I. GIỚI THIỆU VỀ DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU

1. Dòng điện xoay chiều là gì?

Định nghĩa: Dòng điện xoay chiều (AC – Alternating Current) là dòng điện có cường độ và chiều biến thiên điều hòa theo thời gian.

Đặc điểm:

• Chiều dòng điện: Thay đổi tuần hoàn (đổi chiều liên tục)
• Độ lớn: Biến thiên theo quy luật hàm sin hoặc cosin
• Chu kỳ: Lặp lại sau một khoảng thời gian nhất định

Tần số sử dụng:

• Việt Nam, châu Á, châu Âu: $f = 50$ Hz
• Mỹ, Nhật Bản: $f = 60$ Hz

So sánh với dòng một chiều (DC):

• Dòng một chiều: Chiều và độ lớn không đổi
• Dòng xoay chiều: Chiều và độ lớn thay đổi tuần hoàn

2. Phân loại

Dòng điện xoay chiều 1 pha:

• Sử dụng trong sinh hoạt gia đình
• Điện áp tiêu chuẩn: 220V
• Gồm 2 dây: dây pha và dây trung tính (dây 0)
• Công suất nhỏ: thường dưới 5 kW

Dòng điện xoay chiều 3 pha:

• Sử dụng trong công nghiệp
• Điện áp tiêu chuẩn: 380V (điện áp dây)
• Gồm 3 hoặc 4 dây
• Công suất lớn: từ vài kW đến hàng MW

3. Các đại lượng đặc trưng

Mối liên hệ:

• $T = \frac{1}{f}$
• $\omega = 2\pi f = \frac{2\pi}{T}$

II. CÔNG THỨC DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU 1 PHA

1. Biểu thức dòng điện tức thời

📌 Công thức cơ bản:

$$\boxed{i = I_0 \sin(\omega t + \varphi_i)}$$

Hoặc cũng có thể: $i = I_0 \cos(\omega t + \phi_i)$

Trong đó:

• $i$: Cường độ dòng điện tức thời tại thời điểm $t$ (A)
• $I_0$: Cường độ cực đại hay biên độ dòng điện (A)
• $\omega$: Tần số góc (rad/s), $\omega = 2\pi f$
• $t$: Thời gian (s)
• $\varphi_i$: Pha ban đầu của dòng điện (rad hoặc độ)

Tương tự cho điện áp:

$$u = U_0 \sin(\omega t + \varphi_u)$$

Ví dụ 1: Cho dòng điện có biểu thức $i = 2\sin(100\pi t + \frac{\pi}{6})$ A. Xác định các đại lượng đặc trưng?

Lời giải:

Bước 1: So sánh với dạng chuẩn $i = I_0\sin(\omega t + \varphi_i)$

• Cường độ cực đại: $I_0 = 2$ A
• Tần số góc: $\omega = 100\pi$ rad/s
• Pha ban đầu: $\varphi_i = \frac{\pi}{6}$ rad = 30°

Bước 2: Tính tần số $$f = \frac{\omega}{2\pi} = \frac{100\pi}{2\pi} = 50 \text{ Hz}$$

Bước 3: Tính chu kỳ $$T = \frac{1}{f} = \frac{1}{50} = 0.02 \text{ s} = 20 \text{ ms}$$

Kết luận:

• $I_0 = 2$ A
• $f = 50$ Hz
• $T = 20$ ms
• $\varphi_i = 30°$

2. Quan hệ cường độ hiệu dụng và cực đại

Định nghĩa: Cường độ hiệu dụng là giá trị không đổi của dòng một chiều mà tác dụng nhiệt của nó trên một điện trở bằng tác dụng nhiệt trung bình của dòng xoay chiều trên cùng điện trở đó.

📌 Công thức hiệu dụng:

$$\boxed{I = \frac{I_0}{\sqrt{2}}}$$

Hoặc:

$$\boxed{I_0 = I\sqrt{2}}$$

Với: $\sqrt{2} \approx 1.414$

Tương tự cho điện áp:

$$\boxed{U = \frac{U_0}{\sqrt{2}}} \quad \text{hoặc} \quad \boxed{U_0 = U\sqrt{2}}$$

Ví dụ 2: Điện áp hiệu dụng của mạng điện sinh hoạt là $U = 220$ V. Tính điện áp cực đại?

