luyện thi đh kit 1 (đặng việt hùng) - mạch điện xoay chiều chỉ có một phần tử (tài liệu bài giảng)

Luyn thi đi hc KIT-1: Môn Vt Lí ( Thy ng Vit Hùng) Mch đin xoay chiu có mt phn t Hocmai.vn – Ngôi trng chung ca hc trò Vit Tng đài t vn: 1900 58-58-12 - Trang | 1 - I. MCH IN CH CÓ IN TR THUN R c đim:  in áp và dòng đin trong mch cùng pha vi nhau (tc  u =  i ): R oR R o u U cos(t) U 2cos(t) i I cos(t)         nh lut Ohm cho mch R oR R o u i R U U II RR             Gin đ véc t:   th ca u R theo i (hoc ngc li) có dng đng thng đi qua gc ta đ. Ví d 1. Mc đin tr thun R = 55  vào mch đin xoay chiu có đin áp u = 110cos(100t + /2) V. a) Vit biu thc cng đ dòng đin qua mch. b) Tính nhit lng ta ra trên đin tr trong 10 phút. Hng dn gii: a) Ta có o oo U 110 U 110V,R 55 I 2A. R 55       Do mch ch có R nên u và i cùng pha. Khi đó ui    i 2cos 100t A. 22         b) Nhit lng ta ra trên đin tr R trong 10 phút:   2 2 2 0 I Q I Rt Rt 2 .55.10.60 66000J 66kJ. 2         Ví d 2. iu nào sau đây là đúng khi nói v đon mch xoay chiu ch có đin tr thun? A. Dòng đin qua đin tr và đin áp hai đu đin tr luôn cùng pha. B. Pha ca dòng đin qua đin tr luôn bng không. C. Mi liên h gia cng đ dòng đin và đin áp hiu dng là U = I/R. D. Nu đin áp  hai đu đin tr là u = U o sin(t + ) V thì biu thc dòng đin là i = I o sin(t) A. Hng dn gii: Phng án B sai vì pha ca dòng đin bng vi pha ca đin áp ch không phi luôn bng 0. Phng án C sai vì biu thc đnh lut Ohm là U = I.R Phng án D sai vì dòng đin và đin áp cùng pha vi nhau nên u = U o sin(t + ) V  i = I o sin(t + ) A. II. MCH IN CH CÓ CUN CM THUN VI  T CM L c đim:  in áp nhanh pha hn dòng đin góc /2 (tc  u =  i + /2): L oL L o u U cos(t) U 2cos(t)  i I cos t 2           MCH IN XOAY CHIU CH CÓ MT PHN T (TÀI LIU BÀI GING) GIÁO VIểN: NG VIT HÙNG ây là tài liu tóm lc các kin thc đi kèm theo bài ging “Mch đin xoay chiu ch có mt phn t“ thuc khóa hc LTH KIT-1 : Môn Vt lí(Thy ng Vit Hùng) ti website Hocmai.vn.  có th nm vng kin thc phn “Mch đin xoay chiu ch có mt phn t”, Bn cn kt hp theo dõi bài ging vi tài liu này. Luyn thi đi hc KIT-1: Môn Vt Lí ( Thy ng Vit Hùng) Mch đin xoay chiu có mt phn t Hocmai.vn – Ngôi trng chung ca hc trò Vit Tng đài t vn: 1900 58-58-12 - Trang | 2 -  Cm kháng ca mch: Z L = L = 2f.L   th ca cm kháng theo L là đng thng đi qua gc ta đ (dng y = ax).  nh lut Ohm cho mch oL oL oL o L oL oL LL L L U U U I Z L 2fL UU UU I Z L 2Z 2L              Gin đ véc t:  Do u L nhanh pha hn i góc /2 nên ta có phng trình liên h ca u L và i đc lp vi thi gian 22 L oL L oo oL o u U cos(t) u i 1  i I cos t I sin(t) UI 2                            T h thc trên ta thy đ th ca u L theo i (hoc ngc li) là đng elip H qu: Ti thi đim t 1 đin áp và dòng đin có giá tr là u 1 ; i 1 , ti thi đim t 2 đin áp và dòng đin có giá tr là u 2 ; i 2 thì ta có 22 12 2 2 2 2 L 22 2 2 2 2 2 2 21 o 1 1 2 2 1 2 2 1 1 2 2 2 2 2 22 o o o o o o o 2 1 12 22 21 uu Z ii U u i u i u u i i u u 1 U I U I U I I i i uu L ii                                            Ví d 1. Tính cm kháng ca cun cm thun trong đon mch đin xoay có tn s f = 50 Hz bit a)  1 L (H).  