Các dạng toán về máy điện xoay chiều Vật lí 12 NC

Trường THPT Phan Bội Châu, Di Linh 1 BÀI TẬP VỀ MÁY ĐIỆN XOAY CHIỀU 1/ Từ một trạm phát điện xoay chiều một pha đặt tại vị trí M, điện năng được truyền tải đến nơi tiêu thụ N, cách M 180 km. Biết đường dây có điện trở tổng cộng 80 Ω (coi dây tải điện là đồng chất, có điện trở tỉ lệ thuận với chiều dài của dây). Do sự cố, đường dây bị rò điện tại điểm Q (hai dây tải điện bị nối tắt bởi một vật có điện trở có giá trị xác định R). Để xác định vị trí Q, trước tiên người ta ngắt đường dây khỏi máy phát và tải tiêu thụ, sau đó dùng nguồn điện không đổi 12V, điện trở trong không đáng kể, nối vào hai đầu của hai dây tải điện tại M. Khi hai đầu dây tại N để hở thì cường độ dòng điện qua nguồn là 0,40 A, còn khi hai đầu dây tại N được nối tắt bởi một đoạn dây có điện trở không đáng kể thì cường độ dòng điện qua nguồn là 0,42 A. Khoảng cách MQ là A. 90 km B. 167 km C. 135 km D. 45 km HD: 1 1 2 RMQ MN R R   ; 1 2 80 R R    ; 1 3 U R R I   ; 2 3 1 2 3 ' R R U R R R I    2/ Một mạch điện là cuộn dây có điện trở 8 r   , tiêu thụ công suốt 32 W với hệ số công suất 0,8. Điện năng được đưa từ máy phát điện xoay chiều một pha nhờ dây dẫn có điện trở 4 R   . Điện áp hiệu dụng hai đầu đường dây máy phát là: A. 24V B. 10 5 V C. 12 5 V D. 28V HD: cos d d r Z   ; 2 P I r  ; 2 2 ( ) L Z R r Z    ; 12 5 U IZ V   3/ Điện năng từ một trạm phát điện được đưa đến một khu tái định cư bằng đường dây truyền tải một pha. Cho biết, nếu điện áp tại đầu truyền đi tăng từ U lên 2U thì số hộ dân được trạm cung cấp đủ điện năng tăng từ 120 lên 144. Cho rằng đến hao phí trên đường dây, công suất tiêu thụ điện của các hộ dân đều như nhau, công suất của trạm phát không đổi và hệ số công suất trong các trường hợp đều bằng nhau. Nếu điện áp truyền đi là 4U thì trạm phát này cung cấp đủ điện năng cho A. 192 hộ dân B. 504 hộ dân C. 168 hộ dân D. 150 hộ dân HD: 0 P nP P    ; 0 120 P P P    ; 0 144 4 P P P    ; 0 16 P P NP    4/ Xét một mạch điện gồm một động cơ điện ghép nối tiếp với một tụ điện. Đặt vào hai đầu mạch một điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng U= 100V thì mạch có hệ số công suất là 0,9. Lúc này động cơ hoạt động bình thường với hiệu suất 80% và hệ số công suất 0,75. Biết điện trở trong của động cơ là 10Ω. Điện áp hiệu dụng hai đầu động cơ và cường độ dòng điện hiệu dụng qua động cơ lần lượt: A. 120V, 6A B. 125V, 6A C. 120V, 1,8A D. 25V, 1,8A HD: 2 ( ) ( ) . 