Tổng hợp kiến thức Dòng điện xoay chiều

Chia sẻ: Nguyễn Ngân | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:16

2
730
lượt xem
256
download

Tổng hợp kiến thức Dòng điện xoay chiều

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Suất điện động xoay chiều Cho một khung dây dẫn phẳng quay đều với tốc độ góc ω quanh một trục Δ vuông góc với các đường sức của một từ trường đều có cảm ứng từ B . Theo định luật cảm ứng điện từ thì trong khung dây xuất hiện một suất điện động biến thiên tuần hoàn theo thời gian theo quy luật : cos( ) 0 e e = E wt +j

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Tổng hợp kiến thức Dòng điện xoay chiều

  1. Dòng điện xoay chiều Chủ đề I. Đại cương về dòng điện xoay chiều CHỦ ĐỀ I. ĐẠI CƯƠNG VỀ DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU A. TÓM TẮT KIẾN THỨC CĂN BẢN 1. Suất điện động xoay chiều ∆ Cho một khung dây dẫn phẳng quay đều với tốc độ góc ω quanh một trục ∆ vuông góc với cácđường sức của một từ trường đều có cảm ứng từ B . Theo định luật cảm ứng điện từ thì trong khung dây xuất  hiện một suất điện động biến thiên tuần hoàn theo n thời gian theo quy luật : B e = E0 cos(ωt + ϕ e ) ω trong đó : E0 > 0 là suất điện động cực đại e là suất điện động tức thời ω là tần số góc của suất điện động Khi khung dây quay đều trong từ trường, trong khung dây xuất ϕ e là pha ban đầu (pha ở thời điểm t = hiện suất điện động xoay chiều 0) (ωt + ϕ e ) là pha ở thời điểm t Chu kì T và tần số f của suất điện động e xác định theo tần số góc ω theo các công thức : 2π T= ω 1 ω f = = T 2π Suất điện động của máy phát điện xoay chiều cũng có dạng e = E0 cos(ωt + ϕ e ) . 2. Điện áp xoay chiều. Dòng điện xoay chiều Nối hai cực của máy phát điện xoay chiều với một đoạn mạch tiêu thụ điện thì giữa hai đầu đoạn mạch có một hiệu điện thế biến thiên điều hoà theo theo thời gian với tần số bằng tần số của suất điện động do máy phát điện tạo ra và được gọi là hiệu điện thế xoay chiều hay điện áp xoay chiều. Trong trường hợp tổng quát, biểu thức điện áp giữa hai đầu đoạn mạch điện xoay chiều nào đó và cường độ dòng điện qua nó có dạng lần lượt là : u = U 0 cos(ωt + ϕ u ) và i = I 0 cos(ωt + ϕ i ) trong đó : u là điện áp tức thời U0 là điện áp cực đại (biên độ của điện áp) ω là tần số góc của điện áp φu là pha ban đầu của điện áp (pha tại thời điểm t = 0) (ωt + ϕ u ) là pha tại thời điểm t của điện áp và i là cường độ tức thời của dòng điện I0 là cường độ cực đại (biên độ) của dòng điện ω là tần số góc của dòng điện φi là pha ban đầu của dòng điện (pha tại thời điểm t = 0) Thầy Đinh Trọng Nghĩa, giáo viên Vật lí, trường THPT chuyên Lê Khiết - Quảng Ngãi 1 Trang
  2. Dòng điện xoay chiều Chủ đề I. Đại cương về dòng điện xoay chiều (ωt + ϕ i ) là pha tại thời điểm t của dòng điện Độ lệch pha giữa điện áp u và cường độ dòng điện i là : ϕ = ϕu − ϕi Nếu φ > 0 thì u sớm pha (nhanh pha) so với i. Nếu φ < 0 thì u trễ pha (chậm pha) so với i. Nếu φ = 0 thì u đồng pha (cùng pha) với i. 3. Giá trị hiệu dụng Dòng điện xoay chiều cũng có tác dụng toả nhiệt như dòng điện một chiều. Xét về mặt toả nhiệt trong một thời gian dài thì dòng điện xoay chiều i = I 0 cos(ωt + ϕ i ) tương đương I0 với dòng điện một chiều không đổi có cường độ bằng . 2 Cường độ hiệu dụng của dòng điện xoay chiều bằng cường độ của một dòng điện không đổi, nếu cho hai dòng điện đó lần lượt đi qua cùng một điện trở trong những khoảng thời gian bằng nhau đủ dài thì nhiệt lượng toả ra bằng nhau. Nó có giá trị bằng cường độ cực đại chia cho 2 . Dòng điện xoay chiều i = I 0 cos(ωt + ϕ i ) có cường độ hiệu dụng là : I0 I= 2 Tương tự, điện áp xoay chiều u = U 0 cos(ωt + ϕu ) và suất điện động xoay chiều e = E0 cos(ωt + ϕ e ) có trị hiệu dụng lần lượt là : U0 U= 2 E0 E= 2 Để đo điện áp hiệu dụng và cường độ hiệu dụng của dòng điện xoay chiều người ta dùng vôn kế và ampe kế xoay chiều. B. MỘT SỐ BÀI TẬP Bài 1 : Một khung dây dẫn phẳng có diện tích S = 