Cường độ dòng điện hiệu dụng có thể nhận giá trị nào trong các giá trị sau?. Câu3: Một bếp điện có điện trở là 25W và độ tự cảm không đáng kể có thể sử dụng ở hiệu điện thế xoay chiều h
Trang 1DẠNG 1
GV:Nguyễn văn phường
TÍNH TỔNG TRỞ TÍNH CƯỜNG ĐỘ DỊNG ĐIỆN VÀ
ĐIỆN ÁP
• Tính tổng trở :
z = R2+ ( ZL2− ZC2) nếu mạch cĩ thêm r thì z = ( R r + )2+ ( ZL2− ZC2)
0 0
U U
z
I I
• Tính cường độ dịng điện hoặc điện áp từ định luật Ohm:
1 1
C
U
U
I
• Giữa các điện áp cĩ thể dùng cơng thức liên hệ:
U = U + U − U hay U2 = ( UR+ Ur)2+ ( UL2− UC2)
0
U = U + U − U
• Cũng cĩ thể dựa vào giản đồ vectơ quay biểu diễn tính chất cộng của các điện áp u=u1+u2
0 01 02
U r = U r + U r hay U U r = r1+ U r2
BÀI TẬP ÁP DỤNG.
Câu1: Đặt vào hai đầu điện trở R = 50W một hiệu điện thế xoay chiều có biểu thức: u = 100
2sin100pt (V). Cường độ dòng điện hiệu dụng có thể nhận giá trị nào trong các giá
trị sau?
A I = 2A B I = 2 2A C I = 2A D Một giá trị khác
Câu2: Một tụ điện có điện dung 1 10 F4
2
-p , mắc vào mạng điện xoay chiều có hiệu điện
thế hiệu dụng 100V, tần số f = 50Hz Cường độ dòng điện đi qua tụ điện là bao nhiêu? Hãy chọn đáp án ĐÚNG
khác
Câu3: Một bếp điện có điện trở là 25W và độ tự cảm không đáng kể có thể sử dụng ở hiệu điện thế xoay chiều hoặc một chiều Nối bếp điện với dòng điện xoay chiều có hiệu điện thế cực đại 100 2 Dòng điện hiệu dụng qua bếp có thể nhận giá trị nào sau đây?
A I=4 A B.I=8 A C I=4 2 A D Một giá trị khác
Câu4: Một cuộn dây có độ tự cảm 2 H
p , điện trở thuần không đáng kể Hiệu điện thế ở hai
đầu cuộn dây khi có một dòng điện xoay chiều tần số 50Hz và cường độ 1,5A chạy qua nó, đúng với giá trị nào sau đây:
Trang 2A U = 320V B U = 300V C U = 200V D U = 300 2
V
Câu5: Ở hai đầu một tụ điện có một hiệu điện thế xoay chiều 180V, tần số 50Hz Dòng điện
đi qua tụ điện có cường độ bằng 1A
Câu5a Điện dung C của tụ điện có thể nhận giá trị nào sau đây?
khác
Câu5b. Muốn cho dòng điện đi qua tụ điện có cường độ bằng 0,5A, phải thay đổi tần số dòng điện đến giá trị nào sau đây:
A Không thay đổi và bằng 50Hz B Tăng 2 lần và bằng 100Hz
C Giảm 2 lần và bằng 25Hz D tăng 4 lần và bằng 200Hz
GV: Nguyễn văn phường Câu6: Một đoạn mạch gồm cuộn dây chỉ có độ tự cảm L = 1
pHiệu điện thế và điện trở
thuần R = 100W mắc nối tiếp Đặt vào hai đầu đoạn mạch một hiệu điện thế một chiều U = 50V Cường độ dòng điện trong mạch nhận giá trị nào trong các giá trị sau?
Câu7: Một điện trở thuần R = 150W và một tụ điện có điện dung
4
10 3
-p mắc nối tiếp vào
mạng điện xoay chiều 150V, tần số 50Hz Trả lời các câu hỏi
Câu7a Cường độ dòng điện đi qua đoạn mạch nhận giá trị nào trong các giá trị sau?
