PHÂN LOẠI các bài TOÁN về CÔNG SUẤT của DÒNG điện XOAY CHIỀU NHẰM GIÚP học SINH lớp 12 TRƯỜNG THPTQUẢNG XƯƠNG 4 NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG học tập

A - PHẦN MỞ ĐẦU I LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Hiện nay, hình thức thi trắc nghiệm khách quan áp dụng kì thi tốt nghiệp tuyển sinh cao đẳng, đại học yêu cầu việc nhận dạng để giải nhanh câu trắc nghiệm, đặc biệt câu trắc nghiệm định lượng cần thiết để đạt kết cao kì thi Đối với Vật Lý có câu trắc nghiệm định lượng khó mà chưa gặp chưa giải qua lần thí sinh khó mà giải nhanh xác Trong phần “Dòng điện xoay chiều” phần “Công suất dòng điện xoay chiều” phần hay, khó thiếu đề thi ĐẠI HỌC- CAO ĐẲNG Để giúp em học sinh nhận dạng câu trắc nghiệm định lượng từ giải nhanh xác câu phần công suất dòng điện xoay chiều, trình giảng dạy phân loại chi tiết, đưa phương pháp giải nhanh số vận dụng điển hình Việc làm giúp học sinh khắc sâu kiến thức phần công suất, đạt kết cao trình học tập kì thi đại học cao đẳng tới Vì đúc rút kinh nghiệm xin trao đổi sáng kiến: “PHÂN LOẠI CÁC BÀI TOÁN VỀ CÔNG SUẤT CỦA DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU NHẰM GIÚP HỌC SINH LỚP 12 TRƯỜNG THPTQUẢNG XƯƠNG NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG HỌC TẬP” II ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI ÁP DỤNG Đối tượng sử dụng đề tài: Giáo viên dạy môn Vật lý lớp 12 tham khảo để hướng dẫn học sinh giải tập Học sinh học lớp 12 luyện tập để kiểm tra, thi môn Vật Lý Phạm vi áp dụng: Phần công suất mạch điện xoay chiều R, L, C mắc nối tiếp chương trình Vật Lý 12 III PHƯƠNG PHÁP Xác định đối tượng áp dụng đề tài Tập hợp lý thuyết sách giáo khoa, tập điển hình sách tập, đề thi tốt nghiệp THPT, thi tuyển sinh ĐẠI HỌC- CAO ĐẲNG năm qua phân chúng thành tập minh họa dạng tập Hệ thống công thức, kiến thức liên quan phương pháp giải cho dạng Có lời giải tập minh họa để em học sinh kiểm tra so sánh với giải Cuối phần có câu trắc nghiệm luyện tập đề thi ĐH – CĐ IV ĐIỂM MỚI TRONG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU - Xác định điều kiện công suất tiêu thụ đoạn mạch điện trở R đạt cực đại phần tử R L C f thay đổi - Xác định hai giá trị R L C f đoạn mạch có hai giá trị công suất P1 = P2 - Tóm tắt kiến thức bảng ghi nhớ chung B PHẦN NỘI DUNG I Cơ sở lý luận: Công suất tiêu thụ mạch RLC không phân nhánh + Công thức tức thời: P = UI cos ϕ + UI cos( 2ωt + ϕ ) + Công suất trung bình: P = UI cos ϕ = RI 2 + Công suất tiêu thụ mạch điện xoay chiều: P = UI cos ϕ R ( Cosϕ có giá trị từ đến 1) Z + Hệ số công suất: cos ϕ = + Biến đổi dạng khác: P = RI = U R I = U R2 R U 2R P = ZI cos ϕ , P = Z cos ϕ = UR U Ý nghĩa hệ số công suất cos ϕ + Trường hợp cos ϕ = 1-> ϕ = : Mạch có R, mạch RLC có cộng hưởng điện ( Z L = Z C ) thì: P = P max = UI = U2 R π + Trường hợp cos ϕ = tức ϕ = ± : Mạch có L, C, có L C mà R Thì: P = Pmin = + Công suất hao phí đường dây tải là: Php = rI = rP U cos ϕ + Với r ( Ω ) điện trở đường dây tải điện + Nếu cos ϕ nhỏ Php lớn người ta phải tìm cách nâng cao cos ϕ Quy định cos ϕ ≥ 0,85 Với điện áp U dụng cụ dùng điện tiêu thụ công suất P, tăng cos ϕ để giảm cường độ hiệu dụng I từ giảm hao phí tỏa nhiệt dây + Để nâng cao hệ số công suất cos ϕ mạch cách thường mắc thêm tụ điện thích hợp vào mạch điện cho cảm kháng dung kháng mạch xấp xỉ để cos ϕ ≈ II Phân loại dạng tập R thay đổi để P = Pmax + Tìm công suất tiêu thụ cực đại đoạn mạch U2 P = RI = R = R + Z L − ZC Ta có ( ) U2 R+ Do U = Const nên để P = Pmax (Z (Z L L − ZC R − ZC R ) ) , đạt giá trị Áp dụng bất đẳng thức cosi cho số dương R ( Z L − Z C ) ta được: 2 ( Z L − ZC ) R+ R Vậy R + ≥ ( Z L − Z C ) R 2 ( Z L − ZC ) R 2Z R L − ZC Z L − Z C lúc dấu “=” bất đẳng thức xảy nên ta có R = Z L − Z C Khi Z = R 2, I = U R π ; cos = = , ϕ = ± ⇒ tan ϕ = R Z Pmax = U2 2R Pmax = U2 Z L − ZC U Và I = I max = Z − Z L C Qua dạng gặp toán tìm công suất cực đại R thay đổi U2 học sinh đưa đáp án R = Z L − Z C Pmax = có 2R thể áp thêm cho dòng điện Ví dụ 1: Cho mạch điện hình vẽ R 2.10 F , U AB = 200 cos 100πt (V ) Biết L = H , C = π π L C R có giá trị để công suất tỏa nhiệt R lớn nhất? Tính công suất A 50 Ω;200W B.100 Ω;200W C 50 Ω;100W D B.100 Ω;100W Giải: Ta có: Z L = ωL = 100Ω ; ZC= = 50Ω ; U = 100 2V ωC Công suất nhiệt R: P= I 2R = U 2R = R + ( Z L − ZC ) U2 ( Z L − ZC ) R+ R Theo bất đẳng thức Cosi: Pmax khiR = hay R = Z L − Z C = 50Ω ≥ Pmax = (Z L − Z C ) R U2 = 200 W Chọn A 2R Ví dụ 2: Cho mạch R, L, C R thay đỏi được, U = U RL =100 V, UC = 200V Xác định công suất tiêu thụ mạch Biết tụ điện có điện dung C= 10 −4 (F) tần số dòng điện f = 50 Hz 2π A 100W B 100 2W U C 200W D 200 2W 200 C Giải: I = Z = 200 = 1A Từ liệu đề cho, dễ dàng chứng minh C cos ϕ = 2 Công suất P = UI cos ϕ = 10 2 = 100W Chọn A 2 R thay đổi để có công suất P (p < P max): Có hai giá trị R1, R2, cho công suất P < Pmax 2.1 Tìm R để mạch có công suất P: P = RI ⇔ P = R.U U2 2 ⇔ R − R + ( Z L− Z C ) = 2 P R + ( Z L−Z C ) Vậy R nghiệm phương trình bậc hai, dễ dàng giải phương trình để kết có nghiệm: R1 R2 U2 - Theo định lý Viet ta có: R1 + R2 = P Và R1.R2 = ( Z L− Z C ) Đây toán đọc trìu tượng thực tế áp dụng định R1 + R2 = lí Viet hàm bậc hai lại đơn giản dễ nhớ: R1.R2 = ( Z L− Z C ) U2 ; P Ví dụ 1: (Biện luận theo R) Cho mạch điện RLC nối tiếp có L, C không đổi mắc vào nguồn điện xoay chiều có U ω không đổi, R biến thiên, điện trở nhận giá trị R1 R2 góc lệch điện áp toàn mạch dòng điện mạch ϕ1 ,ϕ đồng thời công suất tiêu thụ mạch P1, P2 Bài giải: a Ta có P = I 2R = U2 U2 cos ϕ = R= Z2 R2 + ( Z L − ZC ) U2 (*) ( Z L − ZC ) R+ R U2 U2 = ( Z L − ZC ) P1 = P2 ta có R + ( Z L − Z C ) R + R1 R2 ⇒ R1 ( Z L − ZC ) R1 = R2 ( Z L − ZC ) ⇒ R −R = R2 ( Z L − ZC ) − ( Z L − ZC ) R2 R1  2 ⇒ R1 − R2 = ( Z L − Z C )  −  ⇔ R1.R2 = ( Z L − Z C )  R2 R1  ⇔ Z L − Z C / R1 = R2 / Z L − Z C ⇔ tan ϕ1 = tan ϕ ⇔ ϕ1 + ϕ = π / (2) b Từ (*) ta có P max R + ( Z L − Z C ) R ( Z L − ZC ) Theo BĐT Cosi ta có: R + R Dấu xảy khi: R = ( Z L − ZC ) R ≥ Z L − ZC ⇔ R Z L − ZC đó: Pmax = Và U2 U2 = 2R Z L − Z C Cosϕ = R AB = , Z AB I= U U U = = Z R Z L − ZC Ví dụ 2: Cho mạch điện hình vẽ: 10 −3 F , U AB = 200Cos100πt (V) Biết L = H , C = π 6π R phải có giá trị để công suất tỏa nhiệt R 240W? Ta có: P' = I R = RU ⇔ P ' R − U R + P ' ( Z L − Z C ) = 0(*) R + (Z L − Z C ) Ta có PT bậc 2: 240 R − (100 ) R + 240.1600 = Giải PT bậc 2: R1 = 30Ω hay R2 = 160 / 3Ω 2.2 Biết hai giá trị điện trở R R2 mạch có công suất P, tìm công suất Pmax Biết hai giá trị điện trở R1 R2 mạch có công suất P Ta có: R − U2 R + (Z L −Z C ) = p R1 R2 hai hai nghiệm phương trình Theo định lý Viet phương trình bậc hai ta có: R1 + R2 = U2 , P R1 R2 = ( Z L − Z C ) Với giá trị điện trở R1 R2 mạch có công suất P Tính R0 để mạch có công suất cực đại Pmax theo R1 R2 Với giá trị điện trở R0 để mạch có công suất