Chuyên đề: Điện xoay chiều

Chia sẻ: Dinh Tuan | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:19

Thêm vào BST

Báo xấu

105
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Dưới đây là Chuyên đề: Điện xoay chiều do Nguyễn văn phường biên soạn, tài liệu giới thiệu tới các bạn những dạng toán về tính tổng trở tính cường độ dòng điện và điện áp; dòng điện xoay chiều trong đoạn mạch chỉ có điện trở thuần, tụ điện hoặc cuộn dây thuần cảm;... Mời các bạn tham khảo.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Chuyên đề: Điện xoay chiều

DẠNG 1 GV:Nguyễn văn phường TÍNH TỔNG TRỞ TÍNH CƯỜNG ĐỘ DÒNG ĐIỆN VÀ ĐIỆN ÁP Tính tổng trở : z = R 2 + ( Z L2 − ZC2 ) nếu mạch có thêm r thì z = ( R + r ) 2 + ( Z L2 − Z C2 ) U U0 z= = I I0 Tính cường độ dòng điện hoặc điện áp từ định luật Ohm: U U U U U I= = L = C = R = 1 Z Z L ZC R Z1 Giữa các điện áp có thể dùng công thức liên hệ: U 2 = U R2 + (U L2 − U C2 ) hay U 2 = (U R + U r ) 2 + (U L2 − U C2 ) U 02 = U 02R + (U 02L − U 02C ) Cũng có thể dựa vào giản đồ vectơ quay biểu diễn tính chất cộng của các điện áp u=u1+u2 r r r r r r U 0 = U 01 + U 02 hay U = U1 + U 2 BÀI TẬP ÁP DỤNG. Câu1: Ñaët vaøo hai ñaàu ñieän trôû R = 50 W moät hieäu ñieän theá xoay chieàu coù bieåu thöùc: u = 100 2 sin100 p t (V). Cöôøng ñoä doøng ñieän hieäu duïng coù theå nhaän giaù trò naøo trong caùc giaù trò sau? A. I = 2A B. I = 2 2 A C. I = 2A D. Moät giaù trò khaùc. 1 Câu2: Moät tuï ñieän coù ñieän dung .10- 4 F , maéc vaøo maïng ñieän 2p xoay chieàu coù hieäu ñieän theá hieäu duïng 100V, taàn soá f = 50Hz. Cöôøng ñoä doøng ñieän ñi qua tuï ñieän laø bao nhieâu? Haõy choïn ñaùp aùn ÑUÙNG. A. I = 1A B. I = 0,5A C. I = 1,5A D. Moät giaù trò khaùc. Câu3: Moät beáp ñieän coù ñieän trôû laø 25 W vaø ñoä töï caûm khoâng ñaùng keå coù theå söû duïng ôû hieäu ñieän theá xoay chieàu hoaëc moät chieàu. Noái beáp ñieän vôùi doøng ñieän xoay chieàu coù hieäu ñieän theá cöïc ñaïi 100 2 . Doøng ñieän hieäu duïng qua beáp coù theå nhaän giaù trò naøo sau ñaây? A. I=4 A B.I=8 A C. I=4 2 A D. Moät giaù trò khaùc.
2 Câu4: Moät cuoän daây coù ñoä töï caûm H , ñieän trôû thuaàn khoâng p ñaùng keå. Hieäu ñieän theá ôû hai ñaàu cuoän daây khi coù moät doøng ñieän xoay chieàu taàn soá 50Hz vaø cöôøng ñoä 1,5A chaïy qua noù, ñuùng vôùi giaù trò naøo sau ñaây: A. U = 320V B. U = 300V C. U = 200V D. U = 300 2V Câu5: ÔÛ hai ñaàu moät tuï ñieän coù moät hieäu ñieän theá xoay chieàu 180V, taàn soá 50Hz. Doøng ñieän ñi qua tuï ñieän coù cöôøng ñoä baèng 1A. Câu5a. Ñieän dung C cuûa tuï ñieän coù theå nhaän giaù trò naøo sau ñaây? A. C = 27,7 mF B. C = 17,7 mF C. C = 7,17 mF D. Moät giaù trò khaùc. Câu5b. Muoán cho doøng ñieän ñi qua tuï ñieän coù cöôøng ñoä baèng 0,5A, phaûi thay ñoåi taàn soá doøng ñieän ñeán giaù trò naøo sau ñaây: A. Khoâng thay ñoåi vaø baèng 50Hz. B. Taêng 2 laàn vaø baèng 100Hz. C. Giaûm 2 laàn vaø baèng 25Hz. D. taêng 4 laàn vaø baèng 200Hz. GV: Nguyễn văn phường 1 Câu6: Moät ñoaïn maïch goàm cuoän daây chæ coù ñoä töï caûm L = p Hieäu ñieän theá vaø ñieän trôû thuaàn R = 100 W maéc noái tieáp. Ñaët vaøo hai ñaàu ñoaïn maïch moät hieäu ñieän theá moät chieàu U = 50V. Cöôøng ñoä doøng ñieän trong maïch nhaän giaù trò naøo trong caùc giaù trò sau? A. I = 0,25A B. I = 0,5A C. I = 1A D. I = 1,5A. Câu7: Moät ñieän trôû thuaàn R = 150 W vaø moät tuï ñieän coù ñieän dung -4 10 maéc noái tieáp vaøo maïng ñieän xoay chieàu 150V, taàn soá 50Hz. 3p Traû lôøi caùc caâu hoûi Câu7a. Cöôøng ñoä doøng ñieän ñi qua ñoaïn maïch nhaän giaù trò naøo trong caùc giaù trò sau? A. I = 0,25A B. I = 0,75A C. I = 0,5A D. I = 0,5A Câu7b. Hieäu ñieän theá ôû hai ñaàu ñieän trôû thuaàn vaø tuï ñieän baèng bao nhieâu? Haõy choïn caùc keát quaû ÑUÙNG.