1 1 1,8 Ucos H UIcos H rI I A r         U.0,9=U đc .0,75→ U đc =120V 5/ Trong quá trình truyền tải điện năng đi xa, ở cuối nguồn không dùng máy hạ thế. Cần phải tăng điện áp của nguồn lên bao nhiêu lần để giảm công suất hao phí trên đường dây 100 lần, nhưng vẫn đảm bảo công suất nơi tiêu thụ nhận được không đổi. Biết điện áp tức thời u cùng pha với điện áp tức thời i và ban đầu độ giảm điện thế trên đường dây bằng 10% điện áp của tải tiêu thụ. A. 10 B. 7,5 C. 8,7 D. 9,1 HD: Gọi Uo, U lần lượt là điện áp hai đầu nguồn và điện áp hai đầu tải, ta có Trường THPT Phan Bội Châu, Di Linh 2 hp t i P P P   nguoàn aû 0 0 0,1 1,1 U I UI UI U U     (1) Để công suất hao phí giảm 100 lần thì CĐDĐ sẽ giảm 10 lần, suy ra ' ' 0 0 0,1 10, 01 10 100 U I UI UI U U     (2) Từ (1) và (2) ⇒ ' 0 9,1 o U U  hoặc Áp dụng công thức: 2 1 (1 ) U a n U a n    6/ Một máy biến áp lý tưởng dùng trong quá trình truyền tải điện đặt ở đầu đường dây tải điện (nơi đặt máy phát) có hệ số biến thế là 50. Điện áp hiệu dụng và cường độ dòng điện hiệu dụng ở cuộn sơ cấp lần lượt là 100V và 5A. Biết công suất hao phí trên đường dây bằng 10% công suất truyền đi. Độ giảm thế trên đường dây và công suất truyền tải nơi tiêu thụ điện lần lượt là A. 4450V;500W B. 5000V;50W C. 0,5kV;450W D. 500kV;450W HD: 1 500 ( ) 0 U V  , ( ) 0,1 I A  , ( ) 500 W  P Từ giả thiết ta có: 1 1 10% cos R U   P Độ giảm thế trên đường giây là: 1 10% U H U     ΔU=5000.0,1=500(V)=0,5kV Công suất nơi tiêu thụ là: 1 90% tt cc H    P P .0, 9 ( ) 450 tt cc W   P P 7/ Một học sinh quấn máy biến áp với điện áp sơ cấp là không đổi. Khi quấn các vòng dây thứ cấp do không đếm số vòng dây nên học sinh này đã dừng lại và đo điện áp thứ cấp để hở được 13V, học sinh này tiếp tục quấn thêm 27 vòng rồi đo điện áp thứ cấp để hở được 17,5V. Biết điện áp sơ cấp có giá trị hiệu dụng không đổi. Số vòng dây đã quấn ban đầu là A. 78 B. 105 C. 51 D. 130 HD: 13 27 17, 5 N N   8/ Một máy phát điện xoay chiều một pha có 4 cặp cực từ. Khi từ thông qua mạch là 0,4Wb thì suất điện động của máy phát là 100πV, còn khi từ thông qua mạch là 2Wb thì suất điện động máy phát là 20πV. Tốc độ quay của rôto là: A. 600 vòng/phút B. 750 vòng/phút C. 20 vòng/giây D. 375 vòng/giây HD: 0 0 cos( ); sin( ) t e t            : Hai dao động vuông pha nên 2 2 2 0 2 e      Vậy: 2 2 2 2 2 2 1 2 1 2 1 2 2 2 2 2 2 1 50 e e e e                 9/ Người ta truyền tải điện xoay chiều một pha từ một trạm phát điện cách nơi tiêu thụ 10 Km. Dây dẫn làm bằng kim loại có điện trở suất 2,5.10 −8 Ωm, tiết diện 0,4 cm 2 , hệ số công suất của mạch điện là 0,9. Điện áp và công suất truyền đi ở trạm phát điện là 10 KV và 500 KW. Hiệu suất truyền tải điện là A. 93,75% B. 96,14% C. 97,41% D. 96,88% Trường THPT Phan Bội Châu, Di Linh 3 HD: 1H    P P 10/ Máy biến thế lí tưởng gồm một cuộn sơ cấp và hai cuộn thứ cấp. Cuộn sơ cấp có số vòng dây N 0 =1000 vòng, được nối với nguồn điện xoay chiều có giá trị hiệu dụng