cực R0 = Z L − Z C Với giá trị điện trở R1và R2 mạch có công suất P, R1 R2 = Z L − Z C suy R0 = R1 R2 R1 + R2 = Pmax R0 P Đây toán mang nhiều tính chất toán học phương pháp tổng quát biến đổi dài, với mức độ tư thông thường làm khó Nhưng sau đưa phương pháp cụ thể việc làm nhẹ nhàng nhiều Ví dụ 1 π Cho mạch điện xoay chiều: R, cuộn dây cảm L = ( H ), 10 −3 C= ( F ) Điện áp hai đầu đoạn mạch u = 120 cos100πt (V ) , R thay đổi 4π a Khi R = R0 Pmax Tính R0, Pmax? b Chứng minh có hai giá trị R R2 ứng với giá trị  R1.R2 = R02 P (P < Pmax) Và thỏa mãn hệ thức  R + R = P  max P R0 Giải: a Xác định R để Imax? Tính giá trị này? Cảm kháng Z L = ω.L = 100( Ω ) I= U = Z U R02 + ( Z L − Z C ) Pmax R0 ( Z L −Z C ) + R0 R0 + Dung kháng: Z C = ⇒ P = I R0 = U R0 = R02 + ( Z L − Z C ) U2 ( Z −Z C ) R0 + L R0 mà theo bất đẳng thức Cosi ta có ( Z L −Z C ) R0 ≥ Z L − ZC Nên Pmax R0 = Z L − Z C = 100 − 40 = 60( Ω ) U2 (120) = 120( W) = R0 2.60 Khi Pmax = = 40( Ω ) ωC b Chứng minh có hai giá trị R R2 ứng với giá trị  R1 R2 = R02 P (P < Pmax) thỏa mãn hệ thức:  R + R  = Pmax R0 P U R1 - Từ công thức tính công suất ta có: P1 = I R1 = 2 R1 + ( Z L − Z C ) - Khi R = R2 ⇒ P2 = I 22 R2 = U R2 R22 + ( Z L − Z C ) U2 U R2 P1 = P2 ⇔ = ⇔ R1.R22 − R1.R12 = ( R2 − R1 ).( Z L − Z C ) 2 R1 + ( Z L − Z C ) R2 + ( Z L − Z C ) ⇔ R1.R2 − R2 − R1 = ( R2 − R1 ).( Z L − Z C ) ⇒ R1.R2 = ( Z L − Z C ) = R02 (1) c Chứng minh hệ thức: R1 + R2 = Ta có: P = P1= I1 R1 = Pmax = Pmax P0 P U R1 U .R1 U2 = = (2) R12 + R1 + R2 R1 + R2 R12 + ( Z L − Z C ) U2 (3) Từ (2) (3) suy ra: 2R0 U2 2P 2R Vế phải = max R0 = U R0 = R1 + R2 = vế trái (ĐPCM) P R1 + R2 Công suất tiêu thụ cực đại mạch RLC có cộng hưởng Nếu giữ không đổi điện áp hiệu dụng U hai đầu đoạn mạch thay đổi tần số góc ω (hoặc thay đổi f, L, C) cho ωL = (hay ZL = ZC) ωC có cộng hưởng điện Điều kiện xảy tượng cộng hưởng mạch RLC nối tiếp: Z L − Z C ; ωL = ;ω = ωC LC * Lúc mạch có cộng hưởng thì: Tổng trở: Z = Z = R; U R = U R max = U Cường độ dòng điện: I = I Max = U R Công suất mạch có cộng hưởng đạt giá trị cực đại: P = Pmax = U2 R Mạch có cộng hưởng điện áp pha với cường độ dòng điện, nghĩa là: ϕ = ; ϕu = ϕi ; cos ϕ = Điện áp hai điểm M, B chứa L C đạt cực tiểu U LC = Với hai giá trị cuộn cảm L1 L2 mạch có công suất P1 = P2 ⇒ Z1 = Z 2⇒ Z L1 − Z C = Z L − Z C ⇒ Z C = Z L1 − Z L 2 Với L mạch có công suất cực đại theo (18) Z L = Z C suy ZL = Z L1 − Z L 2 ⇒L= L − L2 Vì dạng quen thuộc đơn giản tượng khảo sát ba đại lượng: L, C, f[ ω ] nên không chia nhỏ Việc làm giúp học sinh nhớ nhiều dạng có cách nhìn tổng quát “Hiện tượng cộng hưởng” đơn giản hóa vấn đề Với hai giá trị tụ điện C C2 mạch có công suất tìm C để Pmax Với hai giá trị tụ điện C1 C2 mạch có công suất P1 = P2 ⇒ Z1 − Z = Z L1 − Z C = Z L − Z C ⇒ Z L = Z C1 + Z C 2 Với điện dung tụ điện C mạch có công suất cực đại Theo (18) ZL = ZC kết hợp với (31) suy ra: ZC = 2C1 C 1 Z C1 + Z C 2 = + , C = , C C1 C C1 + C 2 10 Dạng toán có nhiều đề thi thông qua dạng ta áp dụng cho khảo sát L, từ giúp học sinh tự khảo sát thay đổi công suất theo L, làm nâng cao khả tư kích thích sáng tạo em Các đồ thị công suất dòng điện xoay chiều Đồ thị giúp em có cách nhìn rõ nét phụ thuộc công suất vào phần tử dòng điện 11 Ví dụ 1: 10 −4 (F ) Cho mạch RLC, thay đổi, U = 200 cos100πt (V) Khi C = C1 = 4π C = C2 = 10 −4 ( F ) mạch có công suất P = 200W Tính R L; Tính 2π hệ số công suất mạch ứng với