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: $P = {I^2}R$