U = 200V. Cuộn thứ cấp thứ nhất có hiệu điện thế là U 1 =20 V và cường độ dòng điện là I 1 =2A. Cuộn thứ cấp thứ 2 có N 2 =200 vòng dây và cường độ dòng điện tương ứng là I 2 =1A. Biết dòng điện và hiệu điện thế tại các cuộn dây dao động đồng pha. Cường độ dòng điện hiệu dụng trong cuộn sơ cấp là: A. I = 0,4A B. I = 0,5A C. I = 0,8A D. I = 1A HD: Dòng điện chạy qua cuộn sơ cấp: 1 12 13 I I I   ; 12 1 1 I U I U  ; 13 2 2 2 0 I U N I U N   11/ Một nhà máy phát điện có công suất 36MW, điện áp hai cực máy phát 4kV. Người ta nối hai cực máy phát với cuộn sơ cấp của máy tăng thế, tỉ số vòng dây của hai cuộn dây là 50. Hiệu suất của máy là 90%. Biết hệ số công suất ở cuôn thứ câp là 0,9. Dòng điện hiệu dụng ở cuôn thứ cấp là: A. 160 A B. 120 A C. 180 A D. 140 A HD: 1 1 1 2 2 2 2 1 cos 0,9 P U I P U I    ; 2 1 1 1 2 2 I U N I U N   12/ Máy biến thế có N 1 =1000;N 2 =50 (vòng dây). Nối 2 đầu đoạn mạch cuộn thứ cấp với cuộn dây không thuần cảm có r=10Ω; L=1/10π H. Biết tần số dòng điện f=50Hz; công suất tỏa nhiệt cuộn sơ cấp là 10W. Cho hiệu suất máy biến thế bằng 1 và hệ số công suất cosφ 1 =1. Tính U; I tại mạch sơ cấp: A. 320V;0,06A B. 280V;0,04A C. 480V;4.8A D. 220V;0,1A HD: 13/ Công suất hao phí trên đường dây tải là 500W. Sau đó người ta mắc vào mạch một tụ điện nên hao phí giảm đến cực tiểu 245W. Tìm hệ số công suất lúc đầu? A. 0,65 B. 0,8 C. 0,75 D. 0,7 HD: 2 2 2 cos P R P U    ;   1 2 min 2 2 1 cos cos 1 cos Max Max P P           14/ Đặt điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng U không đổi vào hai đầu cuộn sơ cấp của một máy biến áp thì điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn thứ cấp để hở là 100V. Nếu giữ nguyên số vòng dây của cuộn sơ cấp, giảm số vòng dây cuộn thứ cấp đi 100 vòng thì điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn thứ cấp để hở là 90V. Nếu giữ nguyên số vòng dây của cuộn thứ cấp như ban đầu, giảm số vòng dây của cuộn sơ cấp đi 100 vòng thì điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn thứ cấp để hở là 112,5V. Giá trị của U bằng A. 40V B. 90V C. 125V D. 30V HD: 1 1 2 2 100 N U U N U   ; 1 1 2 2' 100 90 N U U N U    ; 1 1 2 2'' 100 112,5 N U U N U    15/ Một động cơ không đồng bộ ba pha đấu hình sao vào mạng điện xoay chiều ba pha, có điện áp dây 380V. Động cơ có công suất 10 kW, hệ số công suất 0,8. Cường độ dòng điện hiệu dụng đi qua mỗi cuộn dây có giá trị bao nhiêu? A. 18,99A B. 56,97A C. 32,89A D. 26,32A HD: 3 d p U U  ; 3 cos p p P U I   Trường THPT Phan Bội Châu, Di Linh 4 16/ Người ta truyền điện năng từ A đến B. Ở A dùng một máy tăng áp còn ở B dùng một máy hạ áp, dây dẫn từ A đến B có điện trở 40 Ω. Cường độ dòng điện hiệu dụng trên dây dẫn là 50A, công