C1, C2 + Khi C = C1 = 10 −4 = 400( Ω ) F ta có: Z c1 = ωC1 4π Tổng trở: Z1 = R + ( Z L − Z C1 ) = R + ( Z L − 400) - Công suất: P1 = I1 R = + Khi C = C2 = U 2R (1) R + ( Z L − 400) 10 −4 = 200( Ω ) F ta có: Z c2 = ωC 4π Tổng trở: Z = R + ( Z L − Z C ) = R + ( Z L − 200) U 2R ( 2) - Công suất: P2 = I R = 2 R + ( Z L − 200) 2 p1 = P2 ⇔ U R U R = ⇒ Z L = 300( Ω ) R + ( Z L − 400) R + ( Z L − 200) Từ (1) (2) ta có: P1 = P2 ⇒L= ZL = (H ) ω π Thay ZL = 300 ( Ω ) ( 200) R U 2R ⇔ 200 = ⇒ R = 100( Ω ) 2 R + ( Z L − 400) R + ( 300 − 400) 2 - Tìm R P1 = I1 R = - Hệ số công suất C = C1 = 10 −4 R 100 : cos ϕ1 = = = 4π Z1 100 2 - Hệ số công suất C = C = 10 −4 R 100 : cos ϕ = = = 2π Z 100 2 12 Ví dụ 2: Cho mạch điện RLC mắc nối thứ tự R, L, C, cuộn dây cảm có độ tự cảm L thay đổi được, điện trở R = 100 Ω Đặt vào hai đầu đoạn mạch hiệu điện xoay chiều có tần số f = 50Hz Thay đổi L người ta thấy L = L1 L = L2 = L1 công suất tiêu thụ đoạn mạch cường độ dòng điện tức thời vuông pha Giá trị L1 điện dung C là: π A L1 = ( H ); C = 3.10 −4 (F ) 2π 10 −4 (F ) C L1 = ( H ); C = π 3π π B L1 = ( H ); C = 10 −4 (F ) 3π 3.10 −4 (F ) D L1 = ( H ); C = 4π π Giải: Do công suất P1 = P2 ⇒ I1 = I ⇒ Z1 = Z 2 Do ( Z L1 − Z C ) = ( Z L − Z C ) Do Z L1 ≠ Z L nên Z L1 − Z C = Z C − Z L = Z C − Z L1 ⇒ 1,5Z L1 = 2Z C (1) Z L1 Z L1 − Z C Z L1 − ZC − Z L1 tan ϕ1 = = tan ϕ = Z L − Z C = = R 4R R R 4R ϕ1 + ϕ = Z c = 0,75Z L1 π Z ⇒ tan ϕ tan ϕ = − → Z L21 = 16 R − − − − Z L1 = R = 400Ω ⇒ L1 = L1 = ( H ) ω π 10 −4 = 300Ω ⇒ C = = (F ) ω.Z C 3π Chọn B Công suất tiêu thụ cực đại R: Ta có PR = RI = U2 R= ( R + r ) + ( Z L − ZC ) U2 U2 =  Z L − Z C + r  2r + X 2r +  R +  R   ( )  ( Z L − Z C ) + r   ⇒ R + X=   R   đạt giá trị Để PR:Pmax ta phải có 13 ( Z L − ZC ) + r 2 ⇒R= ⇒ R = ( Z L − ZC ) + r R Lúc Pmax = U2 2r + e r + ( Z L − Z C ) Lưu ý: Có ký hiệu r thay R0 Ví dụ 1: Một biến trở R mắc nối tiếp với cuộn dây có điện trở R = 15 Ω độ tự cảm L = H hình vẽ Biết điện áp hai đầu đoạn mạch 5π U AB = 40 cos100πt (V ) Công suất tỏa nhiệt biến trở đạt giá trị cực đại ta dịch chuyển chạy biến trở? Tính giá trị biến trở lúc Công suất cực đại đó? Giải: Cảm kháng: ZL= ωL = 20Ω;U = 40V Công suất tỏa nhiệt R: P = I 2R = U2R U2R = = ( R + R ) + Z L2 R + RR + R02 + Z L2 U2 R + Z L2 R+ + R0 R R02 + Z L2 R02 + Z L2 Vì 2R0 số không đổi ⇒ R = - Để Pmax R + R R Hay R = R02 + Z L2 = 25Ω Pmax = U2 = 20 W 2( R + R0 ) Ví dụ 2: Mạch điện xoay chiều gồm cuộn dây mắc nối tiếp với tụ điện Cuộn dây có điện trở r = 30 Ω , độ tự cảm L = 0,4 H , tụ điện có điện dung C π công suất tiêu thụ mạch có giá trị cực đại giá trị công suất cực đại bao nhiêu? 10 −4 F Pmax=120W A C = 2π C C = 10 −4 F Pmax= 120 W B C = π 10 −3 F Pmax=240W 4π D C = 14 10 −3 F Pmax= 240 W π Giải: Công suất: P = I r = Pmax U r r + (Z L − Z C ) 1 ⇔ ZC = Z L ⇔ = ωL ⇒ C = = ωC ω L Chọn C 15 10 −3 U 120 = F Pmax = = = 240W r 2.30 (100π ) 0,4 4π π III Tóm tắt công thức công suất Dạng toán Bài toán bản: Bài toán thuận: Cho Kết P = UI cos ϕ Bổ sung cos ϕ = P=RI2 đại lượng tìm P Cho P tìm L tìm C RU Z L − ZC = − R2 P U2 R = Z L − Z C ; Pmax = 2R U R2 − R + ( Z L − ZC ) = P U2 R1 + R2 = P Tìm R để Pmax Cho P tìm R Biết hai giá trị điện trở R1 R2 mạch có công suất P Biết hai giá trị điện trở R1 R2 R0 = R1 R2 mạch có công suất P Với giá trị P= R Z U2 R1 + R2 Pmax = U2 2R Pmax = U2 2( R + r ) điện trở R0 mạch có công suất cực đại Pmax Mạch có RLC cuộn