50 cm2, có N = 100 vòng dây, quay đều với tốc độ 50 vòng/giây quanh một trục vuông góc với các đường sức của một từ  trường đều có cảm ứng từ B = 0,1 T. Chọn gốc thời gian t = 0 là lúc vectơ pháp tuyến n  của diện tích S của khung dây cùng chiều với vectơ cảm ứng từ B và chiều dương là chiều quay của khung dây. a) Viết biểu thức xác định từ thông Φ qua khung dây. b) Viết biểu thức xác định suất điện động e xuất hiện trong khung dây. c) Vẽ đồ thị biểu diễn sự biến đổi của e theo thời gian. Bài giải : a) Khung dây dẫn quay đều với tốc độ góc : ω = 50.2π = 100π rad/s Thầy Đinh Trọng Nghĩa, giáo viên Vật lí, trường THPT chuyên Lê Khiết - Quảng Ngãi 2 Trang
  3. Dòng điện xoay chiều Chủ đề I. Đại cương về dòng điện xoay chiều  Tại thời điểm ban đầu t = 0, vectơ pháp tuyến n của diện tích S của khung dây có  chiều trùng với chiều của vectơ cảm ứng từ B của từ trường. Đến thời điểm t, pháp  tuyến n của khung dây đã quay được một góc bằng ωt . Lúc này từ thông qua khung dây là : φ = NBS cos(ωt ) Như vậy, từ thông qua khung dây biến thiên điều hoà theo thời gian với tần số góc ω và với giá trị cực đại (biên độ) là Ф0 = NBS. Thay N = 100, B = 0,1 T, S = 50 cm2 = 50. 10-4 m2 và ω = 100π rad/s ta được biểu thức của từ thông qua khung dây là : φ = 0,05 cos(100πt ) (Wb) b) Từ thông qua khung dây biến thiên điều hoà theo thời gian, theo định luật cảm ứng điện từ của Faraday thì trong khung dây xuất hiện một suất điện động cảm ứng. Suất điện động cảm ứng xuất hiện trong khung dây được xác định theo định luật Lentz : dφ  π e=− = −φ ' (t ) = ωNBS sin(ωt ) = ωNBS cos ωt −  dt  2 Như vậy, suất điện động cảm ứng xuất hiện trong khung dây biến đổi điều hoà theo thời gian với tần số góc ω và với giá trị cực đại (biên độ) là E0 = ωNBS. Thay N = 100, B = 0,1 T, S = 50 cm2 = 50. 10-4 m2 và ω = 100π rad/s ta được biểu thức xác định suất điện động xuất hiện trong khung dây là :  π e = 5π cos100πt −  (V)  2  π hay e ≈ 15,7 cos 314t −  (V)  2 c) Suất điện động xuất hiện trong khung dây biến đổi điều hoà theo thời gian với chu khì T và tần số f lần lượt là : 2π 2π T= = = 0,02 s ω 100π 1 1 f = = = 50 Hz T 0,02 Đồ thị biểu diễn sự biến đổi của suất điện động e theo thời gian t là đường hình sin có chu kì tuần hoàn T = 0,02 s. T Bảng giá trị của suất điện động e tại một số thời điểm đặc biệt như : 0 s, = 0,005 s, 4 T 3T 5T 3T = 0,01 s, = 0,015 s, T = 0,02 s, = 0,025 s và = 0,03 s : 2 4 4 2 t (s) 0 0,005 0,01 0,015 0,02 0,025 0,03 e (V) 0 15,7 0 -15,7 0 15,7 0 Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của e theo t như hình dưới : Thầy Đinh Trọng Nghĩa, giáo viên Vật lí, trường THPT chuyên Lê Khiết - Quảng Ngãi 3 Trang
  4. Dòng điện xoay chiều Chủ đề I. Đại cương về dòng điện xoay chiều e (V) + 15,7 0,015 0,03 0 0,005 0,01 0,02 0,025 t (s) - 15,7 Bài 2 : Biểu thức điện áp xoay chiều giữa hai đầu một đoạn mạch điện xoay chiều và  π cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch điện đó lần lượt là : u = 220 2 cos100π + (V )  4  π và i = 2 2 cos100πt − ( A) , với t tính bằng giây (s).  6 a) Xác định giá trị cực đại, tần số góc, chu kì, tần số, pha ban đầu của điện áp giữa hai đầu đoạn mạch. b) Xác định giá trị cực đại, tần số góc, chu kì, tần số, pha ban đầu của dòng điện chạy trong đoạn mạch. c) Xác định độ lệch pha giữa điện áp giữa hai đầu đoạn mạch và cường độ dòng điện chạy trong đoạn mạch. Bài giải :  π a) Từ biểu thức điện áp : u = 220 2 cos100π + (V ) , t tính bằng giây (s), ta suy ra giá  4 trị cực đại, tần số góc, chu kì, tần số, pha ban đầu của điện áp giữa hai đầu đoạn mạch lần lượt là : U 0 = 220 2 V ≈ 311 V ω = 100π rad/s ≈ 314 rad/s 2π 2π T= = = 0,02 s ω 100π 1 1 f = = = 50 Hz T 0,02 π ϕ u = rad 4 π b) Từ biểu thức cường độ dòng điện : i = 2 2 cos100πt − ( A) , t tính bằng giây (s), 6 ta suy ra giá trị cực đại, tần số góc, chu kì, tần số, pha ban đầu của dòng điện chạy trong đoạn mạch lần lượt là : I 0 = 2 2 A ≈ 2,83 A ω = 100π rad/s ≈ 314 rad/s 2π 2π T= = = 0,02 s ω 100π Thầy Đinh Trọng Nghĩa, giáo viên Vật lí, trường THPT chuyên Lê Khiết - Quảng Ngãi 4 Trang