Lời giải: $$U_0 = U\sqrt{2} = 220\sqrt{2} \approx 220 \times 1.414 = 311 \text{ V}$$

Kết luận: Điện áp cực đại khoảng 311 V.

Lưu ý quan trọng:

• Các thiết bị điện thường ghi giá trị hiệu dụng
• Ampe kế, vôn kế xoay chiều đo giá trị hiệu dụng
• Công thức $I = \frac{I_0}{\sqrt{2}}$ chỉ đúng cho dòng điện hình sin

3. Định luật Ohm trong mạch xoay chiều

📌 A. Mạch chỉ có điện trở thuần R

Định luật Ohm: $$\boxed{I = \frac{U}{R}}$$

Đặc điểm:

• Dòng điện và điện áp cùng pha: $\varphi_u = \varphi_i$
• Tổng trở $Z = R$
• Công suất: $P = UI = I^2R = \frac{U^2}{R}$

📌 B. Mạch có R, L, C

Định luật Ohm tổng quát:

$$\boxed{I = \frac{U}{Z}}$$

Trong đó $Z$ là tổng trở của mạch:

$$\boxed{Z = \sqrt{R^2 + (Z_L – Z_C)^2}}$$

Với:

• $Z_L = \omega L = 2\pi f L$: Cảm kháng (Ω)
  • $L$: Độ tự cảm của cuộn dây (H – henry)
• $Z_C = \frac{1}{\omega C} = \frac{1}{2\pi f C}$: Dung kháng (Ω)
  • $C$: Điện dung của tụ điện (F – farad)
• $R$: Điện trở thuần (Ω)

Chú ý:

• Tổng trở $Z$ có đơn vị là Ω (ohm)
• $Z \geq R$ (tổng trở luôn lớn hơn hoặc bằng điện trở thuần)
• Khi $Z_L = Z_C$ thì $Z = R$ (cộng hưởng)

Ví dụ 3: Mạch RLC có $R = 100$ Ω, $Z_L = 200$ Ω, $Z_C = 50$ Ω, $U = 200$ V. Tính cường độ dòng điện?

Lời giải:

Bước 1: Tính tổng trở $$Z = \sqrt{R^2 + (Z_L – Z_C)^2}$$ $$= \sqrt{100^2 + (200 – 50)^2}$$ $$= \sqrt{10000 + 22500}$$ $$= \sqrt{32500} \approx 180.3 \text{ Ω}$$

Bước 2: Tính cường độ dòng điện $$I = \frac{U}{Z} = \frac{200}{180.3} \approx 1.11 \text{ A}$$

Kết luận: Cường độ dòng điện hiệu dụng là 1.11 A.

4. Độ lệch pha

Định nghĩa: Độ lệch pha $\varphi$ là hiệu số pha giữa điện áp và dòng điện.

📌 Công thức góc lệch pha:

$$\boxed{\tan \varphi = \frac{Z_L – Z_C}{R}}$$

Hoặc:

$$\boxed{\cos \varphi = \frac{R}{Z}}$$

Phân loại theo dấu của $\varphi$:

Trường hợp 1: $\varphi > 0$ (hay $Z_L > Z_C$)

• Điện áp $u$ sớm pha hơn dòng điện $i$
• Mạch có tính cảm kháng (cuộn dây chiếm ưu thế)
• Biểu thức: $u = U_0\sin(\omega t + \varphi)$, $i = I_0\sin(\omega t)$

Trường hợp 2: $\varphi < 0$ (hay $Z_L < Z_C$)

• Điện áp $u$ trễ pha hơn dòng điện $i$
• Mạch có tính dung kháng (tụ điện chiếm ưu thế)

Trường hợp 3: $\varphi = 0$ (hay $Z_L = Z_C$)

• Điện áp $u$ và dòng điện $i$ cùng pha
• Mạch xảy ra cộng hưởng

5. Điều kiện cộng hưởng

Cộng hưởng điện xảy ra khi cảm kháng bằng dung kháng.