dây có điện trở R + r = Z L − ZC r (R, L, r, C) Tìm R để công suất R cực đại Prmax Mạch có RLC cuộn dây có điện trở R = r + ( Z L − ZC ) r (R, L, r, C) Tìm R để công suất toàn mạch cực đại Prmax Thay đổi f (hay ω ) L C để Khi mạch có cộng hưởng Pmax Z L = Z C ; ωL = Với hai giá trị tần số ω = ω1 công ω0 = ω1ω2 hay suất P có giá trị Với ω = ω1 f = Pmax Với hai giá trị cuộn cảm L1 L2 ZC = mạch có công suất ωC P = Pmax = U2 R P = Pmax = U2 R f1 f Z L1 + Z L , Z L1 + Z L L + L2 ,L = 2 Z + ZC2 Z L = C1 P = Pmax U2 = R ZL = Với L mạch có công suất cực đại Với hai giá trị tụ điện C1 C2 16 P = Pmax = U2 R mạch có công suất ZL = Với điện dung tụ điện C mạch có Z C1 + Z C 2C1 C ,C = C1 + C công suất cực đại Thông qua bảng tóm tắt giáo viên, học sinh có cách nhìn tổng quát cụ thể dạng toán phương pháp giải kết từ giúp học sinh hiểu cách logic nên nhớ nhanh từ áp dụng làm tập hiệu IV Áp dụng đề đại học thức năm Tôi xin thống kê toán công suất đề thi đại học thức gần Giáo Dục Đào Tạo để vận dụng sáng kiến kinh nghiệm: “PHÂN LOẠI CÁC BÀI TOÁN VỀ CÔNG SUẤT CỦA DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU NHẰM GIÚP HỌC SINH LỚP 12 TRƯỜNG THPT QUẢNG XƯƠNG NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG HỌC TẬP” để thử nghiêm Đề năm 2009 Câu Đặt điện áp xoay chiều tần số f = 50 Hz giá trị hiệu dụng U = 80 V vào hai đầu đoạn mạch gồm R, L, C mắc nối tiếp Biết cuộn cảm có L = H, tụ điện có điện dung C = 0,6 π 10−4 F công suất tỏa nhiệt điện trở R 80 W π Giá trị điện trở R A 80 Ω B 30 Ω C 20 Ω D 40 Ω Câu Đặt điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng không đổi vào hai đầu đoạn mạch gồm biến trở R mắc nối tiếp với tụ điện Dung kháng tụ điện 100 Ω Khi điều chỉnh R hai giá trị R1 R2 công suất tiêu thụ đoạn mạch Biết điện áp hiệu dụng hai đầu tụ điện R = R hai lần điện áp hiệu dụng hai đầu tụ điện R = R2 Các giá trị R1 R2 A R1 = 50 Ω, R2 = 100 Ω B R1 = 40 Ω, R2 = 250 Ω C R1 = 50 Ω, R2 = 200 Ω D R1 = 25 Ω, R2 = 100 Ω 17 Câu Đặt điện áp u = 100 cos ωt (V), có ω thay đổi vào hai đầu đoạn mạch gồm điện trở R = 200 Ω, cuộn cảm L = điện dung 25 H tụ điện có 36π 10−4 F mắc nối tiếp Công suất tiêu thụ đoạn mạch 50 W Giá trị π ω A 150π rad/s B 50π rad/s C 100π rad/s D 120π rad/s Câu Đặt điện áp xoay chiều u = U 0cosωt có U0 không đổi ω thay đổi vào hai đầu đoạn mạch có R, L, C mắc nối tiếp Thay đổi ω cường độ dòng điện hiệu dụng mạch ω = ω1 cường độ dòng điện hiệu dụng ω = ω2 Hệ thức A ω1 + ω2 = B ω1.ω2 = C ω1 + ω2 = LC LC D ω1.ω2 = LC LC Câu Khi truyền công suất 20 MW đường dây tải điện 500 kV mà đường dây tải điện có điện trở 20 Ω công suất hao phí A 320 W B 500 W C 50 kW Câu Đặt điện áp u = 100cos(ωt + điện qua mạch i = 2cos(ωt + A 100 W D 32 kW π ) (V) vào hai đầu đoạn mạch RLC dòng π ) (A) Công suất tiêu thụ đoạn mạch B 50 W C 50 W D 100 W Câu Đặt điện áp xoay chiều u = U 0cos2πft, có U0 không đổi f thay đổi vào hai đầu đoạn mạch có R, L, C mắc nối tiếp Khi f = f đoạn mạch có cộng hưởng điện Giá trị f0 A LC B 2π LC C LC D π LC Đề năm 2010 Câu Đặt điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng không đổi, tần số 50 Hz vào hai đầu đoạn mạch mắc nối tiếp gồm điện trở R, cuộn cảm L tụ điện có 18 điện dung C thay đổi Điều chỉnh điện dung C đến giá trị 10−4 F 10−4 F 4π 2π công suất tiêu thụ đoạn mạch có giá trị Giá trị L A H 3π B H 2π C H π D H π Câu Đặt điện áp u = 200cos100πt (V) vào hai đầu đoạn mạch gồm biến trở R