Chuyên đề luyện thi đại học môn Vật lý

R có th có bao nhiêu giá tr và đó là giá tr nào: A... Bóng đèn sáng bình th ng.

Trang 1

CHUYÊN LUY N THI T T NGHI P THPT

Môn: V T LÍ Chuyên đ : DÒNG I N XOAY CHI U

• ây là m t trong các chuyên đ c b n và quan tr ng hay đ c s d ng thi trong các đ thi t t nghi p và đ i h c

• Cung c p ki n th c c b n đ giúp h c sinh gi i các bài toán đi n xoay chi u

II. KI N TH C C B N

1. i c ng v dòng đi n xoay chi u

1.1 Khái ni m v dòng đi n xoay chi u

a) Dòng đi n xoay chi u là dòng đi n có c ng đ bi n thiên tu n hoàn

v i th i gian theo quy lu t c a hàm s sin hay côsin

Ph ng trình: i = I0cos( t + )

V i i là c ng đ t c th i, I0 là c ng đ c c đ i b) Giá tr hi u d ng: 0

2

I

I=

1.2 Nguyên t c t o ra dòng đi n m t chi u

a) Nguyên t c: d a trên hi n t ng c m ng đi n t b) Bi u th c t thông:

cos

NBS ωt

Φ =

Su t đi n đ ng c m ng: e d NBS sin t

C ng đ dòng đi n c m ng: i e NBS sin t

C ng đ dòng dòng đi n c c đ i: I0 NBS

R

ω

=

2. M ch ch có m t ph n t R, L và C và m ch RLC

2.1 M ch ch có R

Bi u th c hi u đi n th : u=U 2 cosωt

C ng đ dòng đi n t c th i: i=I 2 cosωt

Bi u th c đ nh lu t Ôm: I U

R

=

2.2 M ch ch có t đi n

Trang 2

C ng đ dòng đi n t c th i: 2 cos

2

i=I ⎛ωt+π ⎞

Bi u th c đ nh lu t Ôm:

c

U

C

ω

=

K t lu n: Dòng đi n nhanh pha góc

2

π so v i hi u đi n th

2.3 M ch ch có cu n c m thu n

C ng đ dòng đi n t c th i: 2 cos

2

i=I ⎛ωt−π ⎞

L

I

= = v i Z c =ωL

K t lu n: Dòng đi n tr pha góc

2

π so v i hi u đi n th

2.4 M ch đi n RLC

Bi u th c t c th i trong m ch: u=u R+u L+u C

N u v giá tr hi u d ng thì: Uif iiif iiif iiif =U R+U L+U C

( )2

2

I

Z = R + Z −Z

l ch pha gi a u và i là , đ c xác đ nh:

R

tg

Khi > 0 thì đi n áp u s m pha so v i dòng đi n i

Khi < 0 thì đi n áp u tr pha so v i dòng đi n i

Hi n t ng c ng h ng đi n:

Khi ZL = ZC thì I U

R

= t c là dòng đi n đ t giá tr c c đ i khi đó x y

iif c U

f i

iiif R U

iif L U

LC L c

U iiiif iif iif = U + U iiiif

AB U

Trang 3

ra hi n t ng c ng h ng đi n

T n s c ng h ng: t Z L Z C L 1

C

ω ω

1

LC

ω

⇔ =

3 Công su t dòng đi n

3.1 Bi u th c công su t t c th i: p = ui = 2UIcos t.cos( t + ) hay p =

UI[cos + cos(2 t + )]

3.2 Bi u th c công su t tiêu th : P = UIk = UIcos v i k = cos = R

Z

k : h s công su t

3.3 M t s d ng bài t p liên quan đ n công su t đi n

c) D ng 1: Khi U, L, C không đ i đ P = Pmax thì R = |ZL – ZC| d) D ng 2: Khi U, C, R không đ i đ P = Pmax thì

