Giáo trình Vật lý

UBND TỈNH KONTUM
TRƯỜNG TRUNG CẤP NGHỀ KONTUM
------§§§-----
GIÁO TRÌNH 
MÔN HỌC : VẬT LÝ
NGÀNH/ NGHỀ: CN Ô TÔ; VẬN HÀNH MÁY THI CÔNG NỀN; HÀN; CẮT GỌT KIM LOẠI.
TRÌNH ĐỘ: TRUNG CẤP
Ban hành kèm quyết định số : /QĐ-........ngày......tháng.....năm.......
...................của.................
LỜI GIỚI THIỆU
Vật lý gắn bó mật thiết với khoa học công nghệ là cơ sở cuả nhiều ngành kỹ thuật và sản xuất là cơ sở của nội dung giáo dục kỹ thuật tổng hợp.
Giáo trình Vật lý dành cho học sinh học nghề trình độ trung cấp được biên soạn nhằm cung cấp cho học sinh một hệ thống kiến thức Vật lý cơ bản ở trình độ phổ thông, bước đầu hình thành cho học sinh những kỹ năng và thói quen làm việc khoa học, góp phần tạo ra ở họ các năng lực nhận thức, năng lực hành động, và các phẩm chất về nhân cách mà mục tiêu giáo dục đã đề ra; chuẩn bị cho học sinh tiếp tục tham gia lao động sản xuất, có thể thích ứng với sự phát triển của khoa học – kỹ thuật, học nghề , trung cấp chuyên nghiệp hoặc đại học.
Giáo trình được biên soạn theo chương trình mới xây dựng của trường. Do đối tượng đào tạo chủ yếu là học sinh dân tộc thiểu số nên khả năng tiếp thu kiến thức Vật lí còn nhiều hạn chế vì vậy việc biên sọan giáo trình vừa đảm bảo tính cơ bản và hệ thống kiến thức phù hợp với chương trình khung của Bộ.
Trong quá trình biên soạn giáo trình, do khả năng và kinh nghiệm còn hạn chế, chắc chắn không tránh khỏi thiếu sót. Tôi rất mong được sự góp ý của các đồng nghiệp và các em học sinh để giáo trình ngày càng hòan thiện hơn
MỤC LỤC
GIÁO TRÌNH MÔN HỌC
Tên môn học: VẬT LÝ
Mã môn học: 
Vị trí, tính chất của môn học:
- Vị trí: Vật lý là môn học chính khóa, thuộc nhóm các môn học đại cương bổ trợ trong chương trình đào tạo trình độ Trung cấp với đối tượng tuyển sinh là học sinh tốt nghiệp THCS. Được bố trí học vào học kỳ đầu tiên của khóa học.
	- Tính chất: Môn học nhằm trang bị cho học sinh kiến thức cần thiết để vận dụng kiến thức Vật lý vào học tập các môn học chuyên ngành và trong nghề nghiệp.
Mục tiêu môn học:
	- Kiến thức: Trình bày được
+ Các dạng chuyển động, các dạng dao động.
	+ Đặc điểm của các loại lực cơ bản.
	+ Điều kiện cân bằng của vật rắn.
	+ Các định luật bảo toàn.
	+ Cấu tạo chất, thuyết động học phân tử chất khí.
	+ Dòng điện không đổi: dòng điện không đổi, nguồn điện, định luật Ôm với toàn mạch, định luật Jun-Lenxơ, điện năng, công suất tiêu thụ điện năng, hiện tượng đoản mạch.	+ Dòng điện xoay chiều: dòng điện xoay chiều, nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều, các loại mạch điện xoay chiều, công suất tiêu thụ điện đối với mạch điện xoay chiều, máy biến áp.
- Kỹ năng: 
+ Sử dụng đúng các thuật ngữ vật lý.
+ Sử dụng được các dụng cụ đo phổ biến của Vật lý, biết lắp ráp và tiến hành các thí nghiệm vật lý đơn giản.
+ Vận dụng được kiến thức để mô tả và giải thích các hiện tượng và quá trình vật lý, giải các bài tập vật lý và giải quyết các vấn đề đơn giản trong đời sống và sản xuất ở mức độ phổ thông.
- Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: 
+ Có khả năng quan sát, dự đoán, giải thích các hiện tượng Vật lý liên quan đến kiến thức đã học.
+ Sử dụng và hướng dẫn người khác sử dụng các dụng cụ đo phổ biến của Vật lý.
+ Có ý thức vận dụng những hiểu biết Vật lý đã học vào đời sống nhằm cải thiện điều kiện sống, học tập cũng như để bảo vệ môi trường sống tự nhiên.
Nội dung môn học
CHƯƠNG I: ĐỘNG HỌC CHẤT ĐIỂM. ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM. DAO ĐỘNG CƠ
Bài 1: CHUYỂN ĐỘNG CƠ
Mục tiêu của bài : 
Trình bày được khái niệm và ví dụ cụ thể về : Chất điểm, chuyển động cơ, quỹ đạo của chuyển động.
Phân biệt được hệ toạ độ và hệ qui chiếu, thời điểm và thời gian. 
Làm các bài toán về hệ qui chiếu, đổi mốc thời gian
1 Chuyển động cơ, chất điểm
	1.1. Chuyển động cơ
	Chuyển động cơ (gọi tắt là chuyển động) là sự thay đổi vị trí của 1 vật so với vật khác theo thời gian.