mắc nối tiếp với cuộn cảm có độ tự cảm H Điều chỉnh biến trở để π công suất tỏa nhiệt biến trở đạt cực đại, cường độ dòng điện hiệu dụng đoạn mạch A A B A C A D A Câu 10 Đặt điện áp u = U cosωt (V) vào hai đầu đoạn mạch gồm cuộn cảm mắc nối tiếp với biến trở R Ứng với hai giá trị R = 20Ω R2 = 80 Ω biến trở công suất tiêu thụ đoạn mạch 400 W Giá trị U A 400 V B 200 V C 100 V D 100 V 7.3 Đề 2011 Câu 11 Đặt điện áp xoay chiều u = 200 cos100π t (V ) vào hai đầu đoạn mạch AB gồm điện trở 100 Ω, cuộn cảm tụ điện mắc nối tiếp Khi đó, điện áp hai đầu tụ điện uc = 100 cos(100π t − π) (V) Công suất tiêu thụ đoạn mạch AB A 200 W B 100 W C 400 W D 300 W Câu 12 Đoạn mạch AB gồm hai đoạn mạch AM MB mắc nối tiếp Đoạn mạch AM gồm điện trở R1 = 40 Ω mắc nối tiếp với tụ điện có diện dụng C= 10−3 , đoạn mạch MB gồm điện trở R mắc nối tiếp với cuộn cảm F 4π Đặt vào A, B điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng tần số không đổi điện áp tức thời hai đầu đoạn mạch AM MB là: 19 u AM = 50 cos(100πt − 7π )(V) u MB = 150cos100πt (V) Hệ số công 12 suất đoạn mạch AB A 0,86 B 0,95 C 0,84 D 0,71 Câu 13 Đặt điện áp u = U0cosωt ( U0 ω không đổi) vào hai đầu đoạn mạch xoay chiều nối tiếp gồm điện trở thuần, cuộn cảm tụ điện có điện dung điều chỉnh Khi dung kháng 100 Ω công suất tiêu thụ đoạn mạch đạt cực đại 100 W Khi dung kháng 200 Ω điện áp hiệu dụng hai đầu tụ điện 100 V Giá trị điện trở A 100 Ω B 150 Ω C 160 Ω D 120 Ω Câu 14 Đặt điện áp u = 150 2cos100π t (V) vào hai đầu đoạn mạch gồm điện trở thuần, cuộn cảm tụ điện mắc nối tiếp điện áp hiệu dụng hai đầu điện trở 150 V Hệ số công suất mạch A B C D 3 Đề 2012 Câu 15: Đặt điện áp u = 400cos100πt (u tính V, t tính s) vào hai đầu đoạn mạch AB gồm điện trở 50 Ω mắc nối tiếp với đoạn mạch X Cường độ dòng điện hiệu dụng qua đoạn mạch A Biết thời điểm t, điện áp tức thời hai đầu AB có giá trị 400 V; thời điểm t + (s), cường độ dòng điện tức thời 400 qua đoạn mạch không giảm Công suất tiêu thụ điện đoạn mạch X A 400 W B 200 W C 160 W D 100 W Câu 16 Đặt điện áp u = U0cos ω t (U0 ω không đổi) vào hai đầu đoạn mạch AB theo thứ tự gồm tụ điện, cuộn cảm điện trở mắc nối tiếp Gọi M điểm nối tụ điện cuộn cảm Biết điện áp hiệu dụng hai đầu AM điện áp hiệu dụng hai đầu MB cường độ dòng điện 20 đoạn mạch lệch pha π so với điện áp hai đầu đoạn mạch Hệ số công suất 12 đoạn mạch MB A B 0,26 C 0,50 D 2 Đáp án Câu Đáp án 10 11 12 13 14 15 16 A C D B D C D C A B C C A B B C - KẾT LUẬN Thực tế áp dụng sáng kiến kinh nghiệm: “PHÂN LOẠI CÁC BÀI TOÁN VỀ CÔNG SUẤT CỦA DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU NHẰM GIÚP HỌC SINH LỚP 12 TRƯỜNG THPT QUẢNG XƯƠNG NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG HỌC TẬP” giảng dạy lớp 12 năm học 2012 – 2013 trường THPT Quảng Xương 4, Quảng Xương, Thanh Hóa nơi công tác cho thấy Với giáo viên có tài liệu tương đối hoàn chỉnh để giảng dạy đáp ứng yêu cầu ôn thi tốt nghiệp đại học cao đảng Với học sinh học xong có tranh tổng quát công suất mạch điện xoay chiều từ nhận dạng toán đề thi nhanh, giải xác đặc biệt hứng thú tập phần 21 C Cách giải tập theo suy nghĩ chủ quan cho ngắn gọn Nên để học tập đạt hiệu cao yêu cầu học sinh phải học kĩ lý thuyết, hiểu chất sau áp dụng phương pháp giải vào cụ thể, đến lúc thành thạo phương pháp cần áp dụng kết để rút ngắn thời gian trình làm thi Do thời gian eo hẹp nên việc phân loại tập nhanh, dễ hiểu chưa tối ưu Số lượng tập