Chuyên đề dòng điện xoay chiều: DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU

Chia sẻ: Trần Bá Trung | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:8

Thêm vào BST

Báo xấu

362
lượt xem 104
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tham khảo tài liệu 'chuyên đề dòng điện xoay chiều: dòng điện xoay chiều', tài liệu phổ thông, vật lý phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Chuyên đề dòng điện xoay chiều: DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU

Chuyên đề dòng điện xoay chiều: DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU C R L 1. Mạch điện xoay chiều gồm R, L, C mắc nối tiếp (Hình 1). R= A M N B -4 Hình 1 2 10 100 , L= H, C= F. Biểu thức hiệu điện thế giữa hai đầu   đoạn mạch: u=200 2 sin100 t v. 1) Tính tổng trở của mạch điện? 2) Viết biểu thức hiệu điện thế giữa hai đầu các đoạn: AM, C R L MN, NB, AN, MB.Vẽ giản đồ véc tơ. A M N B Hình 2 3) Thay L bằng cuộn dây khác có độ tự cảm biến đổi được (Hình2), sau đó điều chỉnh L để hiệu điện thế trên cuộn L là cực đại. a, Tính L và hiệu điện thế đó. Khi đó chứng minh C R L rằng: UAN vuông góc với UAB. A M N B b, Điều chỉnh L để UMB cực đại. Tính UMBmax và giá Hình 3 trị? 4) Thay C bằng tụ điện có điện dung thay đổi được (Hình3). Điều chỉnh C để UAM đạt cực đại. Tính C và UAM max? 5) Thay R bằng biến trở (Hình4). Điều chỉnh biến trở để công suất tiêu thụ trên mạch là cực đại.Tính điện trở R của biến trở và công suất tiêu thụ trên mạch? 6) Thay bằng hiệu điên thế u = 220 2 sin 2f t (V) với tần C R L số  thay đổi được. A M N Hình 4 B a. Tính f để cường độ hiệu dụng trong mạch là I = 0,5A b. Tính f để dòng điện trên mạch là cực đại? Tính dòng điện cực đại đó. c. Tính f để hiệu điện thế trên tụ điện là cực đại? Tính hiệu điện thế cực đại đó. 2. Một đoạn mạch điện gốm có cuộn dây có điện trở R và độ tự cảm L mắc nối tiếp với một tụ điện C. Đặt vào hai đầu đoạn mạch một hiệu điện thế uAB = 170sin100t (V), thì hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai đầu tụ điện là Uc = 265V, dòng điện qua mạch là I = 0,5A,  hiệu điện thế giữa hai đầu tụ C chậm pha hơn hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch . 4 Tính R, C, L và viết biểu thức dòng điện trong mạch.