  5. Dòng điện xoay chiều Chủ đề I. Đại cương về dòng điện xoay chiều 1 1 f = = = 50 Hz T 0,02 π ϕ i = − rad 6 c) Độ lệch pha giữa điện áp u giữa hai đầu đoạn mạch và cường độ i của dòng điện chạy trong đoạn mạch là : π  π  5π ϕ = ϕu − ϕi = −  −  = rad = 750 4  6 12 Như vậy, trong trường hợp này hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch nhanh pha hơn dòng điện chạy trong mạch một góc 750. Bài 3 : Dòng điện xoay chiều chạy qua một đoạn mạch có cường độ biến đổi điều hoà theo thời gian được mô tả bằng đồ thị ở hình dưới đây. i (A) +4 0,25 0,75 1,25 1,75 2,25 2,75 3,25 t (10-2 s) 0 -4 a) Xác định biên độ, chu kì và tần số của dòng điện. b) Đồ thị cắt trục tung tại điểm có toạ độ bao nhiêu ? Bài giải : a) Biên độ chính là giá trị cực đại I0 của cường độ dòng điện. Dựa vào đồ thị ta có biên độ của dòng điện này là : I0 = 4 A. Tại thời điểm 2,5.10-2 s, dòng điện có cường độ tức thời bằng 4 A. Thời điểm kế tiếp mà dòng điện có cường độ tức thời bằng 4 A là 2,25.10-2 s. Do đó chu kì của dòng điện này là : T = 2,25.10-2 – 0,25.10-2 = 2.10-2 s Tần số của dòng điện này là : 1 1 f = = = 50 Hz T 2.10 − 2 b) Biểu thức cường độ dòng điện xoay chiều này có dạng : i = I 0 cos(ωt + ϕ i ) Tần số góc của dòng điện này là : ω = 2πf = 2π .50 = 100π rad/s Tại thời điểm t = 0,25.10-2 s, dòng điện có cường độ tức thời i = I0 = 4 A, nên suy ra : I 0 cos(100π .0 + ϕ i ) = I 0 π  Hay cos + ϕ i  = 1 4  Thầy Đinh Trọng Nghĩa, giáo viên Vật lí, trường THPT chuyên Lê Khiết - Quảng Ngãi 5 Trang
  6. Dòng điện xoay chiều Chủ đề I. Đại cương về dòng điện xoay chiều π Suy ra : ϕi = − rad 4 Do đó biểu thức cường độ của dòng điện này là :  π  π i = I 0 cos100πt − ( A) = 4 cos100πt − ( A)  4  4 Tại thời điểm t = 0 thì dòng điện có cường độ tức thời là :  π I 4 i = I 0 cos100π .0 − ( A) = 0 = = 2 2 A ≈ 2,83 A  4 2 2 Vậy đồ thị cắt trục tung tại điểm có toạ độ (0 s, 2 2 A). Bài 4 : Biểu thức điện áp xoay chiều giữa hai đầu một đoạn mạch và cường độ dòng điện xoay chiều chạy qua đoạn mạch đó lần lượt là : u = 220 2 cos(100πt ) (V ) và i = 2 cos(100πt + 0,25) ( A) , với t tính bằng giây (s). Tính điện áp hiệu dụng giữa hai đầu đoạn mạch và cường độ hiệu dụng của dòng điện chạy qua đoạn mạch. Bài giải : Điện áp hiệu dụng giữa hai đầu đoạn mạch là : U0 220 2 U= = = 220 V 2 2 Cường độ hiệu dụng của dòng điện xoay chiều chạy qua đoạn mạch là : I0 2 I= = = 2 A ≈ 1,41 A 2 2 Bài 5 : Biểu thức cường độ dòng điện xoay chiều chạy qua một đoạn mạch là i = I 0 cos(100πt )( A) , với I0 > 0 và t tính bằng giây (s). Tính từ lúc 0 s, xác định thời điểm đầu tiên mà dòng điện có cường độ tức thời bằng cường độ hiệu dụng ? Bài giải : Cách 1 : Khi dòng điện có cường độ tức thời bằng cường độ hiệu dụng, nghĩa là : I0 i = I 0 cos(100πt ) = 2 1 π π Suy ra : cos(100πt ) = = cos hay 100πt = ± + k 2π , k ∈ Z 2 4 4 1 1 Do đó : t=± +k , k ∈Z 400 50 Ta chọn k nguyên sao cho t có giá trị dương bé nhất. 1 Với k = 0 thì t có giá trị dương bé nhất bằng s. 400 Vậy tính từ lúc 0 s, thời điểm đầu tiên mà dòng điện có cưòng độ tức thời bằng cưòng 1 độ hiệu dụng là s. 400 Cách 2 : Biểu thức cường độ dòng điện i = I 0 cos(100πt )( A) giống về mặt toán học với biểu thức li độ x = A cos(ωt ) của chất điểm dao động cơ điều hoà. Do đó, tính từ lúc 0 s, Thầy Đinh Trọng Nghĩa, giáo viên Vật lí, trường THPT chuyên Lê Khiết - Quảng Ngãi 6 Trang
