha hơn i góc φ. Khi đó ta nói mạch có tính cảm kháng.
- Khi U<sub>L</sub> < U<sub>C</sub> hay Z<sub>L</sub> < Z<sub>C</sub> thì u chậm pha hơn i góc φ. Khi đó ta nói mạch có tính dung kháng.