3. Cho mạch điện như hình 7: Hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn R L,R0 C A A B mạch là;uAB= 160 2 sin100t (V), ampe kế chỉ 1A, vôn kế chỉ V Hình 7 120V, cường độ dòng điện trong mạch nhanh pha hơn hiệu điện  thế uAB , hiệu điện thế giữa hai đầu vôn kế nhanh pha hơn so với dòng điện trong 6  mạch . Tính R, R0, L, C? 3 4. Cho mạch điện như hình vẽ 2-2. Tụ điện có điện dung C, cuộn dây có độ tự cảm L, điện trở thuần r, điện trở R có giá trị thay đổi được. Mắc vào hai đaùu M,N nguồn điện xoay chiều có hiệu điện thế tức thời uMN = U0sin2πft (V). Tần số f của nguồn điện thay đổi được. Bỏ qua điện trở của các dây nối. 1) Khi f = 50Hz, R = 30Ω, người ta đo được hiệu điện thế giữa hai đầu B,D là UBD = 60V, cường độ hiệu dụng của dòng C L, r R M B D N điện trong mạch là I = 1,414 A ( coi bằng 2 A). Biết hiệu Hình2-2 điện thế tức thời uBD lệch pha 0,25π so với dòng điện tức thời i và uBD lệch pha 0,5π so với uMN. a. Tính các giá trị r, L, C, và U0. b. Tính công suất tiêu thụ của mạch điện và viết biểu thức hiệu điện thế tức thời ở hai đầu tụ điện. 2) Lần lượt cố định giá trị f = 50Hz, thay đổi giá trị R; rồi cố định giá trị R = 30, thay đổi giá trị f. Xác định tỉ số giữa các giá trị cực đại của hiệu điện thế hiệu dụng ở hai đầu tụ điện trong hai trường hợp nói trên. 5. Một đoạn mạch điện gồm một cuộn dây có độ tự cảm L = 0.55 H C R L, r 3 ≈ H, điện trở r mắc nối tiếp với một điện trở R = 80 Ω và một π Hình 6 V tụ điện biến đổi (hình 6). Đặt giữa hai đầu đoạn mạch một hiệu điện thế xoay chiều có biểu thức u =120 3 sin100 t (V). 3.10 3 a. Điều chỉnh tụ điện sao cho điện dung của tụ là C = 46μF ≈ F.Khi đó 12  hiệu điện thế trên hai đầu cuộn dây sớm pha so với cường độ dòng điện 3 trong mạch. Tìm điện trở r của cuộn dây, số chỉ vôn kế và viết biểu thức cường độ dòng điện trong mạch khi đó.
b. Thay đổi điện dung của tụ cho đến khi công suất tiêu thụ trên mạch là cực đại. Tìm giá trị điện dung khi đó và giá trị cực đại của công suất 6. Một cuộn dây có điện trở R độ tự cảm L được mắc vào hiệu điện thế xoay chiều có hiệu điện thế hiệu dụng U =120V, tần số f = 50Hz, dòng điện qua cuộn dây có cường độ hiệu 3  dụng I1 = 0,346 A ≈ A và lệch pha so với hiệu điện thế. Mắc nối tiếp cuộn dây với 5 3 đoạn mạch X vào hiệu điện thế xoay chiều trên thì dòng điện trong mạch có cường độ  hiệu dụng I2 = 0,3A và chậm pha so với hiệu điện thế. 6 a. Xác định điện trở R và độ tự cảm của cuộn dây. b. Xác định tổng trở ZX trên đoạn mạch X và công suất tiêu hao trên X và trên cả mạch c. Biết X chứa 2 trong 3 phần tử R,L,C mắc nối tiếp. Xác định giá trị các thành phần chứa trong X 4 7. Một đoạn mạch điện xoay chiều AB gồm cuộn dây có độ tự cảm L = H, Điện trở 5π thuần R = 60Ω, mắc nối tiếp với một hộp X chứa hai trong 3 phần tử R, L, C mắc nối tiếp. Hiệu điện thế giữa hai đầu AB cho bởi biểu thức uAB = 200 2 sin100t (V). Biết hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch X vuông pha với hiệu điện thế giữa hai đầu cuộn dây, và  dòng điện trong mạch chậm pha hơn hiệu điện thế uAB . Xác định giá trị các thành phần 6 chứa trong hộp X và viết biểu thức hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch X. 1 C1 8. Cho mạch điện như hình 8 Hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn R L K 2 mạch u = 200 2 sin100t (V), R=100 , L= H. Khi khoá Hình 8 2 C2  k ở (1) dòng điện lớn gấp 3 lần khi k ở (2) và hai dòng điện này vuông pha với nhau. Viết biểu thức dòng điện khi K ở 1 và khi K ở 2. 9. Cho đoạn mạch AB như hình vẽ bên. X, Y là hai hộp mỗi hộp chứa 2 trong 3 phần tử, điện trở thuần, cuộn cảm A X Y hoặc tụ điện mắc nối A M B tiếp. Các vôn kế V1, V2 có điện trở vô cùng lớn và Ampe kế A có điện trở không đáng kể. Mắc hai đầu đoạn mạch X vào hiệu điện thế không đổi U = 60V thì dòng điện qua hộp X là 2A. Khi mắc AB vào hiệu điện thế xoay
chiều hình sin u = U0 sin(100πt) V. Các vôn kế chỉ giá trị bằng nhau và bằng 60V, ampe kế chỉ 1A. Hiệu điện thế uAM, uMB vuông pha nhau. Xác định các phần tử trong các hộp X, Y và viết biểu thức dòng điện trong mạch. 10. Cho đoạn mạch gồm hộp 3 linh kiện X, Y, Z mắc X Y Z nối tiếp với Ampe kế có điện trở không đáng kể; mỗi hộp chỉ chưa một trong 3 linh kiện R, hoặc L, hoặc C. Đặt vào hai đầu đoạn mạch A,D một hiệu điện thế xoay chiều uAD = 32 2 sin 2ft (V). Khi f = 100Hz dùng vôn kế có điện trở rất lớn đo lần lượt được: UAB = UBC = 20V, UCD = 16V, UBD = 12V; Dùng oát kế đo công suất tiêu thụ của mạch được P = 6,4W. Khi thay đổi tần số thì số chỉ am pe kế giảm. a. Các hộp chứa linh kiên gì? Tính giá trị các linh kiện đó. b. Viết biểu thức uBC khi f = 100Hz 11. Cho mạch điện xoay chiều như hình 1, trong đó A là ampekế nhiệt, điện trở Ro = 100 , X là một hộp kín chứa hai trong ba phần tử (cuộn dây thuần cảm L, tụ điện C, điện trởthuần R) mắc nối tiếp. Bỏ qua điện trở của ampe kế, khóa K và dây nối. Đặt vào hai đầu M và N của mạch điện một hiệu điện thế xoay chiều có giá trị hiệu dụng không đổi và có biểu thức uMN =200 2 sin 2ft (V). 1) a) Với f = 50 Hz thì khi khóa K đóng, ampe kế chỉ 1A. Tính điện dung Co của tụ điện. b) Khi khóa K ngắt, thay đổi tần số thì thấy đúng khi f = 50 Hz, ampe kế chỉ giá trị cực đại và hiệu điện thế giữa hai đầu hộp kín X lệch pha π /2 so với hiệu điện thế giữa hai điểm M và D. Hỏi hộp X chứa những phần tử nào? Tính các giá trị của chúng. 