	Ví dụ: chuyển động của các thiên thể trên bầu trời, chuyển động của xe ôtô trên đường, chuyển động của con thoi trong một máy dệt, chuyển động của rotor đối với stator trong một động cơ điện
	Nói một vật chuyển động hay đứng yên thì điều đó chỉ có tính chất tương đối vì điều này còn phụ thuộc vào người quan sát đứng ở vị trí nào. Thật vậy, nếu ta đứng bên đường quan sát thì ta thấy cái cây đứng yên, nhưng nếu ta ngồi trên một cái ôtô đang chuyển động thì ta thấy cái cây chuyển động. Điều tương tự xảy ra nếu ta nếu ta quan sát các ngôi sao trên bầu trời: ta thấy quả đất đứng yên còn mặt trời, Mặt Trăng và các ngôi sao đều quay quanh Trái Đất.
	Tóm lại, chuyển động có tính chất tương đối và phụ thuộc vào vị trí mà ở đó ta đứng quan sát chuyển động. Thực ra trong vũ trụ không có vật nào đứng yên một cách tuyệt đối, mọi vật đều chuyển động không ngừng. Vì vậy, khi nói rằng một vật chuyển động thì ta phải nói rõ vật đó là chuyển động đối với vật nào mà ta qui ước là đứng yên.
Hà Nội
TP. Hồ Chí Minh
4m
	1.2. Chất điểm 
 Một vật chuyển động được coi là một chất điểm nếu kích thước của nó rất nhỏ so với độ dài đường đi (hoặc so với khoảng cách mà ta đề cập đến)
	Khi một vật được coi là chất điểm thì khối lượng của vật coi như tập trung tại chất điểm đó
	- So với kích thước của Trái Đất ( bán kính gần 64000 km) các vật chuyển động trên Trái Đất: Các loài động vật, xe, tàu, máy bay, tên lửa được coi là một chất điểm
	- So với đường đi từ Hà Nội đến TP. Hồ Chí Minh các phương tiện chuyển động như máy bay, ô tô, tàu... được coi là chất điểm.
	- So với chiều dài ô tô thì con kiến được coi là chất điểm.
	Ý nghĩa khái niệm chất điểm của vật lí cơ bản: Ngoài chuyển động tịnh tiến về phía trước, bản thân vật còn có chuyển động lăn của bánh xe, chuyển động rung lắc nếu đường không phẳng tuyệt đối, nếu xét đến từng chi tiết của vật thì chuyển động trên quá phức tạp không thể tính toán hết được. Tuy nhiên nếu coi vật chỉ là 1 điểm ( chất điểm) thì ta chỉ quan tâm đến chuyển động thẳng tịnh tiến về phía trước của vật khi đó sẽ đơn giản hơn rất nhiều
	1.3. Quỹ đạo.
	Tập hợp tất cả các vị trí của một chất điểm chuyển động tạo ra một đường nhất định. Đường đó gọi là quỹ đạo của chuyển động
2 Cách xác định vị trí của vật trong không gian
	2.1. Vật làm mốc và thước đo
Hình ảnh trên cho ta biết điều gì?
Giả sử có một chất điểm M chuyển động trên một đường đã biết trước (Hình vẽ).
Muốn xác định vị trí của điểm M trên đường đó ta làm như sau:
- Chọn một vật làm mốc trên đường đó (ở đây là điểm O, được coi là đứng yên).
- Chọn một chiều dương trên đường đi.
- Dùng một thước đo để xác định độ dài s của đường đi từ O đến M.
- Cho biết chiều từ O đến M là dương hay âm.
 	 Vậy, nếu ta đã biết quỹ đạo của vật, ta chỉ cần chọn vật làm mốc và một chiều dương trên đường đó là có thể xác định được chính xác vị trí của vật bằng cách dùng một thước đo chiều dài đoạn đường từ vật làm mốc đến vật.
	2.2. Hệ tọa độ
	Chuyển động xảy ra trong không gian và trong thời gian nên để mô tả chuyển động thì trước tiên ta phải tìm cách định vị vật trong không gian. Muốn vậy, ta phải đưa thêm vào một hệ tọa độ. Trong vật lí, người ta sử dụng nhiều hệ tọa độ khác nhau. Ở đây, ta sẽ giới thiệu hai hệ tọa độ thường hay gặp.
	* Hệ tọa độ 1 trục. (sử dụng khi vật chuyển động trên một đường thẳng)
O
x
M
 	Tọa độ của M: x = 
	* Hệ tọa độ 2 trục.(sử dụng khi vật chuyển động trên một đường cong trong một mặt phẳng)O
x
y
M
yM
xM
	Tọa độ M (xM; yM)
C
x
3. Cách xác định thời gian trong chuyển động
	3.1. Mốc thời gian và đồng hồ
	Mô tả chuyển động của một vật là cho biết toạ độ của vật đó ở những thời điểm khác nhau. Muốn thế ta phải chọn một mốc thời gian (hoặc gốc thời gian), tức là thời điểm mà ta bắt đầu đếm thời gian, và phải dùng một đồng hồ để đo thời gian trôi đi từ mốc thời gian đến thời điểm mà ta quan tâm.
	3.2. Thời điểm và thời gian.
	-Thời điểm là trị số chỉ một lúc nào đó theo mốc thời gian và theo đơn vị thời gian đã chọn.
