Bài 33. Bài tập về dòng điện xoay chiều

Bài 33. Bài tập về dòng điện xoay chiều tài liệu, giáo án, bài giảng , luận văn, luận án, đồ án, bài tập lớn về tất cả c...

Giáo án Vật lý 12 nâng cao - TIẾT 52-53-54: BÀI TẬP VỀ DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU. A. Mục tiêu bài học: I. Kiến thức - Biết vận dụng các công thức và dùng giản đồ vectơ để giải các bài tập về mạch điện xoay chiều nối tiếp. II. Kỹ năng - Giải được các bài tập đơn giản đến phức tạp về máy điện và sự truyền tải điện. B. Chuẩn bị: 1. Giáo viên: 1. Tóm tắt kiến thức: + Mạch điện xoay chiều không phân nhánh: i = I 0 cos(t +  0 ) thì u = U 0 cos(t +  0 + ). Với u = u R + u L + u C ; U 0 = I 0 .Z, U = I.Z; Z là tổng trở của mạch Z = 22 )ZZ(R CL  ; U = 22 )UU(U CLR  ; U R = IR ; U L = IZ L ; U C = IZ C là hiệu điện thế hai đầu R , L , C tg = 0 00 R CL R CLCL U UU U UU R ZZ      + Công suất: P = UIcos = I 2 R = U 2 R/Z = U R I Với I.U P U U U U Z R cos 0 0ñ ñ  2. Một số bài tập: Từng bài: GV gọi học sinh đọc kỹ đầy bài. Yêu cầu học sinh tóm tắt, xác định đại lượng đã cho và cấn tìm. Căn cứ vào đầu bài và kiến thức đã biết, tìm phương pháp giải. Trước hết giải bằng chữ, sau đó thay số ra kết quả cuối cùng. a) Kiến thức và dụng cụ: - Một số bài tập trong SGK và SBT. - Những điều cần lưu ý trong SGV. b) Phiếu học tập: P1. Một máy biến thế có số vòng cuộn sơ cấp và thứ cấp lần lượt là 2200vòng và 120vòng. Mắc cuộn sơ cấp với mạng điện xoay chiều 220V – 50Hz, khi đó hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai đầu cuộn thứ cấp để hở là A. 24V. B. 17V. C. 12V. D. 8,5V. P2. Một máy biến thế có số vòng cuộn sơ cấp là 2200vòng. Mắc cuộn sơ cấp với mạng điện xoay chiều 220V – 50Hz, khi đó hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai đầu cuộn thứ cấp để hở là 6V. Số vòng của cuộn thứ cấp là A. 85 vòng. B. 60 vòng. C. 42 vòng. D. 30 vòng. P3. Một máy biến thế có số vòng cuộn sơ cấp là 3000vòng, cuộn thứ cấp 500vòng, được mắc vào mạng điện xoay chiều tần số 50Hz, khi đó cường độ dòng điện qua cuộn thứ cấp là 12A. Cường độ dòng điện qua cuộn sơ cấp là A. 1,41A. B. 2,00A. C. 2,83A. D. 72,0A. P4. Điện năng ở một trạm phát điện được truyền đi dưới hiệu điện thế 2kV và công suất 200kW. Hiệu số chỉ của các công tơ điện ở trạm phát và ở nơi thu sau mỗi ngày đêm chênh lệch nhau thêm 480kWh. Công suất điện hao phí trên đường dây tải điện là A. P = 20kW. B. P = 40kW. C. P = 83kW. D. P = 100kW. P5. Điện năng ở một trạm phát điện được truyền đi dưới hiệu điện thế 2kV và công suất 200kW. Hiệu số chỉ của các công tơ điện ở trạm phát và ở nơi thu sau mỗi ngày đêm chênh lệch nhau thêm 480kWh. Hiệu suất của quá trình truyền tải điện là A. H = 95%. B. H = 90%. C. H = 85%. D. H = 80%. P6. Điện năng ở một trạm phát điện được truyền đi dưới hiệu điện thế 2kV, hiệu suất trong quá trình truyền tải là H = 80%. Muốn hiệu suất trong quá trình truyền tải tăng đến 95% thì ta phải A. tăng hiệu điện thế lên đến 4kV. B. tăng hiệu điện thế lên đến 8kV. C. giảm hiệu điện thế xuống còn 1kV. D. giảm hiệu điện thế xuống còn 0,5kV. c) Đáp án phiếu học tập: 1(C); 2(B); 3(B); 4(A); 5(B); 6(A). 