Chuyên đề iii dòng điện xoay chiều

CHUYÊN ĐỀ III DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU MỤC LỤC MỤC LỤC CHỦ ĐỀ ĐẠI CƯƠNG VỀ DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU .3 A TÓM TẮT LÝ THUYẾT B PHÂN LOẠI, PHƯƠNG PHÁP GIẢI VÀ BÀI TẬP RÈN LUYỆN KĨ NĂNG Dạng Bài toán liên quan đến đại cương dòng điện xoay chiều Dạng Bài toán liên quan đến thời gian 22 Thời gian gian thiết bị hoạt động .22 Thời điểm để dòng điện áp nhận giá trị định 23 Các giá trị tức thời thời 30 Dạng Bài toán liên quan đến điện lượng Giá trị hiệu dụng 34 Điện lượng chuyển qua tiết diện thẳng dây dẫn .34 Thể tích khí điện phân dung dịch axit H 2SO4 36 Giá trị hiệu dụng Giá trị trung bình .37 CHỦ ĐỀ MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU CÓ MỘT PHẦN TỬ .40 A TĨM TẮT LÍ THUYẾT 40 B PHÂN LOẠI, PHƯƠNG PHÁP GIẢI VÀ BÀI TẬP RÈN LUYỆN KĨ NĂNG 40 Dạng Bài toán liên quan đến định luật Ôm giá trị tức thời 40 Định luật Ôm .40 Quan hệ giá trị tức thời 43 Dạng Bài toán liên quan đến biểu thức điện áp dòng điện .47 CHỦ ĐỀ MẠCH R, L, C NỐI TIẾP .55 A TĨM TẮT LÍ THUYẾT 55 B PHÂN LOẠI, PHƯƠNG PHÁP GIẢI VÀ BÀI TẬP RÈN LUYỆN KĨ NĂNG 56 Dạng Bài toán liên quan đến tổng trở, độ lệch pha, giá trị hiệu dụng, biểu thức dòng điện điện áp 57 Tổng trở, độ lệch pha, giá trị hiệu dụng 57 Biểu thức dòng điện điện áp 64 Dạng Bài toán liên quan đến biểu diễn số phức .73 Ứng dụng viết biểu thức 74 Ứng dụng để tìm hộp kín cho biết biểu thức dịng điện áp 77 Dạng Bài toán liên quan đến cộng hưởng điện điều kiện lệch pha 86 Điều kiện cộng hưởng .86 Điều kiện lệch pha .90 Dạng Bài toán liên quan đến công suất hệ số công suất 97 Mạch RLC nối với nguồn xoay chiều 97 Mạch RL mắc vào nguồn chiều mắc vào nguồn xoay chiều 103 Dạng Bài toán liên quan đến giản đồ véc tơ 110 Các quy tắc cộng véc tơ 111 Cơ sở vật lí phương pháp giản đồ véc tơ 111 Vẽ giản đồ véc tơ cách vận dụng quy tắc hình bình hành − Phương pháp véc tơ buộc(véc tơ chung gốc) 111 Vẽ giản đồ véc tơ cách vận dụng quy tắc tam giác− Phương pháp véc tơ trượt (véc tơ nối đuôi) 117 4.1 Mạch nối tiếp RLC không phần tử 117 4.2 Mạch nối tiếp RLC từ phần tử trở lên .124 Lựa chọn phương pháp đại số hay phương pháp giản đồ véc tơ 130 Dùng giản đồ véc tơ để viết biểu thức dòng điện áp 133 Phương pháp giản đồ véctơ kép .137 Dạng Bài toán liên quan đến thay đổi cấu trúc mạch, hộp kín, giá trị tức thời 147 u U cos t    Khi R giữ nguyên, phần tử khác thay đổi 147 Lần lượt mắc song song ampe−kế vôn−kế vào đoạn mạch .152 Hộp kín .155 Giá trị tức thời 159 4.1 Tính giá trị tức thời dựa vào biểu thức 159 4.2 Giá trị tức thời liên quan đến xu hướng tăng giảm .160 4.3 Cộng giá trị tức thời (tổng hợp dao động điều hòa) .161 4.4 Dựa vào dấu hiệu vuông pha để tính đại lượng 163 Dạng Bài toán liên quan đến cực trị 176 Điện trở R thay đổi .177 File word: ducdu84@gmail.com Phone, Zalo: 0946 513 000 CHUYÊN ĐỀ III DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU MỤC LỤC 1.1 R thay đổi liên quan đến cực trị P 177 1.2 R thay đổi liên quan đến cực trị I, UR, UL, UC,URL,URC, ULC 188 Các đại lượng L C ω thay đổi liên quan đến cộng hưởng .198 2.1 Giá trị đại lượng vị trí cộng hưởng 198 2.1.1 Điều kiện cộng hưởng .198 2.1.2 Khi cho biết cảm kháng dung kháng ω = ω1 ω = ω2 mạch cộng hưởng .202 2.1.3 Điện áp hiệu dụng đoạn LrC cực tiểu .203 2.2 Phương pháp chuẩn hóa số liệu 204 2.3 Hai giá trị (L, C, ω) có Z(I,P,UR) 208 2.3.1 Khi L thay đổi hai giá trị L1 L2 có Z (I, UC, UR; P; cosφ) 208 2.3.2 Khi C thay đổi hai giá trị C1 C2 có Z (I; UL;UR; P; cosφ) 210 2.3.3 Khi ω thay đổi hai giá trị ω1 ω2 có Z (I; UR; P; cosφ ) .213 2.3.4 Khi ω thay đổi hai giá trị ω1 ω2 có Z (I;UR; P, cosφ) cho thêm L/C =n2R2 .215 2.3.5 Khi ω thay đổi hai giá trị ω1 ω2 (giả sử ω1> ω2) có Z = nR .218 2.4 Hai trường hợp vuông pha 219 2.5 Hai trường hợp tần số thay đổi f2 = nf1 liên quan đến điện áp hiệu dụng 220 Các đại lượng L, C thay đổi liên quan đến điện áp hiệu dụng 229 3.1 Khi L thay đổi đổi để ULmax 229 3.2 Khi C thay đổi để UCmax 237 3.3 Khi L thay đổi để URLmax Khi C thay đổi để URCmax .245 Tần số ω thay đổi liên quan đến điện áp hiệu dụng UL UC .258 4.1 Điều kiện điện áp hiệu dụng tụ, cuộn cảm cực đại 258 U U C max 261 Giá trị điện áp hiệu dụng cực đại L max 4.3 Khi ω thay đổi UL = U UC = U 264 4.4 Độ lệch pha ULmax UCmax ω thay đổi .266 4.5 Khi ω thay đổi URL URC cực đại 271 4.5.1 Giá trị ω URL URC 272 4.5.2 Quan hệ tần số góc cực trị Giá trị URLmax URCmax 274 4.5.3 Hai giá trị ω1 ω2 điện áp URL URC có giá trị 278 4.6 Phương pháp đánh giá kiểu hàm số .282 4.6.1 Quan hệ hai trị số biến với vị trí cực trị 282 4.6.2 Quan hệ hai độ lệch pha hai trị số biến vói độ lệch pha vị trí cực trị 288 CHỦ ĐỀ MÁY ĐIỆN 293 A TĨM TẮT LÍ THUYẾT 293 B PHÂN LOẠI, PHƯƠNG PHÁP GIẢI VÀ BÀI TẬP RÈN LUYỆN KĨ NĂNG .296 Dạng Bài toán liên quan đén máy phát điện xoay chiều 296 Máy phát điện xoay chiều pha 296 Máy phát điện xoay chiều pha nối với mạch RLC nối tiếp 300 Máy phát điện xoay chiều pha 308 Dạng Bài toán liên quan đến động điện 313 Dạng Bài toán liên quan đến máy biến áp 319 Các đại lượng 319 Máy biến áp thay đổi cấu trúc .320 Ghép máy biến áp .324 Máy biến áp thay đổi số vòng dây 324 Máy biến áp mắc với mạch RLC 325 Dạng Bài toán liên quan đến truyền tải điện 332 Các đại lượng 332 Thay đổi hiệu suất truyền tải hệ số cơng suất tồn hệ thống khơng thay đổi .335 Hệ số cơng suất tồn hệ thống thay đổi 342 File word: ducdu84@gmail.com Phone, Zalo: 0946 513 000 CHUYÊN ĐỀ BÀI TẬP VẬT LÝ 12 CHUYÊN ĐỀ III DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU CHUYUÊN ĐỀ III DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU CHỦ ĐỀ ĐẠI CƯƠNG VỀ DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU A TÓM TẮT LÝ THUYẾT I NGUYÊN TẮC TẠO RA DỊNG ĐIỆN HOAY CHIỀU Ngun tắc tạo dịng điện xoay chiều Để tạo dòng điện xoay chiều, ta dựa tượng cảm ứng điện từ cách cho khung dây kim loại kín quay với tốc độ góc ω quanh trục đối xứng từ trường  B có véc to cảm ứng từ vng góc với trục quay khung dây Khi từ thơng qua khung dây biến thiên sinh suất điện động cảm ứng, chống lại biến thiên từ thông Nối hai đầu khung dây với mạch tiêu thụ điện (bằng cách sử dụng góp), ta dịng điện xoay chiều biến thiên điều hịa vói tần số góc ω Biểu thức từ thông suất điện động Giả sử khung dây có N vịng giống hệt mắc nối tiếp, vịng dây có diện tích s, quay  B vói tốc độ góc ω từ trường Giả sử thời điểm ban đầu, véctơ pháp tuyến khung dây hợp với Từ thơng qua vịng dây thời điểm t là:   cos t     n  B góc φ   B.S  B Trong đó, từ thơng cực đại qua vịng dây Đơn vị từ thông Vê-be (Wb) Theo định luật Fa-ra-đây cảm ứng điện từ, từ thông biến thiên sinh suất điện động cảm ứng:   E C   /  sin t     cos  t     2       E C  N / N cos  t     E cos  t     2 2   Vì khung dây có N vịng dây nên ta có: Trong đó, E NBS suất điện động cực đại Suất điện động có đơn vị Vôn (V) đơn vị Vôn (V)   Chú ý:Suất điện động cảm ứng khung dây biến thiên điều hòa, tần số chậm pha từ thơng góc Biểu thức hiệu điện cường độ dòng điện mạch Khi dùng suất điện động xoay chiều hên gắn vào mạch mạch có dao động điện cưỡng với tần số tần số suất điện động xoay chiều, hiệu điện dòng điện hai đầu đoạn mạch hiệu điện dòng điện xoay u U cos t  u   i I0 cos t  i  chiều:  Đơn vị U Vôn (V), I Ampe (A) Gọi φ = φu −φi độ lệch pha hiệu điện u so với cường độ dịng điện i • Nếu φ > u sớm pha so với i • Nếu φ < u trễ pha so với i • Nếu φ = k2π, k  Z u đồng pha so với i II CÁC GIÁ TRỊ HIỆU DỤNG CỦA DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU Khi sử dụng dòng điện xoay chiều, ta cần quan tâm đến tác dụng thời gian dài Tác dụng nhiệt dòng điện tỉ lệ với bình phương cường độ dịng điện nên khơng phụ thuộc vào chiều dịng điện sở để đánh giá hiệu sử dụng dòng điện xoay chiều Xét dòng điện xoay chiều i = I0cos (ωt + φ ) cường độ dịng khơng đổi I chạy qua hai điện trở R giống hệt khoảng thời gian Δt lớn so với chu kì dịng điện Ta có: • Nhiệt lượng tỏa dòng điện xoay chiều: 2 Ri t RI0 cos 2t  2  t Q Ri t RI cos t    t   2 2 Vế phải có hai đại lượng: đại lượng không đổi, đại lượng biến thiên điều hòa File word: ducdu84@gmail.com Phone, Zalo: 0946 513 000 CHUYÊN ĐỀ BÀI TẬP VẬT LÝ 12 CHUYÊN ĐỀ III DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU RI 02 cos 2t  2  t Xét khoảng thời gian lớn so với chu kì dịng điện Q nhiệt lượng trung bình tỏa thời gian Δt là: có giá trị trung bình băng Do đó, RI t Q / RI02 t Nhiệt lượng tỏa