	- Thời gian là khoảng thời gian trôi đi giữa hai thời điểm
	- Nếu lấy mốc thời gian là thời điểm vật bắt đầu chuyển động thì số chỉ của thời điểm 
 sẽ trùng với số đo khoảng thời gian đã trôi qua kể từ mốc thời gian
t2 =10h
Lúc đồng hồ chỉ 8h chất điểm đang ở vị trí A Þ thời điểm 1: t1=8h
	Lúc đồng hồ chỉ 10 h chất điểm đang ở vị trí B Þ thời điểm 2: t2=10h
	Thời gian trôi đi trong thực tế: Dt=t2-t1=10h-8h=2h
	Thời điểm 1 người ta gọi là thời điểm ban đầu (thời điểm bắt đầu xét đến chuyển động của vật) thông thường trong vật lí cơ bản ký hiệu là t0
 	Ký hiệu D đọc là delta là một ký tự thuộc bảng chữ cái Hy Lạp, nó có ý nghĩa của một phép trừ giữa hai đại lượng nên trong vật lí thường sử dụng ký hiệu này khi một đại lượng được xác định bằng hiệu của hai đại lượng vật lí cùng tính chất.
Việc chọn thời điểm ban đầu (t0) là do tùy ý bài toán đưa ra, hoặc người làm có thể chọn theo tùy ý của mình, thời điểm ban đầu t0 đó được gọi là gốc thời gian ( hoặc mốc thời gian)
	 Để đơn giản ta thường chọn gốc thời gian t0=0 khi đó Dt= t2-t0 = t2-0 = t2 vì vậy trong các bài toán vật lí để dơn giản ta thường kí hiệu thời gian là t trong quá trình tóm tắt bài toán.
	Ví dụ: Thời gian để vật đi từ A đến B là 2 giờ, tính vận tốc của chuyển động trên biết quãng đường AB dài 100m.
Tóm tắt: t=2h; s=100m; tính v = ?
4. Hệ quy chiếu
	Hệ quy chiếu gồm:
Vật làm mốc, một hệ tọa độ gắn với vật làm mốc
Một mốc thời gian và một đồng hồ.
	Để mô tả các chuyển động trên mặt Trái Đất, ta thường chọn hệ quy chiếu là Trái Đất hay các vật gắn liền với Trái Đất. Ví dụ: khi nghiên cứu chuyển động của quả đạn pháo thì ta chọn hệ quychiếu là mặt đất hay là chính khẩu pháo.
5. Bài tập
Bài 1: Trường hợp nào dưới đây có thể coi vật là chất điểm?
Trái đất trong chuyển động tự quay quanh mình nó.
Hai hòn bi lúc va chạm với nhau.
Người nhảy cầu lúc đang rơi xuống nước.
Giọt nước mưa lúc đang rơi
Bài 2: Trong các cách chọn hệ trục tọa độ và mốc thời gian dưới đây, cách nào thích hợp nhất để xác định vị trí của một máy bay đang bay đường dài?
Khoảng cách đến ba sân bay lớn; t=0 là lúc máy bay cất cánh.
Khoảng cách đến ba sân bay lớn; t=0 là 0 giờ quốc tế.
Kinh độ, vĩ độ địa lí và độ cao của máy bay; t=0 là lúc máy bay cất cánh.
Kinh độ, vĩ độ địa lí và độ cao của máy bay; t=0 là 0 giờ quốc tế.
Bài 3: Chọn phát biểu đúng khi nói về chất điểm :
	A. Chất điểm là những vật có kích thước nhỏ 
	B. Chất điểm là những vật có kích thước rất nhỏ
	C. Chất điểm là những vật có kích thước rất nhỏ so với chiều dài quỹ đạo của các vật 
	D. Cả A,B,C đều đúng 
Bài 4: Trong các trường hợp sau đây ,trường hợp nào có thể xem vật như một chất điểm 
	A. Tàu hoả đứng trong sân ga 
	B. Viên đạn đang chuyển động trong nòng súng 
	C. Trái đất đang chuyển động tự quay quanh nó 
	D.Trái đất chuyển động trên quỹ đạo quanh Mặt trời 
Bài 5: Mốc thời gian là:
A. khoảng thời gian khảo sát hiện tượng 
 B. thời điểm ban đầu chọn trước để đối chiếu thời gian trong khi khảo sát một hiện tượng 
C. thời điểm bất kì trong quá trình khảo sát một hiện tượng 
D. thời điểm kết thúc một hiện tượng
Bài 6: Phát biểu nào sau đây sai.
A. Sự thay đổi vị trí của một vật so với vật khác gọi là chuyển động cơ học. 
B. Đứng yên có tính tương đối. 
C. Nếu vật không thay đổi vị trí của nó so với vật khác thì vật là đứng yên. 
D. Chuyển động có tính tương đối. 
Bài 7: Để xác định vị trí của một tàu biển giữa đại dương, người ta dùng những tọa độ nào?
* Xác định vị trí của một vật trong không gian
 Để xác định vị trí của một vật trong không gian, ta phải chọn một vật làm mốc và gắn vào nó ba trục toạ độ Ox, Oy, Oz theo ba hướng khác nhau.