Câu7b. Hiệu điện thế ở hai đầu điện trở thuần và tụ điện bằng bao nhiêu? Hãy chọn các kết quả ĐÚNG
A UR = 65,7 V và UL = 120 V B UR = 67,5 V và UL = 200 V
C UR = 67,5 V và UL = 150,9 V D Một giá trị khác
Câu8: Một đoạn mạch gồm một điện trở thuần R = 50W, một cuộn cảm có L = 1
pHiệu điện
thế, và một tụ điện có điện dung C = 2 10 F-4
p , mắc nói tiếp vào mạng điện xoay chiều có U
= 120V, tần số f = 50Hz Tổng trở của đoạn mạch có thể nhận giá trị nào sau đây?
Câu9: Cho một mạch điện gồm R, L, C mắc nối tiếp Biết: R = 6W; L =
2
3 H; C = 3 10 F
-p p ; Hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch: uAB = 120sin100pt Tổng trở của
mạch điện có thể nhận giá trị nào sau đây?
Trang 3A Z = 8W B Z = 12W C Z = 15W D Z = 12,5W
Câu10: Cho mạch điện xoay chiều R, L, C mắc nối tiếp Cuộn dây chỉ có hệ số tự cảm L =
0,1
p Hiệu điện thế; Điện trở thuần R = 10Wvà một tụ điện có điện dung C = 500 F m
vào hai đầu đoạn mạch một hiệu điện thế xoay chiều có tần số f = 50Hz và hiệu điện thế hiệu
dụng U = 100V Tổng trở Z của mạch điện có thể nhận giá trị nào trong các giá trị sau?
Dạng2
VIẾT BIỂU THỨC u(t) và i(t)
1 Mạch chỉ chứa R
điện áp cùng pha với cường độ dịng điện φu/i=0
i(t)=I0Cos(ωt) => u(t)=U0RCos(ωt) trong đĩ U0R=I0 R hoặc UR=I.R hoặc U0= U 2
2 Mạch chỉ cĩ L ( thuần cảm r=0)
điện áp nhanh pha hơn cường độ dịng điện π/2 hay φu/i=π/2
i(t)=I0Cos(ωt) => u(t)=U0LCos(ωt+
2
π
) ngược lại u(t)=U0LCos(ωt) => i(t)=I0
Cos(ωt-2
π
) trong đĩ ZL = L ω , U0L = I Z0 L, UL = I Z L
3 Mạch chỉ chứa C
điện áp chậm pha hơn cường độ dịng điện π/2 hay φu/i=-π/2
i(t)=I0Cos(ωt) => u(t)=U0L
Cos(ωt-2
π
) hoặc ngược lại u(t)=U0CCos(ωt) => i(t)=I0Cos(ωt+
2
π
) trong đĩ ZC 1
C ω
= , U0L = I Z0 L, UC = I Z C,
4 Mạch RLC nối tiếp
Điện áp và cường độ dịng điện lệch pha nhau một gĩc φ trong đĩ
tan ZL ZC UL UC U L U C
ϕ = − = − = − ( Vắng mặt phần tử nào thì trở kháng phần tử
đĩ bằng khơng)
i(t)=I0Cos(ωt+ ϕi) => u(t)=U0Cos(ωt+ ϕi+ u
i
ϕ ) hoặc ngược lại
u(t)=U0Cos(ωt+ ϕu) => i(t)=I0Cos(ωt+ ϕu- u
i
ϕ ) u
i
ϕ = ϕu- ϕi
Z được tìm như dạng 1
GV:Nguyễn văn phường
Trang 4DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU TRONG ĐOẠN MẠCH CHỈ CÓ
ĐIỆN TRỞ THUẦN, TỤ ĐIỆN HOẶC CUỘN DÂY THUẦN CẢM
Đoạn mạch chỉ có điện trở thuần R
Đoạn mạch chỉ có cuộn dây thuần cảm có
độ tự cảm L
Đoạn mạch chỉ có
tụ điện có điện dung C
Sơ đồ
mạch
Đặc điểm
Định luật
Ôm
R
U
0 =
L L Z
U
0 =
hoặc
C
C C Z
U
0 =
hoặc
Giản đồ vectơ : Giản đồ vectơ : Giản đồ vectơ :
- Điện trở R , đơn vị Ôm (Ω) - Cảm kháng Z L = ωL , đơn
vị Ôm (Ω)
- Dung kháng
C
ZC
ω
1
= , đơn vị
Ôm (Ω)
- Điện áp giữa hai đầu điện
trở thuần biến thiên điều hoà
cùng pha với dòng điện.