b)  3 L (H). 2 c)  1 L (H). 2 Hng dn gii: Ta có  = 2f = 100 rad/s. Áp dng công thc Z L = L ta đc a) L 1 Z 100. 100 .   b) L 3 Z 100. 50 3 . 2  c) L 1 Z 100. 50 2 . 2  Ví d 2. Viêt biu thc u L trong đon mch đin xoay chiu ch có cun cm thun L bit a)       1  L (H), i 2 3cos 100t A. 26 b)       3  L (H), i 2cos 100t A. 3 c)       2  L (H), i 6cos 100t A. 24 Hng dn gii: Vi mch đin ch có L thì ta luôn có L oL o L o ui U I .Z I .L   2        Luyn thi đi hc KIT-1: Môn Vt Lí ( Thy ng Vit Hùng) Mch đin xoay chiu có mt phn t Hocmai.vn – Ngôi trng chung ca hc trò Vit Tng đài t vn: 1900 58-58-12 - Trang | 3 - a) L 11 L (H) Z .100 50. 2 2     T đó ta có L oL o L L ui U I .Z 2 3.50 100 3V 2 u 100 3cos 100t V.    2 3  2 6 2 3                    b) L 33 L (H) Z .100 100 3.      T đó ta có L oL o L L ui U I .Z 2.100 3 100 6 V  u 100 6 cos 100t V.     3  2 6 2 3                     b) L 22 L (H) Z .100 50 2 . 2 2     T đó ta có L oL o L L ui U I .Z 6.50 2 50 12 100 3 V  u 100 3cos 100t V.     4  2 4 2 4                      Ví d 3. Cho mch đin xoay chiu ch có cun cm có đ t cm L vi L = 2/ (H). t vào hai đu mch đin áp xoay chiu có giá tr hiu dng 200 V, tn s 50 Hz, pha ban đu bng không. a) Tính cm kháng ca mch. b) Tính cng đ hiu dng ca dòng đin. c) Vit biu thc cng đ dòng đin qua mch. Hng dn gii: a) Cm kháng ca mch Z L = L = 2f.L = 200 . b) Cng đ hiu dng ca dòng đin L U 200 I 1A. Z 200    c) Biu thc dòng đin:     o i i i I cos 100t  A 2 cos 100t  A.    Do mch đin ch có cun cm L nên đin áp nhanh pha hn dòng đin góc /2,  i =  u – /2 = –/2 rad. Vy biu thc ca i là  i 2cos 100t A. 2     Ví d 4. ( thi i hc 2009). t đin áp     o  u U cos 100t V 3 vào hai đu mt cun cm thun có đ t cm 1 L (H) 2  .  thi đim đin áp gia hai đu cun cm là 100 2 V thì cng đ dòng đin trong mch là 2 A. Biu thc cng đ dòng đin trong mch là A.  i 2 3cos 100t A. 6     B.  i 2 2cos 100t A. 6     C.  i 2 2cos 100t A. 6     D.  i 2 3cos 100t A. 6     Hng dn gii: Cm kháng ca mch là 1 Z L 100. 50 . 2     Do mch ch có L nên u i i u          (rad). 2 2 3 2 6          T h thc liên h 2 2 2 2 L o 22 oL o o L o o o u i 100 2 2 8 4 1 1 1 I 2 3A. U I I .Z I I I                                 Luyn thi đi hc KIT-1: Môn Vt Lí ( Thy ng Vit Hùng) Mch đin xoay chiu có mt phn t Hocmai.vn – Ngôi trng chung ca hc trò Vit Tng đài t vn: 1900 58-58-12 - Trang | 4 - Vy biu thc cng đ dòng đin qua mch là  i 2 3cos 100t A. 6     Ví d 5. Cho mt đon mch đin xoay chiu ch có cun cm