  Thí dụ: Để xác định chuyển động của các trạm thám hiểm không gian, người ta thường lấy hệ toạ độ có gốc ở mặt trời và ba trục toạ độ đi qua ba ngôi sao cố định 
 *Hệ toạ độ địa lý (còn được gọi là hệ toạ độ trắc địa) là một hệ toạ độ cầu, trong đó vị trí của điểm Q trên mặt cầu được xác định bởi kinh độ địa lý λ và vĩ độ địa lý f.
  Kinh độ địa lý là góc nhị diện giữa hai mặt phẳng: một mặt phẳng chứa kinh tuyến gốc đi qua đài thiên văn Greenwich và một mặt phẳng chứa kinh tuyến đi qua điểm Q, nhận giá trị từ 00 đến 1800 sang hai phía Đông và Tây.
  Vĩ độ địa lý là góc giữa pháp tuyến của ellipsoid tại Q và mặt phẳng xích đạo, nhận giá trị từ 00 đến 900 về hai cực Bắc và Nam.
Bài 2: CHUYỂN ĐỘNG THẲNG ĐỀU
Mục tiêu của bài : 
Nêu được định nghĩa của chuyển động thẳng đều .
Viết được công thức tính qung đường đi và dạng phương trình chuyển động của chuyển động thẳng đều. 
Vận dụng được công thức tính đường đi và phương trình chuyển động để giải các bài tập về chuyển động thẳng đều.
Vẽ được đồ thị tọa độ - thời gian của chuyển động thẳng đều 
Nhận biết được một số chuyển động thẳng đều trong thực tế .
1 Chuyển động thẳng đều
	1.1.Khái niệm độ dời và quãng đường đi được trong chuyểnđộng cơ
	Một chất điểm chuyển động theo một đường cong bất kỳ từ A đến B như hình minh họa. Tại thời điểm t1 vật đang ở vị trí A, tại thời điểm t2 vật đang ở tại B. Chọn hệ trục tọa độ như hình vẽ.
	1.1.1. Độ dời
	Trong khoảng thời gian Dt = t2 - t1 chất điểm đã dời từ vị trí A (tọa độ x1) sang điểm B ( tọa độ x2) độ dời của chất điểm được xác định: Dx= x2-x1
	+ Độ dời = tọa độ của vật lúc sau - tọa độ của vật lúc đầu
	+ Độ dời không phụ thuộc vào hình dạng của quỹ đạo mà chỉ phụ thuộc vào vị trí điểm đầu và điểm cuối.
	+ Véc tơ gốc tại điểm A hướng về điểm B gọi là véc tơ độ dời
	1.1.2. Quãng đường
	là độ dài quỹ đạo chuyển động của vật
	1.2. Tốc độ trung bình
A
B
s
	Một chất điểm chuyển động theo một đường thẳng từ A đến B như hình minh họa. Tại thời điểm t1 vật đang ở vị trí A, tại thời điểm t2 vật đang ở tại B. Chọn hệ trục tọa độ như hình vẽ.
	+ Quãng đường đi từ A đến B: s = x2- x1
	+ Thời gian đi từ A đến B: t = t2 - t1
	- Tốc độ trung bình: 	
	- Tốc độ trung bình là đại lượng vô hướng có ý nghĩa vật lí đặc trưng cho độ chuyển động nhanh hay chậm của vật.
	- Đơn vị: m/s; km/h
	1.3. Chuyển động thẳng đều
	Chuyển động thẳng đều là chuyển động có quỹ đạo là đường thẳng và có tốc độ trung bình như nhau trên mọi quãng đường.
	Định nghĩa khác: chuyển động thẳng đều là chuyển động có quỹ đạo là đường thẳng và đi được những quãng đường bằng nhau trong những khoảng thời gian bằng nhau.
2. Phương trình chuyển động và đồ thì tọa độ - thời gian của chuyển động thẳng đều
	2.1. Phương trình chuyển động.
	Chọn trục tọa độ như hình vẽ, gốc tọa độ tại điểm O, gốc thời gian t0 là lúc vật có tọa độ x0. Tọa độ của vật chuyển động thẳng đều sau khoảng thời gian Dt: x = x0 + v.Dt
	Để đơn giản ta chọn gốc thời gian t0 = 0, ÞDt = t - t0 = t . Khi đó tọa độ của vật:
x = x= xo + vt
ÞPhương trình chuyển động thẳng đều
	* Lưu ý: Dấu của vận tốc phụ thuộc vào chiều dương mà ta chọn, nếu vật chuyển động cùng chiều dương v> 0; vật chuyển động ngược chiều dương v< 0.
	2.2. Đồ thị của chuyển động thẳng đều.
	2.2.1. Đồ thị toạ độ – thời gian của chuyển động thẳng đều.
	x = x0 +vtdạng đồ thị giống đồ thị của hàm số y=ax + b trong toán học.
Vi dụ : Một người đi xe đạp xuất phát từ điểm A cách gốc tọa độ O 5 km, chuyển động thẳng đều với vận tốc 10 km/h. Chọn gốc thời gian lúc bắt đầu chuyển động. 