- Điện áp giữa hai đầu cuộn dây thuần cảm biến thiên điều hoà sớm pha hơn dòng điện góc
2
π
.
- Điện áp giữa hai đầu tụ điện biến thiên điều hoà trễ pha
hơn dòng điện góc
2
π
.
R
U 0
R
I r0
R
U r
R
I r
L
U 0
L
I r0
2
π
+
C
U 0 I r0C
2
π
−
L
U r
L
I r
2
π
+
C
U I rC
2
π
−
GV:Nguyễn văn phường
Trang 5U
R =
L
L L Z
U
I =
C
C C Z
U
I =
Bài tập vận dụng
Câu 3: Trong một đoạn mạch điện xoay chiều chỉ có điện trở thuần R, cường độ dòng điện chạy
+
=
6
cos
0
π
ωt I
trở thuần R là
A u = U0cos( ω + t ϕu) với U0 = I0R và ϕu = 0 B u = U0cos( ω + t ϕu) với
R
I
U0 = 2 0 và ϕu = 0
C u = U0cos( ω + t ϕu) với U0 = 2 I0R và
6
π
ϕu = D u = U0cos( ω + t ϕu) với
R
I
U0 = 0 và
6
π
Câu 4: Đoạn mạch điện xoay chiều gồm hai điện trở thuần R1 = 20 Ω và R2 = 40 Ω mắc nối tiếp
với nhau Đặt vào giữa hai đầu đoạn mạch một điện áp xoay chiều có biểu thức
) )(
100 cos(
2
A Dòng điện xoay chiều chạy qua hai điện trở thuần cùng pha với nhau
B Dòng điện xoay chiều chạy qua hai điện trở thuần có cùng cường độ hiệu dụng I = 2 A.
C Dòng điện xoay chiều chạy qua hai điện trở thuần có biểu thức i=2 2sin(100πt)(A)
D Dòng điện xoay chiều chạy qua hai điện trở thuần R1 và R2 có cường độ cực đại lần lượt là
I01 = 6 2 A và I02 = 3 2 A.
Câu 5: Đặt vào giữa hai đầu một đoạn mạch điện chỉ có điện trở thuần R = 220 Ω một điện áp
3 100 cos 2
, t tính bằng giây (s) Biểu thức cường
độ dòng điện chạy qua điện trở thuần R là
3 100 cos
6 100 cos
3 100 cos
6 100 cos
Câu 6: Đoạn mạch điện xoay chiều gồm hai điện trở thuần R1 = 60 Ω và R2 = 90 Ω mắc song
song với nhau Đặt vào giữa hai đầu đoạn mạch một điện áp xoay chiều có biểu thức
) ( 6 100 cos
2
, t tính bằng giây (s) Kết luận nào sau đây là không đúng ?
A Dòng điện xoay chiều chạy qua hai điện trở cùng pha với nhau và cùng pha với điện áp đặt
vào hai đầu đoạn mạch
B Dòng điện xoay chiều chạy qua hai điện trở R1 và R2 có cường độ hiệu dụng lần lượt là I1 =
3 A và I2 = 2 A.
C Dòng điện xoay chiều chạy qua hai điện trở có cùng biểu thức tức thời là
) ( 6 100
cos
2
D Dòng điện xoay chiều chạy qua hai điện trở R1 và R2 có cường độ cực đại lần lượt là I01 =
2
3 A và I02 = 2 2 A.
Câu 7: Biểu thức cường độ của dòng điện xoay chiều chạy qua một điện trở thuần R = 110 Ω là
) ( 2 100
cos
2
, t tính bằng giây (s) Biểu thức điện áp xoay chiều giữa hai đầu điện trở là
Trường THPT PHAN BỘI CHÂU GV:Nguyễn văn phường Năm học 2009-2010
Trang 6A u=220 2cos(100πt)(V) B u=110 2cos(100πt)(V).