  7. Dòng điện xoay chiều Chủ đề I. Đại cương về dòng điện xoay chiều tìm thời điểm đầu tiên để dòng điện có cường độ tức thời bằng cường độ hiệu dụng I0 i=I= cũng giống như tính từ lúc 0 s, tìm thời điểm đầu tiên để chất điểm dao động 2 A cơ điều hoà có li độ x = . Vì pha ban đầu của dao động bằng 0, nghĩa là lúc 0 s thì chất 2 điểm đang ở vị trí giới hạn x = A, nên thời điểm cần tìm chính bằng thời gian ngắn nhất để A chất điểm đi từ vị trí giới hạn x = A đến vị trí có li độ x = . Ta sử dụng tính chất hình 2 chiếu của một chất điểm chuyển động tròn đều lên một đường thẳng nằm trong mặt phẳng quỹ đạo là một dao động điều hoà với cùng chu kì để giải bài toán này. Thời gian ngắn nhất để chất điểm dao động điều hoà chuyển động từ vị trí có li độ x = A A đến vị trí có li độ x = (từ P đến D) chính bằng thời gian chất điểm chuyển động tròn 2 đều với cùng chu kì đi từ P đến Q theo cung tròn PQ. Tam giác ODQ vuông tại D và có OQ = A, A + OD = nên ta có : (C) Q 2 OD 2 cos α = = α D P OQ 2 A A x π O Suy ra : α= rad 4 2 Thời gian chất điểm chuyển động tròn đều đi từ P đến Q theo cung tròn PQ là : π α 4 1 t= = = ω ω 4ω Trong biểu thức của dòng điện, thì tần số góc ω = 100π rad/s nên ta suy ra tính từ lúc 0 s thì thời điểm đầu tiên mà dòng điện có cường độ tức thời bằng cường độ hiệu dụng là : π π 1 t= = = s 4ω 4.100π 400 Bài 6. Dòng điện xoay chiều chạy qua một đoạn mạch có biểu thức i = 2 2 cos(100πt )( A) , t tính bằng giây (s). Viết biểu thức điện áp u giữa hai đầu đoạn π mạch, biết điện áp này sớm pha góc so với dòng điện và có trị hiệu dụng là 12 V. 3 Bài giải : Biểu thức cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch : i = 2 2 cos(100πt )( A) , t tính bằng giây (s). Biểu thức điện áp giữa hai đầu đoạn mạch có dạng : u = U 0 cos(ωt + ϕ ) Thầy Đinh Trọng Nghĩa, giáo viên Vật lí, trường THPT chuyên Lê Khiết - Quảng Ngãi 7 Trang
  8. Dòng điện xoay chiều Chủ đề I. Đại cương về dòng điện xoay chiều Dòng điện i chạy qua đoạn mạch biến thiên điều hoà cùng tần số với điện áp giữa hai đầu đoạn mạch nên tần số góc của điện áp u là : ω = 100π rad/s Biên độ của điện áp u là : U 0 = U 2 = 12 2 V π Điện áp u sớm pha hơn dòng điện i một góc nên pha của điện áp u là : 3  π 100πt +  rad  3 Vậy biểu thức điện áp u giữa hai đầu đoạn mạch là :  π u = 12 2 cos100πt + (V ) , t tính bằng giây (s)  3 Bài 7. Dòng điện xoay chiều hình sin chạy qua một đoạn mạch có biểu thức  2π  i = I 0 cos t  , với I0 là biên độ và T là chu kì của dòng điện. Xác định điện lượng chuyển T  qua tiết diện thẳng của dây dẫn đoạn mạch trong thời gian bằng a) một phần tư chu kì dòng điện tính từ thời điểm 0 s. b) một phần hai chu kì dòng điện tính từ thời điểm 0 s. Bài giải : Cường độ i của dòng điện chạy trong dây dẫn bằng đạo hàm bậc nhất của điện lượng q chuyển qua tiết diện thẳng của dây dẫn theo thời gian t : dq i= = q' (t ) dt Suy ra điện lượng chuyển qua tiết diện thẳng của dây dẫn trong thời gian rất bé dt là : dq = idt 1 a) Điện lượng chuyển qua tiết diện thẳng của dây dẫn trong thời gian bằng T tính 4 từ thời điểm 0 s là : T T  2π   2π  4 4 q = ∫ I 0 cos t dt = I 0 ∫ cos t dt 0 T  0 T  T T  2π  4 T  2π T   2π  I T q = I0. sin  t  = I0. sin  .  − sin  .0  = 0 2π  T 0 2π  T 4  T  2π 1 b) Điện lượng chuyển qua tiết diện thẳng của dây dẫn trong thời gian bằng T tính 2 từ thời điểm 0 s là : T T  2π   2π  2 2 q = ∫ I 0 cos t dt = I 0 ∫ cos t dt 0 T  0 T  Thầy Đinh Trọng Nghĩa, giáo viên Vật lí, trường THPT chuyên Lê Khiết - Quảng Ngãi 8 Trang
  9. Dòng điện xoay chiều Chủ đề I. Đại cương về dòng điện xoay chiều T T  2π  2 T  2π T   2π  q = I0. sin t  = I0. sin  .  − sin  .0  = 0 2π T 0 2π  T 2  T  Lưu ý : Các hàm điều hoà có dạng x = A cos(ωt + ϕ ) hoặc x = A sin(ωt + ϕ ) thì tích phân 2π của nó theo biến t với cận trên và cận dưới chênh nhau một lượng bằng chu kì T = của ω nó hoặc bằng một số nguyên chu kì của nó thì bằng 0. Thầy Đinh Trọng Nghĩa, giáo viên Vật lí, trường THPT chuyên Lê Khiết - Quảng Ngãi 9 Trang