A. UR = 65,7 V vaø UL = 120 V B. U R = 67,5 V vaø UL = 200 V C. UR = 67,5 V vaø UL = 150,9 V D. Moät giaù trò khaùc. Câu8: Moät ñoaïn maïch goàm moät ñieän trôû thuaàn R = 50 W, moät cuoän 1 caûm coù L = Hieäu ñieän theá, vaø moät tuï ñieän coù ñieän dung C = p 2 -4 .10 F , maéc noùi tieáp vaøo maïng ñieän xoay chieàu coù U = 120V, taàn p soá f = 50Hz. Toång trôû cuûa ñoaïn maïch coù theå nhaän giaù trò naøo sau ñaây? A. Z = 50 2 W B. Z = 50 W C. Z = 25 2 W D. Z = 100 W Câu9: Cho moät maïch ñieän goàm R, L, C maéc noái tieáp. Bieát: R = 6 W; L 3 3 -2 = H; C = 10 F ; Hieäu ñieän theá hai ñaàu ñoaïn maïch: u AB = 10p 12p 120sin100 p t. Toång trôû cuûa maïch ñieän coù theå nhaän giaù trò naøo sau ñaây? A. Z = 8 W B. Z = 12 W C. Z = 15 W D. Z = 12,5 W Câu10: Cho maïch ñieän xoay chieàu R, L, C maéc noái tieáp. Cuoän daây 0,1 chæ coù heä soá töï caûm L = Hieäu ñieän theá; Ñieän trôû thuaàn R = p 500 10 Wvaø moät tuï ñieän coù ñieän dung C = mF . Ñaët vaøo hai ñaàu p ñoaïn maïch moät hieäu ñieän theá xoay chieàu coù taàn soá f = 50Hz vaø hieäu ñieän theá hieäu duïng U = 100V. Toång trôû Z cuûa maïch ñieän coù theå nhaän giaù trò naøo trong caùc giaù trò sau? A. Z = 15,5 W B. Z = 20 W C. Z = 10 W D. Z = 35,5 W Dạng2 GV:Nguyễn văn phường VIẾT BIỂU THỨC u(t) và i(t) 1. Mạch chỉ chứa R điện áp cùng pha với cường độ dòng điện φu/i=0 i(t)=I0Cos(ωt) => u(t)=U0RCos(ωt) trong đó U0R=I0. R hoặc UR=I.R hoặc U0= U 2 2. Mạch chỉ có L ( thuần cảm r=0)
điện áp nhanh pha hơn cường độ dòng điện π/2 hay φu/i=π/2 π i(t)=I0Cos(ωt) => u(t)=U0LCos(ωt+ ) 2 π ngược lại u(t)=U0LCos(ωt) => i(t)=I0Cos(ωt ) 2 trong đó Z L = L.ω , U 0 L = I 0 Z L , U L = I .Z L 3. Mạch chỉ chứa C điện áp chậm pha hơn cường độ dòng điện π/2 hay φu/i=π/2 π i(t)=I0Cos(ωt) => u(t)=U0LCos(ωt ) 2 π hoặc ngược lại u(t)=U0CCos(ωt) => i(t)=I0Cos(ωt+ ) 2 1 trong đó Z C = , U 0 L = I 0 Z L , U C = I .Z C , Cω 4. Mạch RLC nối tiếp Điện áp và cường độ dòng điện lệch pha nhau một góc φ trong đó Z − Z C U L − U C U 0 L − U 0C tan ϕ = L = = ( Vắng mặt phần tử nào thì trở kháng phần R UR U 0R tử đó bằng không) i(t)=I0Cos(ωt+ ϕi ) => u(t)=U0Cos(ωt+ ϕi + ϕu ) hoặc ngược lại i u(t)=U0Cos(ωt+ ϕu ) => i(t)=I0Cos(ωt+ ϕu ϕu i ) ϕu i = ϕu ϕi Z được tìm như dạng 1 GV:Nguyễn văn phường
DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU TRONG ĐOẠN MẠCH CHỈ CÓ ĐIỆN TRỞ THUẦN, TỤ ĐIỆN HOẶC CUỘN DÂY THUẦN CẢM Đoạn mạch chỉ có Đoạn mạch chỉ có Đoạn mạch chỉ có điện trở thuần R cuộn dây thuần cảm có tụ điện có điện dung độ tự cảm L C R L C Sơ đồ mạch 1 Dung kháng Z C , đơn C Điện trở R ơn vị Ôm (Ω C , đ ) ảm kháng Z vơ L = ωL , đ n ị Ôm (Ω) vị Ôm (Ω) Điện áp giữa hai đầu điệ Đi n ện áp giữa hai đầu cu Điộệnn áp gi ữa hai đầu tụ trở thuần biến thiên điều hoà thuần cảm biếnđi ệ dây n bi ến thiên điều hoà thiên cùng pha v trễ pha ớm pha hơn dòng ới dòng điện. điều hoà s hơn dòng điện điện góc . góc . 2 2 Giản đồ vectơ : Giản đồ vectơ : Giản đồ vectơ : Đặc điểm  (+) U (+) 0 L (+)  U 0R 2 r r I 0L  r I 0R U 0C I 0C 2 hoặc hoặc r hoặc (+) UL (+) r (+) UR r 2 r IR IL  r UC IC 2 U 0R U 0L U 0C I 0R I 0L I 0C R ZL ZC Định luật hoặc hoặc hoặc Ôm UR IR UL UC IL IC R ZL ZC Bài tập vận dụng Câu 3: Trong một đoạn mạch điện xoay chiều chỉ có điện trở thuần R, cường độ dòng điện chạy qua điện trở có biểu thức i I 0 cos t . Biểu thức điện áp xoay chiều giữa hai 6 đầu điện trở thuần R là