	Phương trình chuyển động: x = 5+ 10t
a) Bảng
t(h)
0 1 2 3 4 5 6
x(km)
5 15 25 35 45 55 65
 b) Đồ thị
	2.2.2. Đồ thị vận tốc- thời gian
	Vận tốc có giá  ...  thuần cảm L 
	Biểu thức liên hệ giữa u và i mạch chỉ có L 
uL = i.ZL => UoL = Io ZL=> UL = I.ZL
ZL = ωL: gọi là cảm kháng (Ω)
	Biểu thức độ lệch pha giữa u và i mạch chỉ có L
φu = φi + π/2 
=> u sớm pha π/2 so với i 
=> i trễ (chậm) pha π/2 so với u
	Biểu thức liên hệ giữa uL, i, UoL, Io
	*Lưu ý: Dòng điện không đổi đi qua cuộn dây không gây ra hiện tượng tự cảm, chỉ có dòng điện xoay chiều qua cuộn dây mới sinh ra hiện tượng tự cảm => sinh ra cảm kháng
3.Mạch điện xoay chiều chỉ có tụ điện C 
	Hình ảnh các loại tụ điện thường sử dụng cho mạch điện xoay chiều trong thực tế
	Mạch điện xoay chiều chỉ có tụ điện
	Biểu thức hiệu điện thế mạch điện xoay chiều chỉ có tụ điện C 
uC = UoCcos(ωt + φu)
	Biểu thức điện tích của tụ điện 
q = C. u = C.UoC cos(ωt + φu)
	Biểu thức cường độ dòng điện mạch điện xoay chiều chỉ có tụ điện C
	Biểu thức liên hệ giữa u và i
: gọi là dung kháng (Ω)
	Biểu thức độ lệch pha giữa u và i 
φi = π/2 - φu
=> i sớm pha π/2 so với u
=> u trễ (chậm) pha π/2 so với i
	Biểu thức liên hệ giữa uC, i, UoC; Io	
	* Lưu ý: Dòng điện một chiều không thể đi qua tụ. Dòng điện xoay chiều có thể đi qua tụ điện => sinh ra dung kháng 
4. Bài tập
Bài 1: Điện áp giữa hai đầu của một cuộn cảm thuần: u = 100cos100pt(V)
Cường độ hiệu dụng trong mạch có giá trị I=5A
a. Xác định L 
b. Viết biểu thức của i
Bài 2: Điện áp giữa hai đầu một đoạn mạch điện xoay chiều chỉ có tụ có điện dung có biểu thức u = 200 cos100pt(V).Viết biểu thức của cường độ dòng điện trong mạch.
Bài 3. MẠCH CÓ R, L, C NỐI TIẾP
Mục tiêu cuả bài:
Trình bày được những tính chất chung của mạch điện xoay chiều mắc nối tiếp . 
Viết được công thức định luật Ôm cho đoạn mạch điện xoay chiều có R, L, C mắc nối tiếp. 
Nêu được đặc điểm của đoạn mạch có R, L, C nối tiếp khi xảy ra hiện tượng cộng hưởng điện . 
Vận dụng các kiến thức đã học để giải bài tập 
	Mạch điện xoay chiều R, L, C mắc nối tiếp gồm điện trở R mắc nối tiếp với cuộn cảm có hệ số tự cảm L và tụ điện có điện dung C; thứ tự R, L, C trong mạch có thể thay đổi.
1. Phương pháp giản đồ Fre-nen:
	1.1. Định luật về điện áp tức thời 
	Trong mạch điện xoay chiều gồm nhiều đọan mạch mắc nối tiếp thì điện áp tức thời giữa hai đầu của mạch bằng tổng đại số các điện áp tức thời giữa hai đầu của từng đọan mạch ấy: 
 	3.1.2. Phương pháp giản đồ Fre-nen:
 	Biểu diễn riêng từng điện áp uR; uL ;uC
	uR = UoR cos(ωt + φi ) => uR và i cùng pha biểu diễn như hình minh họa 
	=> uL sớm pha π/2 so với i biểu diễn như hình minh họa
 	=> uC chậm (trễ) pha π/2 so với i biểu diễn như hình minh họa 
	Bảng tổng kết những lưu ý cần nhớ đối với các loại mạch điện xoay chiều chỉ chứa 1 phần tử.
2.Mạch điện xoay chiều R,L,C mắc nối tiếp
	2.1.Mạch điện xoay chiều R,L,C mắc nối tiếp
	 Sơ đồ mạch điện R,L,C mắc nối tiếp
	Phương trình cường độ dòng điện trong mạch điện xoay chiều: 
	=> Biểu thức điện áp tức thời giữa hai đầu điện trở R 
uR = UoR cos(ωt + φi )
	=> Biểu thức điện áp tức thời giữa hai đầu tụ điện C 
 	=> Biểu thức điện áp tức thời giữa hai đầu cuận cảm thuần L 
	Biểu thức điện áp tức thời của mạch điện xoay chiều R, L, C:
u = uR + uL + uC
Dạng véctơ:
	 Định luật về điện áp tức thời: trong mạch điện xoay chiều gồm nhiều đoạn mạch mắc nối tiếp thì điện áp tức thời giữa hai đầu của mạch bằng tổng đạisố các điện áp tức thời giữa hai đầu của từng đoạn mạch đó.