dịng điện khơng đổi I là: I RI 02 t I RI t 2 Hiệu hai dòng điện giống Q = Q' tức Suy Như vậy, giá trị hiệu dụng cường độ dòng điện xoay chiều cường độ dịng điện khơng đổi cho hai dịng điện qua hai điện trở giống toong khoảng thời gian tỏa nhiệt lượng Các giá trị hiệu dụng dòng điện xoay chiều giá trị cực đại chia cho E E0 U I V ; U  V ; I  A  2 • Chú ý: Với dịng điện xoay chiều, ta khơng thể dùng Ampe kế để đo dòng điện tức thòi dịng điện xoay chiều có tần số lớn (tần số dòng điện xoay chiều sinh hoạt đời thường Việt Nam Châu Âu 50 Hz; Bắc Mỹ 60 Hz), tức giây đổi chiều 100 lần (với tần số 50 Hz giây thực 50 dao động tồn phần, mà chu kì dịng điện đổi chiều lần nên đổi chiều 50.2=100 lần) Khi đó, kim thiết bị đo khơng thể kịp chuyển động theo thay đổi chiều nhanh đó, có qn tính nên đứng n vào vạch số Ghi nhớ: Ampe kế vôn kế đo cường độ hiệu điện xoay chiều dựa vào tác dụng nhiệt dòng điện nên gọi ampe kế nhiệt vôn kế nhiệt Số chi chúng chi giá trị hiệu dụng III ĐỊNH LUẬT ÔM CHO CÁC LOẠI ĐOẠN MẠCH ĐIỆN XOAV CHIỀU CỘNG HƯỞNG ĐIỆN Đoạn mạch xoay chiều có R Đặt vào hai đầu đoạn mạch chứa điện trở R hiệu điện u = U0cos(ωt + φ)(V) dịng điện qua mạch i u U0  cos t    I cos t    R R  Nhận xét: Mạch điện có R u pha i U I0  ; R chia hai vế cho Định luật Ôm: Từ U I ta R R Đây định luật Ơm cho đoạn mạch chứa R   I UR Đoạn mạch xoay chiều có cuộn cảm L Đặt vào hai đầu đoạn mạch chứa cuộn cảm L hiệu điện u = U0cos(ωt + φ) dịng điện qua mạch   i I0 cos  t     2    Nhận xét: Mạch điện có cuộn cảm L u sớm pha so với i hay nói cách khác i  trễ pha so với u U I ZL Định luật Ôm: L  UL  I Đoạn mạch xoay chiều có tụ điện C File word: ducdu84@gmail.com Phone, Zalo: 0946 513 000 CHUYÊN ĐỀ BÀI TẬP VẬT LÝ 12 CHUYÊN ĐỀ III DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU Đặt vào hai đầu đoạn mạch chứa cuộn cảm L hiệu điện u = U0cos(ωt + φ) dịng điện qua mạch   i I0 cos  t     2    Nhận xét: Mạch điện có cuộn cảm L u trễ pha so với i hay nói cách khác i  sớm pha so với u U I ZC Định luật Ôm: C  I  UC Đoạn mạch xoay chiều gồm phần tử R, L, C mắc nối tiếp Đặt vào hai đầu đoạn mạch chứa ba phần tử R, L, C mắc nối tiếp hiệu điện u = U0cos(ωt + φ) (V) dịng điện qua mạch i I cos t  i  I U Z Định luật Ôm 4.1 Tổng trở mạch Z  R   Z L  ZC  Tổng trở mạch xác định Trong đó: • R điện trở • ZL cảm kháng • ZC dung kháng Đơn vị Z, R, ZL, ZC Ôm (Ω)  Nhận xét: Nếu mạch khuyết phần tử ta cho phần tử có giá trị Ví dụ mạch gồm phần tử R ZL tổng Z  R  Z2 L trở 4.2 Độ lệch pha hiệu điện cường độ dòng điện mạch  Z L  ZC I Z L  Z C  U L  U C    tan      R I.R UR ;     2 cos   R  I.R  U R   u  i Z I.Z U Độ lệch pha xác định thông qua:  Nhận xét:  LC (mạch có tính cảm kháng) thì: • Khi ZL> ZC hay Z  ZC tan   L 0    tức hiệu điện sớm pha so với cường độ R  UL   dịng điện  • Khi ZL< ZC