DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU-LÂM QUỐC THẮNG

BÀI 12: ĐẠI CƯƠNG VỀ DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU I. KHÁI NIỆM VỀ DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU. Dòng điện xoay chiều là dòng điện có cường độ biến thiên tuần hoàn theo hàm cos hoặc sin : )cos( 0 ϕω += tIi I 0 > 0: cường độ cực đại (A). ω > 0: tần số góc (rad/s). II. NGUYÊN TẮC TẠO RA DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU. Từ thông qua khung dây: )cos(cos tNBSNBS ωα ==Φ . Suất điện động cảm ứng: tEtNBS dt d e ωωω sinsin 0 == Φ −= . e = E 0 .sin t ω Với E 0 = NBS ω : suất điện động cực đại (V). 0 Φ = BS : từ thông cực đại qua 1 vòng dây (Wb). III. GIÁ TRỊ HIỆU DỤNG. +Cường độ hiệu dụng : 2 I I 0 = ( I 0 : cường độ cực đại) +Điện áp hiệu dụng : 2 U U 0 = ( U 0 : Điện áp cực đại) +Suất điện động hiệu dụng : E = 2 E 0 ( E 0 : Suất điện động cực đại) Chú ý: các dụng cụ điện đều ghi giá trị hiệu dụng. DẠNG 1: TÍNH SUẤT ĐIỆN ĐỘNG Câu 1: Một khung dây phẳng, dẹt hình chữ nhật gồm 200 vòng dây quay trong từ trường đều có cảm ứng từ B = 0,2 T với tốc độ góc không đổi 40 rad/s. Tiết diện của khung S = 400 cm 2 , trục quay của khung vuông góc với đường sức từ. Giá trị cực đại của suất điện động trong khung bằng A. 64 V B. 32 2 V C. 120 V D. 201 2 V Câu 2: Một khung dây quay đều trong một từ trường đều quanh một trục vuông góc với các đường cảm ứng. Suất điện động hiệu dụng trong khung là 60 V. Nếu giảm tốc độ quay của khung đi 2 lần nhưng tăng cảm ứng lên 3 lần thì suất điện động trong khung có giá trị hiệu dụng là A. 60 V B. 90 V C. 120 V D. 150 V Câu 3: Một khung dây quay quanh trục cố định trong từ trường đều B ur mà từ thông biến thiên có phương trình 3 2.10 cos(100 )t φ π − = (Wb). Từ thông cực đại qua khung là: A.0,2.10 -3 (Wb) B. 7.10 -3 (Wb) C. 0,2.10 -2 (Wb) D. 2.10 -3 (Wb) Câu 4:Một khung dây dẫn phẳng dẹt hình chữ nhật có 500 vòng dây, diện tích mỗi vòng 54 cm 2 . Khung dây quay đều quanh một trục đối xứng (thuộc mặt phẳng của khung), trong từ trường đều có vectơ cảm ứng từ vuông góc với trục quay và có độ lớn 0,2 T. Từ thông cực đại qua khung dây là A. 0,27 Wb. B. 1,08 Wb. C. 0,81 Wb. D. 0,54 Wb. Câu 5: Một khung dây dẫn có diện tích S = 50cm 2 gồm N= 150 vòng dây, quay đều với vận tốc góc ω = 150 vòng/s trong một từ trường đều B ⊥ ur trục quay có độ lớn B= 0,8T. Từ thông cực đại gởi qua khung: A. 0,4Wb B.0,6Wb C. 4000Wb D. 6000Wb Câu 6: Một khung dây quay quanh trục cố định trong từ trường đều B ur mà từ thông biến thiên có phương trình 3 2.10 cos(100 )t φ π − = (Wb). Biểu thức suất điện động ở hai đầu khung là: A. 2 cos(100 ) 2 e t π π π = − (V) B. 0,2 cos(100 ) 2 e t π π π = − (V) C. 3 2.10 cos(100 ) 2 e t π π − = − (V) D. 3 2.10 cos(100 )e t π − = (V) Câu 7: Một khung dây dẫn phẳng dẹt hình chữ nhật có 500 vòng dây, diện tích mỗi vòng là 220 cm 2 . Khung quay đều với tốc độ 50 vòng/giây quanh một trục đối xứng nằm trong mặt phẳng của khung dây, trong một từ trường đều có véc tơ cảm ứng từ B ur vuông góc với trục quay và có độ lớn 2 5 π T. Suất điện động cực đại trong khung dây bằng A. 110 2 V. B. 220 2 V. C. 110 V. D. 220 V. Câu 8:Một khung dây kín