2) Khóa K vẫn ngắt, thay đổi f thì thấy ampe kế chỉ cùng trị số khi f = f1 hoặc f = f2 . Biết f1+f2 =125Hz. Tính f1, f2 và viết biểu thức cường độ dòng điện qua mạch khi đó. Cho tg33o = 0,65 . 12. Mạch điện RLC nối tiếp hình 9 R L C uAB = 200 2 sin100 t (V) , UL=2Uc=2UR. A Hình 9 B a. Tìm hệ số công suất của mạch điện? b. Biết công suất tiêu thụ trên mạch P=200 w. Viêt biểu thức dòng điện. Tính R, L, C. L C C 1 13. Mạch điện như hình 10; cuộn dây thuần cảm kháng , các tụ điện Hình 10 K 2 R có điện dung bằng nhau. Hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch là
uAB= 120 2 sin100 t (V). K mở (không nối với 1 và 2) dòng điện trong mạch nhanh pha  1 M R C N hơn hiệu điện thế u giữa hai đầu đoạn K mạch 4 Hình 11 2 L,R0 K ở 1dòng điện trong mạch chậm pha hơn hiệu điện thế u  giữa hai đầu đoạn mạch .K ở 2 dòng điện hiệu dụng là 1(A) . Tính RLC ? 6 14. Mạch điện như hình 11: u = 120 2 sin100 t (V) K ở 1 dòng điện qua mạch có giá trị hiệu dụng I1= 3 A và lệch C R L,R0  A Hình 12 M B pha so với hiệu điện thế. 3  K ở 2 dòng diện qua mạch I2= 1,5 A, dòng điện lệch pha so với hiệu điện thế. Tính R0, R, 6 L, C? 15. Mạch điện ở hình 12. uAB = 200 sin100t V2 A V3 C (V). Điều chỉnh C để công suất tiêu thụ trên R L,R0 C A mạch là cực đại và có giá trị Pm = 200 W. R A M N B L,r B V1 Hình 13  Khi đó uMB = 100 sin(100t + ) (v).Tính 3 R, R0,L, C. 16. Cho mạch điện như hình 13 uAB = 150 sin100t (v). a. Khi K đóng: UAM = 35V, UMN = 85V, PMN = 40W. Tính R,R0,L ? b. K mở công suất tiêu thụ trên mạch không thay đổi. Viết biểu thức dòng điện trong mạch khi K mở. 17. Cho m¹ch ®iÖn xoay chiÒu nh- h×nh14a. V M C R 1 L N §Æt vµo hai ®Çu A, B mét hiÖu ®iÖn thÕ A 2 V Hình 14 xoay chiÒu uMB= U 2 sin (100t) (V), ng-êi 1 ta thÊy v«n kÕ V1, V2 vµ ampekÕ A chØ lÇn l-ît c¸c gi¸ trÞ: 120(V), 80(V), vµ 2(A) ( coi ®iÖn trë cña v«n kÕ rÊt lín vµ cña ampekÕ rÊt bÐ). BiÕt hiÖu ®iÖn thÕ gi÷a hai ®Çu v«n kÕ V3 chËm pha h¬n hiÖu ®iÖn thÕ gi÷a hai ®Çu v«n kÕ V 2 mét gãc
300, hiÖu ®iÖn thÕ gi÷a hai ®Çu c¸c v«nkÕ V1, V2 lÖch pha nhau 1200. a. TÝnh R, r, L, C, U. b. ViÕt biÓu thøc c-êng ®é dßng ®iÖn trong m¹ch. c. Cho ®iÖn dung C thay ®æi, t×m C ®Ó sè chØ trªn v«n kÕ V3 lµ cùc ®¹i. T×m gi¸ trÞ cùc ®¹i Êy. 18. Cho mạch điện như hình 14 uMN = U0 sin100t (v),Ampe kế C R L chỉ 3 A, vôn kế V1 chỉ 200 3 V,vôn kế V2 chỉ 200V, L A M N Hình 15 B thuần cảm kháng. Hiệu điện thế giữa hai đầu các vôn kế vuông pha với nhau. Tính C, viết biểu thức dòng điện trong mạch? 19. Cho mạch điện như hình 15. Tần số dòng điện xoay chiều f =50Hz, UAB = UAM = UBM = 120 V, R = 30 .Tính L, C, công Hình b-19 C R L,R0 suất tiêu thụ trên mạch. A M B 