Giải vật lí 12 bài 13 các mạch điện xoay chiều

Bài 13 Các mạch điện xoay chiều Câu C1 trang 67 sgk Vật Lí 12 Hãy nhắc lại các định nghĩa của u, U0 và U Lời giải Điện áp tức thời xoay chiều u là điện áp biến thiên tuần hoàn với thời gian theo quy l[.]

Bài 13: Các mạch điện xoay chiều Câu C1 trang 67 sgk Vật Lí 12: Hãy nhắc lại định nghĩa u, U0 U Lời giải: - Điện áp tức thời xoay chiều u điện áp biến thiên tuần hoàn với thời gian theo quy luật hàm số sin hay cosin - Điện áp cực đại U0 giá trị lớn điện áp hàm cos hay sin 1, dương - Điện áp hiệu dụng U giá trị điện áp hiển thị vôn kế (bằng điện áp cực đại chia ) Câu C2 trang 68 sgk Vật Lí 12: Phát biểu định luật Ơm dịng điện chiều qua dây dẫn Lời giải: Định luật Ôm dòng điện chiều qua dây dẫn: Cường độ dịng điện qua đoạn mạch tỉ lệ thuận với điện áp hai đầu đoạn mạch tỉ lệ nghịch với điện trở đoạn mạch R U I Câu C3 trang 68 sgk Vật Lí 12: Dịng điện hình 13.4 (sgk) có "chạy qua" hai tụ điện khơng? Cơ chế dịng điện nào? Lời giải: Dịng điện mạch hình 13.4 có tụ điện dịng điện tích dịch chuyển từ dương (+q) sang âm (-q) phía ngồi tụ điện, dịng điện khơng chạy qua tụ điện Câu C4 trang 70 sgk Vật Lí 12: Chứng minh đại lượng ZC  có đơn vị C ơm (đơn vị điện trở) Lời giải: Cách Ta có : ZC  C => đơn vị ZC là: 1 vôn.s vôn      F.S fara culong culong ampe S vôn S Cách 2: Dựa vào công thức 13.11 sgk ZC  Mà R  U I U có đơn vị Ôm (  ) nên ZC có đơn vị Ôm (  ) I Câu C5 trang 71 sgk Vật Lí 12: Chứng minh hệ thức sau điện áp u hai đầu cuộn cảm dịng điện i chạy qua cuộn cảm (H.13.5): u AB  r.i  L di dt Lời giải: Theo định luật Ôm cho đoạn mạch AB: uAB = r.i – e với e suất điện động tự cảm e  L di dt Ta được: u AB  r.i  L di dt Câu C6 trang 72 sgk Vật Lí 12: Chứng minh ZL = ωL có đơn vị điện trở Lời giải: Ta có: ZL = L ω với ω có đơn vị 1/s, L  => Độ tự cảm L tính đơn vị Henri = ⇒ Đơn vị ZL là: ( e di dt V.s vôn.s  A ampe vôn.s vôn )   ampe s ampe Vậy ZL có đơn vị Ơm Bài (trang 74 sgk Vật Lí 12): Phát biểu định luật Ơm dịng điện xoay chiều mạch có a) tụ điện; b) cuộn cảm Lời giải: a) Định luật Ơm dịng điện xoay chiều có tụ điện là: Cường độ hiệu dụng mạch chứa tụ điện có giá trị thương số điện áp hiệu dụng hai đầu mạch dung kháng mạch I U ZC b) Định luật Ơm dịng điện xoay chiều có cuộn cảm là: Cường độ hiệu dụng mạch chứa cuộn cảm có giá trị thương số điện áp hiệu dụng hai đầu mạch cảm kháng mạch I U ZL Bài (trang 74 sgk Vật Lí 12): Dựa vào định luật Ơm, so sánh tác dụng cản trở dịng điện xoay chiều thể a) ZC ; b) ZL Lời giải: a) Dung kháng ZC  1  C. C.2f => ZC tỉ lệ nghịch với C f => Nếu C f tăng ZC giảm, cản trở dịng điện ngược lại b) Cảm kháng ZL  L.  2f.L => ZL tỉ lệ thuận với L f => Nếu L f tăng ZL , cản trở dịng điện nhiều ngược lại Bài (trang 74 sgk Vật Lí 12): Điện áp hai đầu tụ điện: u  100 cos100t (V) Cường độ hiệu dụng mạch I = (A) a) Xác định C b) Viết biểu thức i Lời giải: a) ZC  U 100   20() I 1 103 (F) C   ZC  20.100 2 b) Trong đoạn mạch có C i sớm pha u góc  i = I0cos(100πt +  ) với I0 = I  2(A)  => i  cos(100t  ) (A) Bài (trang 74 sgk Vật Lí 12): Điện áp hai đầu cuộn cảm thuần: u  100 cos100t (V) Cường độ hiệu dụng mạch I = (A) a) Xác định L b) Viết biểu thức i Lời giải: a) Trong đoạn mạch có L: U 100   20() I Z 20 L L   (H)  100 5 ZL  b) Trong đoạn mạch có L i trễ pha u góc i = I0cos(100πt –   ) với I0 = I = (A) => i = cos(100πt –  ) (A) Bài (trang 74 sgk Vật Lí 12): Chứng minh rằng, hai cuộn cảm L1 L2 mắc nối tiếp mạch điện xoay chiều cuộn cảm tương đương có cảm kháng cho bởi: ZL = (L1 + L2)ω Lời giải: Gọi i = I0cosωt (A) dịng điện qua mạch điện Vì L1 nối tiếp L2 nên u = u1 + u2; I1 = I2 = I Các điện áp hai đầu L1 L2 nhanh pha i góc  => U = U1 + U2 = I ZL1 + I ZL2 = I (ZL1 + ZL2) = I (L1 ω + L2 ω) => Tổng trở mạch: Z U I.(L1.  L )   L1.  L   (L1  L ). I I Vậy ZL = Z = (L1 + L2)ω Bài (trang 74 sgk Vật Lí 12): Chứng minh rằng, hai tụ điện C1 C2 mắc nối tiếp điện dung tương đương có dung kháng: ZC  1 1   C. C. C1 C2 Lời giải: Gọi i = I0cosωt (A) dòng điện qua mạch điện Vì C1 nối tiếp C2 nên u = u1 + u2; I1 = I2 = I, Các điện áp hai đầu C1 C2 chậm pha i góc dụng: U C1  I.ZC1  I C1. U C  I.ZC  I C   1  U  U1  U  I     C1 C2  => Tổng trở mạch là:  1  I   C1 C2  U 1 1 1   Z        I I C1 C 2   C1 C   có giá trị hiệu Vậy ZC  Z  1 1 với   C C C1 C2 Bài (trang 74 sgk Vật Lí 12): Một đoạn mạch chứa số tụ điện có điện dung tương đương C, đặt vào hai đầu đoạn mạch điện áp tức thời u = U0cosωt (V) Cường độ hiệu dụng mạch bao nhiêu? A B U C U 2C C U C D U C Lời giải: I U U U U C     ZC 2.ZC 2 C Chọn đáp án D Bài (trang 74 sgk Vật Lí 12): Đoạn mạch chứa cuộn cảm L, đặt vào hai đầu đoạn mạch điện áp tức thời u = Umcosωt(V) cường độ hiệu dụng mạch bao nhiêu? A B U L U 2.L C UL D U L Lời giải: Vì I  U U  ZL 2.L Chọn đáp án B Bài (trang 74 sgk Vật Lí 12): Điện áp u = 200 cosωt (V) đặt vào hai đầu cuộn dây cảm tạo dịng điện có cường độ hiệu dụng I = 2A Cảm kháng có giá trị bao nhiêu? A 100Ω B 200 Ω C 100 Ω D 200 Ω Lời giải: Ta có: ZL  U 200   100  I Chọn đáp án A  ... Ơm Bài (trang 74 sgk Vật Lí 12) : Phát biểu định luật Ơm dịng điện xoay chiều mạch có a) tụ điện; b) cuộn cảm Lời giải: a) Định luật Ôm dịng điện xoay chiều có tụ điện là: Cường độ hiệu dụng mạch. ..Dịng điện mạch hình 13. 4 có tụ điện dịng điện tích dịch chuyển từ dương (+q) sang âm (-q) phía ngồi tụ điện, dịng điện khơng chạy qua tụ điện Câu C4 trang 70 sgk Vật Lí 12: Chứng minh... thương số điện áp hiệu dụng hai đầu mạch cảm kháng mạch I U ZL Bài (trang 74 sgk Vật Lí 12) : Dựa vào định luật Ơm, so sánh tác dụng cản trở dòng điện xoay chiều thể a) ZC ; b) ZL Lời giải: a)