Ôn thi TN 2011 (cơ bản) Chương III: Dòng điện xoay chiề
1
DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU
A/. MỤC TIÊU
1. Kiến thức:
- Phát biểu được định nghĩa dòng điện xoay chiều.
- Viết được biểu thức tức thời của dòng điện xoay chiều.
- Nêu được ví dụ về đồ thị của cường độ dòng điện tức thời, chỉ ra được trên đồ thị các đại lượng cường
độ dòng điện cực đại, chu kì.
- Viết được biểu thức của công suất tức thời của dòng điện xoay chiều chạy qua một điện trở.
- Phát biểu được định nghĩa và viết được biểu thức của I, U.
- Phát biểu được định luật Ôm đối với đoạn mạch điện xoay chiều thuần điện trở.
- Phát biểu được định luật Ôm đối với đoạn mạch điện xoay chiều chỉ chứa tụ điện.
- Phát biểu được tác dụng của tụ điện trong mạch điện xoay chiều.
- Phát biểu được định luật Ôm đối với đoạn mạch điện xoay chiều chỉ chứa cuộn cảm thuần.
- Phát biểu được tác dụng của cuộn cảm thuần trogn mạch điện xoay chiều.
- Viết được công thức tính dung kháng và cảm kháng.
- Nêu lên được những tính chất chung của mạch điện xoay chiều mắc nối tiếp.
- Nêu được những điểm cơ bản của phương pháp giản đồ Fre-nen.
- Viết được công thức tính tổng trở.
- Viết được công thức định luật Ôm cho đoạn mạch xoay chiều có R, L, C mắc nối tiếp.
- Viết được công thức tính độ lệch pha giữa i và u đối với mạch có R, L, C mắc nối tiếp.
- Nêu được đặc điểm của đoạn mạch có R, L, C nối tiếp khi xảy ra hiện tượng cộng hưởng điện.
- Phát biểu được định nghĩa và thiết lập được công thức của công suất trung bình tiêu thụ trong một
mạch điện xoay chiều.
- Phát biểu được định nghĩa của hệ số công suất.
- Nêu được vai trò của hệ số công suất trong mạch điện xoay chiều.
- Viết được công thức của hệ số công suất đối với mạch RLC nối tiếp.
- Viết được biểu thức của điện năng hao phí trên đường dây tải điện, từ đó suy ra những giải pháp giảm
điện năng hao phí trên đường dây tải điện, trong đó tăng áp là biện pháp triệt để và hiệu quả nhất.
- Phát biểu được định nghĩa, nêu được cấu tạo và nguyên tắc làm việc của máy biến áp.
- Viết được hệ thức giữa điện áp của cuộn thứ cấp và của cuộn sơ cấp trong máy biến áp.
- Viết được biểu thức giữa I trong cuộn thứ cấp và trong cuộn sơ cấp của một máy biến áp.
- Mô tả được sơ đồ cấu tạo và giải thích được nguyên tắc hoạt động của máy phát điện xoay chiều 1 pha
và máy phát điện 3 pha.
- Trình bày được khái niệm từ trường quay.
- Trình bày được cách tạo ra từ trường quay.
- Trình bày được cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của động cơ không đồng bộ ba pha.
2. Kĩ năng:
- Vận dụng được các kiến thức trên để giải một số bài tập tự luận và trắc nghiệm.
B/. NỘI DUNG ĐẠI CƯƠNG VỀ DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU
I. Khái niệm về dòng điện xoay chiều
- Là dòng điện có cường độ biến thiên tuần hoàn với thời gian theo quy luật của hàm số sin hay cosin,
với dạng tổng quát: i = Iocos(
t +
)
- Nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ.
- Cường độ hiệu dụng: I = 2
O
I ; điện áp hiệu dụng: U = 2
O
U ; suất điện động hiệu dụng: E = 2
0
E
CÁC MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU
-Ñoaïn maïch chæ coù R : hñt uR cuøng pha doøng ñieän i.