quay đều trong một từ trường đều, biểu thức từ thông qua khung 2cos(80 ) 6 t π φ π = + (Wb). Giá trị của suất điện động trong khung khi t= 1 40 (s) kể từ t = 0 là: A.e= 80 π (V) B.1,73(V) C.160 π (V) D. π 3 (V) Câu 9: Một khung dây có 200 vòng dây, diện tích mỗi vòng dây là 100 2 cm , khung dây quay điều quanh trục trong từ trường B= 2 T với tốc độ 5/ π (vòng /s). Suất điện động cực đại trong khung là: A.4 V. B. 40 V. C. 0,04 V. D. 400 V. Câu 10: Một vòng dây dẫn phẳng có đường kính 4cm đặt trong từ trường đều B=1/π (T). Từ thông cực đại qua mặt phẳng vòng dây khi vectơ cảm ứng từ B ur hợp với vectơ pháp tuyến của mặt phẳng vòng dây một góc α = 0 60 là Φ=8. 4 10 − Wb. B) Φ=6. 5 10 − Wb. C) Φ=2. 4 10 − Wb. D) Φ=4. 5 10 − Wb. Câu 11: Một khung dây dẫn có 500 vòng dây quấn nối tiếp, diện tích mỗi vòng dây là S= 200cm 2 . Khung dây được đặt trong từ trường đều B= 0,2(T). Lúc t= 0, thì véc tơ pháp tuyến của khung hợp với B ur một góc 6 π . Cho khung quay đều quanh trục ( ∆ ) vuông góc với B ur với tần số 40 vòng/s. Biểu thức suất điện động ở hai đầu khung dây: A. 2cos(80 ) 6 e t π π = + (V) B. 2cos(80 ) 3 e t π π = − (V) C. 160 cos(80 ) 6 e t π π π = + (V) D. 160 cos(80 ) 3 e t π π π = − (V) Câu 12: Một khung dây quay đều quanh trục xx’ trong từ trường đều với tốc độ 150vòng/phút. Từ thông cực đại gởi qua khung dây là 10 π Wb. Suất điện động hiệu dụng trong khung là: A. 25V B. 25 2 V C. 50V D. 50 2 V BÀI 13 CÁC MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU Nếu cho dòng điện xoay chiều có dạng : i=I o cos( ) i t ϕω + Thì : )cos( uo tUu ϕω += ϕ = iu ϕϕ − : là độ lệch pha giữa u và i Nếu 0 ϕ > ⇒ u sớm pha hơn i Nếu 0 ϕ < ⇒ u trễ pha ϕ hơn i Nếu 0 ϕ = ⇒ u và i cùng pha I- MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU CHỈ CÓ ĐIỆN TRỞ Hai đầu R có 0 cosu U t ω = Định luật Ôm : 0 cos U u i t R R ω = = Đặt : 0 0 U I R = Thì 0 cosi I t ω = 2) Định luật Ôm : U I R = 3) Nhận xét : u và i cùng pha II- MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU CHỈ CÓ TỤ ĐIỆN a)Nguồn điện một chiều : I = 0 -Nguồn điện xoay chiều : I ≠ 0 b) Định luật Ôm: C U I Z = Với dung kháng : 1 C Z C ω = c) So sánh pha dao động của u và i : i sớm pha hơn u một góc 2 π 2 cosi I t ω = 2 cos( ) 2 u U t π ω = − d) Ý nghĩa của dung kháng : -dung kháng là đại lượng biểu hiện sự cản trở dòng điện xoay chiều của tụ điện . -Nếu C càng lớn ⇒ Z c càng nhỏ , dòng điện bị cản trở càng ít . -Nếu ω ( f ) càng lớn ⇒ Z c càng mhỏ ,dòng điện bị cản trở càng ít . II- MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU CHỈ CÓ CUỘN CẢM THUẦN a)Cuộn dây thuần cảm: có R không đáng kể Với cảm kháng: L Z L ω = b) Định luật Ôm: L U I Z = c) So sánh pha dao động của u và i : i trễ pha hơn u một góc 2 π 2 cosi I t ω = Ta có : 2 cos( ) 2 u U t π ω = + d) Ý nghĩa cảu cảm kháng : -Cảm kháng đặc trưng cho tính cản trở dòng điện xoay chiều của cuộn cảm . -Khi L lớn và khi ω ⇒ Z L lớn , dòng điện bị cản trở càng nhiều . -R làm yếu dòng điện do hiệu ứng Jun còn cuộn cảm làm yếu dòng điện do định luật Len-xơ 4-Các dụng cụ trong mạch điện xoay chiều: Các mạch Điện trở thuần Cuộn cảm thuần Tụ điện Điện trở Z L = L ω R = S l ρ Z C = ω C 1 