C L

C

Z

+

=

e) D ng 3: Khi U, L, R không đ i đ P = Pmax thì

L C

L

Z

+

=

4 Máy bi n áp, truy n t i đi n n ng

4.1 Máy bi n áp

a) Khái ni m: là thi t b dùng đ bi n đ i hi u đi n th c a dòng đi n xuay chi u mà h u nh không làm t n hao n ng l ng

b) C u t o và nguyên t c ho t đ ng:

Ü C u t o: G m hai cu n dây d n qu n trên m t lõi chung b ng thép

k thu t đi n, các cu n dây d n th ng b ng đ ng có đi n tr nh , lõi thép g m nhi u lá thép m ng hình ch nh t ho c hình tròn x p cách đi n v i nhau

Ü Nguyên t c ho t đ ng: Máy bi n áp ho t đ ng d a trên hi n t ng

c m ng đi n t , cu n dây n i v i dòng đi n xoay chi u g i là cu n

s c p, cu n n i v i m ch đi n bên ngoài (t i tiêu th ) g i là cu n

th c p c) Máy bi n áp có kí hi u nh hình v :

d) M t s công th c c n nh v i máy bi n áp:

U = N = I

1

N k N

= g i là h s bi n áp, n u k > 1 g i là máy t ng áp, khi

k < 1

g i là máy h áp.

R U 2

Trang 4

Ü Hi u su t máy bi n áp: 2 2 1

H

4.2 Truy n t i đi n n ng đi xa

M t s công th c c n nh :

Ü gi m th trên đ ng dây d n: U = RI

Ü Công su t hao phí trên đ ng dây: P = RI2

Ü Hi u su t t i đi n: H P' P P

− Δ

= = (v i P’ là công su t nh n đ c

n i tiêu th , P là công su t truy n đi)

5 Máy phátđi n xoay chi u và đ ng c không đ ng b

5.1 Máy phát đi n xoay chi u m t pha

a) C u t o:

Ü Ph n c m: Ph n t o ra t thông bi n thiên b ng nam châm quay,

ph n c m g i là rôto (b ph n quay)

Ü Ph n ng: g m các cu n dây gi ng nhau, c đ nh trên m t vòng tròn, ph n ng g i là Stato (b ph n đ ng yên)

Ü Công th c t n s máy phát: f = np v i f: t n s máy phát (t n s dòng đi n, p: s c p c c, n: s vòng trong m t giây

Ü Khi n là s vòng trong m t phút thì công th c là:

60

np

f =

b) Nguyên t c ho t đ ng:

Ü D a trên hi n t ng c m ng đi n t

Ü Khi t thông qua m t qua m t khung dây dao đ ng đi u hòa, nó làm phát sinh trong khung dây m t su t đi n đ ng dao đ ng đi u hòa,

su t đi n đ ng này t o mach ngoài (m ch tiêu th ) m t dòng đi n xoay chi u

5.2 Máy phát đi n xoay chi u ba pha

a) Khái ni m: là máy t o ra ba su t đi n đ ng xoay chi u hình sin cùng

t n s , cùng biên đ và l ch pha nhau 2

3 π

b) C u t o:

Ü Ba cu n dây hình tr gi ng nhau g n c đ nh trên m t đ ng tròn t i

3 v trí đ i x ng nhau trên m t đ ng tròn Ba tr c này đ ng quy t i

O

Ü M t nam châm có th quay quanh t i tr c O

c) Nguyên t c ho t đ ng:

Ü D a trên hi n t ng c m ng đi n t

Ü Khi nam châm quay, thì t thông qua m i cu n dây là ba hàm s sin

c a th i gian, cùng t n s , cùng biên đ và l ch pha nhau góc 2

3

π

sin

2 sin

3 2 sin

3

ω

π ω π ω

=

Trang 5

T thông này t o ra su t đi n đ ng bi n thiên (l ch pha nhau 2

3

π )

N u n i các đ u dây c a 3 cu n dây v i 3 m ch ngoài gi ng nhau thì

ta có 3 dòng đi n l ch pha nhau góc 2

3

π đó là dòng đi n xoay chi u 3 pha:

sin

2 sin

3 2 sin

3

ω

π ω π ω

=

d) Các cách m c m ch 3 pha:

Ü M c hình sao: Ud là hi u đi n th gi a hai dây pha, UP là hi u đi n

th gi a m t dây pha và dây trung hòa, khi đó: U d = 3U P và Id =

IP

V i cách m c hình sao thì không có dòng đi n qua dây trung hòa khi

mà 3 t i đ i x ng, nh ng n u 3 t i không đ i x ng thì v n có m t dòng đi n nào đó qua dây trung hòa

Ü M c tam giác: Khác v i cách m c hình sao, v i các m c tam giác thì:

Ud = UP và I d = 3I P

e) u đi m c a dòng 3 pha so v i dòng 1 pha:

Ü Ti t ki m dây d n b ng cách m c hình sao hay tamg giác

Ü Cung c p dòng đi n v i công su t l n h n, do đó hay đ c s d ng

nh ng n i tiêu th đi n l n nh : nhà máy, xí nghi p, thành ph …

5.3 ng c không đ ng b ba pha

a) C u t o:

Ü Rôto: là m t khung dây d n (có th quay d i tác d ng c a t

tr ng quay)

Ü Stato: là b ph n t o nên t tr ng quay

b) Nguyên t c ho t đ ng:

Ü T o ra t tr ng quay b ng cách cho dòng đi n ba pha ch y vào 3

cu n dây gi ng nhau đ t l ch nhau 1200

Ü Khi m c đ ng c vào m ng đi n ba pha, t tr ng quay do stato gây

ra làm cho rôto quay trên tr c Chuy n đ ng quay c a rôto đ c tr c máy truy n ra ngoài và đ c s d ng đ v n hành các máy công c

ho c c c u chuy n đ ng khác

Bài t p 1 (Trích t đ thi trên Hocmai.vn): Ch n câu đúng Cho dòng đi n xoay

chi u có bi u th c i = Iocos( t + ) đi qua đi n tr R trong kho ng th i gian t Nhi t l ng to ra trên đi n tr là:

A

2 0

2

I

Q=R t B Q=Ri t2 C

2 0

4

I

Q=R t D Q=R It2

Trang 6

Tr l i:

Ta có nhi t l ng t a ra trên đi n tr R là

Q = RI2t v i I là giá tr hi u d ng

0

2

I

I=

Thay vào trên

2

I

Q=RI t=R t

Ph ng án tr l i: A

Bài t p 2 (Trích t đ thi trên Hocmai.vn):

Ph n ng c a m t máy phát đi n xoay chi u có 200 vòng dây gi ng nhau T thông qua m t vòng dây có giá tr c c đ i là 2 mWb và bi n thiên đi u hoà v i t n s 50

Hz Su t đi n đ ng c a máy có giá tr hi u d ng là bao nhiêu?

A E = 88858 V B E = 88,81 V C E = 12566 V D E = 125,66 V

Tr l i:

e = NBS sin t v i Eo = NBS là su t đi n đ ng c c đ i

V y su t đi n đ ng hi u d ng có giá tr là

( )

0 88,81

2

E

Ph ng án tr l i: B

Bi u th c c a hi u đi n th hai đ u đo n m ch ch có t đi n đi n dung C = 31,8

F là

( )

6

u= ⎛ πt+π ⎞ v

C ng đ dòng đi n qua đo n m ch là:

A 0,8sin 100 ( ).

2

i= ⎛ πt−π⎞ A

3

i= ⎛ πt+ π⎞ A

C 0,8sin 100 ( ).

3

i= ⎛ πt−π ⎞ A

2

i= ⎛ πt+π ⎞ A

Tr l i:

V n t c truy n sóng trong môi tr ng ph thu c vào b n ch t môi tr ng truy n sóng

Ph ng án tr l i: B

M ch RLC có R = 20 , L = 0,5H, C = 100 F Ngu n c p u= 120 2 cos100πt v( ).