	Vẽ các véc tơ điện áp sao cho gốc của chúng xuất phát phát tử một điểm. Các trục (i, u, uR; uL ;uC) có thể vẽ tương ứng với giá trị hiệu dụng (I; U; UR; UL; UC) hoặc (I; Z; R; ZL; ZC) 
	Trường hợp 1: UL > UC => ZL > ZC
	Trường hợp 2: UL ZL < ZC
	Trong đó:
UR = I.R: điện áp hiệu dụng giữa hai đầu điện trở R (V) 
UL = I.ZL : điện áp hiệu dụng giữa hai đầu cuộn cảm L (V) 
UC = I.ZC: điện áp hiệu dụng giữa hai đầu tụ điện C (V) 
U = I.Z: điện áp hiệu dụng giữa hai đầu đoạn mạch R, L, C mắc nối tiếp (V) 
Z: Tổng trở của đoạn mạch R,L,C mắc nối tiếp (Ω) 
R: điện trở của đoạn mạch R,L,C mắc nối tiếp(Ω) 
ZL = ωL: cảm kháng của đoạn mạch R,L,C mắc nối tiếp(Ω) : d
ZC : dung kháng của đoạn mạch R,L,C mắc nối tiếp(Ω) 
Từ giản đồ véc tơ ta có:
Gọi φ = φu - φi là độ lệch pha giữa u và i 
φ > 0 => φu > φi
u sớm pha φ so với i
i trễ (chậm) pha φ so với u
φ φu < φi
u trễ (chậm) pha φ so với i
i sớm pha φ so với u
	2.2 Hiện tượng cộng hưởng điện trong mạch điện xoay chiều R, L, C mắc nối tiếp: 	
	Hiện tượng cộng hưởng trong mạch điện xoay chiều R,L,C mắc nối tiếp là hiện tượng cường độ dòng điện trong mạch R,L,C đạt đến giá trị cực đại khi ZL = ZC
	Hệ quả của hiện tượng cộng hưởng điện:
	u cùng pha với i
3. Bài tập
Bài 1: Một mạch điện gồm điện trở thuần R = 75 mắc nối tiếp cuộn cảm có độ tự cảm L = H và với tụ điện có điện dung C = F. Dòng điện xoay chiều chạy trong mạch có biểu thức: i = 2 cos 100t (A)
a) Tính cảm kháng, dung kháng, tổng trở của đoạn mạch.
b) Viết biểu thức hiệu điện thế tức thời giữa hai đầu điện trở, giữa hai đầu cuộn cảm, giữa hai đầu tụ điện.
c) Tính độ lệch pha của hiệu điện thế và cường độ dòng điện.
d) Viết biểu thức tức thời của hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch.
R
L
C
Bài 2: Cho mạch điện xoay chiều như hình vẽ. Biết R=100, L=H, C=F, uAB= (V)
Viết biểu thức hiệu điện thế uR, uC, uL,u.	
Bài 3: Một mạch điện xoay chiều RLC không phân nhánh có R = 100; C=; L=H. cường độ dòng điện qua mạch có dạng: i = 2cos100t (A). Viết biểu thức tức thời điện áp hai đầu mạch điện.
Bài 4: Cho mạch điện gồm RLC nối tiếp.Điện áp hai đầu mạch u = 120cos100t (V). Điện trở R = 50, L là cuộn dây thuần cảm có L = , điện dung C = , viết biểu thức cường độ dòng điện và tính công suất tiêu thụ của mạch điện trên.
Bài 5: Cho mạch điện AB, trong đó C = , L = , r = 25W mắc nối tiếp.Biểu thức điện áp giữa hai đầu mạch uAB = 50 cos 100ptV .Viết biểu thức cường độ dòng điện trong mạch ? 
Bài 6: Cho mạch điện xoay chiều gồm điện trở thuần R, cuộn dây thuần cảm L và tụ điện mắc nối tiếp. Nếu điện áp giữa hai bản tụ điện là thì biểu thức cường độ trong mạch là?
Bài 7: Dòng điện chạy qua đoạn mạch xoay chiều có dạng i=2cos100pt (A), hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch có giá trị hiệu dụng là 12V và sớm pha p/3 so với dòng điện. Biểu thức của hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch
Bài 4. CÔNG SUẤT TIÊU THỤ CỦA MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU
Mục tiêu cuả bài:
 Viết được công thức tính công suất và hệ số công suất cho đoạn mạch điện xoay chiều có R, L, C mắc nối tiếp. 
Nêu được tầm quan trọng của hệ số công suất trong quá trình cung cấp và sử dụng điện năng
 Vận dụng các kiến thức đã học để giải bài tập 
	Công suất của mạch điện xoay chiều là đại lượng vật lí đặc trưng cho tốc độ thực hiện công (năng lượng điện tiêu thụ) của mạch điện xoay chiều. 
1. Công suất của mạch điện xoay chiều 
	Từ khái niệm điện năng, công suất điện của dòng điện không đổi =>Biểu thức tính công suất điện của mạch điện xoay chiều
P = U.Icos(φu – φi ) = UIcosφ 
	Trong đó: 
P: công suất của mạch điện xoay chiều (W) 
U: điện áp hiệu dụng giữa hai đầu mạch điện xoay chiều (V) 
I: cường độ hiệu dụng trong mạch điện xoay chiều (A) 
cos φ: hệ số công suất của đoạn mạch xoay chiều
2.Hệ số công suất cosφ
	4.2.1.Ý nghĩa của hệ số công suất cosφ:
	Hệ số công suất cosφ trong mạch điện xoay chiều được xác định bằng biểu thức 
Giá trị 0 ≤ cos φ ≤ 1
 	Khi mạch điện xoay chiều xảy ra hiện tượng cộng hưởng 
	=> cos φ = 1 => Pmax = UI =I2R = 
	Một nhà máy công nghiệp cần được cung cấp điện năng để chạy các động cơ, máy móc sản xuất. Khi vận hành ổn định, công suất trung bình được giữ không thay đổi. Trong các động cơ điện của nhà máy bao giờ cũng có các cuộn dây, do đó cường độ i nói chung lệch pha so với điện áp u. Công suất tiêu thụ trung bình của các thiết bị điện trong nhà máy được xác định bởi công thức P = UI.cosφ (cosφ >0). 	Điện được dẫn từ nhà máy phát điện qua các đường dây tải điện.
