| Lưu ý: Công suất tức thời của dòng điện xoay chiều (có tần số f, tần số góc ω và chu kì T) biến thiên tuần hoàn theo thời gian với tần số 2f, tần số góc 2ω, chu kì $\frac{T}{2}$. 2. Công suất của dòng điện xoay chiều phụ thuộc vào bản chất của mạch điện và tần số dòng điện trong mạch. Trông môn Vật lý học, chắc hẳn bạn đã được làm quen với khái niệm công suất và công thức hệ số công suất của mạch điện xoay chiều. Cho dù là bạn đã nắm chắc hay vẫn còn mơ hồ về dạng bài tập này cũng cũng hãy theo dõi bài tập dưới đây để luyện tập thêm nữa nhé! I. Hệ số công suất là gì?Trong kỹ thuật điện, hệ số công suất của đoạn mạch xoay chiều được định nghĩa là tỷ lệ công suất thực được hấp thụ bởi tải với công suất biểu kiến chảy trong mạch và là một đại lượng không thứ nguyên trong khoảng đóng từ -1 đến 1. II. Công thức tính hệ số công suấtĐại lượng cosφ trong công thức tính công suất \(P= UIcos\varphi \) được gọi là HS công suất của mạch điện xoay chiều. Theo khái niệm trên ta có cống thức tính như sau: \(cosφ=\dfrac{P}{UI}= \dfrac{2P}{U_o.I_o}\) Ứng dụng của HS công suất: - Có tác dụng giúp giảm được tổn thất trên công suất của mạng điện. Tổn thất công suất trên đường dây điện sẽ được tính như sau: khi ta giảm Q thì truyền tải trên đường dây, ta sẽ giảm được thành phần tổn thất công suất ∆Q(Q) do công suất Q gây ra.
- Có tác dụng làm giảm được tổn thất điện áp bên trong mạng điện. Tổn thất điện áp được tính theo công thức: khi giảm Q truyền tải thì trên đường dây, ta sẽ giảm được thành phần tổn thất điện áp ∆U(Q) do công suất Q gây ra.
- Nhằm tăng khả năng truyền tải điện của đường dây cũng như máy biến áp. Khả năng truyền tải điện của đường dây và máy biến áp sẽ phụ thuộc vào điều kiện phát nóng có nghĩa là phụ thuộc vào dòng điện cho phép của chúng. Dòng điện chạy trên đường dây và máy biến áp được tính theo công thức:
Mới nhất: III. Biện pháp nâng cao hệ số công suấtCho \(u = U_0cos(ωt + φ) (V); i = I_0cosωt (A)\). Gọi U, I là điện áp hiệu dụng, dòng điện hiệu dụng của tải. Ta có: - Công suất tiêu thụ (trung bình, tác dụng, thực) của tải: \(P = UIcosφ = RI^2 (W) \).
- Công suất phản kháng: \(Q = XI^2 = UIsinφ (var)\).
- Công suất biểu kiến (toàn phần): \(S=UI=\sqrt{P^2+Q^2} (VA)\)
Với \(cosφ =\dfrac{R}{Z} (0 ≤ cosφ\le 1)\) \(X_L = Lω\): cảm kháng (Ω); \(X_c=\dfrac{1}{C_w}\) : dung kháng (Ω); \(X = X_L – X_C\): điện kháng (Ω); R: điện trở thuần của tải (Ω); Z: tổng trở của tải (Ω); ω = 2πf: tần số góc (rad/s); φ: độ lệch pha giữa u và i (rad). - Nếu u nhanh pha hơn i (φ > 0) thì tải có cosφ trễ (tải cảm).
- Nếu u chậm pha thua i (φ < 0) thì tải có cosφ sớm (tải dung).
Muốn nâng cao cosφ (tức φ → 0), nghĩa là muốn u, i tiến đến sự cùng pha thì ta cần phải mắc thêm tụ điện (gọi là tụ bù) để “chống lại” thành phần cảm kháng trong mạch. Trên đây là tất tần tật những gì bạn cần lưu ý khi tính hệ số công suất đối với đoạn mạch xoay chiều. Trong quá trình hoàn thiện nếu có gì thiếu xót, chúng tôi rất mong muốn nhận được sự quan tâm và góp ý của các bạn. Chúc các bạn học tốt! 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(φ$_{u}$ – φ$_{i}$) = 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/ Ý nghĩa của hệ số công suất cosφ:
Hệ số công suất cosφ trong mạch điện xoay chiều được xác định bằng biểu thức
\[cos\varphi =\dfrac{U_{R}}{U}=\dfrac{R}{Z}\] Giá trị 0 ≤ cos φ ≤ 1
Khi mạch điện xoay chiều xảy ra hiện tượng cộng hưởng
=> cos φ = 1 => P$_{max}$ = UI = I2R = \[\dfrac{U^{2}}{R}\] 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:
\[P_{hp}=I^{2}r=\dfrac{P^{2}}{U^{2}cos^{2}\varphi }r\] Trong đó: Từ biểu thức tính công suất hao phí => P$_{hp}$ 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 |Z$_{L}$ - Z$_{C}$|. Muốn tăng φ thì |Z$_{L}$ - Z$_{C}$| 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.
3/ 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)
Công tơ điện dùng để đo điện năng tiêu thụ 1 số điện = 1kWh = 1000(W).3600(s) = 3 600 000 (J)
Xem thêm:
Tổng hợp lý thuyết, bài tập vật lớp 12 chương dòng điện xoay chiều
nguồn: vật lí phổ thông ôn thi quốc gia | 