📌 Điều kiện cộng hưởng:

$$\boxed{Z_L = Z_C}$$

Hay:

$$\omega L = \frac{1}{\omega C}$$

Khi đó:

• Tổng trở nhỏ nhất: $Z = R$
• Cường độ dòng điện cực đại: $I = I_{max} = \frac{U}{R}$
• Độ lệch pha: $\varphi = 0$ (cùng pha)
• Hệ số công suất: $\cos\varphi = 1$

Tần số cộng hưởng:

Từ điều kiện $\omega L = \frac{1}{\omega C}$:

$$\omega^2 = \frac{1}{LC}$$

$$\omega = \frac{1}{\sqrt{LC}}$$

Tần số cộng hưởng:

$$\boxed{f_0 = \frac{1}{2\pi\sqrt{LC}}}$$

6. Công suất trong mạch xoay chiều

📌 A. Công suất tức thời

$$p = u \cdot i$$

Công suất tức thời biến thiên theo thời gian.

📌 B. Công suất trung bình (Công suất tiêu thụ)

$$\boxed{P = U \cdot I \cdot \cos\varphi}$$

Trong đó:

• $P$: Công suất tiêu thụ trung bình (W – watt)
• $U$: Điện áp hiệu dụng (V)
• $I$: Cường độ hiệu dụng (A)
• $\cos\varphi$: Hệ số công suất

Đối với mạch RLC:

$$P = I^2 R = \frac{U^2 R}{Z^2}$$

Giải thích: Chỉ có điện trở thuần $R$ mới tiêu thụ công suất (chuyển thành nhiệt). Cuộn cảm và tụ điện không tiêu thụ công suất.

📌 C. Hệ số công suất

$$\boxed{\cos\varphi = \frac{R}{Z} = \frac{P}{UI}}$$

Ý nghĩa:

• $0 \leq \cos\varphi \leq 1$
• $\cos\varphi = 1$: Mạch thuần điện trở (hoặc cộng hưởng)
• $\cos\varphi$ nhỏ: Hiệu suất sử dụng điện năng thấp

Nâng cao hệ số công suất:

• Dùng tụ bù để nâng cao $\cos\varphi$
• Giảm tổn thất điện năng

Ví dụ 4: Mạch có $U = 220$ V, $I = 5$ A, $\cos\varphi = 0.8$. Tính công suất tiêu thụ?

Lời giải: $$P = UI\cos\varphi = 220 \times 5 \times 0.8 = 880 \text{ W}$$

Kết luận: Công suất tiêu thụ là 880 W.

7. Các công thức liên quan

Điện áp trên các phần tử:

$$\boxed{\begin{cases} U_R = I \cdot R \\ U_L = I \cdot Z_L = I \omega L \\ U_C = I \cdot Z_C = \frac{I}{\omega C} \end{cases}}$$

Định luật Ohm cho từng phần tử:

$$\boxed{\begin{cases} I = \frac{U_R}{R} \\ I = \frac{U_L}{Z_L} \\ I = \frac{U_C}{Z_C} \end{cases}}$$

Liên hệ điện áp (Định lý Pythagorean):

$$\boxed{U^2 = U_R^2 + (U_L – U_C)^2}$$

Giải thích: Do $U_R$ cùng pha với $i$, còn $U_L$ sớm pha $90°$ và $U_C$ trễ pha $90°$ so với $i$, nên ta có công thức trên (giản đồ Fresnel).

III. CÔNG THỨC DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU 3 PHA

1. Định nghĩa dòng điện 3 pha

Hệ thống dòng điện 3 pha là hệ thống gồm ba dòng điện xoay chiều có:

• Cùng tần số
• Cùng biên độ (hay cùng cường độ hiệu dụng)
• Lệch pha nhau $\frac{2\pi}{3}$ rad (tương đương 120°)

Biểu thức 3 dòng điện:

$$\boxed{\begin{cases} i_1 = I_0\sin(\omega t) \\ i_2 = I_0\sin\left(\omega t – \frac{2\pi}{3}\right) \\ i_3 = I_0\sin\left(\omega t – \frac{4\pi}{3}\right) \end{cases}}$$

Đặc điểm quan trọng:

$$i_1 + i_2 + i_3 = 0 \quad \text{(tại mọi thời điểm)}$$

Ý nghĩa: Tổng ba dòng điện luôn bằng 0, do đó có thể tiết kiệm một dây dẫn (dùng 3 dây thay vì 6 dây).

