Bài giảng Vật lí 12 - Bài 15: Công suất điện tiêu thụ của mạch điện xoay chiều, hệ số công suất

Nội dung text: Bài giảng Vật lí 12 - Bài 15: Công suất điện tiêu thụ của mạch điện xoay chiều, hệ số công suất

1. Bài 15: CÔNG SUẤT ĐIỆN TIÊU THỤ CỦA MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU. HỆ SỐ CÔNG SUẤT
2. Bài 15: CÔNG SUẤT ĐIỆN TIÊU THỤ CỦA MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU HỆ SỐ CÔNG SUẤT NỘI DUNG BÀI I. Công suất của mạch điện xoay chiều: 1/ Biểu thức của công suất. 2/ Điện năng tiêu thụ của mạch điện. II. Hệ số công suất: 1/ Biểu thức của hệ số công suất. 2/ Tầm quan trọng của hệ số công suất. 3/ Tính hệ số công suất của mạch điện R, L, C nối tiếp.
3. Bài 15: CÔNG SUẤT ĐIỆN TIÊU THỤ CỦA MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU HỆ SỐ CÔNG SUẤT I. Công suất của mạch điện xoay chiều: 1/ Biểu thức của công suất: Mạch P= UI cos i Trong đó: ~ - P: Công suất điện tiêu thụ (W) - U: Điện áp hiệu dụng (V) - I: Cường độ dòng điện hiệu dụng (A) - cos : Hệ số công suất và là độ lệch pha giữa i và u.
4. 2 U Nhắc lại công thức 2 Hãy so sánhP= sự UI kháccos nhau P= RI = = UI tính công suất điện R giữa hai công thức tính tiêu thụ trong mạch công suất của dòng điện VD: Trong một đoạn mạch điện xoayđiện mộtchiều chiều có: không một chiều và dòng điện u= 220 2 c os100 t ( V ) và i =+ 2 2 c os(100 đổi t là gì? )( A ) . xoay chiều?4 Tính công suất tiêu thụ của đoạn mạch? Tóm tắt Giải 2 - Tìm hệ số công suất:ccos == os U = 220 (V) 42 I = 2 (A) - Tính công suất tiêu thụ của đoạn mạch: = ()rad 4 Áp dụng công thức: P= UI cos 2 P = ? ==220.2. 220 2(W) 2
5. Bài 15: CÔNG SUẤT ĐIỆN TIÊU THỤ CỦA MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU HỆ SỐ CÔNG SUẤT I. Công suất của mạch điện xoay chiều: 1/ Biểu thức của công suất: P= UI cos 2/ Điện năng tiêu thụ của mạch điện: W = P.t Trong đó: - W: Điện năng tiêu thụ (J) - P: Công suất điện tiêu thụ (W) - t: Thời gian (s)
6. Bài 15: CÔNG SUẤT ĐIỆN TIÊU THỤ CỦA MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU HỆ SỐ CÔNG SUẤT II. Hệ số công suất: R U 1/ Biểu thức của hệ số công suất: cos ==R ZU 0 ≤ cos ≤ 1
7. - Mạch chỉ có R: Z = R Nhắc lại công thức tính tổng1 trở - Mạch chỉ có tụcủa điện các C: mạchZZ điện==C sau: Chỉ có R, chỉ có C, chỉ có L, mạchC có - Mạch chỉ có cuộn cảm thuần L: ZZL== RntC, mạch có RntL? L 1 - Mạch có R nối tiếp với C: ZRZR=2 + 2 = 2 + C 22C - Mạch có R nối tiếp với L: 2 2 2 2 2 ZRZRL= +L = + Từ đó xây dựng các công thức tính hệ số công suất trong bảng 15.1?
8. R BẢNG 15.1 (sgk) cos = Z Mạch cos R 1 C 0 R C 1 R R2 +  22C L ?0 L R R ? RL2+  2 2
9. VD: Đoạn mạch xoay chiều gồm điện trở R = 20  nối 0, 2 LH= tiếp với cuộn cảm thuần có đặt vào hai đầu mạch điện có điện áp ut = 200 2 cos100 (V). Tìm hệ số công suất của mạch? Tóm tắt Giải Áp dụng công thức: RR R = 20 cos == Z RL2+ 2 2 20 =  =100 rad/s 0,2 2022+ (100 . ) cos = ? 1 2 = = 2 2
10. Bài 15: CÔNG SUẤT ĐIỆN TIÊU THỤ CỦA MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU HỆ SỐ CÔNG SUẤT II. Hệ số công suất: R U 1/ Biểu thức của hệ số công suất: cos ==R ZU 0 ≤ cos ≤ 1 2/ Tầm quan trọng của hệ số công suất trong quá trình cung cấp và sử dụng điện năng: - Công suất tiêu thụ của các thiết bị trong nhà máy: P = UIcos với cos > 0 - Công suất hao phí trên đường dây tải điện: P2 1 P = r.I2 = r (r là điện trở trên đường dây tải) hp U2 cos2 + Nếu cos nhỏ → Php sẽ lớn. + Nếu cos lớn → Php sẽ nhỏ.
11. Bài 15: CÔNG SUẤT ĐIỆN TIÊU THỤ CỦA MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU HỆ SỐ CÔNG SUẤT II. Hệ số công suất: 3/ Tính hệ số công suất của mạch điện R, L, C nối tiếp: UL UURR cos == U U 22 UUURLC+−()U LC O Hay UR I U RR C cos == Z 22 RZZ+−()LC
12. Bài 15: CÔNG SUẤT ĐIỆN TIÊU THỤ CỦA MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU HỆ SỐ CÔNG SUẤT II. Hệ số công suất: 3/ Tính hệ số công suất của mạch điện R, L, C nối tiếp: * Công suất trung bình tiêu thụ trong mạch điện xoay chiều được tính: URU P= UIcos = U = R ( )22 = RI ZZZ (Bằng công suất tỏa nhiệt trên R) * Chú ý: Trong mạch R,L,C mắc nối tiếp có ZZ LC = (cộng hưởng điện) thì cos = 1
13. VD: Đặt điện áp xoay chiều vào hai đầu đoạn mạch gồm R,L,C mắc nối tiếp. Biết điện áp hiệu dụng lần lượt giữa hai đầu điện trở là 100V, giữa hai đầu cuộn cảm là 200V và giữa hai đầu tụ điện là 100V. Tính hệ số công suất của đoạn mạch? Tóm tắt Giải Áp dụng công thức: UR = 100V UU cos ==RR UL = 200V U 22 UUURLC+−() UC = 100V cos = ? 100 2 = = 10022+− (200 100) 2
14. 1. Củng cố: a. Công suất của mạch điện xoay chiều: - Công thức tính công suất: P= UI cos - Điện năng tiêu thụ của mạch điện: W = P.t b. Hệ số công suất: R U - Biểu thức của hệ số công suất: cos ==R ZU Mạch có R,L,C mắc nối tiếp: UU RR cos ==RRHay cos == U 22 22 UUURLC+−() Z RZZ+−()LC - Trong mạch điện xoay chiều R,L,C mắc nối tiếp, công suất trung bình tiêu thụ trong mạch bằng công suất tỏa URU nhiệt trên R: P= UIcos = U = R ( )22 = RI ZZZ 2. Dặn dò: Học bài và làm bài tập 2, 3, 4 và 6 trong SGK, Đọc trước bài truyền tải điện năng.