2 100 cos 2
2 100 cos 2
Câu 8: Hai bóng đèn điện như nhau có cùng số ghi 110 V – 75 W được mắc nối tiếp nhau rồi mắc
vào điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng U = 220 V và tần số f = 50 Hz Xem dây tóc bóng đèn
chỉ có tác dụng như một điện trở thuần Chọn gốc thời gian là lúc dòng điện qua hai bóng đèn có
cường độ tức thời cực đại Biểu thức cường độ tức thời của dòng điện xoay chiều chạy qua hai
bóng đèn là
2 100 cos 682
,
B i ≈ 0 , 964 cos ( 100 π t ) ( A )
2 100 cos 364
,
D i ≈ 1 , 928 cos ( 100 π t ) ( A ) Câu 9: Hai bóng đèn điện như nhau có cùng số ghi 220 V – 25 W được mắc song song nhau rồi
mắc vào điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng U = 220 V và tần số f = 50 Hz Xem dây tóc
bóng đèn chỉ có tác dụng như một điện trở thuần Chọn gốc thời gian là lúc dòng điện qua hai
bóng đèn có cường độ tức thời cực đại Biểu thức cường độ tức thời của dòng điện xoay chiều
chạy qua mỗi bóng đèn là
A i ≈ 0 , 114 cos ( 100 π t ) ( A ) B i ≈ 0 , 161 cos ( 100 π t ) ( A )
2 100 cos 227
,
2 100 cos 321 ,
Câu 10: Một bóng đèn điện có ghi 220 V – 100 W được dùng với dòng điện xoay chiều tần số f =
50 Hz Xem dây tóc bóng đèn chỉ có tác dụng như một điện trở thuần Cho biết đèn sáng bình
thường Chọn gốc thời gian là lúc điện áp tức thời giữa hai đầu bóng đèn bằng không và ngay sau
đó thì điện áp tức thời có giá trị dương Biểu thức cường độ tức thời của dòng điện xoay chiều
chạy qua bóng đèn là
2 100 cos 455
,
B i ≈ 0 , 643 cos ( 100 π t ) ( A )
2 100 ( cos 643
,
D i ≈ 0 , 455 cos ( 100 π t ) ( A )
DẠNG 3&4
XÁC ĐỊNH R, L, C Phương pháp:
Xét xem
nếu cho
Cường độ hiệu
dụng I và hiều
điện thế
1 1
C
U
U I
tìm được (n-1) ẩn số Cho độ lệch
i
cho ϕu và ϕi thì
i
tan ZL ZC UL UC U L U C
0R R 0
c
Nếu mạch có R và r thì :
0R 0 R
0
c
Thường tính
os
R Z
c ϕ
=
Trường THPT PHAN BỘI CHÂU GV:Nguyễn văn phường Năm học 2009-2010
Trường THPT PHAN BỘI CHÂU GV:Nguyễn văn phường Năm học 2009-2010
Trang 7tan ZL ZC
R r
R r Z
c ϕ
+
=
Công suất P
hoặc nhiệt
lượng Q
2 2
( L C)
RU
P R I UIc
ϕ
nếu có R và r thì:
2 2
R r U
P R r I UIc
Thường sử dụng để tính I
P I R
R và r thì
P I
R r
=
áp dụng định luật Ohm tính các trở kháng cần tìm
CỘNG HƯỞNG ĐIỆN THƯỜNG PHỐI HỢP VỚI BÀI
TOÀN TÌM R,LC
( L C)
I
+ − Với U=const, R=const
Imax <=> Zmin
Zmin khi ZL=ZC hiện tượng cộng hưởng điện xẩy ra khi đó:
Nội dung câu hỏi của đề thường tìm L,C,ω,f để mạch thoả mãn điều kiện ở bản bên thì áp dụng các công thức đã trình bày, ngược và xuôi ( có vế phải suy ra vế trái và ngược lại)
ZL=ZC hay 1
LC
ω =
f= 1
2 π LC
⇔
ax min
m
I
2
ax .
m
U
P U I
R
ax
i
C ϕ = ⇒ ϕ =
( hay u và i cùng pha
U)
Zmin=R
UL=UC
(UR)max=U
C thay đổi (UL)max
L thay đổi (UC)max
L
U r ┴ U r hoặc U rC┴ U r
Trang 8Bài tập áp dụng
Câu1 đặt vào hai đầu cuộn dây có điện trở R=20Ω một hiệu điện thế xoay chiều u U = 0.sin ( ) ω t V .