A. u U 0 cos( t u ) với U 0 I 0 R và u 0 . B. u U 0 cos( t u ) với U0 2 I 0 R và u 0. C. u U 0 cos( t u ) với U 0 2 I 0 R và u .D. u U 0 cos( t u ) với 6 U0 I R và . Tr0ường THPT PHAN B u 6 ỘI CHÂU GV:Nguyễn văn phường Năm học 20092010 Câu 4: Đoạn mạch điện xoay chiều gồm hai điện trở thuần R1 = 20 Ω và R2 = 40 Ω mắc nối tiếp với nhau. Đặt vào giữa hai đầu đoạn mạch một điện áp xoay chiều có biểu thức u 120 2 cos(100 t )(V ) , t tính bằng giây (s). Kết luận nào sau đây là không đúng ? A. Dòng điện xoay chiều chạy qua hai điện trở thuần cùng pha với nhau. B. Dòng điện xoay chiều chạy qua hai điện trở thuần có cùng cường độ hiệu dụng I = 2 A. C. Dòng điện xoay chiều chạy qua hai điện trở thuần có biểu thức i 2 2 sin(100 t )( A) . D. Dòng điện xoay chiều chạy qua hai điện trở thuần R1 và R2 có cường độ cực đại lần lượt là I01 = 6 2 A và I02 = 3 2 A. Câu 5: Đặt vào giữa hai đầu một đoạn mạch điện chỉ có điện trở thuần R = 220 Ω một điện áp xoay chiều có biểu thức u 220 2 cos 100 t (V ) , t tính bằng giây (s). Biểu thức 3 cường độ dòng điện chạy qua điện trở thuần R là A. i 2 cos 100 t ( A) . B. i 2 cos 100 t ( A) . 3 6 C. i 2 cos 100 t ( A) . D. i 2 cos 100 t ( A) . 3 6 Câu 6: Đoạn mạch điện xoay chiều gồm hai điện trở thuần R1 = 60 Ω và R2 = 90 Ω mắc song song với nhau. Đặt vào giữa hai đầu đoạn mạch một điện áp xoay chiều có biểu thức u 180 2 cos 100 t (V ) , t tính bằng giây (s). Kết luận nào sau đây là không đúng ? 6 A. Dòng điện xoay chiều chạy qua hai điện trở cùng pha với nhau và cùng pha với điện áp đặt vào hai đầu đoạn mạch. B. Dòng điện xoay chiều chạy qua hai điện trở R1 và R2 có cường độ hiệu dụng lần lượt là I1 = 3 A và I2 = 2 A. C. Dòng điện xoay chiều chạy qua hai điện trở có cùng biểu thức tức thời là i 6 2 cos 100 t ( A) . 6 D. Dòng điện xoay chiều chạy qua hai điện trở R1 và R2 có cường độ cực đại lần lượt là I01 = 3 2 A và I02 = 2 2 A. Câu 7: Biểu thức cường độ của dòng điện xoay chiều chạy qua một điện trở thuần R = 110 Ω là i 2 2 cos 100 t ( A) , t tính bằng giây (s). Biểu thức điện áp xoay chiều giữa hai 2 đầu điện trở là A. u 220 2 cos(100 t )(V ) . B. u 110 2 cos(100 t )(V ) . C. u 220 2 cos 100 t (V ) . D. u 110 2 cos 100 t (V ) . 2 2 Câu 8: Hai bóng đèn điện như nhau có cùng số ghi 110 V – 75 W được mắc nối tiếp nhau rồi mắc vào điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng U = 220 V và tần số f = 50 Hz. Xem dây tóc bóng đèn chỉ có tác dụng như một điện trở thuần. Chọn gốc thời gian là lúc dòng điện qua hai bóng đèn có cường độ tức thời cực đại. Biểu thức cường độ tức thời của dòng điện xoay chiều chạy qua hai bóng đèn là
A. i 0,682 cos 100 t ( A) . B. i 0,964 cos 100 t ( A) . 2 C. i 1,364 cos 100 t ( A) . D. i 1,928 cos 100 t ( A) . 2 Câu 9: Hai bóng đèn điện như nhau có cùng số ghi 220 V – 25 W được mắc song song nhau rồi mắc vào điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng U = 220 V và tần số f = 50 Hz. Xem dây tóc bóng đèn chỉ có tác dụng như một điện trở thuần. Chọn gốc thời gian là lúc dòng điện qua hai bóng đèn có cường độ tức thời cực đại. Biểu thức cường độ tức thời của dòng điện xoay chiều chạy qua mỗi bóng đèn là A. i 0,114 cos 100 t ( A) . B. i 0,161 cos 100 t ( A) . C. i 0,227 cos 100 t ( A) . D. i 0,321 cos 100 t ( A) . 2 Trường THPT PHAN BỘI CHÂU GV:Nguy 2 ễn văn phường Năm học 20092010 Câu 10: Một bóng đèn điện có ghi 220 V – 100 W được dùng với dòng điện xoay chiều tần số f = 50 Hz. Xem dây tóc bóng đèn chỉ có tác dụng như một điện trở thuần. Cho biết đèn sáng bình thường. Chọn gốc thời gian là lúc điện áp tức thời giữa hai đầu bóng đèn bằng không và ngay sau đó thì điện áp tức thời có giá trị dương. Biểu thức cường độ tức thời của dòng điện xoay chiều chạy qua bóng đèn là A. i 0,455 cos 100 t ( A) . B. i 0,643 cos 100 t ( A) . 