sưu tầm cho dạng chưa thật nhiều Rất mong góp ý bổ sung quý đồng nghiệp để góp phần hoàn thiện sáng kiến kinh nghiệm để từ áp dụng rộng rãi giảng dạy phần công suất mạch điện xoay chiều Xác nhận Ban Giám Hiệu Tôi xin cam đoan sáng kiến kinh nghiệm viết, không chép nội dung người khác Qu ảng xương, tháng 05 năm 2011 Tác giả Lê Khắc Toàn 22 MỤC LỤC A Phần mở đầu I.Lý chọn đề tài…………………………………………………… II Đối tượng phạm vi áp dụng ………………………………… III Phương pháp nghiên cứu …………………………………… IV Điểm kết nghiên cứu ………………………… .3 B Phần nội dung ……………………………… I Cơ sở lý luận: ……………………………… Công suất tiêu thụ mạch RLC không phân nhánh .3 Ý nghĩa hệ số công suất ……………………………… II Phân loại dạng tập ……………………………… .4 R thay đổi để P = Pmax ……………………………………… R thay đổi để có công suất P (p < Pmax): Có hai giá trị R1, R2, cho công suất P < Pmax ………………………………… 2.1 Tìm R để mạch có công suất P: …………………… 2.2 Biết hai giá trị điện trở R1 R2 mạch có công suất P, tìm công suất P ………………… Công suất tiêu thụ cực đại mạch RLC có cộng hưởng… Với hai giá trị tụ điện C1 C2 mạch có công suất tìm C để Pmax ……………………………… Công suất tiêu thụ cực đại R: ……………………… 11 III Tóm tắt công thức công suất ……………………… 13 IV Áp dụng đề thức năm .20 C KẾT LUẬN……………………………………………… 22 23 SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ TRƯỜNG THPT QUẢNG XƯƠNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM PHÂN LOẠI CÁC BÀI TOÁN VỀ CÔNG SUẤT CỦA DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU NHẰM GIÚP HỌC SINH LỚP 12 TRƯỜNG THPT QUẢNG XƯƠNG NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG HỌC TẬP Người thực hiện: Lê Khắc Toàn Chức vụ: Giáo viên SKKN thuộc lĩnh vực : Vật Lý THANH HÓA, THÁNG NĂM 2013 24 [...]... đề đại học chính thức các năm Tôi xin thống kê các bài toán về công suất trong các đề thi đại học chính thức gần đây của bộ Giáo Dục và Đào Tạo để chúng ta có thể vận dụng sáng kiến kinh nghiệm: “PHÂN LOẠI CÁC BÀI TOÁN VỀ CÔNG SUẤT CỦA DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU NHẰM GIÚP HỌC SINH LỚP 12 TRƯỜNG THPT QUẢNG XƯƠNG 4 NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG HỌC TẬP” để thử nghiêm 1 Đề năm 2009 Câu 1 Đặt một điện áp xoay chiều tần... nghiệm: “PHÂN LOẠI CÁC BÀI TOÁN VỀ CÔNG SUẤT CỦA DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU NHẰM GIÚP HỌC SINH LỚP 12 TRƯỜNG THPT QUẢNG XƯƠNG 4 NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG HỌC TẬP” trong giảng dạy lớp 12 năm học 2 012 – 2013 của trường THPT Quảng Xương 4, Quảng Xương, Thanh Hóa nơi tôi công tác cho thấy Với giáo viên có được một tài liệu tương đối hoàn chỉnh để giảng dạy đáp ứng được yêu cầu ôn thi tốt nghiệp cũng như đại học cao đảng... LUẬN……………………………………………… 22 23 SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ TRƯỜNG THPT QUẢNG XƯƠNG 4 SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM PHÂN LOẠI CÁC BÀI TOÁN VỀ CÔNG SUẤT CỦA DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU NHẰM GIÚP HỌC SINH LỚP 12 TRƯỜNG THPT QUẢNG XƯƠNG 4 NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG HỌC TẬP Người thực hiện: Lê Khắc Toàn Chức vụ: Giáo viên SKKN thuộc lĩnh vực : Vật Lý THANH HÓA, THÁNG 5 NĂM 2013 24 ...Dạng toán này có nhiều trong đề thi thông qua dạng này ta có thể áp dụng luôn cho khảo sát L, từ đó giúp học sinh có thể tự khảo sát sự thay đổi công suất theo L, làm nâng cao khả năng tư duy kích thích sự sáng tạo của các em Các đồ thị