http://lophocthem.com Phone: 01689.996.187 vuhoangbg@gmail.com
DÒNG ĐIN XOAY CHIU CH ĐỀ 3: CÔNG SUT DÒNG ĐIN XOAY CHIU
1
I. KIN THC
1 Công sut to nhit trên đon mch RLC:
P = UIcos
ϕ
;
2
2
2 2
L C
U
P = RI = R
R + (Z - Z )
2. Đon mch RLC có R, L, C thay đổi:
*Khi R thay đổi:
2 2
2
2
2
L C
L C
U U
P = RI =
(Z - Z )
+ (Z - Z ) =
+
2
RRR
P
max
khi
L C
R Z Z
=
2
max
2
L C
U
P
Z Z
=
=>
2 2
ax
2 2
M
L C
U U
Z Z R
= =
P
* Khi R=R
1
hoc R=R
2
thì P có cùng giá tr P < P
max
.
- Ta có:
2
2
2 2
L C
RU
P I R
R (Z Z )
= = +
2 2 2
L C
P.R U R P.(Z Z ) 0
+ =
- Gii phương trình bc 2 tìm nghim R. có 2 nghim: R
1
và R
2
- Theo Định lý Viet ta có: Ta có
2
2
1 2 1 2
; ( )
L C
U
R R R R Z Z+ = =
P
Theo cosi:
1 2
R R R
=
thì
2
ax
1 2
2
M
U
R R
=P
* Trường hp cun dâyđin tr R
0
:
2 2
0 ax
0
2 2( )
L C M
L C
U U
R Z Z R
Z Z R R
= = =
+
P
2 2
2 2
0 ax 2 2
0
0 0
( )
2( )
2 ( ) 2
L C RM
L C
U U
R R Z Z
R R
R Z Z R
= +
= = +
+ +
P
L hay C thay đổi:
2
2 2
L
U
P R
R + (Z - )
C
=Z
=> P
max
khi
C
- Z
L
Z
=0
C
Z
=
L
Z
=> P
max
=
2
U
R
* Khi
2
1
L
C
ω
=
thì I
Max
, U
Rmax
; P
Max
còn U
LCMin
= 0
* Khi
2
1
C
L
ω
=
thì I
Max
, U
Rmax
; P
Max
còn U
LCMin
=0
* Khi
1
LC
ω
=
thì I
Max
.,U
Rmax
; P
Max
còn U
LCMin
=0
-Trường hp cosϕ = 0 tc ϕ = ±
2
π
: Mch ch L, hoc C, hoc c L C
không có R thì: P = 0.
+ Nâng cao h s công sut cosϕ để gim cường độ dòng đin nhm gim hao phí đin
năng trên đường dây ti đin.
CH ĐỀ 3. CÔNG SUT CA DÒNG ĐIN XOAY CHIU
http://lophocthem.com Phone: 01689.996.187 vuhoangbg@gmail.com
DÒNG ĐIN XOAY CHIU CH ĐỀ 3: CÔNG SUT DÒNG ĐIN XOAY CHIU
2
VÍ D MINH HA
VD1: Cho mch đin AB, trong đó C =
F
4
10
4
π
, L =
H
π
2
1
, r = 25 mc ni tiếp.Biu thc
hiu đin thế gia hai đầu mch u
AB
= 50
2
cos 100πt V .Tính công sut ca toàn mch ?
A. 50W B.25W C.100W D.50
2
W
HD:
Công sut tiêu th ca mch đin : P = I
2
.r = 2.25=50 W, hoc : P =UICos ϕ => Chn A
VD2 (TN 2011). Đặt đin áp xoay chiu u = 200
2
cos100πt (V) vào hai đầu mt đon mch
AB gm đin tr thun 100 , cun cm thun L t đin C mc ni tiếp. Khi đó, biu thc
đin áp gia hai đầu t đin u
C
= 100
2
cos(100πt -
2
π
) (V). ng sut tiêu th ca đon
mch AB bng
A. 200 W. B. 100 W. C. 400 W. D. 300 W.
HD. Đin áp gia hai bn t tr pha
2
π
so vi cường độ dòng đin nên u i cùng pha (ϕ = 0)
P = P
max
=
R
U
2
= 400 W. => Đáp án C.