2. Hai cách đấu mạch 3 pha

📌 A. Đấu hình sao (Y – Star connection)

Sơ đồ:

      Pha A ───┐
               │
      Pha B ───┼─── O (điểm trung tính - dây N)
               │
      Pha C ───┘

Đặc điểm:

• Ba đầu cuối của ba cuộn dây nối chung tại một điểm gọi là điểm trung tính (N)
• Có thể có hoặc không có dây trung tính (dây 0)
• Tổng cộng: 3 dây pha + 1 dây trung tính (nếu có) = 4 dây

Quan hệ điện áp:

$$\boxed{U_d = U_p\sqrt{3}}$$

Quan hệ dòng điện:

$$\boxed{I_d = I_p}$$

Trong đó:

• $U_d$: Điện áp dây – điện áp giữa hai pha bất kỳ
• $U_p$: Điện áp pha – điện áp giữa một pha và điểm trung tính
• $I_d$: Dòng điện dây – dòng điện chạy trên dây pha
• $I_p$: Dòng điện pha – dòng điện chạy qua tải

Ví dụ về hệ thống 380V/220V:

Đây là hệ thống điện 3 pha đấu sao phổ biến ở Việt Nam:

• Điện áp dây: $U_d = 380$ V (giữa 2 pha bất kỳ)
• Điện áp pha: $U_p = 220$ V (giữa 1 pha và dây trung tính)

Kiểm tra: $U_p\sqrt{3} = 220\sqrt{3} \approx 220 \times 1.732 = 381$ V ≈ 380 V ✓

📌 B. Đấu hình tam giác (Δ – Delta connection)

Sơ đồ:

    Pha A ───────── Pha B
      │               │
      │               │
      └───── Pha C ───┘

Đặc điểm:

• Ba cuộn dây mắc nối tiếp thành một vòng kín
• Không có điểm trung tính
• Chỉ có 3 dây pha

Quan hệ điện áp:

$$\boxed{U_d = U_p}$$

Quan hệ dòng điện:

$$\boxed{I_d = I_p\sqrt{3}}$$

Giải thích:

• Điện áp dây = điện áp pha (vì mỗi tải nối trực tiếp giữa hai dây pha)
• Dòng điện dây lớn hơn dòng điện pha $\sqrt{3}$ lần (do tổng hợp vectơ)

3. Công thức tính dòng điện 3 pha

📌 A. Đấu hình sao (Y)

Dòng điện pha:

$$\boxed{I_p = \frac{U_p}{Z_p}}$$

Dòng điện dây:

$$\boxed{I_d = I_p = \frac{U_p}{Z_p} = \frac{U_d}{\sqrt{3}Z_p}}$$

Trong đó:

• $Z_p$: Tổng trở của mỗi pha (Ω)
• $U_d = U_p\sqrt{3}$

Ví dụ 5: Mạch 3 pha đấu sao có $U_d = 380$ V, mỗi pha có $Z_p = 22$ Ω. Tính $I_d$?

Lời giải:

Bước 1: Tính điện áp pha $$U_p = \frac{U_d}{\sqrt{3}} = \frac{380}{\sqrt{3}} \approx \frac{380}{1.732} \approx 219.4 \text{ V}$$

Bước 2: Tính dòng điện pha $$I_p = \frac{U_p}{Z_p} = \frac{219.4}{22} \approx 10 \text{ A}$$

Bước 3: Dòng điện dây $$I_d = I_p = 10 \text{ A}$$

Kết luận: Dòng điện dây là 10 A.

📌 B. Đấu hình tam giác (Δ)

Dòng điện pha:

$$\boxed{I_p = \frac{U_p}{Z_p} = \frac{U_d}{Z_p}}$$

Dòng điện dây:

$$\boxed{I_d = I_p\sqrt{3} = \frac{U_d\sqrt{3}}{Z_p}}$$

Lưu ý: Vì $U_p = U_d$ nên ta có $I_p = \frac{U_d}{Z_p}$

Ví dụ 6: Mạch 3 pha đấu tam giác có $U_d = 380$ V, mỗi pha có $Z_p = 38$ Ω. Tính $I_d$?

Lời giải:

Bước 1: Điện áp pha $$U_p = U_d = 380 \text{ V}$$

Bước 2: Dòng điện pha $$I_p = \frac{U_p}{Z_p} = \frac{380}{38} = 10 \text{ A}$$

Bước 3: Dòng điện dây $$I_d = I_p\sqrt{3} = 10 \times 1.732 = 17.32 \text{ A}$$

Kết luận: Dòng điện dây là 17.32 A.