thun. t vào hai đu mch đin mt đin áp xoay chiu có tn s 50 Hz. Ti thi đim t 1 đin áp và dòng đin qua cun cm có giá tr ln lt là 117 V; 0,6 A. Ti thi đim t 2 đin áp và dòng đin qua cun cm có giá tr ln lt là 108 V; 1 A. Tính h s t cm L. Hng dn gii: Mch ch có L nên u và i vuông pha, khi đó 22 L oL o u i 1 UI              Ti thi đim t 1 : 22 11 oo ui 1. UI              Ti thi đim t 2 : 22 22 oo ui 1. UI              T đó ta đc 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 o 1 1 2 2 1 2 2 1 1 2 1 2 L 2 2 2 2 2 2 o o o o o o o 2 1 2 1 U u i u i u u i i u u u u Z. U I U I U I I i i i i                                       Thay s ta đc 22 L L 22 Z 117 108 45 56,25 9 Z 56,25 L (H). 1 0,6 0,8  100 16          III. MCH IN CH CÓ T IN VI IN DUNG C c đim:  in áp chm pha hn dòng đin góc /2 (tc  u =  i – /2): C oC C o u U cos(t) U 2cos(t)  i I cos t 2            Dung kháng ca mch: C 11 Z C 2f.C    th ca dung kháng theo C là đng cong Hypebol (dng 1 y x  ).  nh lut Ohm oC oC o oC C C C oC oC C C C UU I C.U 1 Z C U U U C.U I C.U 1 Z 2Z 2 C                 Gin đ véc t:  Do u C chm pha hn i góc /2 nên ta có phng trình liên h ca u C và i đc lp vi thi gian 22 C oC C oo oC o u U cos(t) u i 1  i I cos t I sin(t) UI 2                             T h thc trên ta thy đ th ca u C theo i (hoc ngc li) là đng elip H qu: Luyn thi đi hc KIT-1: Môn Vt Lí ( Thy ng Vit Hùng) Mch đin xoay chiu có mt phn t Hocmai.vn – Ngôi trng chung ca hc trò Vit Tng đài t vn: 1900 58-58-12 - Trang | 5 - Ti thi đim t 1 đin áp và dòng đin có giá tr là u 1 ; i 1 , ti thi đim t 2 đin áp và dòng đin có giá tr là u 2 ; i 2 thì ta có 22 12 2 2 2 2 C 22 2 2 2 2 2 2 21 o 1 1 2 2 1 2 2 1 1 2 2 2 2 2 22 o o o o o o o 2 1 12 22 21 uu Z ii U u i u i u u i i u u 1 U I U I U I I i i uu 1 C i i                                            Ví d 1. Tính dung kháng ca t đin trong đon mch đin xoay có tn s f = 50 Hz bit a)   3 10 C (F).  b)   4 10 C (F). 2 c)   4 10 C (F). 3 Hng dn gii: Ta có  = 2f = 100 rad/s. Áp dng công thc C 1 Z C  ta có a) C 3 11 Z 10. 10 C 100.      b) C 4 11 Z 200 . 10 C 100. 2     c) C 4 11 Z 100 3 . 10 C 100. 3     Ví d 2. Viêt biu thc cng đ dòng đin tc thi trong đon mch đin xoay chiu ch có t C bit a)        4 C 10  C (F), u 100 2cos 100t V. 12 2 b)        4 C 2.10  C (F), u 200 3 cos 100t V. 3 c)        3 C 10  C (F), u 50 3cos 100t V. 26 Hng dn gii: Vi mch đin ch có t C thì ta luôn có CC oC oC o C o C u i i u U U I .Z I Z      22                a) 4 C 4 10 1 1 C (F) Z 100 2 . 10 C 2 100. 2         T đó ta có C oC o C iu U 100 2 I 1A 7  Z 100 2 i cos 100 t A. 12    7  2 12 2 12                      b) 4 C 4 2.10 1 1 C (F) Z 50 2 .  C 2.10 100.          