hay U U LC  LC (mạch có tính dung kháng) thì: UR  Z  ZC tan   L 0    tức hiệu điện trễ pha so với cường độ dòng R   I UC điện  • Khi ZL = ZC hay Định luật ôm Z  ZC tan   L 0   0 tức hiệu điện pha so với cường độ dịng điện LC R File word: ducdu84@gmail.com Phone, Zalo: 0946 513 000 CHUYÊN ĐỀ BÀI TẬP VẬT LÝ 12 CHUYÊN ĐỀ III DỊNG ĐIỆN XOAY CHIỀU I Định luật Ơm cho đoạn mạch chứa phần tử R, L, C là: Cộng hưởng điện U U  Z R  Z L  Z C  Nếu ta giữ nguyên giá trị điện áp hiệu dụng U hai đầu đoạn mạch thay đổi tần số góc ω để  ZL  ZC 0 tức LC có tượng đặc biệt xảy ra, gọi tượng cộng hưởng điện Khi đó: + Tổng trở mạch đạt giá trị cực tiểu: + Cường độ hiệu dụng đạt giá trị cực đại: + Zmin R I max  U R u L  u C u u R + + Cường độ dòng điện biến đổi đồng pha với điện áp hai đầu đoạn mạch IU CƠNG SUẤT CỦA DỊNG ĐIỆN XOAY CHIỀU Công suất tức thời Xét đoạn mạch xoay chiều có dịng điện i = I0cos(ωt + φ) chạy qua có hiệu điện hai đầu đoạn mạch u = U0cos(ωt + φ) Công suất tiêu thụ điện đoạn mạch thời điểm gọi công suất tức thời p ui U cos t  u .I cos t  i  Cơng suất dịng điện xoay chiều P UI cos  Cơng suất dịng điện xoay chiều xác định bởi: Trong U, I, φ hiệu điện hiệu dụng hai đầu đoạn mạch, cường độ dòng điện hiệu dụng hai đầu đoạn mạch độ lệch pha hiệu điện cường độ dòng điện V MÁY BIẾN ÁP TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG Máy biến áp 1.1 Định nghĩa Máy biến áp thiết bị có khả biến đổi điện áp xoay chiều sang điện áp xoay chiều khác mà không làm thay đổi tần số 1.2 Cấu tạo − Máy biến áp cấu tạo gồm cuộn dây có số vịng dây khác quấn lõi thép kĩ thuật (lõi sắt non có pha silic) Các vịng dây bọc lóp sơn cách điện để cách điện với cách điện với lõi thép − Cuộn dây sơ cấp cuộn dây mắc vào mạng điện xoay chiều cần biến áp − Cuộn dẫy thứ cấp cuộn dây nối với tải tiêu thụ U2 U1 N1 N2 − Lõi thép kĩ thuật làm từ nhiều thép mỏng ghép sát cách điện với để chống lại tác dụng dòng điện Fucô 1.3 Nguyên tắc hoạt động Dựa tượng cảm ứng điện từ: Nguồn phát điện tạo nên điện áp xoay chiều tần số f hai đầu cuộn sơ cấp Dòng xoay chiều cuộn sơ cấp biến thiên tạo từ thông biến thiên lõi thép Từ thông biến thiên lõi thép truyền nguyên vẹn từ cuộn sơ cấp sang cuộn thứ cấp làm sinh suất điện động cảm ứng biến thiên điều hòa, tần số với nguồn điện u đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp 1.4 Công thúc máy biến áp − Với máy biến khơng có tải tiêu thụ, ta có: N2 U2  N1 U1 N2 1 N • Nếu ta có U2> U1, máy biến áp lúc máy tăng áp File word: ducdu84@gmail.com Phone, Zalo: 0946 513 000 CHUYÊN ĐỀ BÀI TẬP VẬT LÝ 12 CHUYÊN ĐỀ III DỊNG ĐIỆN XOAY CHIỀU N2 1 N • Nếu ta có U2< U1, máy biến áp lúc máy hạ áp Trong đó: N1, U1 số vịng dây, hiệu điện hiệu dụng cuộn sơ cấp N2, U2 số vòng dây, hiệu điện hiệu dụng cuộn thứ cấp N U I1   N U1 I − Với máy biến