2 C. i 0,643 cos (100 t ( A) . D. i 0,455 cos 100 t ( A) . 2 Trường THPT PHAN BỘI CHÂU GV:Nguy ễn văn phường Năm học 20092010 DẠNG 3&4 XÁC ĐỊNH R, L, C Phương pháp: Xét xem Sử dụng công thức Chú ý nếu cho Cường độ U U U U U I= = L = C = R = 1 Cho n dữ hiệu dụng I và Z Z L ZC R Z1 kiện tìm hiều điện thế được (n1) ẩn số Cho độ lệch Z − Z C U L − U C U 0 L − U 0C Thường tính tan ϕ = L = = hoặc ϕ pha u i hoặc R U U 0R R R Z= R U U cosϕ cho ϕu và ϕi thì cosϕ = = R = 0R Z U U0 ϕ u = ϕu − ϕi i Nếu mạch có R và r thì : R + r U R + U r U 0R + U 0 r cosϕ = = = Z U U0 Z − ZC R+r tan ϕ = L Z= R+r cosϕ
Công suất P RU 2 Thường sử P = R.I 2 = UIcosϕ = hoặc nhiệt R 2 + (Z L − ZC )2 dụng để tính lượng Q nếu có R và r thì: P I I = nếu ( R + r )U 2 R P = ( R + r ).I 2 = UIcosϕ = ( R + r ) 2 + ( Z L − ZC ) 2 có R và r thì P I= rồi R+r áp dụng định luật Ohm tính các trở kháng cần tìm CỘNG HƯỞNG ĐIỆN THƯỜNG PHỐI HỢP VỚI BÀI U U I max = = TOÀN TÌM R,LC ZL=ZC Z min R U U hay U2 Ta có : I = Z = Pmax = U .I = R 2 + ( Z L − Z C )2 1 R ω= Với U=const, R=const LC (Cosϕ ) max = 1 � ϕu = 0 i Imax Zmin 1 Zmin khi ZL=ZC hiện tượng cộng f= ( hay u và i cùng pha 2π LC hưởng điện xẩy ra khi đó: hoặc UR cùng pha với U) Nội dung câu hỏi của đề thường Zmin=R tìm L,C,ω ,f để mạch thoả mãn điều kiện ở bản bên thì áp dụng UL=UC các công thức đã trình bày, ngược (UR)max=U và xuôi ( có vế phải suy ra vế trái C thay đổi (UL)max và ngược lại) L thay đổi (UC)max r r r r U L ? U hoặc U C ? U Bài Trường THPT PHAN BỘI CHÂU GV:Nguyễn văn phường Năm học 20092010 tập áp dụng Câu1. đặt vào hai đầu cuộn dây có điện trở R=20 Ω một hiệu điện thế xoay chiều u = U 0 .sin ω.t (V ) . π Độ lệch pha giữa hiệu điện thế và cường độ dòng điện trong mạch là rad .Cảm kháng của cuộn 3 dây này là :
10 3 A. 20 3Ω B. 10 3Ω C.10 Ω D. Ω 3 Hình 3.7 C L Câu2. Chọn câu đúng. Cho mạch điện xoay chiều như hình vẽ R (Hình 3.1). Biết u AB = 60 2sin 100πt (V) . Ampe kế chỉ 1A, vôn kế V1 chỉ 80V, vôn kế V2 chỉ 28V. Dung kháng của tụ điện là: V1 V V2 A A. 64Ω B. 128Ω C. 640Ω D. 1280Ω Câu1. Chọn câu đúng. Cho mạch điện xoay chiều như hình vẽ A B −4 10 Hình3.1 (Hình 3.2), trong đó R = 100 ; C = F ; L là cuộn dây thuần cảm, 2π có độ tự cảm L. Nếu dòng điện trong mạch trễ pha so với hiệu điện thế hai đầu đoạn π mạch góc thì độ tự cảm L có giá trị: 4 R L C A. 0,1H B. 0,95H C. 0,318H D. 0,318.10−3 H A B Hình 3.2 Câu3. Chọn câu đúng. Cho mạch điện như hình vẽ (Hình 3.3) , cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm thay đổi được. Đặt vào hai đầu đoạn mạch hiệu điện thế u AB = U 2 sin120πt(V) , trong đó U là hiệu điện thế hiệu dụng, R = 30 3 3 3 . Biết khi L = H thì U R = U và mạch có tính dung kháng. R L C 4π 2 Điện dung của tụ điện là: A M N B A. 221 F B. 0,221 F C. 2,21 F D. 22,1 F Hình 3.3 Câu4. Chọn câu đúng. Cho mạch điện như hình vẽ (Hình 3.3) , cuộn dây thuần cảm 3 có độ tự cảm L = H , tụ điện có điện dung C = 22,1 F, R = 30 3 . . Đặt vào hai 4π đầu đoạn mạch hiệu điện thế u AB = U 2 sin120πt(V) , trong đó U là hiệu điện thế hiệu dụng. Góc lệch pha giữa hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch với cường độ dòng điện là: π π π π A. ϕ = B. ϕ = C. ϕ = D. ϕ = 3 6 4 2 Câu5. Một đoạn mạch điện gồm cuộn dây có điện trở thuần r = 10Ω và độ tự cảm L = (101/π)H mắc nối tiếp với điện trở thuần R = 20Ω và tụ điện C = (103/4π)F. Đặt vào hai đầu đoạn mạch một hiệu điện thế u = 180 2 cos(100πt)V. Độ lệch pha của hđt giữa hai đầu cuộn dây và hai đầu tụ điện là: A. –π/4 B. 3π/4 C. 3π/4 D. π/4 Câu6.Đặt vào hai đầu đoạn mạch hiệu điện thế xoay chiều u AB = U 2 sin120πt(V) , 4 4 L1 = H; L 2 = H; r = 30Ω; R 0 = 90Ω . Tổng trở của đoạn mạch AB là: (L1ntL2) 3π π Trường THPT PHAN B A. 514,8 ỘI CHÂU GV:Nguy B. 651,2 ễn văn phường Năm h C. 760 D. 520 ọc 20092010 Câu7. Một đoạn mạch điện gồm cuộn dây có điện trở thuần r = 10 Ω và độ tự cảm L = (101/π)H mắc nối tiếp với điện trở thuần R = 20Ω và tụ điện C = (103/4π)F. Đặt vào hai đầu đoạn mạch một hiệu điện thế u = 180 2 cos(100πt)V. Độ lệch pha của hđt giữa hai đầu cuộn dây và hai đầu tụ điện là:
A. –π/4 B. 3π/4 C. 3π/4 D. π/4 Câu8. Nếu mắc nối tiếp điện trở R = 50Ω với cuộn dây thuần cảm có L = (1/2π)H thì cường độ hiệu dụng trong mạch là 2 A. Nếu thay R bằng tụ điện có điện dung C thì cường độ dòng điện tăng lên 2 lần. Giá trị của điện dung C là: 4 1 1 A. 10 4 F B. 10 4 F C. 10 4 F 2 1 D. 10 4 F 4 Câu9. Một đoạn mạch điện xoay chiều gồm R, C nối tiếp. Biết tần số dòng điện qua mạch bằng 50Hz và các giá trị hiệu dụng UR = 30V, UC = 40V, I = 0,5A. Kết luận nào không đúng? A. Tổng trở Z = 100 . B. Điện dung của tụ C = 125/ F. C. uC trễ pha 530 so với uR. D. Công suất tiêu thụ P = 15W. Câu10. Một đoạn mạch điện xoay chiều gồm R, L, C nối tiếp. Biết tần số dòng điện qua mạch bằng 100Hz và các giá trị hiệu dụng: U = 40V, U R = 20 3 V, UC = 10V, I = 0,1A. Chọn kết luận đúng. A. Điện trở thu Trường THPT PHAN B ần R = 200 3 . ỘI CHÂU GV:Nguy B. Đườ ễn văn ph ộ tng Năm h ự cảm L = 3/ H. ọc 20092010 C. Điện dung của tụ C = 104/ F. D. Cả A, B, C đều đúng. Dạng 5 CÔNG SUẤT HỆ SỐ CÔNG SUẤT RU 2 Công suất : P = R.I 2 = UIcosϕ = R 2 + (Z L − ZC )2 ( R + r )U 2 nếu có R và r thì: P = ( R + r ).I 2 = UIcosϕ = ( R + r )2 + (Z L − ZC )2 R U R U 0R Hệ số công suất: = = cosϕ = Z U U0 R + r U +U U +U Nếu mạch có R và r thì : cosϕ = Z = R U r = 0RU 0 r 0 Chú ý đến bài toán cộng hưởng điện ở dạng 3 & 4 Bài tập vận dụng 1. Söû duïng caùc döõ kieän sau:Cho maïch ñieän nhö hình veõ (H.14).Bieát: R= 80 W; r=20 W; L= 2 L,r C H . R p A/ A /B (H.14) Tuï C coù ñieän dung bieán ñoåi ñöôïc.Hieäu ñieän theá : uAB=120 2 cos100 p t (V). Traû lôøi caùc caâu hoûi a) Ñieän dung C nhaän giaù trò naøo sau ñaây thì cöôøng ñoä doøng ñieän chaäm p pha hôn uAB moät goùc ? Cöôøng ñoä doøng ñieän khi ñoù baèng bao nhieâu? 4 Haõy choïn keát quaû ÑUÙNG? 10- 4 10- 4 A. C= F ; I =0,6 2 A. B. C= F ; I =6 2 A. p 4p
2.10- 4 3.10- 4 C. C= F ; I =0,6 A. D. C= F ; I = 2 A. p 2p b) Ñieän dung C phaûi nhaän giaù trò bao nhieâu ñeå coâng suaát treân maïch ñaït cöïc ñaïi. Coâng suaát tieâu thuï trong maïch luùc ñoù laø bao nhieâu? Haõy choïn keát quaû ñuùng trong caùc keát quaû döôùi ñaây? A. B. -4 10 C= F ; Pmax =144 W. 2p 3.10- 4 C. C = F ; Pmax =164 W. D. 2p 10- 4 C= F ; Pmax =100 W. 4p 2. Söû duïng caùc döõ kieän sau:Cho maïch ñieän goàm ñieän trôû thuaàn R=50 W, moät cuoän daây 1 thuaàn caûm khaùng L= H vaø moät tuï ñieän coù dung C thay ñoåi ñöôïc maéc noái tieáp. 2p Hieäu ñieän theá hai ñaàu ñoaïn maïch coù giaù trò hieäu duïng U =150 V, taàn soá f=50 Hz. Traû lôøi caùc caâu hoûi 1 a) Cho C = 10- 4 F . Bieåu thöùc naøo sau ñaây ÑUÙNG vôùi bieåu thöùc doøng p ñieän trong maïch: p A.i = 3 3cos(100pt + ) (A). B. 4 p i = 3 2cos(100pt- ) (A). 4 p C. i = 3cos(100pt + ) (A). D. Moät bieåu thöùc ñoäc 4 Trường THPT PHAN BỘI CHÂU GV:Nguyễn văn phường Năm học 20092010 laäp khaùc. b) Ñieän dung C phaûi coù giaù trò bao nhieâu ñeå trong maïch xaûy ra hieän töôïng coäng höôûng? Coâng suaát tieâu thuï khi ñoù laø bao nhieâu? Haõy choïn keát quaû ÑUÙNG trong nhöõng keát quaû sau: 1 A. C= .10- 3 (F) ; P =450 W B. 5p 1 -3 C= .10 (F) ; P =400 W p 2 C. C = .10- 3 (F) ; P =350 W D. 5p 1 C= .10- 3 (F) ; P =250 W 2p