Nếu r là điện trở của dây tải điện thì công suất hao phí trên đường dây tải điện là: 	
	Trong đó: 
Php : là công suất hao phí => sinh ra năng lượng hao phí trong mạch
P: công suất điện (công suất thực của các thiết bị tiêu thụ điện trong mạch)
r: điện trở của dây dẫn
	Từ biểu thức tính công suất hao phí => Php tỉ lệ nghịch với cos2φ => hệ số công suất nhỏ thì công suất hao phí lớn => năng lượng hao phí khi truyền tải điện năng lớn => gây thiệt hại cho nhà máy bán điện => các nhà máy điện luôn muốn có hệ số công suất lớn.
	φ là độ lệch pha giữa điện áp của mạch điện xoay chiều và cường độ dòng điện trong mạch xoay chiều, khi điện trở R của các thiết bị điện trong mạch không đổi => giá trị của φ phụ thuộc lớn vào |ZL - ZC|. 
	Muốn tăng φ thì |ZL - ZC| đạt giá trị càng nhỏ càng tốt điều đó đồng nghĩa với việc bất kỳ thiết bị sử dụng điện xoay chiều có cuộn cảm L thì phải sử dụng tụ điện có điện dung C lớn => giá thành của các thiết bị tiêu thụ điện của nhà máy sản xuất tăng lên => thiệt hại cho các nhà máy sản xuất sử dụng điện xoay chiều. 
	Để dung hòa vấn đề hao phí từ phía nhà máy bán điện và cơ sở sản xuất, nhà nước yêu cầu hệ số công suất tối thiểu phải bằng 0,85.
	 4.2.2.Điện năng tiêu thụ của mạch điện xoay chiều
	Điện năng tiêu thụ, năng lượng điện tiêu thụ của mạch điện xoay chiều tương tự như của mạch điện có dòng điện không đổi được xác định bằng biểu thức:
W = P.t 
	Trong đó: 
W: điện năng tiêu thụ (công của mạch điện) (J)
P: công suất mạch điện (W)
t: thời gian sử dụng điện (s)
	Để đo điện năng tiêu thụ của tất cả các thiết bị điện trong mạch điện xoay chiều, công ty bán điện thường sử dụng công tơ điện khi đó điện năng tiêu thụ được tính theo đơn vị kWh (số điện)
1 số điện = 1kWh = 1000(W).3600(s) = 3 600 000 (J)
3. Bài tập
Bài 1: Cho hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch là u = 10 cos(100pt - ) (V) và cường độ dòng điện qua mạch i =3 cos( 100pt + ) (A) .Tính công suất tiêu thụ của đoạn mạch?
Bài 2 : Cho đoạn mạch xoay chiều không phân nhánh. Điện trở R=50( W), cuộn dây thuần cảm L=, tụ điện C= . Điện áp hai đầu mạch u = 260cos 100pt(V).Tính công suất tiêu thụ của toàn mạch?
Bài 5. TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG. MÁY BIẾN ÁP
Mục tiêu cuả bài: Nêu được
Khái niệm của truyền tải điện năng 
Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của máy biến áp. 
Những ứng dụng vô cùng quan trọng của máy biến áp trong cuộc sống hàng ngày của chúng ta
1. Bài toán truyền tải điện năng đi xa:
	Công suất hao phí trên đường dây tải điện khi truyền tải điện năng từ nhà máy điện đến nơi tiêu thụ 
	Trong đó: 
r: điện trở của dây dẫn (Ω) 
U: điện áp của máy phát điện (V) 
P: công suất của máy phát điện (W) 
Php: công suất hao phí trong quá trình truyền tải điện năng từ nhà máy phát điện đến nơi tiêu thụ điện (W) 
cos φ: hệ số công suất của mạch điện xoay chiều
	Php càng lớn => năng lượng điện mất đi vô ích càng lớn => gây thiệt hại cho nhà sản xuất điện => các nhà máy điện luôn mong muốn giảm Php. Các phương án giảm công suất hao phí khi truyền tải điện năng
 	1.1.Giảm điện trở r trên dây tải điện: 
	- Sử dụng các vật liệu đắt tiền (vàng, bạc) làm dây tải điện (ρ nhỏ) 
	- Tăng tiết diện S của dây dẫn => dây dẫn trở nên nặng và tốn nhiều vật liệu hơn 
	=> Phương án giảm công suất hao phí bằng cách giảm r làm tốn thêm nhiều kinh phí hơn. 
	1.2.Tăng giá trị của hệ số công suất cosφ: 
	- Phương án này cũng phát sinh nhiều tốn kém do phải sử dụng các loại tụ điện đắt tiền ở những nơi tiêu thụ điện năng => không khả thi. 