suất hao phí trên dây do tỏa nhiệt chiếm 5% công suất tiêu thụ ở B, điện áp hiệu dụng ở cuộn thứ cấp máy hạ áp là 200V. Biết cường độ dòng điện và điện áp luôn cùng pha. Bỏ qua hao phí trên các máy biến áp. Ở hạ thế tỉ số giữa số vòng dây cuộn sơ cấp và số vòng dây cuộn thứ cấp bằng: A. 19 B. 190 C. 20 D. 200 HD: 2 1 5% P I R P    ; 1 1 1 1 P U I U   ; 1 1 2 2 N U N U  17/ Trong một giờ thực hành một học sinh muốn một quạt điện loại 180V−120W hoạt động bình thường dưới điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng 220V, nên mắc nối tiếp với quạt một biến trở. Ban đầu học sinh đó để biến trở có giá trị 70Ω thì đo thấy cường độ dòng điện hiệu dụng trong mạch là 0,75A và công suất của quạt điện đạt 92,8%. Muốn quạt hoạt động bình thường thì phải điều chỉnh biến trở như thế nào? A. giảm đi 20Ω B. tăng thêm 12Ω C. giảm đi 12Ω D. tăng thêm 20Ω HD: Ta có 1 1 . 52,5 R U I R    ; 1 1 . . 92,8 P U I cos    1 1 111, 6 148, 48 0,75. cos U U     Từ giản đồ vecto, áp dụng đính lí hàm số cos ta được: 1 173,36 U V  suy ra 0,857 cos   Để quạt chạy bình thường, 1 180 , 120 U V P W   nên 1 0, 779 I A  Đến đây thì nên dùng vecto trượt chứ nếu giản đồ vecto bình thường chắc hơi khó nhìn, suy ra 45,3 58,15 R U V R    Vậy giảm 11,84Ω . 18/ Tại một điểm M có máy phát điện xoay chiều một pha có công suất phát điện và hiệu điện thế hiệu dụng hai đầu của máy phát đều không đổi. Nối hai cực của máy phát với một trạm tăng áp có hệ số tăng áp là k đặt tại đó. Từ máy tăng áp điện năng được đưa lên dây tải cung cấp cho một xưởng cơ khí cách xa điểm M. Xưởng cơ khí có các máy tiện cùng lại công suất khi hoạt động là như nhau. Khi hệ số k=2 thì ở xưởng cơ khí có tối đa 120 máy tiện cùng loại hoạt động. Khi hệ số k=3 thì ở xưởng cơ khí có tối đa 125 máy tiện cùng hoạt động. Do xảy ra sự cố ở trạm tăng áp người ta phải nối trực tiếp dây tải vào hai cực của máy phát điện. Khi đó ở xưởng cơ khí có thể có tối đa bao nhiêu máy tiện cùng hoạt động. Coi rằng chỉ có hao phí trên dây tải điện là không đáng kể. Điện áp và dòng điện trên dây tải luôn cùng pha A. 93 B. 112 C. 84 D. 108 HD: Tương tự bài 3 nhé . 1 BÀI TẬP VỀ MÁY ĐIỆN XOAY CHIỀU 1/ Từ một trạm phát điện xoay chiều một pha đặt tại vị trí M, điện năng được truyền tải đến nơi tiêu thụ N, cách M 180 km. Biết đường dây có điện trở tổng. mạch điện là cuộn dây có điện trở 8 r   , tiêu thụ công suốt 32 W với hệ số công suất 0,8. Điện năng được đưa từ máy phát điện xoay chiều một pha nhờ dây dẫn có điện trở 4 R   . Điện. điện xoay chiều một pha từ một trạm phát điện cách nơi tiêu thụ 10 Km. Dây dẫn làm bằng kim loại có điện trở suất 2,5.10 −8 Ωm, tiết diện 0,4 cm 2 , hệ số công suất của mạch điện là 0,9. Điện