Giáo án Vật lý 12 - Điện xoay chiều

Tài liệu trích trong sách : Tuyển chọn những bài Vật Lý Hay – Lạ - Khó : Chu Văn Biên

  



ĐIỆN XOAY CHIỀU

Thực chất của phương pháp đại số là lập một hệ phương trình chưa các đại lượng đã biết và đại lượng cầm tìm nhờ các công thức sau:

Tổng trở  

  

2 2

2 2

L C

L C

Z R Z Z

Z R Z Z

     

      

Độ lệch pha:

tan

tan

L C L C

R

L C L C

R

Z Z U U R U

Z Z U U

R U





             

     

u sớm pha hơn i mạch có tính cảm 0 :  

u trễ pha hơn i mạch có tính dung 0 :  

u, i cùng pha. 0 : 

Cường độ hiệu dụng: C R L MN

L C MN

U U U U U I Z R Z Z Z     

Điện áp trên đoạn mạch: MN MN MN U U IZ Z Z  

Công suất tỏa nhiệt:  

2 2

2 2

L C

U R P I R

R Z Z  

 

Hệ số công suất:  

2 2 cos

L C

R R Z R Z Z  

 

Điện năng tiêu thụ sau thời gian t: A = phương trình

Ví dụ 1: Đặt vào hai đầu đoạn mạch một điện áp xoay chiều 100 V – 50 Hz. Đoạn mạch mắc nối tiếp gồm điện trở thuần R, cuộn cảm có độ tự cảm và tụ điện có dung kháng ZC. Biết  1/ L H  

công suất tiêu thụ trên mạch là 100 W và không thay đổi nếu mắc vào hai đầu L một ampe-kế có điện trở không đáng kể. Giá trị R và ZC lần lượt là

A. 40 Ω và 30 Ω. B. 50 Ω và 50 Ω. C. 30 Ω và 30 Ω. D. 20 Ω và 50 Ω.

Hướng dẫn

ThuVienDeThi.com

Tài liệu trích trong sách : Tuyển chọn những bài Vật Lý Hay – Lạ - Khó : Chu Văn Biên

   

2 2

2 2 2 2

100 100 100 truoc

L C C

U R R P

R Z Z R Z       

Chọn B.  

2 2

2 2 2 2

50 100 100

50

C sau

C C

Z U R R P R Z R Z R

              

Ví dụ 2: Đặt điện áp (với U và không đổi) vào hai đầu đoạn mạch mắc nối  2 cos u U t V   

tiếp gồm đèn sợi đốt có ghi 220 V – 100 W, cuộn cảm thuần có độ tự cảm L và tụ điện có điện dung C. Khi đó đèn sáng đúng công suất định mức. Nếu nối tắt hai bản tụ điện thì đèn chỉ sáng với công suất bằng 50 W. Trong hai trường hợp, coi điện trở của đèn như nhau, bỏ qua độ tự cảm của đèn. Dung kháng của tụ điện không thể là giá trị nào trong các giá trị sau?

A. 345 Ω. B. 484 Ω. C. 475 Ω. D. 274 Ω.

Hướng dẫn

Điện trở của đèn: 

2

484 d d d

d d

U U R I P    

Lúc đầu mạch sau đó tụ nối tắt thì mạch chỉ còn RdL. , d R LC

Vì P’ = P/2 nên hay ' / 2 I I   

2 2 2 2 ' 2 2 d L d L C Z Z R Z R Z Z      

Điều kiện để phương trình này có nghiệm với biến số ZL là   2 2 2 4 . 2 0. L C L C d Z Z Z Z Z     

Chọn D.    2 2 2 4 2 0 342,23 2 C C d C

R Z Z R Z        

Chú ý:

*Mạch nối tiếp chứa tụ cho dòng xoay chiều đi qua nhưng không cho dòng một chiều đi qua.

*Mạch nối tiếp RL vừa cho dòng xoay chiều đi vừa cho dòng một chiều đi qua. Nhưng L chỉ cản trở dòng xoay chiều còn không có tác dụng cản trở dòng một chiều.

ThuVienDeThi.com

Tài liệu trích trong sách : Tuyển chọn những bài Vật Lý Hay – Lạ - Khó : Chu Văn Biên

   

Nguồn 1 chiều:

2 2 1 1 ; U U I P I R R R   

Nguồn xoay chiều:

2 2 2 2 2 2 2 2 2 ; ; L L L

U U R I P I R Z L R Z R Z

      

Ví dụ 3: Đặt vào hai đầu ống dây một điện áp một chiều 12 V thì cường độ dòng điện trong ống dây là 0,24 A. Đặt vào hai đầu ống dây một điện áp xoay chiều có tần số 50 Hz và giá trị hiệu dụng 100 V thì cường độ dao động hiện dụng trong ống dây là 1 A. Mắc mạch điện gồm ống dây nối tiếp với tụ điện có điện dung C = 87 µF và mạch điện xoay chiều nói trên. Công suất tiêu thụ trên mạch là:

A. 50 W. B. 200 W. C. 120 W. D. 100 W.

Hướng dẫn

Nguồn 1 chiều (RL):  1

1

50 U U I R R I     

Nguồn xoay chiều (RL):  2 2 2 2 2 100 1 50 3 50

L

L L

U I Z R Z Z       

Nguồn xoay chiều RLC:  1 36,6 C Z C    

Chọn D.    



2 2 2 3 3 2 2 2 2

100 .50 100 W 50 50 3 36,6 L C

U R P I R

R Z Z         

Chú ý:

1) Khi mắc đồng thời nguồn một chiều và xoay chiều ( ) mạch nối tiếp chưa   2 cos u a b t     

tụ thì chỉ dòng điện xoay chiều đi qua: .  

2 2 xc

L C

b I

R Z Z 

 

2) Khi mắc đồng thời nguồn một chiều và xoay chiều ( ) vào mạch nối …