công suất của dòng điện xoay chiều Đồ thị này giúp các em có cách nhìn rõ nét hơn về sự phụ thuộc của công suất vào các phần tử dòng điện 11 Ví dụ 1: 10 4 (F ) Cho... đảng Với học sinh khi học xong có được bức tranh tổng quát về công suất của mạch điện xoay chiều và từ đó có thể nhận dạng các bài toán trong các đề thi rất nhanh, giải chính xác và đặc biệt là rất hứng thú khi là bài tập phần này 21 C Cách giải các bài tập theo suy nghĩ chủ quan của tôi cho là ngắn gọn Nên để học tập đạt hiệu quả cao thì yêu cầu học sinh phải học kĩ lý thuyết, hiểu được bản chất sau... Ví dụ 2: Mạch điện xoay chiều gồm một cuộn dây mắc nối tiếp với tụ điện Cuộn dây có điện trở r = 30 Ω , độ tự cảm L = 0 ,4 H , tụ điện có điện dung C thì π công suất tiêu thụ của mạch có giá trị cực đại và giá trị công suất cực đại bằng bao nhiêu? 10 4 F và Pmax =120 W A C = 2π C C = 10 4 F và Pmax= 120 2 W B C = π 10 −3 F và Pmax= 240 W 4 D C = 14 10 −3 F và Pmax= 240 2 W π 2 Giải: Công suất: P = I r... có công suất cực đại Với hai giá trị của tụ điện C1 và C2 16 P = Pmax = U2 R mạch có cùng công suất ZL = Với điện dung của tụ điện C mạch có Z C1 + Z C 2 2C1 C 2 ,C = 2 C1 + C 2 công suất cực đại Thông qua bảng tóm tắt trên đây giáo viên, học sinh có cách nhìn tổng quát cụ thể về dạng toán phương pháp giải và kết quả từ đó giúp học sinh hiểu một cách logic nên có thể nhớ nhanh từ đó áp dụng làm bài tập. .. ……………………………… 3 1 Công suất tiêu thụ trong mạch RLC không phân nhánh .3 2 Ý nghĩa của hệ số công suất ……………………………… 3 II Phân loại các dạng bài tập ……………………………… .4 1 R thay đổi để P = Pmax ……………………………………… 4 2 R thay đổi để có công suất P (p < Pmax): Có hai giá trị R1, R2, đều cho công suất P < Pmax ………………………………… 5 2.1 Tìm R để mạch có công suất P: …………………… 5 2.2 Biết hai giá trị của điện trở à R1 và... trị của điện trở à R1 và R2 mạch có cùng công suất P, tìm công suất P ………………… 6 3 Công suất tiêu thụ cực đại khi mạch RLC có cộng hưởng… 8 4 Với hai giá trị của tụ điện C1 và C2 mạch có cùng công suất tìm C để Pmax ……………………………… 9 5 Công suất tiêu thụ cực đại trên R: ……………………… 11 III Tóm tắt các công thức về công suất ……………………… 13 IV Áp dụng đề chính thức các năm .20 C KẾT LUẬN………………………………………………... H, tụ điện có điện dung C = 0,6 π 10 4 F và công suất tỏa nhiệt trên điện trở R là 80 W π Giá trị của điện trở thuần R là A 80 Ω B 30 Ω C 20 Ω D 40 Ω Câu 2 Đặt điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng không đổi vào hai đầu đoạn mạch gồm biến trở R mắc nối tiếp với tụ điện Dung kháng của tụ điện là 100 Ω Khi điều chỉnh R thì tại hai giá trị R1 và R2 công suất tiêu thụ của đoạn mạch như nhau Biết điện ... THANH HOÁ TRƯỜNG THPT QUẢNG XƯƠNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM PHÂN LOẠI CÁC BÀI TOÁN VỀ CÔNG SUẤT CỦA DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU NHẰM GIÚP HỌC SINH LỚP 12 TRƯỜNG THPT QUẢNG XƯƠNG NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG HỌC TẬP Người... kê toán công suất đề thi đại học thức gần Giáo Dục Đào Tạo để vận dụng sáng kiến kinh nghiệm: “PHÂN LOẠI CÁC BÀI TOÁN VỀ CÔNG SUẤT CỦA DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU NHẰM GIÚP HỌC SINH LỚP 12 TRƯỜNG THPT... 11 12 13 14 15 16 A C D B D C D C A B C C A B B C - KẾT LUẬN Thực tế áp dụng sáng kiến kinh nghiệm: “PHÂN LOẠI CÁC BÀI TOÁN VỀ CÔNG SUẤT CỦA DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU NHẰM GIÚP HỌC SINH LỚP 12 TRƯỜNG