VD3(CĐ 2011). Đặt đin áp
150 2 os100
u c t
π
=
(V) o hai đầu đon mch gm đin tr thun,
cun cm thun và t đin mc ni tiếp thì đin áp hiu dng gia hai đu đin tr thun là 150
V. H s công sut ca mch là
A.
3
2
. B. 1. C.
1
2
. D.
3
3
.
HD. Đin áp hiu dng gia hai đầu đin tr thun bng đin áp hiu dng gia hai đu đon
mch nên có cng hưởng đin: cosϕ = 1. => Đáp án B.
VD4 (CĐ 2009). Đặt đin áp
u 100cos( t )
6
π
= ω +
(V) vào hai đu đon mch đin tr thun,
cun cm thun t đin mc ni tiếp thì dòng đin qua mch
i 2cos( t )
3
π
= ω +
(A). Công
sut tiêu th ca đon mch là
A.
100 3
W. B. 50 W. C.
50 3
W. D. 100 W.
HD. ϕ = ϕ
u
- ϕ
i
= -
6
π
; P = UIcosϕ = 50
3
W. => Đáp án C.
VD5 (TN 2011). Đặt đin áp u = U
0
cos(100πt -
6
π
) (V) vào hai đầu đon mch R, L, C mc
ni tiếp thì cường độ dòng đin qua mch là i =
0
I cos(100 t )(A)
6
π +
. H s công sut ca
đon mch bng
A. 0,50. B. 0,71. C. 1,00. D. 0,86.
HD. ϕ = ϕ
u
- ϕ
i
= -
3
π
; cosϕ = 0,5. =>Đáp án A.
http://lophocthem.com Phone: 01689.996.187 vuhoangbg@gmail.com
DÒNG ĐIN XOAY CHIU CH ĐỀ 3: CÔNG SUT DÒNG ĐIN XOAY CHIU
3
VD6 (CĐ 2009). Đặt đin áp
u 100 2 cos t
= ω
(V), ω thay đổi được vào hai đu đon mch
gm đin tr thun 200 , cun cm thun có độ t cm
25
36
π
H và t đin đin dung
4
10
π
F
mc ni tiếp. Công sut tiêu th ca đon mch là 50 W. Giá tr ca ω
A. 150π rad/s. B. 50π rad/s. C. 100π rad/s. D. 120π rad/s.
HD. I =
R
P
= 0,5 A; cosϕ =
UI
P
= 1
ωL =
C
ω
1
ω =
LC
1
120π rad/s. =>Đáp án D.
VD7 (TN 2009). Đặt mt đin áp xoay chiu tn s f = 50 Hz và giá tr hiu dng U = 80 V vào
hai đầu đon mch RLC ni tiếp. Biết cun cm thun L =
π
6,0
H, t đin đin dung C =
π
4
10
F và công sut ta nhit trên đin tr R là 80 W. Giá tr ca đin tr thun R là
A. 80 . B. 30 . C. 20 . D. 40 .
HD. Z
L
= 2πL = 60 ; Z
C
=
fC
π
2
1
= 100 ;
P =
2
2
Z
RU
=
22
2
)(
CL ZZR
RU
+
80 =
22
2
40
80
+
R
R
R
2
– 80R + 40
2
= 0 R = 40 . => Đáp án D.
VD8 (CĐ 2010). Đặt đin áp u =
U 2 cos t
ω
(V) vào hai đầu đon mch gm cun cm thun
mc ni tiếp vi mt biến tr R. ng vi hai giá tr R
1
= 20 R
2
= 80 ca biến tr thì
công sut tiêu th trong đon mch đều bng 400 W. Giá tr ca U là
A. 400 V. B. 200 V. C. 100 V. D.
100 2
V.
HD. P
1
=
22
1
1
2
L
ZR
RU
+
= P
2
=
22
2
2
2
L
ZR
RU
+
80
2
+ Z
2
L
= 4.20
2
+ 4.Z
2
L
Z
L
= 40 ; U =
1
22
1
)(
R
ZRP
L
+
= 200 V.=> Đáp án B.