3. Söû duïng döõ kieän sau: Choïn ñoaïn maïch ñieän goàm ñieän trôû thuaàn R, cuoän daây chæ coù ñoä töï caûm L vaø tuï ñieïn C maéc noái tieáp. Hieäu ñieän theá ôû hai ñaàu ñoaïn maïch laø u 2 = 150 2 cos100 p t (V). Bieát L = H, p 5 -4 C = 10 F. Coâng suaát tieâu thuï trong maïch laø P = 90W. Traû lôøi caùc caâu hoûi 4p a) Ñieän trôû R coù theå nhaän bao nhieâu giaù trò? Nhöõng giaù trò ñoù baèng bao nhieâu? Haõy choïn keát quaû ñuùng. A. Moät giaù trò: R = 60 W B. Hai giaù trò: R = 160 W vaø R = 90 W. C. Hai giaù trò: R = 80 W vaø R = 45 W. D. Moät keát quaû khaùc. b) Trong caùc bieåu thöùc sau, bieåu thöùc naøo laø bieåu thöùc cuûa cöôøng ñoä doøng ñieän trong maïch? A. i = 2cos(100 p t – 0,9273) (A) B. i = 2 cos(100 p t – 0,9273) (A) C. i =2 2 cos(100 p t + 0,9273) (A) D. Moät bieåu thöùc khaùc. c) Coâng suaát tieâu thuï treân maïch coù theå nhaän giaù trò naøo trong caùc giaù trò sau? A. P = 60W B. P = 120W C. P = 75W D. Moät giaù trò khaùc. 4. Söû duïng döõ kieän sau: Cho maïch ñieän nhö hình veõ (H.16). Hieäu ñieän R L A / /B theá hai ñaàu ñoaïn maïch: uAB = 200 2 cos100 p t (V). Caùc voân keá coù ñieän trôû raát lôùn. Voân keá V1 V1 V2 chæ 100V, V2 chæ 150V.Traû lôøi caùc caâu hoûi (H.16) a) Ñieàu khaúng ñònh naøo sau ñaây laø ñuùng khi noùi veà cuoän daây? A. Cuoän daây khoâng coù ñieän trôû hoaït ñoäng R0. B. Cuoän daây keát quaû coù ñieän trôû hoaït ñoäng R0. C. Cuoän daây khoâng tieâu thuï coâng suaát. D. Heä soá coâng suaát cuûa cuoän daây khoâng coù giaù trò xaùc ñònh. b) Heä soá coâng suaát cuûa maïch coù theå nhaän giaù trò naøo trong caùc giaù trò sau? C L,R A. cos j = 0,6 B. cos j = 0,49 A/ AC. cos j = 0,69 D. Moät giaù trò khaùc. V (H.17)
5) Söû duïng döõ kieän sau: Cho moät maïch ñieän nhö hình veõ (H.24).uAB = 200cos100 p t (V); R = 100 W; C = 0,318.104F.Cuoän daây coù ñoä töï caûm thay ñoåi ñöôïc. Traû lôøi caùc caâu hoûi a) Ñoä töï caûm L phaûi nhaän giaù trò bao nhieâu ñeå heä soá coâng suaát cuûa maïch lôùn nhaát? Coâng suaát tieâu thuï luùc ñoù laø bao nhieâu? Haõy choïn ñaùp aùn ñuùng Trườtrong caùc ñaùp ng THPT PHAN B aùn sau: ỘI CHÂU GV:Nguy ễn văn phường Năm học 20092010 1 1 A. L = H; P = 200W B. L = H; P = 240W p 2p 2 C. L = H; P = 150W D. Moät caëp giaù trò p khaùc. b) Ñeå coâng suaát tieâu thuï trong maïch laø 100W. Giaù trò L (vôùi L  0) vaø bieåu thöùc doøng ñieän khi ñoù coù theå nhaän caùc keát quaû naøo döôùi ñaây? 4 p 1 A. L = H , i = 2 cos(100 p t + ) (A). B. L = H, i = 2 2 p 4 2p p cos(100 p t - ) (A). 4 2 p C. L = H , i = 2 cos(100 p t - ) (A). D. Moät keát luaän p 4 R C L A / /B khaùc. (H.25) 6. Söû duïng döõ kieän sau: Cho maïch ñieän nhö hình veõ (H.25), uAB = 200sin100 p t (V); p L = 0,318 mF.Khi cho C = 0,159.104F thì doøng ñieän nhanh pha hôn hieäu ñieän theá giöõa A 4 vaø B. Traû lôøi caùc caâu hoûi a) Bieåu thöùc naøo sau ñaây ñuùng vôùi bieåu thöùc doøng ñieän trong maïch? p A. i = 2 2 cos(100 p t + ) (A) B. i = 2 cos(100 p t 4 p + ) (A) 4 p C. i = 2cos(100 p t - ) (A) D. Moät bieåu thöùc khaùc 4 b) Coâng suaát tieâu thuï cuûa ñoaïn maïch laø bao nhieâu? Choïn keát quaû ñuùng trong caùc keát quaû sau: A.ng THPT PHAN B Trườ P = 150W B. P = 75W ỘI CHÂU GV:Nguy C. P =ườ ễn văn ph 100W D. Moät giaù ọc 20092010 ng Năm h trò khaùc. DẠNG 6 ĐỘ LỆCH PHA Xét hai đoạn mạch bất khì X1 và X2 cùng trên một mạch điện C1 R1 L1 C1 R1 L1 A M M