Luyn thi đi hc KIT-1: Môn Vt Lí ( Thy ng Vit Hùng) Mch đin xoay chiu có mt phn t Hocmai.vn – Ngôi trng chung ca hc trò Vit Tng đài t vn: 1900 58-58-12 - Trang | 6 - T đó ta có C oC o C iu U 200 3 4 6 I 2 6 A  Z2 50 2 i 2 6 cos 100t A. 6      2 3 2 6                        c) 3 C 3 10 1 1 C (F) Z 20 . 10 2 C 100. 2         T đó ta có C oC o C iu U 50 3 5 3 IA 53  Z 20 2 i cos 100t A. 23      2 6 2 3                       Ví d 3. Cho mch đin xoay chiu ch có t đin vi đin dung 4 2.10 C (F)    . Dòng đin trong mch có biu thc là i = 2cos(100t + /3) A. a) Tính dung kháng ca mch. b) Tính hiu đin áp hiu dng gia hai đu t đin. c) Vit biu thc đin áp hai đu mch. Hng dn gii: a) T biu thc cng đ dòng đin ta có C 4 11  100 Z 50. 2.10 C 100.        b) in áp hiu dng gia hai đu t đin là C U I.Z 50 2V. c) Do mch ch có t đin nên đin áp chm pha hn dòng đin góc /2, khi đó  u =  i – /2 = –/6 rad. đin áp cc đi o U U 2 100V , biu thc ca đin áp gia hai đu t đin là   C oC u  u U cos 100t  V 100cos 100t V. 6        Ví d 4. t đin áp     o  u U cos 100t V 6 vào hai đu mt t đin có đin dung 4 2.10 C (F) 3   .  thi đim đin áp gia hai đu t đin là 300 V thì cng đ dòng đin trong mch là 2 2 A. Vit biu thc cng đ dòng đin chy qua t đin. Hng dn gii: Mch ch có t đin nên đin áp chm pha hn dòng đin góc /2, khi đó  u =  i – /2   i = 2/3 rad. Dung kháng ca mch là C oC o 4 11 Z 50 3 U 50 3I 2.10 C 100. 3       Áp dng h thc liên h ta đc 2 2 22 C o 2 oC 0 o o o u i 300 2 2 20 1 1 1 I 2 5A. U I I I 50 3I                              Vy cng đ dòng đin chy qua bn t đin có biu thc 2 i 2 5cos 100t A. 3     Ví d 5. Cho đon mch đin xoay chiu ch có t đin vi đin dung C. Ti thi đim t 1 đin áp và dòng đin qua t đin có giá tr ln lt là 65 V; 0,15 A. Ti thi đim t 2 đin áp và dòng đin qua t đin có giá tr ln lt là 63 V ; 0,25 A. Dung kháng ca mch có giá tr là bao nhiêu? Hng dn gii: Luyn thi đi hc KIT-1: Môn Vt Lí ( Thy ng Vit Hùng) Mch đin xoay chiu có mt phn t Hocmai.vn – Ngôi trng chung ca hc trò Vit Tng đài t vn: 1900 58-58-12 - Trang | 7 - Mch ch có C nên u và i vuông pha, khi đó 22 C oC o u i 1 UI              Ti thi đim t 1 : 22 11 oo ui 1. UI              Ti thi đim t 2 : 22 22 oo ui 1. UI              T đó ta đc 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 o 1 1 2 2 1 2 2 1 1 2 1 2 C 2 2 2 2 2 2 o o o o o o o 2 1 2 1 U u i u i u u i i u u u u Z. U I U I U I I i i i i                                       Thay s ta đc 22 C 22 65 63 16 Z 80. 