Ñònh luaät Oâm : I = UR / R hay Io = UoR/R
-Ñoaïn maïch chæ coù L : hñt uL nhanh pha doøng ñieän i goùc /2
Ñònh luaät Oâm : I = UL / ZL hay Io = UoL / ZL
Vôùi ZL = L
= L2
f = L2
/ T
laø caûm khaùng ( Caûm khaùng tæ leä thuaän vôùi taàn soá)
-Ñoaïn maïch chæ coù C : hñt uC chaäm pha doøng ñieän i goùc /2
Ôn thi TN 2011 (cơ bản) Chương III: Dòng điện xoay chiề
2
Ñònh luaät Oâm : I = UC / ZC hay Io = UoC / ZC
Vôùi Z =
2.2
11
C
T
fCC
laø dung khaùng ( Dung khaùng tæ leä nghòch vôùi taàn soá)
MẠCH CÓ R,L,C MẮC NỐI TIẾP
2. Biểu thức liên hệ giữa hiệu điện thế và cường độ dòng điện qua đoạn mạch RLC.
Nếu i = Iocost u = Uocos(t + ).
Nếu u = Uocost i = Iocos(t - )
Tổng quát:Cho Nếu i = Iosin(t + i) u = Uosin(t + u).
- Với độ lệch pha của hiệu điện thế so với cường độ dòng điện xoay chiều là = u - i
3. Sự liên hệ giữa các hiệu điện thế hiệu dụng :
2 2 2
( )
R L C
U U U U
4. Biểu thức định luật ôm theo giá trị hiệu dụng: CR L
L C
UU U
U
I
R Z Z Z
5. Tổng trở của toàn mạch:
2 2 2 2
1
( ) ( )
L C
Z R Z Z R L C
6. Độ lệch pha của hiệu điện thế so với cường độ dòng điện qua mạch tính theo tg:
1
122
L C L C
R
L f
L
U U Z Z
C f
C
tg U R R R
Ghi chú: - Biết ZL > ZC tg > 0 hiệu điện thế nhanh pha hơn cường độ dòng điện.
- Biết ZL < ZC tg < 0 hiệu điện thế chậm pha hơn cường độ dòng điện.
- Biết ZL = ZC tg = 0 hiệu điện thế cùng pha hơn cường độ dòng điện.
7. Cộng hưởng điện
- Dấu hiệu để có cộng hưởng điện: Imax ; Zmin ; u và i cùng pha ; UL = UC ; Pmax ; cos
= 1 ; U = UR ;
uC lệch pha u góc
/2
- Điều kiện có cộng hưởng: ZL = ZC
LC 2
= 1 LC
f
2
1
- Cường độ dòng điện hiệu dụng : Imax =
R
U → công suất Pmax =
R
U2
CÔNG SUẤT CỦA DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU
- Công suất : P = UIcos
hay P = RI2
- Hệ số công suất : cos
= UR/U = R/Z
- Nâng cao hệ số công suất
giảm cường độ dòng điện
giảm hao phí điện năng.
* Chú ý: - Mạch có điện trở là có tiêu thụ công suất.
- Mạch không có điện trở là không có tiêu thụ công suất.
- Mạch có R, L, C khi Pmax thì : R = |ZL – ZC|
- Mạch có R, L khi Pmax thì R = ZL
- Mạch có R, C khi Pmax thì R = ZC
Khi đó : Pmax =
R
U
2
2
TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG – MÁY BIẾN ÁP
- Công suất hao phí do toả nhiệt trên đường dây: phá
phá
phá phá
2t
2 2 t
2 2
t t
hp
P
R
P RI R P
U U
Muốn giảm Php ta phải
giảm R (không thực tế) hoặc tăng Uphát (hiệu quả).
- Trong quá trình truyền tải điện năng, phải sử dụng những thiết bị biến đổi điện áp.
* Máy biến áp
- Là những thiết bị có khả năng biến đổi điện áp (xoay chiều).
Ôn thi TN 2011 (cơ bản) Chương III: Dòng điện xoay chiề
3
- Liên hệ giữa U, I, và N :
1
2
2
1
1
2
N
N
I
I
U
U
. Nếu
2
1
N
N
> 1: máy tăng áp. . Nếu
2
1
N
N
< 1: máy hạ áp.
- Hiệu suất của máy biến áp là rất cao khoảng 96% đến 99% ; Công thức : H =P2/P1
Ứng dụng của máy biến áp
- Truyền tải điện năng.
- Nấu chảy kim loại, hàn điện.
MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU
Máy phát điện xoay chiều một pha
- Phần cảm (roto) tạo ra từ thông biến thiên bằng các nam châm quay.
- Phần ứng (stato) gồm các cuộn dây giống nhau, cố định trên một vòng tròn.
+ Từ thông qua mỗi cuộn dây biến thiên tuần hoàn với tần số:
f = np trong đó: n (vòng/s) p: số cặp cực.