Đơn vị Ω Ω Ω Tính chất Chỉ tỏa nhiệt -Không tỏa nhiệt. -Làm biến đổi thuận nghịch năng lượng. -Không tỏa nhiệt. -Làm biến đổi thuận nghịch năng lượng. Góc lệch pha 0 = ϕ 2 π ϕ = 2 - π ϕ = Định luật Ôm R U I , R U I R 0R 0 == L L L 0L 0 Z U I , Z U I == C C C 0C 0 Z U I , Z U I == Vectơ quay Câu Hỏi Trắc Nghiệm DẠNG 1: LÝ THUYẾT Câu 1: Chọn câu đúng trong các câu sau: A. Dòng điện có cường độ biến đổi tuần hoàn theo thời gian là dòng điện xoay chiều. B. Dòng điện có chiều thay đổi theo thời gian là dòng điện xoay chiều. C. Dòng điện có cường độ biến đổi điều hòa theo thời gian là dòng điện xoay chiều. D. Dòng điện và điện ápở hai đầu đoạn mạch xoay chiều luôn luôn lệch pha nhau. Câu 2: Tác dụng của cuộn cảm đối với dòng điện xoay chiều A. Cản trở dòng điện, dòng điện có tần số càng lớn càng bị cản trở B. Cản trở dòng điện, dòng điện có tần số càng nhỏ bị cản trở càng nhiều C. Cản trở dòng điện, cuộn cảm có độ tụ cảm càng bé thì cản trở dòng điện càng nhiều D. Cản trở dòng điện, dòng điện có tần số càng lớn thì ít bị cản trở Câu 3. Chọn câu đúng nhất. Dòng điện xoay chiều hình cos là A. dòng điện có cường độ biến thiên tỉ lệ thuận với thời gian. B. dòng điện có cường độ biến thiên tuần hoàn theo thời gian. C. dòng điện có cường độ biến thiên điều hòa theo thời gian. D. dòng điện có cường độ và chiều thay đổi theo thời gian Câu 4. Chọn câu sai. Dòng điện xoay chiều có cường độ i 2sin50 t= π (A). Dòng điện này có A. cường độ hiệu dụng là 22 A. B. tần số là 50 Hz. C. cường độ cực đại là 2 A. D. chu kỳ là 0,02 s. Câu 5. Cho dòng điện xoay chiều i = I 0 cosωt chạy qua mạch gồm R và cuộn dây thuần cảm L mắc nối tiếp. Kết luận nào sau đây là đúng? A. u L sớm pha hơn u R một góc π/2. B. u L cùng pha với u giữa hai đầu đoạn mạch. C. u giữa hai đầu đoạn mạch chậm pha hơn i. D. u L chậm pha so với i một góc π/2. Câu 6. Đặt hiệu điện thế xoay chiều u vào hai đầu mạch điện gồm R và C mắc nối tiếp thì: A. độ lệch pha của u R và u là π/2. B. u R chậm pha hơn i một góc π/2. C. u C chậm pha hơn u R một góc π/2. D. u C nhanh pha hơn i một góc π/2. Câu 7:Đối với dòng điện xoay chiều dạng cos ,đại lượng nào sau đây luôn thay đổi theo thời gian? A.Giá trị tức thời B.Biên độ C.Tần số góc D.Pha ban đầu Câu 8:Trong mạch điện xoay chiều RLC không phân nhánh (V)thì dòng điện trong mạch là : ) 3 cos( π ω −= tIi o (A).Đoạn mạch này chỉ chứa A.tụ điện B.điện trở thuần C.cuộn dây thuần cảm D cuộn dây có điện trở thuần Câu 9: Cuộn cảm có tác dụng A.Không cho dòng điện không đổi đi qua . B.hoàn toàn không cản trở dòng điện không đổi . C.cho dòng điện có tần số thấp di qua D.cho dòng điện xoay chiều có tần số cao dể dàng đi qua Câu 10: Dòng điện xoay chiều là dòng điện A. có thay đổi liên tục B. có trị số biến thiên tuần hoàn theo thời gian C. có cường độ biến đổi điều hoà theo thời gian D. tạo ra từ trường biến thiên tuần hoàn Câu 11: Phát biểu nào sau đây về dòng điện xoay chiều không đúng? Trong đời sống và kỹ thuật, dòng điện xoay chiều được sử dụng rộng rãi hơn dòng điện một chiều vì dòng điện xoay chiều A. dễ sản xuất với công suất lớn B. truyền tải đi xa ít hao phí nhờ dùng máy biến áp C. có thể chỉnh lưu thành dòng điện