  10. Dòng điện xoay chiều Chủ đề I. Đại cương về dòng điện xoay chiều C. CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM Câu 1: Nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều dựa trên A. từ trường quay. B. hiện tượng quang điện. C. hiện tượng tự cảm. D. hiện tượng cảm ứng điện từ. Câu 2: Khung dây kim loại phẳng có diện tích S, có N vòng dây, quay đều với tốc độ góc ω  quanh trục vuông góc với đường sức của một từ trường đều B . Chọn gốc thời gian t = 0 s   là lúc pháp tuyến n của khung dây có chiều trùng với chiều của vectơ cảm ứng từ B . Biểu thức xác định từ thông φ qua khung dây là A. φ = NBS sin(ωt ) . B. φ = NBS cos(ωt ) . C. φ = ωNBS sin(ωt ) . D. φ = ωNBS cos(ωt ) . Câu 3: Khung dây kim loại phẳng có diện tích S = 50 cm2, có N = 100 vòng dây, quay đều với tốc độ 50 vòng/giây quanh trục vuông góc với đường sức của một từ trường đều B =  0,1 T. Chọn gốc thời gian t = 0 s là lúc pháp tuyến n của khung dây có chiều trùng với  chiều của vectơ cảm ứng từ B . Biểu thức xác định từ thông φ qua khung dây là A. φ = 0,05 sin(100πt )( Wb) . B. φ = 500 sin(100πt )( Wb) . C. φ = 0,05 cos(100πt )( Wb) . D. φ = 500 cos(100πt )( Wb) . Câu 4: Khung dây kim loại phẳng có diện tích S, có N vòng dây, quay đều với tốc độ góc ω  quanh trục vuông góc với đường sức của một từ trường đều B . Chọn gốc thời gian t = 0 s   là lúc pháp tuyến n của khung dây có chiều trùng với chiều của vectơ cảm ứng từ B . Biểu thức xác định suất điện động cảm ứng e xuất hiện trong khung dây là A. e = NBS sin(ωt ) . B. e = NBS cos(ωt ) . C. e = ωNBS sin(ωt ) . D. e = ωNBS cos(ωt ) . Câu 5: Khung dây kim loại phẳng có diện tích S = 100 cm2, có N = 500 vòng dây, quay đều với tốc độ 3 000 vòng/phút quanh quanh trục vuông góc với đường sức của một từ trường  đều B = 0,1 T. Chọn gốc thời gian t = 0 s là lúc pháp tuyến n của khung dây có chiều trùng  với chiều của vectơ cảm ứng từ B . Biểu thức xác định suất điện động cảm ứng e xuất hiện trong khung dây là A. e = 15,7 sin(314t )(V) . B. e = 157 sin(314t )(V) . C. e = 15,7 cos(314t )(V) . D. e = 157 cos(314t )(V) . Câu 6: Khung dây kim loại phẳng có diện tích S = 40 cm2, có N = 1 000 vòng dây, quay đều với tốc độ 3 000 vòng/phút quanh quanh trục vuông góc với đường sức của một từ trường đều B = 0,01 T. Suất điện động cảm ứng e xuất hiện trong khung dây có trị hiệu dụng bằng A. 6,28 V. B. 8,88 V. C. 12,56 V. D. 88,8 V. Câu 7: Cách nào sau đây không thể tạo ra một suất điện động xoay chiều (suất điện động biến đổi điều hoà) trong một khung dây phẳng kim loại ? A. Làm cho từ thông qua khung dây biến thiên điều hoà. B. Cho khung dây quay đều trong một từ trường đều quanh một trục cố định nằm trong mặt phẳng khung dây và vuông góc với đường sức từ trường. C. Cho khung dây chuyển động thẳng đều theo phương cắt các đường sức từ trường của một từ trường đều. D. Cho khung dây quay đều trong lòng của một nam châm vĩnh cửu hình chữ U (nam châm móng ngựa) xung quanh một trục cố định nằm trong mặt phẳng khung dây và vuông góc với đường sức từ trường của nam châm. Thầy Đinh Trọng Nghĩa, giáo viên Vật lí, trường THPT chuyên Lê Khiết - Quảng Ngãi 10 Trang
  11. Dòng điện xoay chiều Chủ đề I. Đại cương về dòng điện xoay chiều Câu 8: Phát biểu nào sau đây là đúng nhất khi nói về điện áp dao động điều hoà (gọi tắt là điện áp xoay chiều) ? A. Điện áp dao động điều hòa là một điện áp biến thiên đều đặn theo thời gian. B. Biểu thức điện áp dao động điều hoà có dạng u = U 0 cos(ωt + ϕ u ) , trong đó U 0 , ω là những hằng số, còn ϕ u là hằng số phụ thuộc vào điều kiện ban đầu. C. Điện áp dao động điều hòa là một điện áp tăng giảm đều đặn theo thời gian. D. Điện áp dao động điều hòa là một điện áp biến thiên tuần hoàn theo thời gian. Câu 9: Phát biểu nào sau đây là đúng nhất khi nói về dòng điện xoay chiều hình sin ? A. Cường độ biến đổi tuần hoàn theo thời gian. B. Chiều dòng điện thay đổi tuần hoàn theo thời gian. C. Chiều và cường độ thay đổi đều đặn theo thời gian. D. Chiều thay đổi tuần hoàn và cường độ biến thiên điều hoà theo thời gian. Câu 10: Phát biểu nào sau đây là đúng nhất khi nói về dòng điện xoay chiều hình sin ? Dòng điện xoay chiều hình sin có A. cường độ biến thiên tuần hoàn theo thời gian. B. cường độ biến thiên điều hoà theo thời gian. C. pha biến thiên tuần hoàn theo thời gian. D. chiều