VD9 (CĐ 2012). Đặt đin áp u = U
0
cos(ωt +
3
π
) vào hai đầu đon mch có đin tr thun, cun
cm thun t đin mc ni tiếp. Biết cường đ dòng đin trong mch biu thc i =
6
cos(ωt +
6
π
) (A) và công sut tiêu th ca đon mch bng 150 W. Giá tr U
0
bng
A. 100 V. B. 100
3
V. C. 120 V. D. 100
2
V.
HD. ϕ = ϕ
u
- ϕ
i
=
6
π
; P =
2
1
U
0
I
0
cosϕ U
0
=
ϕ
cos
2
0
I
P
= 100
2
V. => Đáp án D.
VD10: Chn câu đúng. Hiu đin thế gia hai đầu mt đon mch xoay chiu là:
u = 100
2
cos(100πt - π/6)(V) và cường độ dũng đin qua mch là i = 4
2
cos(100πt - π/2)(A).
Công sut tiêu th ca đon mch đó là:
A. 200W. B. 600W. C. 400W. D. 800W.
HD: Vi ϕ =ϕu -ϕi = - π/6- (-π/2) = π/3 ; I= 4A; U =100V
http://lophocthem.com Phone: 01689.996.187 vuhoangbg@gmail.com
DÒNG ĐIN XOAY CHIU CH ĐỀ 3: CÔNG SUT DÒNG ĐIN XOAY CHIU
4
Dùng
. . os
P U I c
ϕ
=
= 200W. => CHN A.
VD11: Cho mch đin xoay chiu như nh v ,
200cos100 ( )
AB
u t V
π
=
, t có đin dung )(
.
2
10
4
FC
π
=,
cun y thun cm có đ t cm
1
( )
L H
π
=
, R biến đổi đưc t 0 đến 200
.
Tính R để ng sut tiêu th P ca mch cc đi. Tính công sut cc đại đó.
A. B.200W C.50W D.250W
HD: Công sut cc đại khi R = |Z
L
– Z
C
| và P
max
= ||.2
2
CL
ZZ
U
=100W => Chn A
VD12: Cho đon mch RLC ni tiếp, cun dây thun cm và đin tr R thay đi được. Đặt vào
hai đầu đon mch đin áp xoay chiu giá tr hiu dng U = 200V. Khi R = R
1
R = R
2
thì
mch có cùng công sut. Biết R
1
+ R
2
= 100. Công sut ca đon mch khi R = R
1
bng
A. 400W. B. 220W. C. 440W D. 880W
HD: P
1
= P
2
1
2 2
1 L C
R
R + (Z Z )
=
2
2 2
2 L C
R
R + (Z Z )
(Z
L
– Z
C
)
2
= R
1
.R
2
P
1
=
2
1
2 2
1 L C
U R
R + (Z Z )
=
2
1
2
1 1 2
U R
R + R R
=
2
1 2
U
R + R
= 400W.
VD13. Đặt đin áp xoay chiu giá tr hiu dng không đổi, tn s 50 Hz vào hai đầu đon
mch mc ni tiếp gm đin tr thun R, cun cm thun L t đin đin dung C thay đổi
được. Điu chnh đin dung C đến giá tr
4
10
4
π
F hoc
4
10
2
π
F thì công sut tiêu th trên đon
mch đều giá tr bng nhau. nh độ t cm L.
HD :
Ta có: Z
C1
=
1
1
2
fC
π
= 400 ; Z
C2
=
2
1
2
fC
π
= 200 .
P
1
= P
2
hay
2
2
2
2
1
2
Z
RU
Z
RU =
Z
2
1
= Z
2
2
hay R
2
+ (Z
L
Z
C1
)
2
= R
2
+ (Z
L
Z
C2
)
2
Z
L
=
2
21 CC
ZZ
+
= 300
;
L =
2
L
Z
f
π
=
3
π
H.
VD14: Đin áp hai đầu mt đon mch là
120 2 cos 100
4
u t
π
π
=
(V), và c
ườ
ng
độ
dòng
đ
i
n qua m
ch là
3 2 cos 100
12
i t
π
π
= +
(A). Tính công su
t
đ
o
n m
ch.