một chiều khi cần thiết D. có đủ mọi tính chất của dòng điện một chiều Câu 12: Để tạo ra xuất điện động xoay chiều, ta cần phải cho một khung dây A. dao động điều hoà trong một từ trường đều song song với mặt phẳng khung B. quay đều trong một từ trường biến thiên điều hoà C. quay điều trong một từ trường điều, trục quay song song đường sức từ trường D. quay điều trong một từ trường điều, trục quay vuông góc đường sức từ trường Câu 13: Nguyên tắc tạo dòng điện xoay chiều dựa trên A. hiện tượng cảm ứng điện từ B. hiện tượng quang điện C. hiện tượng tự cảm D. hiện tượng tạo ra từ trường quay Câu 14: Cường độ dòng điện xoay chiều có biểu thức i t π 120cos4= (A). Dòng điện này A. có chiều thay đổi 120 lần trong 1 s B. có tần số bằng 50 Hz C. có giá trị hiệu dụng bằng 2 A D. có giá trị trung bình trong một chu kỳ bằng 2 A Câu 15: Đối với đoạn mạch xoay chiều chỉ có điện trở thuần A. pha của dòng điện tức thời luôn luôn bằng không B. hệ số công suất của dòng điện bằng không C. cường độ dòng điện hiệu dụng phụ thuộc vào tần số của điện áp D. cường độ dòng điện và điện áp tức thời biến thiên đồng pha Câu 16: Nếu dặt một điện áp xoay chiều vào hai đầu một đoạn mạch chỉ có tụ điện thì A. cường độ dòng điện có pha ban đầu bằng 2 π B. cường độ dòng điện có pha ban đầu bằng pha ban đầu của điện áp C. hệ số công suất của đoạn mạch bằng 0 D. cường độ hiệu dụng của dòng điện tăng nếu tần số của biến áp giảm Câu 17: Một tụ điện được nối với một nguồn điện xoay chiều. Điện tích trên một bản tụ điện cực đại khi A. điện áp giữa hai bản tụ cực đại còn cường độ dòng điện qua nó bằng không B. điện áp giữa hai bản tụ bằng không còn cường độ dòng điện qua nó cực đại C. cường độ dòng điện qua tụ điện và điện áp giữa hai bản tụ đều đạt cực đại D. cường độ dòng điện qua tụ điện và điện áp giữa hai bản tụ đều bằng không Câu 18: trong mạch xoay chiều chỉ có tụ điện A. cường độ dòng điện hiệu dụng trong mạch có biểu thức I C U ω = B. dung kháng của dòng điện tỉ lệ thuận với tần số của dòng điện C. điện áp tức thời giữa hai đầu đoạn mạch luôn trễ pha π /2 so với cường độ dòng điện D. điện áp tức thời ở hai đầu đoạn mạch luôn sớm pha π /2 so với cường độ dòng điện Câu 19. Giá trị đo của vôn kế xoay chiều chỉ: A. Giá trị tức thời của điện áp xoay chiều. B. Giá trị trung bình của điện áp xoay chiều. C. Giá trị hiệu dụng của điện áp xoay chiều. D. Giá trị cực đại của điện áp xoay chiều. Câu 20. Cho mạch điện chỉ chứa điện trở thuần R. Biết rằng dòng điện trong mạch biến thiên điều hòa theo thời gian với biểu thức i = 0 I cos( ω t ϕ + ). Đặc điểm của điện áp xoay chiều u giữa hai đầu điện trở R là: A. Khác pha với I và có giá trị cực đại U 0 = I 0 R. B. Cùng pha với I và có giá trị cực đại U 0 = IR. C. Cùng pha với I và có giá trị cực đại U 0 = I 0 R. D. Sớm pha hơn i một góc 2 π và có giá trị cực đại U 0 = I 0 R. Câu 21. Điều nào sau đây là ĐÚNG khi nói về đoạn mạch xoay chiều chỉ có điện trở thuần: A. Pha của dòng điện trở luôn bằng không. B. Cường độ dòng điện qua điện trở và điện áp hai đầu điện trở luôn cùng pha. C. Mối liên hệ giứa cường độ dỏng điện hiệu dụng và điện áp hiệu dụng là U = R I . D. Nếu điện áp ở hai đầu điện