u1 và u2 cùng pha : Z L1 − Z C1 Z L 2 − Z C 2 φ1 = φ2 =>Z= Z1+Z2 hoặc U=U1+U2 và = R1 R2 u1 và u2 vuông pha: π π φ1=φ2 ± tan φ1 = tan(φ2 ± ) tan φ1= cotan(φ2) hay tan φ1. tan 2 2 φ2 = 1 BÀI TẬP VẬN DỤNG C©u 1.Cho đoạn mạch điện xoay chiều gồm cuộn dây có điện trở thuần R, mắc nối π tiếp với tụ điện. Biết hiệu điện thế giữa hai đầu cuộn dây lệch pha so với hiệu 2 điện thế giữa hai đầu đoạn mạch. Mối liên hệ giữa điện trở thuần R với cảm kháng ZL của cuộn dây và dung kháng ZC của tụ điện là A. R2 = ZC(ZL – ZC). B. R2 = ZC(ZC – ZL). C. R2 = ZL(ZC – ZL). D. R2 = ZL(ZL – ZC). 10−4 C©u2: Ở mạch điện R=100 ; C = F . Khi đặt vào AB một điện áp xoay chiều có 2π tần số f=50Hz thì uAB và uAM vuông pha với nhau. Giá trị L là: 2 3 3 1 A. L = H B. L = H C. L = H D. L = H π π π π Câu3. Cho một mạch điện RLC nối tiếp. Biết R thay đổi được, L = 0,8/ H, C = 103/ (6 ) F. Đặt vào hai đầu đoạn mạch một hiệu điện thế có biểu thức: u = U ocos(100 t). Để uRL lệch pha /2 so với u thì phải có A. R = 20 . B. R = 40 . C. R = 48 . D. R = 140 . Câu 6: Cho mạch điện như hình vẽ, uAB = 120 2 cos(100πt)V. Dùng vôn kế đo hđt UAM = 120V và uAM nhanh pha hơn uAB một góc là π/2. Biểu thức uMB có dạng : Câu 7: Cho hai cuộn dây có điện trở thuần (L1, r1) và (L2, r2) mắc nối tiếp vào hai điểm AB. Gọi U là hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai đầu đoạn mạch, U1, U2 lần lượt là hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai đầu cuộn dây 1 và cuộn dây 2. Để U = U1 + U2 cần điều kiện nào sau đây? A. L1r1 = L2r2. B. L1r2 = L2r1. C. L1L2 = r1r2. D. L1 + L2 = r1 + r2. Câu 8. Hai cuộn dây (R1, L1) và (R2, L2) được mắc nối tiếp nhau và mắc vào một hiệu điện thế xoay chiều có giá trị hiệu dụng U. Gọi U1 và U2 là hiệu điện thế hiệu dụng tương ứng giữa hai đầu cuộn (R1, L1) và (R2, L2). Điều kiện để U = U1 + U2 là A. L1/ R1 = L2 / R2. B. L1/ R2 = L2 / R1 C. L1 . L2 = R1.R2 D. không có liên hệ nào ở ba ý trên đúng. Trường THPT PHAN BỘI CHÂU GV:Nguyễn văn phường Năm học 20092010 DẠNG 7 Bài toán cực trị 1 Cho đoạn mạch RLC (cuộn dây thuần cảm) nối tiếp. Tìm R để công suất cực đại.
R L C A B U2 U2 2 Pmax khi R = Z L − Z C Pmax = = và cosϕ = 2 Z L − ZC 2 R 2 2 Cho đoạn mạch R, cuộn dây có (LR0) và tụ C nối tiếp. R L,R0 C A B a) Tìm R để công suất trên mạch cực đại: U2 U2 Pmax khi R + R0 = Z L − Z C � R = Z L − Z C − R0 Pmax = = 2 Z L − ZC 2( R + R0 ) 2 và cosϕ = 2 b) Tìm R để công suất trên R cực đại: U2 Pmax khi R = R0 + ( Z L − Z C ) ; (PR ) max = 2 2 2( R02 + ( Z L − Z C ) 2 +R 0 ) 3 Cho đoạn mạch như hình: tìm L để UL cực đại R L C A B (UL)max khi R 2 + Z C2 U R 2 + Z C2 ZL = và (U L ) max = ZC R 4 Cho đoạn mạch như hình: tìm C để UC cực đại R L C A B (Uc)max khi R 2 + Z L2 U R 2 + Z L2 ZC = và (U C ) max = ZL R BÀI TẬP VẬN DỤNG 0,6 4 10 Câu 1: Cho mạch điện như hình vẽ, L (H), C (F), r = 30( ), uAB = 100 2 cos100 t(V). Công suất trên R lớn nhất khi R có giá trị:R r, L C A. 40( ) B. 50( ) A B C. 30( ) D. 20( ) Câu 2: Cho đoạn mạch RLC như hình vẽ, u AB = 100 2 cos100 t(V). Thay đổi R đến R0 thì Pmax = 200(W). Giá trị R0 bằng: A. 75( ) B. 50( ) R L C A B C. 25( ) D. 100( )
1 Trường THPT PHAN BỘI CHÂU GV:Nguyễn văn phường Năm học 20092010 Câu 3: Cho mạch điện như hình vẽ. Cuộn dây thuần cảm có L (H). Áp vào hai đầu A, B 2 một hiệu thế xoay chiều uAB = U0cos100 t(V). Thay đổi R đến giá trị R = 25( ) thì công suất cực đại. Điện dung C có giá trị: R L C A B 4 4.10 4.10 4 10 4 4.10 4 A. (F) hoặc (F) B. (F) hoặc (F) 3 3 4 10 10 4 3.10 4 4.10 4 C. (F) hoặc (F) D. (F) hoặc (F) 3 Câu 4: Mạch như hình vẽ, C = 318( F), R biến đổi. Cuộn dây thuần cảm, hiệu điện thế hai đầu mạch u U 0 sin 100 t (V), công suất tiêu thụ của