dòng điện biến thiên điều hoà theo thời gian. Câu 11: Phát biểu nào sau đây là không đúng khi nói về dòng điện xoay chiều hình sin ? Dòng điện xoay chiều hình sin có A. chiều thay đổi tuần hoàn theo thời gian. B. cường độ biến thiên điều hoà theo thời gian. C. cường độ trung bình trong một chu kì là khác không. D. cường độ hiệu dụng bằng cường độ cực đại chia cho 2 . Câu 12: Khi có một dòng điện xoay chiều hình sin i = I 0 cos(ωt ) chạy qua một điện trở 2π thuần R trong thời gian t khá lớn ( t >> ) thì nhiệt lượng Q toả ra trên điện trở R trong ω thời gian đó là A. Q = I 0 R t . B. Q = ( I 0 2 ) 2 Rt . C. Q = I 0 Rt . D. Q = 0,5 I 0 Rt . 2 2 2 Câu 13: Dòng điện xoay chiều chạy qua điện trở thuần R = 10 Ω có biểu thức i = 2 cos(120πt )( A) , t tính bằng giây (s). Nhiệt lượng Q toả ra trên điện trở trong thời gian t = 2 min là A. Q = 60 J. B. Q = 80 J. C. Q = 2 400 J. D. Q = 4 800 J. Câu 14: Một dòng điện xoay chiều đi qua điện trở R = 25 Ω trong thời gian t = 120 s thì nhiệt lượng toả ra trên điện trở là Q = 6 000 J. Cường độ hiệu dụng của dòng điện xoay chiều này là A. 2 A. B. 3 A. C. 2 A. D. 3 A. Câu 15: Xét về tác dụng toả nhiệt trong một thời gian dài thì dòng điện xoay chiều hình sin i = I 0 cos(ωt + ϕ i ) tương đương với một dòng điện không đổi có cường độ bằng I0 2 I A. 2I 0 . B. 2I 0 . . C. D. 0 . 2 2 Thầy Đinh Trọng Nghĩa, giáo viên Vật lí, trường THPT chuyên Lê Khiết - Quảng Ngãi 11 Trang
  12. Dòng điện xoay chiều Chủ đề I. Đại cương về dòng điện xoay chiều Cường độ của một dòng điện xoay chiều có biểu thức i = I 0 cos(ωt + ϕ i ) . Cường độ hiệu dụng của dòng điện xoay chiều này là I0 I0 A. I = 2I 0 . B. I = 2I 0 . C. I = . D. I = . 2 2 Câu 16: Dòng điện xoay chiều có biểu thức i = 2 3 cos(200πt )( A) , t tính bằng giây (s), có cường độ hiệu dụng là A. 2 A. B. 2 3 A. C. 3 A. D. 6 A. Câu 17: Chọn phát biểu đúng khi nói về cường độ hiệu dụng của dòng điện xoay chiều. A. Cường độ hiệu dụng đo được bằng ampe kế một chiều. B. Giá trị của cường độ hiệu dụng đo được bằng ampe kế xoay chiều. C. Cường độ hiệu dụng của dòng điện xoay chiều bằng cường độ dòng điện không đổi. D. Giá trị của cường độ hiệu dụng được tính bởi công thức I = 2I 0 , trong đó I 0 là cường độ cực đại của dòng điện xoay chiều.  π Câu 18: Một dòng điện xoay chiều hình sin có biểu thức i = cos100πt + ( A) , t tính bằng  3 giây (s). Kết luận nào sau đây là không đúng ? A. Tần số của dòng điện là 50 Hz. B. Chu kì của dòng điện là 0,02 s. C. Biên độ của dòng điện là 1 A. D. Cường độ hiệu dụng của dòng điện là 2 A.  π Câu 19: Cho dòng điện xoay chiều có biểu thức i = 2 cos100πt + ( A) , t tính bằng giây (s).  3 Trong giây đầu tiên tính từ 0 s, dòng điện xoay chiều này đổi chiều được mấy lần ? A. 314 lần. B. 50 lần. C. 100 lần. D. 200 lần. Câu 20: Dòng điện xoay chiều chạy qua một đoạn mạch có biểu thức  π 1 i = 5 2 cos100πt − ( A) , t tính bằng giây (s). Vào thời điểm t = s thì dòng điện chạy  3 300 trong đoạn mạch có cường độ A. cực đại. B. cực tiểu. C. bằng không. D. bằng cường độ hiệu dụng. Câu 21: Dòng điện xoay chiều chạy qua một đoạn mạch có biểu thức  π 1 i = 2 2 cos100πt − ( A) , t tính bằng giây (s). Vào thời điểm t = s thì dòng điện chạy  2 400 trong đoạn mạch có cường độ A. cực đại. B. cực tiểu. C. bằng không. D. bằng cường độ hiệu dụng. Câu 22: Dòng điện xoay chiều chạy qua một đoạn mạch có biểu thức i = 2 2 cos(100πt ) ( A) , 1 t tính bằng giây (s). Vào thời điểm t = s thì dòng điện chạy trong đoạn mạch có cường 300 độ tức thời bằng bao nhiêu và cường độ dòng điện đang tăng hay đang giảm ? Thầy Đinh Trọng Nghĩa, giáo viên Vật lí, trường THPT chuyên Lê Khiết - Quảng Ngãi 12 Trang