	1.3.Tăng điện áp truyền tải
	 - Dễ dàng thực hiện bằng cách sử dụng máy biến áp. Trong thực tế để truyền tải điện năng đi xa, các nhà máy điện tại Việt Nam đã sử dụng các đường dây cao thế (điện thế cao) thông qua việc sử dụng máy tăng áp tại các nhà máy phát điện.
	 Hình minh họa đường dây tải điện 500kV
	Trong quá trình truyền tải điện đi xa tại nơi tiêu thụ điện sẽ có các chạm biến áp lắp đặt rất nhiều các loại máy biến áp để hạ áp đường dây 500kV thành các điện áp thấp hơn, khi truyền tải đến các hộ gia đình điện áp phù hợp với các thiết bị điện là 220V Hình minh họa máy biến áp đặt tại trạm biến áp
2. Máy biến áp
	Máy biến áp là những thiết bị điện có khả năng thay đổi điện áp trong mạch điện xoay chiều. 
	2.1.Cấu tạo của máy biến áp:
Bộ phận chính của máy biến áp là một khung sắt non (có pha silic) gồm nhiều lá sắt mỏng ghép cách điện lại với nhau để hạn chế dòng điện Fu-cô (Foucalt). 
Cuộn sơ cấp có N1 vòng dây nối với nguồn phát điện. 
Cuộn thứ cấp có N2 vòng dây nối với các thiết bị tiêu thụ điện.
	Hình minh họa một máy biến áp đơn giản
	Cách vẽ máy biến áp trong mạch điện:
	2.2.Nguyên lý hoạt động của máy biến áp: 
Máy biến áp hoạt động dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ và hiện tượng tự cảm 
Dòng điện xoay chiều qua cuộn thứ cấp biến thiên => sinh ra từ trường biến thiên (hiện tượng tự cảm). 
Từ trường biến thiên đi qua khung sắt dịch chuyển sang cuộn thứ cấp => sinh ra dòng điện cảm ứng trong cuộn thứ cấp (hiện tượng cảm ứng điện từ)
	Ảnh minh họa nguyên tắc hoạt động của máy biến áp
	2.3.Công thức máy biến áp: 
	Tần số dòng điện xoay chiều của cuộn sơ cấp là f 
	=> từ thông qua cuộn sơ cấp: Φ1 = N1Φocos(ωt) = N1Φocos(2πf.t) 
	=> từ thông qua cuộn thứ cấp: Φ2 = N2Φocos(ωt) = N2Φocos(2πf.t) 
	Suất điện động cảm ứng của cuộn thứ cấp theo định luật Farađay 
	Coi điện trở của dây dẫn là không đáng kể (máy biến áp lý tưởng) 
	Công thức của máy biến áp lý tưởng: 
- Chế độ không tải: 
- Chế độ có tải: 
	Trong đó 
U1 ; U2 lần lượt là điện áp hiệu dụng của cuộn sơ cấp và thứ cấp (V) 
I1 ; I2 lần lượt là cường độ dòng điện trong cuộn sơ cấp và thứ cấp (A)
N1 ; N2 : lần lượt là số vòng của cuộn dây sơ cấp và thứ cấp 
Nếu N2 > N1 hay (N2 /N1 > 1) => U2 > U1 => máy tăng áp.
Nếu N2 U2 máy hạ áp.
3. Ứng dụng của máy biến áp 
	Truyền tải điện năng: Thay đổi điện áp của dòng điện xoay chiều đến các giá trị thích hợp. 
	Sử dụng trong việc truyền tải điện năng để giảm hao phí trên đường dây truyền tải Sơ đồ truyền tải điện năng 
	Nấu chảy kim loại, hàn điện Sử dụng trong máy hàn điện nấu chảy kim loại.
4.Bài tập
Bài 1: Một máy biến áp, cuộn sơ cấp có 500 vòng dây, cuộn thứ cấp có 50 vòng dây. Điện áp hiệu dụng ở hai đầu cuộn sơ cấp là 100V. Hiệu suất của máy biến áp là 95%. Mạch thứ cấp là một bóng đèn dây tóc tiêu thụ công suất 25W. Cường độ dòng điện qua đèn bằng bao nhiêu?
Bài 2: Điện năng từ một trạm phát điện được đưa đến một khu tái định cư bằng dây truyền tải một pha. Cho biết nếu điện áp tải là U thì cung cấp điện năng đủ cho 120 hộ. Nếu là 2U thì cung cấp điện năng đủ cho 144 hộ. Chỉ tính hao phí trên đường dây, công suất tiêo thụ các hộ bằng nhau, P trạm phát không đổi. hệ số công suất (cosφ) không đổi . Nếu điện áp truyền đi là 4U thì trạm phát cung cấp đủ diện năng cho bao nhiêu hộ?
Bài 3. Cuộn sơ cấp và thứ cấp máy biến áp có N1 = 600 vòng ;N2 = 120 vòng .Điện trở các cuộn dây không đáng kể. Nối 2 đầu sơ cấp U1= 380V
a) Tính U2 ? b) Nối 2 đầu thứ cấp với bóng đèn có R = 100.Tính I1 sơ cấp ?
Bài 4 Điện năng ở một trạm phát điện được truyền đi dưới điện áp 2 kV và công suất 150 kW. Hiệu số chỉ của các công tơ điện ở trạm phát và ở nơi thu sau mỗi ngày đêm chênh lệch nhau thêm 360 kWh. Hiệu suất của quá trình truyền tải điện là