0,25 0,15 0,2      Vy dung kháng ca mch là 80 . IV. MT S BÀI TP TRC NGHIM IN HÌNH Câu 1. Mch đin xoay chiu ch có cun thun cm vi đ t cm L. t vào hai đu cun thun cm mt đin áp xoay chiu u U 2cos(t ) V. Cng đ dòng đin cc đi ca mch đc cho bi công thc A. o U I. 2L  B. o U I. L  C. o U2 I. L  D. o I U 2L. Hng dn gii: Vi đon mch ch có L thì o o L U U2 I Z L  Câu 2. Mch đin xoay chiu ch có cun thun cm vi đ t cm L. t vào hai đu cun thun cm mt đin áp xoay chiu có biu thc u = U o cos(t + ) V. Cng đ dòng đin tc thi ca mch có biu thc là A. o U  i cos t  A. L 2       B. o U  i sin t  A. L 2       C. o U  i cos t  A. L 2       D. o U  i sin t  A. L 2       Hng dn gii: Vi đon mch ch có L thì oo o o L iu UU I U  Z L i cos t  A. L 2     22                    Câu 3. Dòng đin xoay chiu chy qua mt đon mch ch có cun dây thun cm có đ t cm L = 1/ (H) có biu thc  i 2 2cos 100t A. 6     Biu thc đin áp xoay chiu gia hai đu đon mch này là A.  u 200cos 100t V. 6     B.  u 200 2cos 100t V. 3     C.  u 200 2cos 100t V. 6     D.  u 200 2cos 100t V. 2     Hng dn gii: Cm kháng ca mch là Z L = 100 . Luyn thi đi hc KIT-1: Môn Vt Lí ( Thy ng Vit Hùng) Mch đin xoay chiu có mt phn t Hocmai.vn – Ngôi trng chung ca hc trò Vit Tng đài t vn: 1900 58-58-12 - Trang | 8 - Vi đon mch ch có L thì oL o L ui U I Z 2 2.100 200 2 V.  u 200 2 cos 100t V.     3  2 6 2 3                     Câu 4. on mch đin xoay chiu ch có cun cm có h s t cm L. in áp tc thi và cng đ dòng đin tc thi ca mch là u và i. in áp hiu dng và cng đ hiu dng là U, I. Biu thc nào sau đây là đúng ? A. 22 ui 1. UI              B. 22 ui 2. UI              C. 22 ui 0. UI              D. 22 u i 1 . U I 2              Hng dn gii: Mch ch có cun cm nên đin áp nhanh pha hn dòng đin góc /2. Khi đó ta có       22 22 o u u o u u u U cos t  U 2 cos t  u i u i 1 2.  UI U 2 I 2 i I cos t  I 2sin t  2                                                Câu 5. Cho mt đon mch đin xoay chiu ch có cun cm thun. Ti thi đim t 1 đin áp và dòng đin qua cun cm có giá tr ln lt là 25 V; 0,3 A. Ti thi đim t 2 đin áp và dòng đin qua cun cm có giá tr ln lt là 15 V; 0,5 A. Cm kháng ca mch có giá tr là A. 30 . B. 50 . C. 40 . D. 100 . Hng dn gii: Mch ch có cun cm nên đin áp nhanh pha hn dòng đin góc /2. Khi đó ta có 22 oo ui 1. UI              Ti thi đim t 1 : 22 11 oo ui 1. UI              Ti thi đim t 2 : 22 22 oo ui 1. UI              T đó ta đc 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 o 1 1 2 2 1 2 2 1 1 2 1 2 L 2 2 2 2 2 2 o o o o o o o 2 1 2 1 U u i u i u u i i u u u u Z. U I U I U I I i i i i                                       Thay s ta đc 22 L 22 25 15 400 Z 50 . 0,5 0,3 0,16      Câu 6. Cho mt đon mch đin xoay chiu ch có cun cm thun. Ti thi đim t 1 đin áp và dòng đin qua cun cm có giá tr ln lt là u 1 ; i 1 . Ti thi đim t 2 đin áp và dòng đin qua cun cm có giá tr ln lt là u 2 ; i 2 . Chu k ca cng đ dòng đin đc xác đnh bi h thc nào di đây? A. 22 21 22 21 uu T2L . ii    B. 22 21 22 21 ii T2L . uu    C. 22 21 22 12 ii T2L . uu    D. 22 21 22 21 ii T2L . uu    Hng dn gii: Luyn thi đi hc KIT-1: Môn Vt Lí ( Thy ng Vit Hùng) Mch đin xoay chiu có mt phn t Hocmai.vn – Ngôi trng chung ca hc trò Vit Tng đài t