lí tưởng (bỏ qua hao phí) có tải tiêu thụ mạch thứ cấp, ta có: Trong đó: N1,U1, I1 số vịng dây, hiệu điện hiệu dụng, cường độ dòng điện hiệu dụng cuộn sơ cấp N2, U2, I2 số vòng dây, hiệu điện thê'hiệu dụng, cường độ dòng điện hiệu dụng cuộn thứ cấp Truyền tải điện Giả sử ta cần truyền tải điện phát từ máy phát điện, truyền tới nơi tiêu thụ đường dây có điện trở tổng cộng R Điện áp hai cực máy phát Nhà Hệ số công suất cosφ Công suất phát từ nhà máy phát tính P = máy U UIcosφ I cường độ dịng điện hiệu dụng đường dây điện R/2 R/2 Nơi tiêu thụ Ta có cơng suất hao phí tỏa nhiệt đường dây là:  P  P2 Php RI R   R U cos   UI cos   Rõ ràng, thực tế ta muốn giảm hao phí tỏa nhiệt đường dây Dựa vào biểu thức cơng suất hao phí, ta giảm hao phí cách sau đây: − Giảm R? R   S ta phải thay dây dẫn vật liệu khác (giảm  ), ví dụ thay dây đồng dây Giảm R có hạn chế muốn giảm bạc, dây siêu dẫn, Điều tốn kém, mà hao phí lại giảm Nếu khơng thay dây dẫn khác, ta tăng tiết diện dây đồng làm điện trở giảm Thế tăng tiết diện khối lượng dây dẫn tăng lên, cột điện phải tăng lên để chịu trọng lượng dây Như vậy, ta khơng nên giảm R để giảm hao phí − Tăng U? Điều thực dễ dàng nhờ máy biến áp, tăng u lên n lần hao phí giảm n2 lần, nên thực tế, để giảm hao phí người ta tăng điện áp trạm phát Trước đến nơi tiêu thụ, điện áp dây phải qua trạm biến áp (cụ thể hạ áp) để tạo hiệu điện phù hợp cho nơi tiêu thụ VI ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA Nguyên tắc hoạt động động không đông ba pha Đặt khung dây dẫn kín lịng nam nam châm chữ U cho trục khung dây hùng với trục đối xứng chữ U Cho nam châm quay với tốc độ góc ω từ trường lịng nam châm quay theo, người ta thấy khung dây quay theo chiều với nam châm với tốc độ góc ω0< ω Giải thích: Nam châm quay làm cho từ trường quay gây biến thiên từ thơng lịng khung dây Từ thơng biến thiên sinh dòng điện cảm ứng Từ trường quay tiếp tục tác dụng lên dòng điện khung dây momen lực làm khung dây quay Theo định luật Len-xơ khung dây quay theo chiều quay tù trường để làm giảm tốc độ biến thiên tù thông qua khung dây Khi tốc độ góc khung dây bắt đầu tốc độ góc nam châm biến thiên khơng cịn nữa, dịng điện cảm ứng momen lực từ 0, tác dụng momen lực cản khung dây quay chậm lại Khi khung dây vừa quay chậm lại biến thiên từ thơng lại xuất hiện, dịng điện cảm ứng momen lực từ lại sinh khung dây lại quay theo nam châm Khi tốc độ góc tốc độ góc nam châm biến thiên lại khơng cịn nữa, momen lực từ khung dây lại quay chậm lại Cứ trình diễn tiếp diễn, kết khung dây quay với tốc độ góc trung bình ω0 nhỏ tốc độ góc khung dây từ trường quay ω Trong thực tế, để tạo từ trường quay người ta không dùng nam châm chữ U mà người ta tạo từ trường quay cách cho dòng điện ba pha chạy vào ba cuộn dây giống nhau, đặt lệch 120 độ B PHÂN LOẠI, PHƯƠNG