C ng đ hi u d ng và công su t đo n m ch nh n giá tr nào trong các giá tr sau:

20,5W

20W

Tr l i:

Theo bài ra ta có t ng tr

Trang 7

( )2 2 ( )

6

1

100 100.10

C ng đ dòng đi n hi u d ng

( )

120 0,95

126, 6

U

Z

Công su t tiêu th

( )

2 18, 05 W

P=RI =

Ph ng án tr l i: C

M t đo n m ch g m cu n dây thu n c m có đ t c m L = 1

π H, m c n i ti p v i

m t t đi n dung C và m t đi n tr R = 100Ω t vào hai đ u đo n m ch hi u

đi n th xoay chi u v i giá tr hi u d ng U = 200V, f = 50Hz Công su t tiêu th

đi n trong m ch có giá tr 200W i n dung C c a t đi n có giá tr

A

4

10

2π

−

4

10

π

−

3

10

2π

−

3

10

π

− (F)

Tr l i:

Theo bài ra ta có c m kháng:

( )

1

L

π

Công su t tiêu th

2 2

RU

P RI

Thay các giá tr vào

2 2 2

100.200

Z Z

Mà

( )

4

.

c

−

Ph ng án tr l i: A

Trong đo n m ch xoay chi u có R, L, C m c n i ti p ZL > ZC > R > 0, ch n phát

bi u đúng

A Hi u đi n th hai đ u đo n m ch s m pha so v i c ng đ dòng đi n là

2

π

B Hi u đi n th hai đ u m ch ch m pha so v i c ng đ dòng đi n là

2

π

C Hi u đi n th hai đ u đo n m ch s m pha so v i c ng đ dòng đi n qua m ch

D Hi u đi n th hai đ u đo n m ch ch m pha so v i c ng đ dòng đi n qua

m ch

Tr l i:

Ta có bi u th c c a đ l ch pha Z L Z c

tg

R

Trang 8

Do ZL > ZC > R > 0 nên suy ra tan > 0 và b ch n trên do đó hi u đi n th hai đ u

đo n m ch s m pha so v i c ng đ dòng đi n qua m ch

Ph ng án tr l i: C

Trong m t m ch đi n xoay chi u, trong 2 s dòng đi n đ i chi u 1000 l n Chu k

c a dòng đó là:

A 1 ( )

.

1000 s

C 1 ( )

.

2000 s

Tr l i:

Trong m i chu k dòng đi n đ i chi u 2 l n V y 1000 l n đ i chi u ng v i 500 chu k

250

Ph ng án tr l i: C

M t đo n m ch g m đi n tr thu n R m c n i ti p v i cu n dây có đ t c m L và

đi n tr r Hai đ u m ch đi n đ c duy trì hi u đi n th u = Uocos t (V) H s công su t đo n m ch ph thu c vào :

Tr l i:

Ta có h s công su t

( )2 2 ( )2 2 2

cos

4

L

Z

ϕ

π

V y h s công su t đo n m ch ph thu c vào các đ i l ng R, L, r,

Ph ng án tr l i: D

Máy bi n th có cu n s c p v i N1 = 1000 vòng quay, r1 = 1 , cu n th c p có N2

= 200 vòng, r2 = 1,2 Ngu n s c p có hi u đi n th hi u d ng là U1, t i th

c p là đi n tr thu n R = 10 v i hi u đi n th U2 B qua s m t mát n ng l ng

ph n lõi T s 1

2

U

U và hi u su t c a máy là:

A 1

2

5, 62

U

2

5

U

U = ; H = 87%

C 1

2

5

U

2

5, 62

U

Tr l i:

Do m t mát n ng l ng ph n lõi là không đáng k , ta có:

d

dt d

dt

φ φ

= −

Trang 9

2 1 1

1 1 2 2

1000

5 200

Áp d ng đ nh lu t Ôm cho m ch s c p và m ch th c p:

u e r i

u i R

= +

=

T (1) ta đ c

u =r i =k u +r i

M t khác ta l i có: i1 i2

k

= , i2 u2

R

= hay I1 I2

k

= , I2 U2

R

=

( )

2

kR

1

2

5 10 1, 2 1

5, 62 5.10

U

Hi u su t c a máy bi n th :