Máy phát điện xoay chiều 3 pha
- Hệ ba pha gồm máy phát ba pha, đường dây tải điện 3 pha, động cơ ba pha.
- Là máy tạo ra 3 suất điện động xoay chiều hình sin cùng tần sồ, cùng biên độ và lệch pha nhau 1200
từng đôi một.
Cách mắc mạch ba pha
. Mắc hình sao: có 4 dây (3 dây pha và 1 dây trung hòa)
. Mắc hình tam giác: có 3 dây (3 dây pha)
Công thức: Ud = 3Up và Ip = 3Id
- Dòng ba pha: là hệ ba dòng điện xoay chiều hình sin có cùng tần số, nhưng lệch pha với nhau 1200
từng đôi một.
- Những ưu việt của hệ ba pha
. Tiết kiệm dây dẫn.
. Cung cấp điện cho các động cơ ba pha, dùng phổ biến trong các nhà máy, xí nghiệp.
ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA
- Động cơ không đồng bộ: tạo ra từ trường quay ; tốc độ quay của khung dây nhỏ hơn tốc độ quay của
từ trường quay.
- Động cơ không động bộ ba pha :
. Rôto là khung dây dẫn quay dưới tác dụng của từ trường quay.
. Stato là những ống dây có dòng điện xoay chiều tạo nên từ trường quay.
C/. TRẮC NGHIỆM
1. Trong các đại lượng đặc trưng cho d.điện xoay chiều sau đây, đại lượng nào không dùng giá trị hiệu dụng
A. Hiệu điện thế B. Cường độ dòng điện C. Tần số D. Suất điện động
2. Cường độ dòng điện trong mạch không phân nhánh có dạng i=2
2
cos100t(A). Cường độ dòng điện hiệu
dụng trong mạch là :
A. I=4A B. I=2,83A C. I=2A D. I=1,41A
3. Hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch có dạng u=141cos100t(V). Hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai đầu
đoạn mạch là :
A. U=141V B. U=50Hz C. U=100V D. U=200V
4. Đặt vào 2 đầu đoạn mạch R,L,C mắc nối tiếp 1 điện áp xoay chiều u = Uocos
t. Điện áp hiệu dụng 2 đầu
mạch bằng
A. Điện áp hiệu dung hai đầu điện trở. B. Điện áp cực đại chia cho căn hai.
C. UR + UL + UC D. Điện áp cực đại nhân cho căn hai.
5. Phát biểu nào sau đây là đúng với mạch điện xoay chiều chỉ chứa cuộn cảm?
A. Dòng điện sớm pha hơn hiệu điện thế một góc /2
B. Dòng điện sớm pha hơn hiệu điện thế một góc /4
C. Dòng điện trễ pha hơn hiệu điện thế một góc /2
D. Dòng điện trễ pha hơn hiệu điện thế một góc /4
6. Phát biểu nào sau đây là đúng với mạch điện xoay chiều chỉ chứa tụ điện?
Ôn thi TN 2011 (cơ bản) Chương III: Dòng điện xoay chiề
4
A. Dòng điện sớm pha hơn hiệu điện thế một góc /2
B. Dòng điện sớm pha hơn hiệu điện thế một góc /4
C. Dòng điện trễ pha hơn hiệu điện thế một góc /2
D. Dòng điện trễ pha hơn hiệu điện thế một góc /4
7. Khi tần số d.điện xc chạy qua đoạn mạch chỉ chứa tụ điện tăng lên 4 lần thì dung kháng của tụ điện
A. tăng lên 2 lần B. tăng lên 4 lần C. giảm đi 2 lần D. giảm đi 4 lần
8. Khi tần số dòng điện xoay chiều chạy qua đoạn mạch chỉ chứa cuộn cảm tăng lên 4 lần thì cảm kháng của
cuộn cảm
A. tăng lên 2 lần B. tăng lên 4 lần C. giảm đi 2 lần D. giảm đi 4 lần
9. Đặt vào hai đầu đọan mạch chỉ có tụ điện thuần dung kháng một điện áp xoay chiều 0
u U cos t
thì cường
độ hiệu dụng qua mạch là :
A.
0
CU
I
2
B.
CU
I
2
C. 0
U
C
I
2
D.
0
U
C
2
I
10. Đặt vào hai đầu đọan mạch chỉ có cuộn thuần cảm một điện áp xoay chiều 0
u U cos t
thì cường độ hiệu
dụng qua mạch là :
A.
0
LU
I
2
B.
