Công suất tiêu thụ trung bình là gì

Công suất tiêu thụ điện của mạch điện xoay chiều. Hệ số công suất

I. Công suất của mạch điện xoay chiều

1. Biểu thức công suất

Xét một mạch điện xoay chiều hình sin có:

- Điện áp tức thời hai đầu mạch: \[u = U\sqrt 2 \cos \omega t\]

- Cường độ dòng điện tức thời trong mạch: \[i = I\sqrt 2 \cos \left[ {\omega t + \varphi } \right]\]

- Công suất tức thời trên đoạn mạch là:

\[\begin{array}{l}p = u.i = 2UI\cos \omega t.\cos \left[ {\omega t + \varphi } \right]\\ = UI\left[ {\cos \varphi + \cos \left[ {2\omega t + \varphi } \right]} \right]\end{array}\]

- Giá trị trung bình của công suất tiêu thụ trong một chu kì T:

\[P = \overline p = UI\left[ {\overline {\cos \varphi } + \overline {\cos \left[ {2\omega t + \varphi } \right]} } \right] = UI\cos \varphi \]

Suy ra công thức tính công suất tiêu thụ trung bình của mạch điện xoay chiều trong một thời gian dài nếu điện áp hiệu dụng và cường độ hiệu dụng không đổi là:

\[P = UI\cos \varphi \]

2. Điện năng tiêu thụ của mạch điên

Điện năng tiêu thụ của mạch điện trong thời gian t là: \[{\rm{W}} = P.t\]

II. Hệ số công suất

1. Biểu thức của hệ số công suất

Trong công thức: \[P = UI\cos \varphi \] thì \[\cos \varphi \] được gọi là hệ số công suất.

Vì \[\left| \varphi \right| < {90^0} \Rightarrow 0 \le \cos \varphi \le 1\]

2. Tầm quan trọng của hệ số công suất trong quá trình cung cấp và sử dụng điện năng

Công suất tiêu thụ trung bình của các thiết bị điện trong nhà máy cho bởi:

\[P = UI\cos \varphi ,\cos \varphi > 0\]

Suy ra: \[I = \frac{P}{{U\cos \varphi }}\] nên công suất hao phí trên đường dây tải [có điện trở r] là:

\[{P_{hp}} = r{I^2} = \frac{{r.{P^2}}}{{{U^2}{{\cos }^2}\varphi }}\]

Nếu hệ số công suất nhỏ thì công suất hao phí trên đường dây sẽ lớn, vì vậy người ta phải tìm cách nâng cao hệ số.

3. Tính hệ số công suất của mạch điện RLC nối tiếp

\[\cos \varphi = \frac{{{U_R}}}{U}\] hay \[\cos \varphi = \frac{R}{Z}\]

Công suất trung bình tiêu thụ trong một mạch điện xoay chiều bất kì được tính bởi:

\[P = UI\cos \varphi = {I^2}R\]

=> Công suất tiêu thụ trong mạch điện có R,L,C mắc nối tiếp bằng công suất tỏa nhiệt trên R.

Sơ đồ tư duy về công suất tiêu thụ của mạch điện xoay chiều. Hệ số công suất - Vật lí 12

Loigiaihay.com