PHÁP GIẢI VÀ BÀI TẬP RÈN LUYỆN KĨ NĂNG Bài toán liên quan đến đại cương dòng điện xoay chiều Bài toán liên quan đến thời gian Bài toán liên quan đến điện lượng File word: ducdu84@gmail.com Phone, Zalo: 0946 513 000 CHUYÊN ĐỀ BÀI TẬP VẬT LÝ 12 CHUYÊN ĐỀ III DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU Dạng Bài toán liên quan đến đại cương dòng điện xoay chiều Phương pháp: u U cos t  u   2f  U U i I0 cos t  i      I0 I u i  *Biểu thức điện áp dòng điện: *Khi đặt điện áp xoay chiều vào R cơng suất tỏa nhiệt nhiệt lượng tỏa sau thời gian t:  U I02 R U 02 P  I R     R 2R  2 Q Pt  I0 Rt I Rt  U t  U t  2R R  P I R U  I Q  Pt Z *Khi đặt điện áp xoay chiều vào RLC cơng suất tỏa nhiệt nhiệt lượng tỏa sau thời gian t:  với Z  R  ZL  ZC  2    R   L   C   2 VÍ DỤ MINH HỌA   i 2 cos  100t   A  Chọn phát biểu sai:  Câu Một dòng điện xoay chiều có cường độ A Cường độ hiệu dụng I = 2A C Tại thời điểm t = 0,15s cường độ dòng điện cực đại Câu Chọn đáp án C  Lời giải: B Tần số f = 50Hz D Pha ban đầu φ = π/2 i I0 cos t  1  + Dựa vào biểu thức cường độ dòng điện + Cường độ hiệu dụng (A) Vậy A ta có  + Tân số f = 2 = 50(Hz) Vậy B + Pha ban đầu π/2 Vậy D   i 2 cos  100.0,15   0 2  + Tại thời điểm t = 0,15 (s) ta có Vậy C sai Chọn đáp án C Câu Điện áp hai đầu bóng đèn có biểu thức u = 100 chu kỳ? s A 100 cos100πt(V) Đèn sáng u 100 V Tính thời gian đèn sáng s B 50 s C 150 s D 75 Câu Chọn đáp án C  Lời giải:  u 100 u 100    u  100 Dựa vào vịng trịn hiệu điện + Ta có: u 100 biến thiên điều hịa ta có: Trong chu kì góc qt ứng với gồm  100 đến -100      theo chiều dương (góc quét tương ứng 4 ) + Khi vật dao động từ -100 theo chiều âm đến File word: ducdu84@gmail.com 100  100  100 100 u(V) Phone, Zalo: 0946 513 000 CHUYÊN ĐỀ BÀI TẬP VẬT LÝ 12 CHUYÊN ĐỀ III DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU + Khi vật dao động từ 100 theo chiều dương đến 100   T   t  + Vậy tổng góc quét là: 2 Thời gian      100 theo chiều âm (góc quét tương ứng 4 )  s  100 Chọn đáp án C Câu Trên hình vẽ đồ thị phụ thuộc thời gian dòng điện chạy đoạn mạch Viết biểu thức điện áp u hai đầu đoạn mạch, biết điện áp sớm pha  / cường độ dịng điện có giá trị hiệu dụng 12 V A B u 12 cos 50t   / V  u 19 cos 50t   / V  u 22cos 100t V  D u 12 cos 100t  2 / V  Câu Chọn đáp án D  Lời giải: Từ đồ thị ta thấy, biểu thức dòng * I0 = (A); O  0,5 1 C i(A) 0,5 5/3 t(m s) i cos 100t   / A    / * Khi t = i = I0/2 đồ thị theo chiều âm nên * Thời gian ngắn từ I0/2 đến T/12 = 5/3 (ms) → T = 20 ms = 0,02 s   2 / T 100 (rad/s) U U 12 V  1  u sớm pha i (2) 2   u 12 cos  100t   V    Từ (1) (2) suy Chọn đáp án D u U cos 100 t   /  Câu Biểu thức điện áp hai đầu đoạn mạch (V) Biết điện áp sớm pha cường độ dòng điện mạch có giá trị hiệu dụng A.Tính cường độ dịng điện thời điểm t = ms A −5,46 (A) B −3,08 (A) C 5,66 (A) D 5,65 (A) Câu Chọn đáp án D  Lời giải: /3     I0 I 4 A ; u U cos  100t   V ; i u   4 12     i 4 cos  100t   A  12     t 10 s  i 4 cos  100.10    5,65 A   12   Cho Chọn D (Khi dùng máy tính nhớ dùng đơn vị góc rad! Nếu sơ ý ta “dính bẫy” chọn C) Chọn đáp án D it1  I0 cos t1       : dang giam it   I0 sin t1      :dang tang Chú ý:  File word: ducdu84@gmail.com Phone, Zalo: 0946 513 000 CHUYÊN ĐỀ BÀI TẬP VẬT LÝ 12 CHUYÊN ĐỀ III DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU i 2 cos 100t   /  Câu Dòng điện xoay chiều chạy qua mạch có biểu thức (A), t tính giây (s) Vào thời điểm t = 1/600 (s) dịng điện chạy đoạn mạch có cường độ tức thời cường độ dòng điện tăng hay giảm? A 1,0 A giảm B 1,0 A tăng C A tăng D A giảm Hướng dẫn Cách 1:    i 2 cos  100t   t    300     i '  100.2 2.sin  100t       6     i 2 cos  100 600    A      i '  100.2 2.sin  100     : dang giam    600   Chọn đáp án D Cách 2: i 4 cos100t A  Câu 6Một dòng điện xoay chiều có cường độ tức thời: qua điện trờ R 5 1) Tính nhiệt lượng toả điện trở R thời gian phút 2) Nhúng R vào bình chứa m = 1,2 kg nước Hỏi sau thời gian 10 (phút) nhiệt độ nước bình tăng độ Biết hiệu suất trình đun nước H = 90% nhiệt dung riêng nước C = 4,2 (kJ/kg.C°) Câu Hướng dẫn  Lời giải: 1) Áp dụng công thức: 2) ta có Qthu = H.Qtỏa Q I Rt  cmt H.I Rt  t  = 42.5.7.60 = 33600(J) H.I Rt 0,9.42.5.10.60 60   C cm 4, 2.103.1, Câu Một điện trở R = 300 (  ) nhúng vào bình nhiệt lượng kế có khối lượng m = 0,5 kg rót vào bình V = (lít) nước t 200 C nhiệt độ , cho dịng điện xoay chiều qua điện trở sau thời gian (phút) nhiệt độ nước bình t2 = 25°C Biết nhiệt dung riêng nước bình C = 4180 (J/kg.C°), khối lượng riêng nước D = (kg/lít) hiệu suất q trình đun nưóc H = 100% Xác định giá trị cường độ hiệu dụng chạy qua điện trở A 1,0 A B 0,5 A C 1,5 A D 2,5 A Câu Chọn đáp án B  Lời giải: Qthu =H Qtỏa  Thay số vào: Chọn đáp án B cVDt  cmt H.I Rt 4180.1.1.5  4180.0,5.5 1.I 300.7.60  I 0,5 A  Chú ý: Nếu mạch RLC mắc nối tiếp thêm điot lí tưởng dịng xoay chiều qua mạch nửa chu kì Do đó, cơng suất tỏa nhiệt giảm lần, nhiệt lượng tịa giảm lần cường độ hiệu dụng giảm Câu Đặt điện áp xoay chiều lần u 200 cos120t (V) vào hai đầu đoạn mạch nối tiếp gồm điốt lí tưởng điện trở R = 200  Nhiệt lượng toả R thời gian phút A 96000 J B 480001 C.12000 J D 24000 J Câu Chọn đáp án C  Lời giải: Vì điot lí tưởng cho dòng xoay chiều qua mạch nửa chu kì nên nhiệt lượng tỏa giảm lần: 1 U t 2002.2.60 Q '  Q  I Rt   12000 J  2 R 200 Chọn đáp án C u U cos t Câu 10 Đặt điện áp xoay chiều (V) vào hai đầu đoạn mạch nối tiếp gồm cuộn cảm có cảm kháng Z L có điện trở R, điốt lí tưởng ampe kế nhiệt lí tường Biết ZL = R Số ampe kế A 0, 25U / R B 0,5U / R File word: ducdu84@gmail.com C 10 U0 / R D 0,5U / R Phone, Zalo: 0946 513 000