U L
I
2
C. 0
U
L
I
2
D.
0
U
L
2
I
11. Đặt vào hai đầu cuộn cảm L=1/(H) một hiệu điện thế xoay chiều u=141cos(100t) V. Cảm kháng của
cuộn cảm là :
A. ZL=200 B. ZL=100 C. ZL=50 D. ZL=25
12. Đặt vào hai đầu tụ điện C =
/10 4(F) một hiệu điện thế xoay chiều u=141cos(100t) V. Cường độ dòng
điện qua tụ điện là :
A. I=1,41A B. I=1,00A C. I=2,00A D. I=100A
13. Đặt vào hai đầu cuộn cảm L=1/(H) một hiệu điện thế xoay chiều u=141cos(100t) V. Cường độ dòng điện
hiệu dụng qua cuộn cảm là
A. I=1,41A B. I=1,00A C. I=2,00A D. I=100A
14. Cảm kháng của cuộn dây:
A.Tỉ lệ thuận với điện áp hiệu dụng đặt vào nó. B. Tỉ lệ thuận với tần số của dòng điện qua nó.
C. Tỉ lệ thuận với chu kỳ của dòng điện xoay chiều đi qua nó.
D. Tỉ lệ nghịch với cường độ dòng điện xoay chiều qua nó.
15. Dung kháng của tụ điện :
A. Tỉ lệ thuận với điện áp hiệu dụng đặt vào nó. B. Tỉ lệ thuận với tần số của dòng điện qua nó.
C. Tỉ lệ thuận với chu kỳ của dòng điện xoay chiều đi qua nó.
D. Tỉ lệ nghịch với cường độ dòng điện xoay chiều qua nó.
16. Đoạn mạch điện xoay chiều AB chỉ chứa một trong các phần tử : điện trở thuần, cuộn dây thuần cảm hoặc
tụ điện. Khi đặt điện áp u = U0 cos(ωt + ) lên hai đầu A và B thì dòng điện trong mạch có biểu thức i = I0
cos(ωt - ) . Đoạn mạch AB chứa
A. tụ điện. B. điện trở thuần.
C. cuộn cảm thuần. D. cuộn dây có điện trở thuần khác 0
17. Cho mạch điện xoay chiều R,L,C nối tiếp 0
i I cos t
là cường độ dòng điện qua mạch và 0
u U cos( t )
là hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch. Tổng trở của đoạn mạch là:
A.
2 2
1
Z R ( L )
C
B.
1
Z R L
C
C.
2 2
1
Z R ( L )
C
D.
2 2
1
Z R ( L)
C
18. Đặt một hiệu điện thế xoay chiều u = U0cos vào hai đầu đoạn mạch RLC không phân nhánh. Dòng điện
nhanh pha hơn hiệu điện thế ở hai đầu đoạn mạch này khi
A. L = B. L > C. L < D. =
19. Đặt một hiệu điện thế xoay chiều u = U0cos vào hai đầu đoạn mạch RLC không phân nhánh. Dòng điện
nhanh trễ hơn hiệu điện thế ở hai đầu đoạn mạch này khi
A. L = B. L > C. C < D. =
20. Chọn câu đúng. Trong đoạn mạch RLC, nếu tăng tần số hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch thì:
A. Điện trở tăng. B. Dung kháng tăng.
Ôn thi TN 2011 (cơ bản) Chương III: Dòng điện xoay chiề
5
C. Cảm kháng giảm. D. Dung kháng giảm và cảm kháng tăng.
21. Cho mạch điện xoay RLC nối tiếp.Hiệu điện thế giữa 2 đầu đoạn mạch và cường độ d.điện cùng pha khi:
A.
L
R
C
B. 2
1
LC
C.
2
LC R
D. 2
LC R
.
22. Cho mạch điện xoay RLC nối tiếp . i = Iocos
t là cường độ dòng điện qua mạch và 0
u U cos( t )
là
hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch. Hiện tượng cộng hưởng xảy ra khi:
A.
RC L
B. 2
1
1
LC
C.
2
LC R
D.
2 2
LC R
.