4. Công suất trong mạch 3 pha

📌 A. Công suất mỗi pha

$$\boxed{P_p = U_p I_p \cos\varphi}$$

Trong đó:

• $P_p$: Công suất tiêu thụ của một pha (W)
• $\cos\varphi$: Hệ số công suất

📌 B. Công suất toàn mạch (3 pha)

$$\boxed{P = 3P_p = 3U_p I_p \cos\varphi}$$

Hoặc viết theo điện áp dây và dòng dây:

Công thức chung cho cả đấu sao và tam giác:

$$\boxed{P = \sqrt{3} U_d I_d \cos\varphi}$$

Chứng minh:

Đấu sao: $U_d = U_p\sqrt{3}$, $I_d = I_p$ $$P = 3U_pI_p\cos\varphi = 3 \cdot \frac{U_d}{\sqrt{3}} \cdot I_d \cdot \cos\varphi = \sqrt{3}U_dI_d\cos\varphi$$

Đấu tam giác: $U_d = U_p$, $I_d = I_p\sqrt{3}$ $$P = 3U_pI_p\cos\varphi = 3 \cdot U_d \cdot \frac{I_d}{\sqrt{3}} \cdot \cos\varphi = \sqrt{3}U_dI_d\cos\varphi$$

Ví dụ 7: Động cơ 3 pha có $U_d = 380$ V, $I_d = 10$ A, $\cos\varphi = 0.8$. Tính công suất tiêu thụ?

Lời giải:

Áp dụng công thức: $$P = \sqrt{3} U_d I_d \cos\varphi$$ $$= \sqrt{3} \times 380 \times 10 \times 0.8$$ $$= 1.732 \times 380 \times 10 \times 0.8$$ $$= 5266 \text{ W} \approx 5.3 \text{ kW}$$

Kết luận: Công suất tiêu thụ khoảng 5.3 kW.

IV. BẢNG CÔNG THỨC TỔNG HỢP

A. Dòng điện xoay chiều 1 pha

B. Dòng điện xoay chiều 3 pha

Công suất 3 pha (cả 2 cách đấu):

$$\boxed{P = \sqrt{3} U_d I_d \cos\varphi = 3U_p I_p \cos\varphi}$$

C. So sánh 1 pha và 3 pha

V. MẸO VÀ LƯU Ý

1. Mẹo nhớ công thức

Mẹo 1: Hiệu dụng và cực đại

“Chia căn 2 từ cực đại xuống hiệu dụng, nhân căn 2 từ hiệu dụng lên cực đại”

• Cực đại → Hiệu dụng: Chia $\sqrt{2}$
  • $I = \frac{I_0}{\sqrt{2}}$
• Hiệu dụng → Cực đại: Nhân $\sqrt{2}$
  • $I_0 = I\sqrt{2}$

Mẹo 2: Đấu 3 pha – Nhớ theo chữ cái

Đấu SAO (Y):

“SAO – Áp nhân căn 3”

• Sao → Điện áp nhân $\sqrt{3}$
• $U_d = U_p\sqrt{3}$
• Dòng điện giữ nguyên: $I_d = I_p$

Đấu TAM GIÁC (Δ):

“TAM GIÁC – Dòng nhân căn 3”

• Tam giác → Dòng nhân $\sqrt{3}$
• $I_d = I_p\sqrt{3}$
• Điện áp giữ nguyên: $U_d = U_p$

Mẹo 3: Công suất 3 pha

“Công suất 3 pha luôn có căn 3 khi dùng điện áp dây và dòng dây”

$$P = \sqrt{3} U_d I_d \cos\varphi$$

Cách nhớ: Nhìn thấy $U_d$ và $I_d$ → nhớ ngay $\sqrt{3}$

2. Các sai lầm thường gặp

❌ SAI LẦM 1: Nhầm $I_0$ và $I$ (cực đại vs hiệu dụng)

Sai: Dùng $I_0$ để tính công suất: $P = UI_0\cos\varphi$ ❌

Đúng: Dùng $I$ hiệu dụng: $P = UI\cos\varphi$ ✓

Lưu ý: Công thức công suất luôn dùng giá trị hiệu dụng!