20. Cho mạch điện như hình 15 UAN = 200 V, UMB = 150 V, f = 50  Hz, R = 100, uAN chậm pha hơn so với uMB . Tính L, C và công suất tiêu thụ trên 2 mạch? 21. Cho mạch điện như hình b-19 uAB = 120 2 sin100 t (V), R1 L R2 C 10-3 A B C= F. Hình 17  M N Khi K đóng: UAM=40 2 V, UMB=40 5 V. Viết biểu thức u AM, uMB? Khi k mở: UAM=48 2 v. Tính R, R0, L? 22. Cho m¹ch ®iÖn xoay chiÒu nh- h×nh 18a. §Æt vµo hai diÓm A,B mét hiÖu ®iÖn thÕ xoay chiÒu u = 150sin100t (V). Bá qua ®iÖn trë cña day nèi vµ kho¸ K. BiÕt r»ng: - Khi K ®ãng c¸c hiÖu ®iÖn thÕ hiÖu A M L N B R dông UAM= 35(V), UMN= 85(V) vµ c«ng C K suÊt tiªu thô trªn m¹ch lµ P = 37,5W - Khi K më c¸c hiÖu ®iÖn thÕ hiÖu dông U AM vµ UMN vÉn cã gi¸ trÞ nh- khi K ®ãng. TÝnh R, L, C
23. Cho m¹ch ®iÖn nh- h×nh18b . Cho ®iÖn trë R A M L,r B -4 2.10 R = 50 , ®iÖn dung C = (F). Cuén d©y C  cã ®iÖn trë thuÇn r, ®é tù c¶m L. BiÕt c¸c hiÖu ®iÖn thÕ tøc 7 thêi uAM= 80sin(100t) (V).vµ uMB= 200 2 sin(100t + 12 ) (V). TÝnh r vµ L 24. Cho Cho m¹ch ®iÖn xoay chiÒu nh- h×nh 17. HiÖu ®iÖn thÕ uAB hai ®Çu m¹ch cã tÇn sè f = 100 Hz vµ gi¸ trÞ hiÖu dông U kh«ng ®æi. a. M¾c ampe kÕ cã ®iÖn trë rÊt nhá vµo M vµ N th× ampe kÕ chØ I = 0,3 A, dßng ®iÖn trong m¹ch lÖch pha 60 0 so víi uAB, c«ng suÊt to¶ nhiÖt trong m¹ch lµ P = 18 W. T×m R 1, L, U. Cuén d©y lµ thuÇn c¶m. b. M¾c v«n kÕ cã ®iÖn trë rÊt lín vµo M vµ N thay cho ampe kÕ th× v«n kÕ chØ 60V, hiÖu ®iÖn thÕ trªn v«n kÕ trÔ pha 600 so víi uAB. T×m R2, C. 25. Mét ®o¹n m¹ch kh«ng ph©n nh¸nh gåm mét ®iÖn trë thuÇn R = 80, mét cuén d©y cã ®iÖn trë thuÇn r = 20, ®é tù c¶m L = 0,318 H vµ mét tô ®iÖn cã ®iÖn dung C = 15,9 F. HiÖu ®iÖn thÕ xoay chiÒu gi÷a hai ®Çu ®o¹n m¹ch cã gi¸ trÞ hiÖu dông U = 200 V, cã tÇn sè f thay ®æi ®-îc vµ pha ban ®Çu b»ng kh«ng. a. Khi f = 50 Hz, h·y viÕt biÓu thøc cña hiÖu ®iÖn thÕ gi÷a hai b¶n cùc tô ®iÖn. b. Víi gi¸ trÞ nµo cña f th× hiÖu ®iÖn thÕ hiÖu dông gi÷a hai b¶n cùc tô ®iÖn cã gi¸ trÞ cùc ®¹i? 26. Cho ®o¹n m¹ch AB gåm hép kÝn X chØ chøa mét phÇn tö (cuén d©y thuÇn c¶m hoÆc tô ®iÖn) vµ biÕn trë R Nh- h×nh 18. §Æt vµo hai ®Çu A, B mét hiÖu A B X ®iÖn thÕ xoay chiÒu æn ®Þnh cã gi¸ trÞ hiÖu Hình18 c
dông 200 V vµ tÇn sè 50 Hz. Thay ®æi gi¸ trÞ cña biÕn trë R ®Ó cho c«ng suÊt tiªu thô trong ®o¹n m¹ch AB lµ cùc ®¹i. Khi ®ã, C-êng ®é dßng ®iÖn qua m¹ch cã gi¸ trÞ hiÖu dông b»ng 1,414 A (coi b»ng 2 A). BiÕt c-êng ®é dßng ®iÖn sím pha h¬n hiÖu ®iÖn thÕ gi÷a hai ®Çu ®o¹n m¹ch AB. Hái hép kÝn chøa tô ®iÖn hay cuén d©y? TÝnh ®iÖn dung cña tô ®iÖn hoÆc ®é tù c¶m cña cuén d©y. Bá qua ®iÖn trë cña c¸c d©y nèi.