2 2

5 10

.100 89 %

5 10 1, 2 1

H

Ph ng án tr l i: C

Trong k thu t t n s dòng đi n xoay chi u do máy phát ra là c đ nh (th ng là 50Hz đ n 60Hz tùy t ng n c) Mu n làm gi m s vòng quay c a Rôto máy phát,ng i ta thay đ i s c p c c trong máy Ch n phát bi u đúng trong các phát

bi u sau: gi m s vòng quay Rôto đi p l n so v i t n s f (s vòng quay n tính

b ng n/s) ng i ta:

B Gi m s c p c c đi p l n

C T ng s c p c c lên 60p l n

D T ng s c p c c lên

60

p

l n

Tr l i:

Gi s dòng đi n có t n s 50Hz

N u máy phát có 1 cu n dây và 1 nam châm (t c là 1 c p c c B c Nam) thì Roto

ph i quay v i v n t c góc 50 vòng/s gi m s vòng quay 2, 3, , n l n ng i ta

t ng s cu n dây và c p c c lên n l n

V y đây ta ph i t ng s c p c c lên p l n

Ph ng án tr l i: A

IV BÀI T P V NHÀ

Bài t p 1: Cho m t m ch R-L-C v i các thông s cho trên hình Cho ả 3,14 Bi t

r ng khi đóng hay m k s ch c a ampe k không thay đ i Tính chính xác đ n

mH đ t c m c a cu n dây là:

C = 18,5 F

A

r A = 0

K

Trang 10

A 1,09647 H B 1,10 H C 1096,5 mH D 1096 mH

Bài t p 2: M t đo n m ch xoay chi u không phân nhánh g m đi n tr thu n R =

10ạ3 , cu n dây thu n c m có c m kháng ZL = 35 , t đi n có dung kháng ZC =

45 T i th i đi m hi u đi n th hai đ u cu c dây có pha ban đ u là

3

π thì hi u đi n

th hai đ u đo n m ch có pha ban đ u nh n giá tr :

A

3

π

3

π

6

π

6

π

ϕ= − (rad)

Bài t p 3: Có hai máy phát đi n xoay chi u m t pha S c p c c c a máy phát th

nh t b ng 2 l n s c p c c c a máy th hai, p1 = 2p2 cùng phát ra dòng đi n xoay chi u có f1 = f2 t s v n t c góc c a rôto trong hai máy nh n giá tr :

A 1

2

1 2

n

2

2.

n

2

4.

n

2

1.

n

n =

Bài t p 4: K t lu n nào sau đây sai?

A dòng xoay chi u trong m t m ch dao đ ng RLC là m t dao đ ng đi n c ng

b c

B hi n t ng c ng h ng x y ra trong m ch xoay chi u khi t n s c ng b c b ng

t n s riêng c a m ch

C công su t tiêu hao trên m ch xoay chi u c ng là công su t tiêu th nhi t c a

m ch

D dòng đi n hi u d ng chính là dòng trung bình trong m ch xoay chi u

Bài t p 5: Máy phát xoay chi u c p công su t P = 103kW cho m t đ ng dây cao

th U = 100kV Dây t i có đi n tr r = 20 Công su t hao phí trên dây là tr s

đúng nào d i đây:

Bài t p 6: M ch RLC có

( )

150 2 cos100

π

= ; 5.10 4( )

4

π

−

= Công su t tiêu th c a m ch là

P = 90W R có th có bao nhiêu giá tr và đó là giá tr nào:

A m t giá tr : R = 160 B hai giá tr : R = 160 ho c R = 90

C hai giá tr : R = 80 và R = 180 D m t giá tr : R = 90

Bài t p 7: Trong m ch 3 pha đ i x ng (3 t i gi ng h t nhau), k t lu n nào sau đâu

là đúng: Khi dòng trong m t pha đ t c c đ i (I0) thì dòng đi n hai pha còn l i

A b ng nhau và b ng 1 0.

3I

B b ng nhau và b ng 2 0.