❌ SAI LẦM 2: Quên $\sqrt{3}$ trong công thức 3 pha

Sai: $P = U_d I_d \cos\varphi$ ❌

Đúng: $P = \sqrt{3} U_d I_d \cos\varphi$ ✓

❌ SAI LẦM 3: Nhầm lẫn giữa đấu sao và tam giác

Nhầm: Đấu sao mà dùng $I_d = I_p\sqrt{3}$ ❌

Đúng:

• Đấu sao: $I_d = I_p$, $U_d = U_p\sqrt{3}$ ✓
• Đấu tam giác: $I_d = I_p\sqrt{3}$, $U_d = U_p$ ✓

❌ SAI LẦM 4: Quên $\cos\varphi$ trong công suất

Sai: $P = UI$ ❌

Đúng: $P = UI\cos\varphi$ ✓

Chỉ khi $\cos\varphi = 1$ thì $P = UI$

❌ SAI LẦM 5: Tính sai $P = UI$ cho mạch có L, C

Sai: Cho rằng toàn bộ $UI$ đều chuyển thành công suất ❌

Đúng: Chỉ phần $P = UI\cos\varphi = I^2R$ chuyển thành nhiệt ✓

3. Kiểm tra kết quả

Kiểm tra 1: Hiệu dụng luôn nhỏ hơn cực đại

$$I = \frac{I_0}{\sqrt{2}} \approx 0.707 I_0$$

Nếu $I > I_0$ → Sai!

Kiểm tra 2: Công suất 3 pha gấp 3 lần 1 pha

Nếu cùng điều kiện ($U_p$, $I_p$, $\cos\varphi$): $$P_{3\text{ pha}} = 3P_{1\text{ pha}}$$

Kiểm tra 3: Hệ số công suất

$$0 \leq \cos\varphi \leq 1$$

Nếu $\cos\varphi > 1$ hoặc $< 0$ → Sai!

Kiểm tra 4: Hệ thống 380V/220V

Trong hệ thống đấu sao: $$220\sqrt{3} = 220 \times 1.732 = 381 \approx 380 \text{ V}$$ ✓

VI. BÀI TẬP MẪU

Dạng 1: Tính hiệu dụng từ biểu thức

Đề bài: Cho dòng điện có biểu thức $i = 4\sin(100\pi t)$ A. Tính $I$, $f$, $T$?

Lời giải:

Bước 1: Xác định $I_0$, $\omega$

• So sánh với $i = I_0\sin(\omega t + \varphi_i)$
• $I_0 = 4$ A
• $\omega = 100\pi$ rad/s

Bước 2: Tính cường độ hiệu dụng $$I = \frac{I_0}{\sqrt{2}} = \frac{4}{\sqrt{2}} = \frac{4\sqrt{2}}{2} = 2\sqrt{2} \approx 2.83 \text{ A}$$

Bước 3: Tính tần số $$f = \frac{\omega}{2\pi} = \frac{100\pi}{2\pi} = 50 \text{ Hz}$$

Bước 4: Tính chu kỳ $$T = \frac{1}{f} = \frac{1}{50} = 0.02 \text{ s} = 20 \text{ ms}$$

Đáp án: $I = 2.83$ A, $f = 50$ Hz, $T = 20$ ms

Dạng 2: Tính I trong mạch RLC

Đề bài: Mạch RLC có $R = 100$ Ω, $Z_L = 200$ Ω, $Z_C = 50$ Ω, $U = 200$ V. Tính cường độ dòng điện?

Lời giải:

Bước 1: Tính tổng trở $$Z = \sqrt{R^2 + (Z_L – Z_C)^2}$$ $$= \sqrt{100^2 + (200 – 50)^2}$$ $$= \sqrt{10000 + 22500}$$ $$= \sqrt{32500} \approx 180.3 \text{ Ω}$$

Bước 2: Tính cường độ dòng điện $$I = \frac{U}{Z} = \frac{200}{180.3} \approx 1.11 \text{ A}$$

Đáp án: $I \approx 1.11$ A

Dạng 3: Tính công suất 1 pha

Đề bài: Mạch có $U = 220$ V, $I = 5$ A, $\cos\varphi = 0.8$. Tính công suất tiêu thụ?

Lời giải:

Áp dụng công thức: $$P = UI\cos\varphi = 220 \times 5 \times 0.8 = 880 \text{ W}$$

Đáp án: $P = 880$ W

Dạng 4: Đấu sao – Tính dòng điện

Đề bài: Mạch 3 pha đấu sao có $U_d = 380$ V, mỗi pha có $Z_p = 22$ Ω. Tính $I_d$?