mạch đạt giá trị cực đại R = R 0 = R L C 50( ). Cảm kháng của cuộn dây bằng: A. 40( ) B. 100( ) C. 60( ) D. 80( ) 4 10 Câu 5 Đoạn mạch xoay chiều gồm tụ điện có điện dung C = (F) mắc nối tiếp với điện trở thuần có giá trị thay đổi. Đặt vào hai dầu đoạn mạch một hiệu điện thế xoay chiều có dạng u = 200sin(100 t) V. Khi công suất tiêu thụ trong mạch đạt giá trị cực đại thì điện trở phải có giá trị là A. R = 200 B. R = 150 C. R = 50 D. R = 100 Câu 6: Cho mạch điện xoay chiều như hình vẽ 1 R B 10−4 A u AB = 200cos(100π t)V tụ điện có điện dung C = (F ) 2π 8 Hình 1 cuộn dây có độ tự cảm L = ( H ) , R biến thiên từ 0 đến 200 10π a. Tìm công thức tính R để công suất trong mạch là cực đại. Tính công suất cực đại đó 2 b. Tìm R để công suất trên mạch là P = Pmax . Viết biể thức cường độ dòng điện khi đó. 3 Câu 7: Cho m¹ch xoay chiÒu kh«ng ph©n nh¸nh RLC cã R thay ®æi ®îc. HiÖu ®iÖn 10 4 0,8 thÕ hai ®Çu m¹ch lµ u U 0 cos 100 t (V) , C (F) , L (H) .§Ó c«ng suÊt 2 tiªu thô cña m¹ch cùc ®¹i th× gi¸ trÞ cña R b»ng A. 120 B. 50 C. 100 D. 200 3 10 C©u 8. Cho đoạn mạch xoay chiều gồm L=1/ H,C= F , uAB=120 2 cos(100 t ) (v) 4 (cuộn dâythuần cảm). Tìm điện trở để công suất của mạch đạt giá trị cực đại ?và tìm Pma x A. R =60Ω, Pma x=120w B. R =120Ω, Pma x=120w C. R =60Ω, Pma x=1200w D. R =60Ω, Pma x=60w C©u 9 :điện trở thuần R0 = 30 , mắc nối tiếp. Điện áp đặt vào hai đầu đoạn mạch là u = 100 2cos100 t(V). Điều chỉnh R để công suất toả nhiệt trên điện trở R đạt cực đại. Giá trị của điện trở R và công suất cực đại P đó là : A. R = 50 , P = 62,5W; B. R = 60 , P = 62,5W; TrC. R = 50 ường THPT PHAN B Ộ D. R = 50 , P = 60,5W; I CHÂU GV:Nguy , P = 60,5W; ễn văn phường Năm học 20092010 DẠNG 8 BÀI TOÁN GHÉP TỤ ĐIỆN Thông thường bài toán cho C0 và yêu cầu ghép thêm tụ C để thỏa mãn điều kiện nào đó Có hai cách ghép: Ghép C //C0 thì :Cb=C+C0 => Cb > C0 và C > C
1 = 1 + 1 Z Cb Z C 0 Z C Z và ZCb
1 Khi ω = thì IMax URmax; PMax còn ULCMin Lưu ý: L và C mắc liên LC tiếp nhau 1 1 ω= 2U .L Khi C L R thì U LMax = 2 − R 4 LC − R 2C 2 C 2 2 2U .L Khi ω = 1 L − R thì U CMax = L C 2 R 4 LC − R 2C 2 Với = 1 hoặc = 2 thì I hoặc P hoặc UR có cùng một giá trị thì IMax hoặc PMax hoặc URMax khi ω = ω1ω2 tần số f = f1 f 2 Với hai giá trị của R là R1 và R2 cho cùng một giá trị công suất P thì R1 R2 = ( Z L − Z C ) 2 π U2 và ϕ1 + ϕ2 = P= 2 R1 + R2 BÀI TẬP VẬN DỤNG Câu 1. Cho một đoạn mạch điện RLC nối tiếp. Biết L = 0,5/ H, C = 104/ F, R thay đổi được. Đặt vào hai đầu đoạn mạch một hiệu điện thế ổn định có biểu thức: u = U 2 sin 100 t (V). Khi thay đổi R, ta thấy có hai giá trị khác nhau của biến trở là R1 và R2 ứng với cùng một công suất tiêu thụ P của mạch. Kết luận nào sau đây là không đúng với các giá trị khả dĩ của P? A. R1.R2 = 5000 2. B. R1 + R2 = U2/P. C. |R1 – R2| = 50 . D. P
Biểu thức các dòng điện i = I 0cosω t 2π i = I 0cos(ω t ) 3 2π i = I 0cos(ω t+ ) 3 Điện áp và cường độ dòng điện Tải đối xứng mắc hình sao U d = 3U p ; I d = I p Tải đối xứng mắc tam giác U d = U p ; I d = 3I p 3.Động cơ điện xoay chiều. P = UI cos ϕ =Pcơ+Pnhiệt 4.Biến áp Liên hệ về điện áp U1 N1 = U 2 N2 Trong đó: N1 , U1 :số vòng dây và điện áp cuộn sơ cấp. N 2 , U 2 : số vòng dây và điện áp cuộn thứ cấp. Liên hệ về công suất P2=H.P1 U2I2= H.U1I1 (H là hiệu suất của máy biến thế) U 2 N 2 I1 Nếu H =1 thì = = U1 N1 I 2 5. Sự truyền tải điện năng Độ giảm thế trên đường dây ∆U = IR Công suất hao phí trên đường dây: ∆P = I 2 R P ' P − ∆P Hiệu suất tải điện: H = = P P Với P: công suất truyền đi P’: công suất nhận được nơi tiêu thụ ∆P : công suất hao phí