23. Dung kháng của một mạch RLC mắc nối tiếp đang có giá trị lớn hơn cảm kháng. Muốn xẩy ra hiện tượng
cộng hưởng điện trong mạch, ta phải
A. giảm điện dung của tụ điện B.giảm hệ số tự cảm của cuộn dây
C. giảm điện trở của mạch D.tăng tần số của dòng điện xoay chiều
24 Khẳng định nào sau đây là đúng? Khi hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch RLC mắc nối tiếp sớm pha /4
đối với dòng điện trong mạch thì :
A. tần số của dòng điện trong mạch nhỏ hơn giá trị cần xảy ra hiện tượng cộng hưởng.
B. tổng trở của mạch bằng hai lần thành phần điện trở thuần R của mạch.
C. hiệu số giữa cảm kháng và dung kháng bằng điện trở thuần của mạch.
D. hiệu điện thế giữa hai đầu điện trở sớm pha /4 so với hiệu điện thế giữa hai đầu tụ điện.
25. Mạch điện xoay chiều gồm RLC mắc nối tiếp, có R=30; ZC=20; ZL=60. Tổng trở của mạch là :
A. Z=50 B. Z=70 C. Z=110 D. Z=2500
26. Cho đoạn mạch xoay chiều AB gồm điện trở R=100; tụ điện C =
/10 4(F) (F) và cuộn cảm L
=
/2 (H) mắc nối tiếp. Đặt vào hai đầu đoạn mạch AB một hiệu điện thế xoay chiều có dạng u=200cos100t
(V). Cường độ dòng điện hiệu dụng trong mạch là :
A. I=2A B. I=1,4A C. I=2A D. I=0,5A
27. Cho đoạn mạch xoay chiều AB gồm điện trở R=60Ω, tụ điện C =
/10 4(F) và cuộn cãm L =
/2,0 (H)
mắc nối tiếp. Đặt vào hai đầu đoạn mạch AB một hiệu điện thế xoay chiều có dạng u=50
2
cos100t (V).
Cường độ dòng điện hiệu dụng trong mạch là
A. I=0,25A B. I=0,50A C. I=0,71A D. I=1,00A
28. Đặt hiệu điện thế u =125 cos100πt (V) lên hai đầu một đoạn mạch gồm điện trở thuần R = 30 Ω, cuộn
cảm thuần có L =
/4,0 H và ampe kế nhiệt mắc nối tiếp. Biết ampe kế có điện trở không đáng kể. Số chỉ của
ampe kế là
A. 1,8 A. B. 2,5 A. C. 2,0 A. D. 3,5 A.
29. Đặt vào hai đầu đoạn mạch điện RLC không phân nhánh một hiệu điện thế xoay chiều có tần số 50 Hz. Biết
điện trở thuần R = 25 Ω, cuộn dây thuần cảm (cảm thuần) có L =
/1 H.Để điện áp ở hai đầu đoạn mạch trễ
pha 4/
so với cường độ dòng điện thì dung kháng của tụ điện là
A. 150 Ω. B. 100 Ω. C. 75 Ω. D. 125 Ω.
30. Khi trong mạch R, L,C xảy ra hiện tượng cộng hưởng thì biểu thức nào sau đây sai?
A. cos = 1. B. ZL = ZC. C. UL = UR. D. U = UR.
31. Mạch xoay chiều gồm R, L, C nối tiếp có
0L 0C
U 2U
. So với dòng điện, điện áp giữa 2 đầu đoạn mạch sẽ
A. sớm pha hơn. B. sớm pha i góc 2/
C. cùng pha. D. sớm trễ pha hơn..
32. Một đoạn mạch không phân nhánh có dòng điện lệch pha điện áp một góc 2/
rad. Đoạn mạch có
A. R và C B. R và L C. R,L và C D. L và C
33. Mạch điện RLC mắc nối tiếp, đặt vào mạch một điện áp xoay chiều có tần số f thì điện áp UR = UL = ½ UC.
Điện áp hiệu dụng hai đầu mạch là
A. U = UR B. U = 2UR C. U = UR2 D. U = ½ UR
34. Mạch điện gồm: C = 10-4/
F và điện trở R. Đặt vào hai đầu mạch một điện áp xoay chiều có tần số f =
50Hz. Khi Pmax giá trị của R là
A. 100
W
B. 200
W
C. 150
W
D. 50
W
35. Một đoạn mạch điện xoay chiều gồm R, L, C nối. Biết tần số dòng điện qua mạch bằng 100Hz và các giá trị
hiệu dụng: U = 40V, UR = 20
3
V, UC = 10V, I = 0,1A. Chọn kết luận sai.
A. Điện trở thuần R = 200
3
. B. Độ tự cảm L = 3/ H.
C. Điện dung của tụ C = 10-4/ F. D. Độ lệch pha 4/