Độ lệch pha giữa hiệu điện thế và cường độ dòng điện trong mạch là
3 rad
π
.Cảm kháng của cuộn dây này
là :
A.20 3 Ω B.10 3 Ω C.10Ω D.10 3
3.1) Biết uAB = 60 2sin 100πt (V) Ampe kế chỉ 1A, vôn kế V1 chỉ
80V, vôn kế V2 chỉ 28V Dung kháng của tụ điện là:
Câu1. Chọn câu đúng Cho mạch điện xoay chiều như hình vẽ (Hình
3.2), trong đó R = 100 Ω ; C =
4
10 F 2
−
π ; L là cuộn dây thuần cảm, có độ
tự cảm L Nếu dòng điện trong mạch trễ pha so với hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch góc
4
π
thì độ tự cảm L có giá trị:
0,318.10 H−
Câu3 Chọn câu đúng Cho mạch điện như hình vẽ (Hình 3.3) , cuộn
dây thuần cảm có độ tự cảm thay đổi được Đặt vào hai đầu đoạn mạch hiệu điện thế
AB
u = U 2 sin120 t(V) π , trong đó U là hiệu điện thế hiệu dụng, R = 30 3 Ω Biết khi L
= 3 H
4 π thì R
3
2
= và mạch có tính dung kháng Điện dung của tụ điện là:
A 221 µ F B 0,221 µ F C 2,21 µ F D 22,1 µ F
Câu4 Chọn câu đúng Cho mạch điện như hình vẽ (Hình 3.3) , cuộn dây thuần cảm có
độ tự cảm L = 3 H
4 π , tụ điện có điện dung C = 22,1 µ F, R = 30 3 Ω Đặt vào hai đầu
đoạn mạch hiệu điện thế uAB = U 2 sin120 t(V) π , trong đó U là hiệu điện thế hiệu dụng
Góc lệch pha giữa hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch với cường độ dòng điện là:
A
3
π
6
π
4
π
2
π
ϕ =
Câu5 Một đoạn mạch điện gồm cuộn dây có điện trở thuần r = 10Ω và độ tự cảm L =
(10-1/π)H mắc nối tiếp với điện trở thuần R = 20Ω và tụ điện C = (10-3/4π)F Đặt vào hai
đầu đoạn mạch một hiệu điện thế u = 180 2 cos(100πt)V Độ lệch pha của hđt giữa hai
đầu cuộn dây và hai đầu tụ điện là:
D π/4
A B
Hình 3.7
Hình 3.2
Hình 3.3
Hình3.1
Trường THPT PHAN BỘI CHÂU GV:Nguyễn văn phường Năm học 2009-2010
Trang 9B C L,r R
A
Câu6. Đặt vào hai đầu đoạn mạch hiệu điện thế xoay chiều uAB = U 2 sin120 t(V) π ,
L = H; L = H; r = 30Ω; R = 90Ω
3π π Tổng trở của đoạn mạch AB là: (L1ntL2)
(10-1/π)H mắc nối tiếp với điện trở thuần R = 20Ω và tụ điện C = (10-3/4π)F Đặt vào hai
đầu đoạn mạch một hiệu điện thế u = 180 2 cos(100πt)V Độ lệch pha của hđt giữa hai
đầu cuộn dây và hai đầu tụ điện là:
D π/4
Câu8. Nếu mắc nối tiếp điện trở R = 50Ω với cuộn dây thuần cảm cĩ L = (1/2π)H thì
cường độ hiệu dụng trong mạch là 2 A Nếu thay R bằng tụ điện cĩ điện dung C thì
cường độ dịng điện tăng lên 2 lần Giá trị của điện dung C là:
A 4 10−4
4
10 2
4
10
1 −
D 10 4
4
mạch bằng 50Hz và các giá trị hiệu dụng UR = 30V, UC = 40V, I = 0,5A Kết luận nào
khơng đúng?