trở có biểu thức u = ( ) ϕ +ωtcosU 0 thì biểu thức dòng điện qua điện trở là i = 0 I cos ω t . Câu 22. Một điện trở thuần được mắc nối vào một nguồn điện xoay chiều. Nếu tần số của điện áp tăng lên khi điện áp hiệu dụng vẫn giữ như cũ thì: A. cường độ dòng điện hiệu dụng tăng lên. B. cường độ dòng điện hiệu dụng giảm xuống. C. cường độ dòng điện hiệu dụng không đổi. D. ban đầu cường độ dòng điện hiệu dụng tăng lên, sau đó lại giảm xuống. Câu 23. Khi mắc tụ điện vào mạng điện xoay chiều, nhận xét nào sau đây là ĐÚNG ? A. Nếu tần số dòng điện xoay chiều càng nhỏ thì dòng điện càng dễ đi qua tụ. B. Nếu tần số dòng điện xoay chiều càng lớn thì dòng điện càng khó đi qua tụ. C. Nếu tần số dòng điện xoay chiều càng lớn thì dòng điện càng dễ đi qua tụ. D. Nếu tần số dòng điện xoay chiều bằng không (dòng không đổi) thì dòng điện càng dễ đi qua tụ. Câu 24. Trong mạch điện xoay chiều chỉ có tụ điện thì tụ điện có tác dụng. A. Làm điện áp cùng pha với dòng điện. B. Làm điện áp nhanh pha hơn dòng điện một góc 2 π . C. Làm điện áp trễ pha hơn dòng điện một góc 2 π . D. Làm điện áp lệch pha so với dòng điện. Độ lệch pha này tùy thuộc vào giá trị điện dung Câu 25. Trong một mạch điện xoay chiều chỉ có tụ điện thì điện áp giữa hai đầu đoạn mạch so với cường độ dòng điện A. sớm pha 2 π . B. trể pha 4 π . C. trể pha 2 π . D. sớm pha 4 π . Câu 26. Đặt điện áp xoay chiều u = U 0 cosωt vào hai đầu đoạn mạch chỉ có tụ điện. Biết tụ điện có điện dung C. Biểu thức cường độ dòng điện trong mạch là A. i = ωCU 0 cos(ωt - 2 π ). B. i = ωCU 0 cos(ωt + π). C. i = ωCU 0 cos(ωt + 2 π ). D. i = ωCU 0 cosωt. Câu 27. Điện áp xoay chiều ở hai đầu một đoạn mạch điện có biểu thức là u = U 0 cosωt. Điện áp hiệu dụng giữa hai đầu đoạn mạch này là: A. U = 2U 0 . B. U = U 0 2 . C. U = 2 0 U . D. U = 2 0 U . Câu 28. Đặt điện áp xoay chiều u = U 0 cosωt vào hai đầu đoạn mạch chỉ có tụ điện. Nếu điện dung của tụ điện không đổi thì dung kháng của tụ A. Lớn khi tần số của dòng điện lớn. B. Nhỏ khi tần số của dòng điện lớn. C. Nhỏ khi tần số của dòng điện nhỏ. D. Không phụ thuộc vào tần số của dòng điện. A. Cực đại. B. Cực tiểu. C. Bằng không. D.Một giá trị khác. Câu 29: Cho dòng điện xoay chiều qua mạch chỉ có điện trở thuần thì điện áp tức thời giữa 2 đầu điện trở : A. Chậm pha hơn dòng điện. B. Nhanh pha hơn dòng điện. C. Cùng pha với dòng điện. D. Lệch pha so với dòng điện π /2. Câu 30: Trong một mạch điện xoay chiều chỉ có tụ điện thì điện áp giữa hai đầu đoạn mạch so với cường độ dòng điện A. sớm pha 2 π . B. trể pha 4 π . C. trể pha 2 π . D. sớm pha 4 π . . là dòng điện xoay chiều. D. Dòng điện và điện ápở hai đầu đoạn mạch xoay chiều luôn luôn lệch pha nhau. Câu 2: Tác dụng của cuộn cảm đối với dòng điện xoay chiều A. Cản trở dòng điện, dòng điện. số dòng điện xoay chiều càng nhỏ thì dòng điện càng dễ đi qua tụ. B. Nếu tần số dòng điện xoay chiều càng lớn thì dòng điện càng khó đi qua tụ. C. Nếu tần số dòng điện xoay chiều càng lớn thì dòng. Cản trở dòng điện, dòng điện có tần số càng nhỏ bị cản trở càng nhiều C. Cản trở dòng điện, cuộn cảm có độ tụ cảm càng bé thì cản trở dòng điện càng nhiều D. Cản trở dòng điện, dòng điện có tần