vn: 1900 58-58-12 - Trang | 9 - Ta có 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 o 1 1 2 2 1 2 2 1 1 2 1 2 L 2 2 2 2 2 2 o o o o o o o 2 1 2 1 U u i u i u u i i u u u u Z L U I U I U I I i i i i                                        2 2 2 2 1 2 2 1 2 2 2 2 22 2 1 1 2 12 22 21 u u i i 2 2L .L T 2L . T i i u u uu ii          Câu 7. Mch đin xoay chiu ch có t đin vi đin dung C. t vào hai đu t đin mt đin áp xoay chiu có biu thc u = U o cos(t + ) V. Cng đ dòng đin tc thi ca mch có biu thc là A. o  iUCsin t  A. 2       B. o  iUCcos t  A. 2       C. o  iUCcos t  A. 2       D. o U  i cos t  A. C 2       Hng dn gii: Vi đon mch ch có t C thì oo oo C o iu UU IUC 1 Z  iUCcos t  A. C 2     22                      Câu 8. t vào gia hai đu mt đon mch đin ch có t đin có đin dung 4 10 C (F)    mt đin áp xoay chiu có biu thc   u 200cos 100t /6 V. Dòng đin xoay chiu chy qua đon mch có biu thc A.  i 2cos 100t A. 3     B.  i 2cos 100t A. 2     C.  i 2cos 100t A. 3     D.  i 2cos 100t A. 6     Hng dn gii: Dung kháng ca mch là Z C = 100 . Vi đon mch ch có t C thì o o C iu U 200 I 2A  Z 100 i 2cos 100t A. 3      2 6 2 3                       Câu 9. Cho đon mch đin xoay chiu ch có t đin vi đin dung C. Ti thi đim t 1 đin áp và dòng đin qua t đin có giá tr ln lt là 40 V; 1 A. Ti thi đim t 2 đin áp và dòng đin qua t đin có giá tr ln lt là 50 V ; 0,6 A. Dung kháng ca mch có giá tr là A. 30 . B. 40 . C. 50 . D. 37,5 . Hng dn gii: Áp dng h thc liên h ta đc 2 2 2 2 2 2 2 2 o 1 1 2 2 1 2 1 2 C 2 2 2 2 o o o o o 2 1 2 1 U u i u i u u u u Z U I U I I i i i i                                  Thay s ta đc 22 C 22 40 50 900 Z 37,5 . 0,6 1 0,64      Luyn thi đi hc KIT-1: Môn Vt Lí ( Thy ng Vit Hùng) Mch đin xoay chiu có mt phn t Hocmai.vn – Ngôi trng chung ca hc trò Vit Tng đài t vn: 1900 58-58-12 - Trang | 10 - Câu 10. Cho đon mch đin xoay chiu ch có t đin vi đin dung 4 10 C (F).    t đin áp xoay chiu có tn s 50 Hz vào hai đu đon mch. Ti thi đim mà đin áp hai đu mch có giá tr 100 10 V thì cng đ dòng đin trong mch là 2 A. in áp hiu dng hai đu t đin có giá tr là A. C U 100 2 V. B. C U 100 6 V. C. C U 100 3V. D. C U 200 2 V. Hng dn gii: Dung kháng ca mch là Z C = 100 . Áp dng h thc liên h ta đc 2 2 2 2 22 oC o o C o o o u i 100 10 2 100 10 2 111 U I I .Z I 100I I                                                     oC o oC C 22 oo U 10 2 200 3 1 I 2 3 A U 200 3 V U 100 6 V. II 22            Giáo viên: ng Vit Hùng Ngun : Hocmai.vn . công thc C 1 Z C  ta có a) C 3 11 Z 10 . 10 C 10 0.      b) C 4 11 Z 200 . 10 C 10 0. 2     c) C 4 11 Z 10 0 3 . 10 C 10 0. 3  . Tng đài t vn: 19 00 5 8-5 8 -1 2 - Trang | 9 - Ta có 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 o 1 1 2 2 1 2 2 1 1 2 1 2 L 2 2 2 2 2 2 o o o o o o o 2 1 2 1 U u i u i u