A Tổng trở Z = 100 Ω B Điện dung của tụ C = 125/ π µ F
C uC trễ pha 530 so với uR D Cơng suất tiêu thụ P = 15W.
Câu10. Một đoạn mạch điện xoay chiều gồm R, L, C nối tiếp Biết tần số dịng điện
qua mạch bằng 100Hz và các giá trị hiệu dụng: U = 40V, UR = 20 3 V, UC = 10V, I =
0,1A Chọn kết luận đúng.
A Điện trở thuần R = 200 3 Ω B Độ tự cảm L = 3/ π H
C Điện dung của tụ C = 10-4/ π F D Cả A, B, C đều đúng.
Dạng 5
CƠNG SUẤT -HỆ SỐ CƠNG SUẤT
Cơng suất :
2 2
( L C)
RU
P R I UIc
ϕ
nếu cĩ R và r thì:
2 2
R r U
P R r I UIc
0
c
0
c
Chú ý đến bài tốn cộng hưởng điện ở dạng 3 & 4
Bài tập vận dụng
1 Sử dụng các dữ kiện sau:Cho mạch điện như hình vẽ (H.14).Biết: R= 80W; r=20W; L=2 H
p
Tụ C có điện dung biến đổi được.Hiệu điện thế :
u AB =120 2cos100pt (V) Trả lời các câu hỏi
Trường THPT PHAN BỘI CHÂU GV:Nguyễn văn phường Năm học 2009-2010
Trường THPT PHAN BỘI CHÂU GV:Nguyễn văn phường Năm học 2009-2010
Trang 10a) Điện dung C nhận giá trị nào sau đây thì cường độ dòng điện chậm pha hơn uAB một góc
4
p
? Cường
độ dòng điện khi đó bằng bao nhiêu? Hãy chọn kết quả ĐÚNG?
A
4
10
C = - F ; I = 0,6 2 A.
4
10
C F ; I = 6 2 A.
4
-= p
C
4
2.10
C = - F ; I = 0,6 A.
p D
4
3.10
C F ; I = 2 A.
2
-= p
b) Điện dung C phải nhận giá trị bao nhiêu để công suất trên mạch đạt cực đại Công suất tiêu thụ
trong mạch lúc đó là bao nhiêu? Hãy chọn kết quả đúng trong các kết quả dưới đây?
4
max
10
C F ; P = 144 W.
2
-=
p
C
4
max
3.10
C F ; P =164 W.
2
-=
4
max
10
C F ; P = 100 W.
4
-=
p
2 Sử dụng các dữ kiện sau:Cho mạch điện gồm điện trở thuần R=50W, một cuộn dây thuần cảm
kháng L= 1 H
2p và một tụ điện có dung C thay đổi được mắc nối tiếp Hiệu điện thế hai đầu đoạn
mạch có giá trị hiệu dụng U =150 V, tần số f=50 Hz Trả lời các câu hỏi
a) Cho C 1 10 F-4
=
p Biểu thức nào sau đây ĐÚNG với biểu thức dòng điện trong mạch:
A i 3 3cos(100 t ) (A).
4
p
4
p
-C i 3cos(100 t ) (A).
4
p
= p + D Một biểu thức độc lập khác
b) Điện dung C phải có giá trị bao nhiêu để trong mạch xảy ra hiện tượng cộng hưởng? Công suất tiêu
thụ khi đó là bao nhiêu? Hãy chọn kết quả ĐÚNG trong những kết quả sau:
A C 1 .10 (F) ; P = 450 W3
5
-=
3
1
C 10 (F) ; P = 400 W
-=
p
C C 2 .10 (F) ; P = 350 W3
5
-=
3
1
C 10 (F) ; P = 250 W
2
-=
p
3 Sử dụng dữ kiện sau: Chọn đoạn mạch điện gồm điện trở thuần R, cuộn dây chỉ có độ tự cảm L
và tụ điẹn C mắc nối tiếp Hiệu điện thế ở hai đầu đoạn mạch là u = 150 2cos100pt (V) Biết L
= 2
pH,
C = 5 10 4
4
-p F Công suất tiêu thụ trong mạch là P = 90W. Trả lời các câu hỏi
Trường THPT PHAN BỘI CHÂU GV:Nguyễn văn phường Năm học 2009-2010