3I

C b ng nhau, b ng 1 0

2I và cùng chi u v i dòng th nh t

D b ng nhau, b ng 1 0

2I và ng c chi u v i dòng th nh t

Bài t p 8: Khung dây ch nh t kích th c 40cm x 60cm g m N = 200 vòng dây,

có tr c quay vuông góc v i t tr ng đ u B = 0,2T, quay đ u quanh tr c v i v n

t c góc n = 120 vòng/phút Ch n t0 = 0 là lúc m t khung vuông góc v i Biif0

Ch n

bi u th c đúng cho su t đi n đ ng trong khung

Trang 11

A e= 120 2 sin 4πt v( ). B e= 85 2 sin 4πt v( ).

C 120 sin 4 ( ).

2

e= ⎛ πt+π ⎞ v

⎝ ⎠ D e = 120cos(4 t) (v)

Bài t p 9: Trong máy dao đi n m t pha có p c p c c roto quay v i t n s n (vòng/s), t n s c a hi u đi n th xoay chi u tính b ng:

60

pn

f = D f = 60pn

Bài t p 10: Tìm phát bi u sai

A Công su t c a m ch xoay chi u tính theo P = I2R là công su t bi u ki n c a

m ch

B Công su t tính theo P = UI cosϕ là công su t trung bình tính trong 1 chu kì hay trong kho ng th i gian r t l n so v i 1 chu kì

C Công su t c a 1 m ch xoay chi u là 1 l ng không đ i

D H s cosϕ là hi u su t c a m ch đi n

Bài t p 11: M t cu n dây có đi n tr r, đ t c m L đ c c p dòng b i ngu n u =

U0cos(100 t) (V) Dòng qua nó có biên đ I0 = 10ạ2A và tr pha /3 so v i U, công su t tiêu th trên cu n dây khi đó là P = 200W t c m c a cu n dây L là:

-2

(H)

100π (H)

Bài t p 12: Phát bi u nào sau đây là đúng khi nói v dòng đi n xoay chi u ba pha?

A Các dòng đi n xoay chi u trong h th ng dòng đi n xoay chi u ba pha ph i

đ c s d ng đ ng th i, không th tách riêng đ c

B M i dòng đi n xoay chi u trong h th ng dòng đi n xoay chi u ba pha đ u có cùng biên đ , cùng t n s

C Các dòng đi n xoay chi u trong h th ng dòng đi n xoay chi u ba pha luôn l ch pha nhau m t góc

3

π

D Dòng đi n xoay chi u ba pha là h th ng c a ba dòng đi n xoay chi u m t pha

Bài t p 13: M t bóng đèn đi n có ghi 110V - 45W và m t t đi n đ c m c n i

ti p vào m t hi u đi n th xoay chi u có giá tr hi u d ng 220V, t n s 50Hz Bóng đèn sáng bình th ng T ng tr c a m ch là:

A Z = 268,9 B Z = 238 C Z = 465,6 D Z = 537,7

Bài t p 14: M t khung dây quay đ u trong t tr ng B v i = 150 vòng/phút Lúc

t = 0 thì vect pháp tuy n c a m t khung cùng ph ng, chi u v i vect c m ng t

B, lúc t = 0,25s thì su t đi n đ ng xoay chi u b ng 168V T thông c c đ i và bi u

th c c a su t đi n đ ng có giá tr b ng

A max = 15,1 (Wb); e = 168ạ2sin5 t (V)

B max = 16,5 (Wb); e = 96ạ2sin5 t (V)

C max = 7,45 (Wb); e = 84ạ2sin5 t (V)

D max = 20,5 (Wb); e = 56ạ2sin5 t (V)

Bài t p 15: t vào đo n m ch AB có m t hi u đi n th xoay chi u không đ i có

hi u đi n th hi u d ng là U Khi đo n m ch có đi n tr R, thì c ng đ dòng đi n

c a m ch là 1,8A Khi m ch ch có t đi n C thì c ng đ dòng đi n trong m ch là

Định dạng
Số trang	13
Dung lượng	274,52 KB