  13. Dòng điện xoay chiều Chủ đề I. Đại cương về dòng điện xoay chiều A. 1,0 A và đang giảm. B. 1,0 A và đang tăng. C. 2 và đang tăng. D. 2 và đang giảm. Câu 23: Giá trị của điện áp hiệu dụng trong mạng điện dân dụng ở nước ta A. bằng 110 V. B. bằng 220 V. C. thay đổi từ - 220 V đến + 220 V. D. thay đổi từ - 110 V đến + 110 V. Câu 24: Điện áp giữa hai đầu một đoạn mạch có biểu thức u = 110 2 cos(100πt )(V ) , t tính bằng giây (s). Điện áp hiệu dụng giữa hai đầu của đoạn mạch này là A. 110 V. B. 110 2 V. C. 220 V. D. 220 2 V. Câu 25: Vôn kế và ampe kế xoay chiều là những dụng cụ dùng để đo A. giá trị tức thời của điện áp và cường độ dòng điện xoay chiều. B. giá trị trung bình của điện áp và cường độ dòng điện xoay chiều. C. giá trị cực đại của điện áp và cường độ dòng điện xoay chiều. D. giá trị hiệu dụng của điện áp và cường độ dòng điện xoay chiều. Câu 26: Dòng điện chạy qua một đoạn mạch có biểu thức i = I 0 cos(100πt − 0,5π ) , t tính bằng giây (s). Trong khoảng thời gian từ 0 (s) đến 0,01 (s), cường độ tức thời của dòng điện có giá trị bằng 0,5I0 vào những thời điểm 1 2 1 3 A. ( s ) và (s) . ( s ) và B. (s) . 400 400 200 200 1 3 1 5 C. ( s ) và (s) . D. ( s ) và (s) . 400 400 600 600 Câu 27: Dòng điện chạy qua một đoạn mạch có biểu thức i = I 0 cos(100πt ) , t tính bằng giây (s). Trong khoảng thời gian từ 0 (s) đến 0,01 (s), cường độ tức thời của dòng điện có giá trị bằng 0,5I0 vào thời điểm 2 1 1 7 A. (s) . B. (s) . C. (s) . D. (s) . 300 300 600 300 Câu 28: Điện áp xoay chiều giữa hai đầu một đoạn mạch biến đổi điều hoà theo thời gian được mô tả bằng đồ thị ở hình dưới đây. Biểu thức điện áp tức thời giữa hai đầu đoạn mạch này là u (V) + 200 0 1 5 4 11 7 17 10 t (10-2 s) - 100 3 6 3 - 200 6 3 6 3  2π   2π  A. u = 200 cos100πt − (V ) . B. u = 200 cos100πt + (V ) .  3   3  Thầy Đinh Trọng Nghĩa, giáo viên Vật lí, trường THPT chuyên Lê Khiết - Quảng Ngãi 13 Trang
  14. Dòng điện xoay chiều Chủ đề I. Đại cương về dòng điện xoay chiều  5π   5π  C. u = 200 cos100πt − (V ) . D. u = 200 cos100πt + (V ) .  6   6   π Câu 29: Điện áp giữa hai đầu một đoạn mạch có biểu thức u = 220 2 cos100πt − (V ) , t  2 tính bằng giây (s). Tính từ thời điểm 0 s, tìm thời điểm đầu tiên điện áp có giá trị tức thời bằng giá trị hiệu dụng và điện áp đang giảm ? 1 3 1 2 A. (s) . B. (s) . C. (s) . D. (s) . 400 400 600 300  π Câu 30: Điện áp giữa hai đầu một đoạn mạch có biểu thức u = 220 2 cos100πt − (V ) , t  2 tính bằng giây (s). Tại một thời điểm t1 ( s) nào đó điện áp đang giảm và có giá trị tức thời là 110 2 (V ) . Hỏi vào thời điểm t 2 ( s) = t1 ( s) + 0,005( s) thì điện áp có giá trị tức thời bằng bao nhiêu ? A. − 110 3 (V ) . B. + 110 3 (V ) . C. − 110 6 (V ) . D. + 110 6 (V ) . Câu 31: Dòng điện xoay chiều chạy qua một đoạn mạch có cường độ biến đổi điều hoà theo thời gian được mô tả bằng đồ thị ở hình dưới đây. Biểu thức cường độ tức thời của dòng điện xoay chiều chạy qua đoạn mạch điện này là i (A) +2 0,25 2,25 0,75 1,25 1,75 2,75 t (10-2 s) 0 -2  2π   2π  A. i = 2 cos100πt − ( A) . B. i = 2 cos100πt + ( A) .  3   3   3π   3π  C. i = 2 cos100πt − ( A) . D. i = 2 cos100πt + ( A) .  4   4  Câu 32: Dòng điện xoay chiều chạy qua một đoạn mạch có biểu thức i = 2 cos(120πt ) ( A) , t tính bằng giây (s). Trong giây đầu tiên tính từ thời điểm 0 s, dòng điện có cường độ bằng không được mấy lần ? A. 50 lần. B. 60 lần. C. 100 lần. D. 120 lần. Câu 33: Một đèn neon đặt dưới điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng U = 220(V ) và tần số f = 50( Hz ) . Biết đèn sáng khi điện áp giữa hai cực của nó không nhỏ hơn 200(V ) . Hỏi trong một giây có bao nhiêu lần đèn sáng ? A. 2 lần. B. 50 lần. C. 100 lần. D. 200 lần. Thầy Đinh Trọng Nghĩa, giáo viên Vật lí, trường THPT chuyên Lê Khiết - Quảng Ngãi 14 Trang