HD:
C
A
B
R
L
N
M
http://lophocthem.com Phone: 01689.996.187 vuhoangbg@gmail.com
DÒNG ĐIN XOAY CHIU CH ĐỀ 3: CÔNG SUT DÒNG ĐIN XOAY CHIU
5
Ta có :
120 2
120
2 2
o
U
U= = = (V)
2
o
I
I=3 2
3
2
= =
(A)
Độ
l
ch pha:
4 12 3
u i
π π π
ϕ ϕ ϕ
= = =
rad
V
y công su
t c
a
đ
o
n m
ch là:
cos 120.3.cos 180
3
P UI
π
ϕ
= = =
(W).
VD15(ĐH 2011)
. M
t
đ
o
n m
ch AB g
m hai
đ
o
n m
ch AM MB m
c n
i ti
ế
p.
Đ
o
n
m
ch AM g
m
đ
i
n tr
thu
n R
1
m
c n
i ti
ế
p v
i t
đ
i
n
đ
i
n dung C,
đ
o
n m
ch MB g
m
đ
i
n tr
thu
n R
2
m
c n
i ti
ế
p v
i cu
n c
m thu
n
độ
t
c
m L.
Đặ
t
đ
i
n áp xoay chi
u
t
n s
giá tr
hi
u d
ng không
đổ
i vào hai
đầ
u
đ
o
n m
ch AB. Khi
đ
ó
đ
o
n m
ch AB tiêu
th
công su
t b
ng 120 W h
s
công su
t b
ng 1. N
ế
u n
i t
t hai
đầ
u t
đ
i
n thì
đ
i
n áp
hai
đầ
u
đ
o
n m
ch AM và MB có cùng giá tr
hi
u d
ng nh
ư
ng l
ch pha nhau
3
π
, công su
t tiêu
th
trên
đ
o
n m
ch AB trong tr
ườ
ng h
p này b
ng
A
. 75 W.
B
. 160 W.
C
. 90 W.
D
. 180 W.
HD
. Khi n
i t
t hai b
n t
u
AM
cùng pha v
i i nên
độ
l
ch pha gi
a u
AM
và u
MB
c
ũ
ng chính là
độ
l
ch pha gi
a u
MB
và i:
ϕ
MB
=
3
π
;
tan
ϕ
MB
=
2
R
Z
L
=
3
Z
L
=
3
R
2
;
U
AM
= U
MB
R
1
=
22
2
L
ZR
+
=
(
)
2
2
2
2
3RR +
= 2R
2
;
tan
ϕ
’ =
22
2
21
2
3
RR
R
RR
Z
L
+
=
+
=
3
3
ϕ
’ =
6
π
;
Khi ch
ư
a n
i t
t hai b
n t
,
đ
o
n m
ch có c
ng h
ưở
ng
đ
i
n nên:
P =
21
2
RR
U
+
= 120 W
U
2
= 120(R
1
+ R
2
) = 360R
2
;
Z’ =
( )
2
2
21 L
ZRR ++
=
( )
(
)
2
2
2
2
33
RR +
= 2
3
R
2
;
P’ =
'
2
Z
U
cos
ϕ
’ =
2
3
.
32
360
2
2
R
R
= 90 (W). =>
Đ
áp án C.
VD16 (ĐH 2011)
.
Đ
o
n m
ch AB g
m hai
đ
o
n m
ch AM MB m
c n
i ti
ế
p.
Đ
o
n m
ch
AM g
m
đ
i
n tr
thu
n R
1
= 40
m
c n
i ti
ế
p v
i t
đ
i
n di
n d
ng
3
10
C F
4
=
π
,
đ
o
n m
ch
MB g
m
đ
i
n tr
thu
n R
2
m
c n
i ti
ế
p v
i cu
n c
m thu
n.
Đặ
t vào A, B
đ
i
n áp xoay chi
u
gtr
hi
u d
ng và t
n s
không
đổ
i thì
đ
i
n áp t
c th
i
hai
đầ
u
đ
o
n m
ch AM MB
l
n l
ượ
t là:
AM
7
u 50 2 cos(100 t )(V)
12
π
= π
MB
u 150cos100 t (V)
= π
.
H
s
công su
t c
a
đ
o
n m
ch AB
A
. 0,86.
B
. 0,84.
C
. 0,95.
D
. 0,71.