Lời giải:

Bước 1: Tính điện áp pha $$U_p = \frac{U_d}{\sqrt{3}} = \frac{380}{\sqrt{3}} \approx \frac{380}{1.732} \approx 219.4 \text{ V}$$

Bước 2: Tính dòng điện pha $$I_p = \frac{U_p}{Z_p} = \frac{219.4}{22} \approx 10 \text{ A}$$

Bước 3: Dòng điện dây (đấu sao) $$I_d = I_p = 10 \text{ A}$$

Đáp án: $I_d = 10$ A

Dạng 5: Đấu tam giác – Tính dòng điện

Đề bài: Mạch 3 pha đấu tam giác có $U_d = 380$ V, mỗi pha có $Z_p = 38$ Ω. Tính $I_d$?

Lời giải:

Bước 1: Điện áp pha (đấu tam giác) $$U_p = U_d = 380 \text{ V}$$

Bước 2: Dòng điện pha $$I_p = \frac{U_p}{Z_p} = \frac{380}{38} = 10 \text{ A}$$

Bước 3: Dòng điện dây (đấu tam giác) $$I_d = I_p\sqrt{3} = 10 \times 1.732 = 17.32 \text{ A}$$

Đáp án: $I_d \approx 17.3$ A

Dạng 6: Công suất 3 pha

Đề bài: Động cơ 3 pha có $U_d = 380$ V, $I_d = 15$ A, $\cos\varphi = 0.85$. Tính công suất tiêu thụ?

Lời giải:

Áp dụng công thức công suất 3 pha: $$P = \sqrt{3} U_d I_d \cos\varphi$$ $$= \sqrt{3} \times 380 \times 15 \times 0.85$$ $$= 1.732 \times 380 \times 15 \times 0.85$$ $$= 8396 \text{ W} \approx 8.4 \text{ kW}$$

Đáp án: $P \approx 8.4$ kW

VII. KẾT LUẬN

Bài viết đã trình bày đầy đủ công thức dòng điện xoay chiều 1 pha và 3 pha:

Dòng điện xoay chiều 1 pha:

• Hiệu dụng: $I = \frac{I_0}{\sqrt{2}}$
• Định luật Ohm: $I = \frac{U}{Z}$
• Công suất: $P = UI\cos\varphi$
• Cộng hưởng: $Z_L = Z_C$

Dòng điện xoay chiều 3 pha:

• Đấu sao: $U_d = U_p\sqrt{3}$, $I_d = I_p$
• Đấu tam giác: $U_d = U_p$, $I_d = I_p\sqrt{3}$
• Công suất: $P = \sqrt{3}U_dI_d\cos\varphi$

6 dạng bài tập có lời giải chi tiết

Lời khuyên học tập

📌 Phân biệt rõ cực đại ($I_0$) và hiệu dụng ($I$) – Công thức công suất luôn dùng giá trị hiệu dụng

📌 Nhớ kỹ $\sqrt{3}$ trong công thức 3 pha:

• Đấu sao: Điện áp nhân $\sqrt{3}$
• Đấu tam giác: Dòng điện nhân $\sqrt{3}$
• Công suất: Luôn có $\sqrt{3}$

📌 Nắm vững hai cách đấu:

• Đấu sao: Có điểm trung tính, 4 dây
• Đấu tam giác: Không có trung tính, 3 dây

📌 Luôn nhớ $\cos\varphi$ trong công suất:

• $P = UI\cos\varphi$ (không phải $P = UI$)
• Chỉ khi cộng hưởng mới có $\cos\varphi = 1$

📌 Luyện tập nhiều dạng bài:

• Từ 1 pha đến 3 pha
• Từ lý thuyết đến thực tế
• Vẽ giản đồ vector để hiểu rõ hơn

Cô Trần Thị Bình

(Người kiểm duyệt, ra đề)

Chức vụ: Tổ trưởng chuyên môn Tổ Lý – Hóa – Sinh tại Edus

Trình độ: Cử nhân Sư phạm Vật lý, Hoá Học, Bằng Thạc sĩ, Chức danh nghề nghiệp Giáo viên THPT – Hạng II, Tin học ứng dụng cơ bản, Ngoại ngữ B1

Kinh nghiệm: 12+ năm kinh nghiệm tại Trường THPT Gia Định