  15. Dòng điện xoay chiều Chủ đề I. Đại cương về dòng điện xoay chiều Câu 34: Một đèn điện có ghi 110 V – 75 W được dùng với dòng điện xoay chiều có tần số f = 50( Hz ) . Cho biết bóng đèn sáng bình thường. Điện áp cực đại giữa hai đầu của dây tóc bóng đèn là A. 110(V ) . B. 110 2 (V ) . C. 220(V ) . D. 220 2 (V ) . Câu 35: Một đèn neon đặt dưới điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng U = 220(V ) và tần số f = 50( Hz ) . Biết đèn sáng khi điện áp giữa hai cực của nó không nhỏ hơn 155,6(V ) (coi bằng 110 2 (V ) ). Tỉ số giữa thời gian đèn sáng và thời gian đèn tắt trong một chu kì của dòng điện là A. 1 : 1 . B. 2 : 1 . C. 1 : 2 . D. 2 : 5 . Câu 36: Dòng điện xoay chiều chạy qua một đoạn mạch có biểu thức  π i = 2 sin 100πt + ( A) , t tính bằng giây (s). Tính từ lúc 0( s ) , thời điểm đầu tiên mà dòng  2 điện có cường độ bằng cường độ hiệu dụng là 1 1 1 1 A. (s) . B. (s) . C. (s) . D. (s) . 100 300 400 600 Câu 37: Hình bên là đồ thị biểu diễn sự u(t) i(t) biến đổi của điện áp giữa hai đầu một u, i đoạn mạch xoay chiều và cường độ dòng điện chạy trong đoạn mạch đó theo thời 0 t gian. Kết luận nào sau đây là đúng khi nói về độ lệch pha giữa u (t) và i (t) ? π A. u (t) chậm pha so với i (t) một góc rad. 2 π B. u (t) nhanh pha so với i (t) một góc rad. 2 2π C. u (t) chậm pha so với i (t) một góc rad. 3 2π D. u (t) nhanh pha so với i (t) một góc rad. 3 Câu 38: Dòng điện xoay chiều chạy qua một đoạn mạch có biểu thức i = 0,5 cos(100πt ) ( A) , t tính bằng giây (s). Tính từ lúc 0( s ) , dòng điện có cường độ bằng không lần thứ ba vào thời điểm 1 3 5 9 A. (s) . B. (s) . C. (s) . D. (s) . 200 200 200 200  π Câu 39: Dòng điện chạy qua một đoạn mạch có biểu thức i = 2 cos100πt − ( A) , t tính  2 bằng giây (s). Trong khoảng thời gian từ 0 (s) đến 0,01 (s), cường độ tức thời của dòng điện có giá trị bằng cường độ hiệu dụng vào những thời điểm 1 3 1 3 A. ( s ) và (s) . B. ( s ) và (s) . 600 600 200 200 Thầy Đinh Trọng Nghĩa, giáo viên Vật lí, trường THPT chuyên Lê Khiết - Quảng Ngãi 15 Trang
  16. Dòng điện xoay chiều Chủ đề I. Đại cương về dòng điện xoay chiều 1 3 1 5 C. ( s ) và (s) . D. ( s ) và (s) . 400 400 600 600 Câu 40: Dòng điện xoay chiều chạy qua một đoạn mạch có biểu thức  π i = 2 2 cos100πt − ( A) , t tính bằng giây (s). Vào một thời điểm nào đó, dòng điện đang  2 tăng và có cường độ tức thời bằng cường độ hiệu dụng thì khoảng thời gian ngắn nhất sau đó để dòng điện lại có cường độ tức thời bằng cường độ hiệu dụng nhưng đang giảm là 1 1 2 1 A. (s) . B. (s) . C. (s) . D. (s) . 400 200 100 300 Câu 41: Vào cùng một thời điểm nào đó, hai dòng điện xoay chiều i1 = I 0 cos(ωt + ϕ1 ) và i2 = I 0 cos(ωt + ϕ 2 ) đều có cùng giá trị tức thời là 0,5 2 I 0 nhưng một dòng điện đang giảm, còn một dòng điện đang tăng. Kết luận nào sau đây là đúng ? A. Hai dòng điện dao động cùng pha. B. Hai dòng điện dao động ngược pha. C. Hai dòng điện dao động lệch pha nhau góc 1200. D. Hai dòng điện dao động vuông pha (lệch pha nhau góc 900). Câu 42: Vào cùng một thời điểm nào đó, hai dòng điện xoay chiều i1 = I 0 cos(ωt + ϕ1 ) và i2 = I 0 cos(ωt + ϕ 2 ) đều có cùng giá trị tức thời là 0,5I 0 nhưng một dòng điện đang giảm, còn một dòng điện đang tăng. Hai dòng điện này lệch pha nhau một góc bằng π 2π 5π 4π A. . B. . C. . D. . 6 3 6 3 Câu 43: Dòng điện xoay chiều chạy qua một đoạn mạch có biểu thức  π i = 2 2 cos100πt − ( A) , t tính bằng giây (s). Vào một thời điểm nào đó, dòng điện đang  2 có cường độ tức thời bằng − 2 2 ( A) thì sau đó ít nhất là bao lâu để dòng điện có cường độ tức thời bằng 6 ( A) ? 1 1 5 2 A. (s) . B. (s) . C. (s) . D. (s) . 600 300 600 300 Câu 44: Dòng điện xoay chiều hình sin chạy qua một đoạn mạch có biểu thức có biểu thức  π cường độ là i = I 0 cos ωt −  , I0 > 0. Tính từ lúc t = 0( s ) , điện lượng chuyển qua tiết diện  2 thẳng của dây dẫn của đoạn mạch đó trong thời gian bằng nửa chu kì của dòng điện là π 2I 0 πI 0 2I 0 A. 0. B. . C. . D. . ω ω 2 ω Câu 45: Dòng điện xoay chiều hình sin chạy qua một đoạn mạch có biểu thức cường độ là i = I 0 cos(ωt + ϕ i ) , I0 > 0. Điện lượng chuyển qua tiết diện thẳng của dây dẫn đoạn mạch đó trong thời gian bằng chu kì của dòng điện là π 2I 0 πI 0 2I 0 A. 0. B. . C. . D. . ω ω 2 ω Thầy Đinh Trọng Nghĩa, giáo viên Vật lí, trường THPT chuyên Lê Khiết - Quảng Ngãi 16 Trang
Đồng bộ tài khoản