5.115. Cho đoạn mạch xoay chiều gồm cuộn dây có điện trở thuần R = 100Ù, hệ số tự cảm )H( 1 L   mắc nối tiếp với tụ điện )F( 2 10 C 4    . Đặt vào hai đầu đoạn mạch một hiệu điện thế xoay chiều có dạng u = 200sin(100ðt)V. Biểu thức hiệu điện thế tức thời giữa hai đầu cuộn dây là A. u d = 200sin(100ðt + 2  )V. B. u d = 200sin(100ðt + 4  )V. C. u d = 200sin(100ðt - 4  )V. D. u d = 200sin(100ðt)V. 5.116. Đoạn mạch xoay chiều gồm tụ điện có điện dung )F( 10 C 4    mắc nối tiếp với điện trở thuần có giá trị thay đổi. Đặt vào hai đầu đoạn mạch một hiệu điện thế xoay chiều có dạng u = 200sin(100ðt)V. Khi công suất tiêu thụ trong mạch đạt giá trị cực đại thì điện trở phải có giá trị Ngơ văn Kính - Trường THPT Tiểu La - Quảng Nam Câu hỏi: Một đoạn mạch R,L,C mắc nối tiếp.Viết cơng thức tính : tổng trở, cơng thức định luật Ohm, cơng thức tính góc lệch pha u so với i, cơng suất Trả lời: Z = R + (ZL − ZC )2 Z L − ZC tan ϕ = R I = U Z P = UIcosϕ GIỚI THIỆU BÀI TẬP VỀ DỊNG ĐIỆN XOAY CHIỀU I Bài tập đoạn mạch R,L,C mắc nối tiếp (Tiết 42) II Bài tập loại máy điện (Tiết 43) III.Bài tập liên hệ dòng điện xoay chiều loại máy điện (Tiết 44) BÀI TẬP VỀ ĐOẠN MẠCH R, L, C MẮC NỐI TIẾP Tiết 42: Bài tập Bài tập Bài tập Câu hỏi trắc nghiệm Tiết 42: BÀI TẬP VỀ ĐOẠN MẠCH R, L, C MẮC NỐI TIẾP Bài tập 1: Một cuộn dây mắc vào điện áp xoay chiều 100V – 50 Hz cường độ dòng điện qua cuộn dây A độ lệch pha u i π/4 rad Tìm tổng trở, điện trở độ tự cảm cuộn dây *Hướng dẫn: + Phân tích: Cuộn dây chứa hai thành phần : điện trở r cảm kháng ZL nên u cuộn dây sớm pha i π/4 rad Tiết 42: BÀI TẬP VỀ ĐOẠN MẠCH R, L, C MẮC NỐI TIẾP Bài tập 1: + Có U I  Zcd = ?, Zcd = r + Z L + tan φcd = ZL/r *Kết quả: + Zcd =50 Ω + ZL= r = 50 Ω + L = 1/2π H Hết tập Bài tập Bài tập Bài tập Câu hỏi trắc nghiệm Tiết 42: BÀI TẬP VỀ ĐOẠN MẠCH R, L, C MẮC NỐI TIẾP Bài tập Một biến trở mắc nối tiếp với tụ điện hình vẽ biết uAB= 250 cos( 100πt + π/6) V, R1=50Ω, C=100/π µF, UAB khơng đổi a/ Tìm cơng suất tiêu thụ đoạn mạch b/ Mắc thêm cuộn dây tập vào đoạn mạch AB: b1.Viết biểu thức i u cuộn dây b2 Tìm R=? để cơng suất tiêu thụ R’ lớn nhất, tìm cơng suất đó? R A * C B * Tiết 42: BÀI TẬP VỀ ĐOẠN MẠCH R, L, C MẮC NỐI TIẾP Bài tập Hướng dẫn: R A a/ Tìm cơng suất *Phân tích: P1 = UIcosφ = I2.R1 ; Có U, ZR1C  I , *Kết quả: ZR1C = 50 Ω I= A P1 = 250 W C B Tiết 42: BÀI TẬP VỀ ĐOẠN MẠCH R, L, C MẮC NỐI TIẾP Bài tập 2: R, R C Hướng dẫn: A B L b1/Viết i, ucd =? Phân tích: *Dạng i: i = Iocos(100πt + π/6 - φAB) *Dạng ucd: ucd= Uocdcos(100πt + π/6 - φAB + φcd) -Tìm Z , I -Tìm tanφAB = (ZL-ZC)/(R1+r) => φAB =>Viết i=? Tiết 42: BÀI TẬP VỀ ĐOẠN MẠCH R, L, C MẮC NỐI TIẾP Bài tập 2: R, R C A B L Hướng dẫn: M b1/Viết i, ucd =? *Kết quả: Z= 50 Ω , I = A φAB = -270 i = 10 cos(100πt + π/6 + 27π/180) A i = 10 cos(100πt + 19π/60) A *Xét cuộn dây:Zcd = 50 Ω ,Ucd=100 V, φcd= π/4 rad ucd= 100 *Kết quả: ucd= 100 5 cos(100πt + 19π/60 + π/4 ) V cos(100πt + 17π/30) V Tiết 42: BÀI TẬP VỀ ĐOẠN MẠCH R, L, C MẮC NỐI TIẾP Bài tập 2: A Hướng dẫn: b2/ Tìm R =? để P(R)max=? R, L R C Phân tích: Khi R thay đổi Z thay đổi I thay đổi P thay đổi; PR = I’2.R= U2.R/(( R+r)2 +(ZL-ZC)2) Xử lí: U2 RU PR = RI = R = Z R + ( Z L − Z C ) + r + Rr '2 = ( U2 (Z L − ZC )2 + r R+ R ) + 2r B Tiết 42: BÀI TẬP VỀ ĐOẠN MẠCH R, L, C MẮC NỐI TIẾP Bài tập 2: b2/ Tìm R =? để P(R)max=? A R, L R Xử lí: Áp dụng bất đẳng thức Cơsin: C Hết tập (ZL − ZC )2 + r2 R+ ≥ (ZL − ZC )2 + r2 R Khi R = PR = PR − max = *Kết quả: (Z L − Z C )2 + r U2 ( Z L − Z C ) + r + 2r R = 50 2Ω U2 = 2( R + r ) P(R)max= 259,3W B Bài tập Bài tập Bài tập Câu hỏi trắc nghiệm Tiết 42: BÀI TẬP VỀ ĐOẠN MẠCH R, L, C MẮC NỐI TIẾP Bài tập 3: Một mạch điện hình vẽ, f=50Hz, R=40 Ω, L=0,3/πH, UAB khơng đổi, Ampe kế có điện trở nhỏ, Vơn kế có điện trở lớn a/ Số Ampe kế 4A, Số Vơnkế = điện áp hiệu dụng đoạn mạch AB Tìm C=?, Số Vơn kế b/Tìm C’=? để cơng suất tồn mạch lớn nhất, Tìm số dụng cụ đo cơng suất tồn mạch? A L R V M C A B Tiết 42: BÀI TẬP VỀ ĐOẠN MẠCH R, L, C MẮC NỐI TIẾP Bài tập Hướng dẫn: A L M C R a/Tìm C=?, Số Vơn kế V *Phân tích: ZRL= ZAB  ZC ; UAB= ? * Kết quả: ZC = 60Ω C = 10-3/6π F Số Vơn kế = UAB= 200V A B Tiết 42: BÀI TẬP VỀ ĐOẠN MẠCH R, L, C MẮC NỐI TIẾP Bài tập A R L M C A Hướng dẫn: V b/ Pmax, Số Vơn kế Ampe kế: * Phân tích: Pmax mạch R,L,C nối tiếp xảy tượng cộng hưởng điện ZC’=ZL  ZC’ -Tìm I’=? Số Ampe kế, -Tìm U’RL=? Số Vơn kế, - Tìm Pmax =? B Tiết 42: BÀI TẬP VỀ ĐOẠN MẠCH R, L, C MẮC NỐI TIẾP Bài tập 3: A R L M C A Hướng dẫn: V b/ Pmax, Số Vơn kế Ampe kế: * Kết quả: ZC’ = 30Ω, C’= 10-3/3π F Imax = 5A = Số Ampe kế UAM= 250V = Số Vơn kế Pmax = 1000W Hết tập B Bài tập Bài tập Bài tập Câu hỏi trắc nghiệm Câu hỏi trắc nghiệm: Câu 1: Cường độ dòng điện sớm pha hiệu điện hai đầu đoạn mạch khi: Sai A Đoạn mạch có R L mắc nối tiếp Đúng B Đoạn mạch có R C mắc nối tiếp C Đoạn mạch có cuộn cảm Sai L D Đoạn mạch có L C mắc Sai  Câu hỏi trắc nghiệm: Câu 2: Đoạn mạch R, L, C mắc nối tiếp, đặt vào điện áp xoay chiều có tần số thay đổi được, ban đầu mạch điện có tính cảm kháng Khi tăng tần số cường độ hiệu dụng qua cuộn cảm sẽ: Sai A C Sai Khơng đổi Khơng phụ thuộc Đúng B Giảm Sai D Tăng  Câu hỏi trắc nghiệm: Câu 3: Góc lệch pha hiệu điện so với cường độ dòng điện đoạn mạch có điện trở R mắc nối tiếp với tụ điện C xác định biểu thức: Sai A tanφ = RωC C tanφ = (RωC)-1 Sai Sai B tanφ = - RωC Đúng D tanφ = -(RωC)- §26. BÀI TẬP VỀ DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU I- MỤC TIÊU  Biết cách giải bài tập tổng hợp về dòng điện xoay chiều.  Hiểu sâu thêm một số kiến thức cơ bản.  Có kĩ năng tính toán, giải phương trình, vẽ giản đồ vectơ, mắc các dụng cụ đo điện và xác định sai số dụng cụ đo.  Biết cách trình bày bài giải. II- CHUẨN BỊ Học sinh Cần ôn tập một số kiến thức cơ bản ở phần lí thuyết của chương. - Các loại trở kháng và cách tính tổng trở. - Mạch điện xoay chiều có R, L, C. - Cuộn cảm có điện trở thuần. - Giản đồ vectơ. III- GỢI Ý VỀ TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY – HỌC Tiết bài tập này được trình bày với ý đồ thiết kế mang tính định hướng khá rõ cho GV khi tổ chức hoạt động dạy – học tại lớp. Vì vậy GV cần hiểu đúng ý đồ thiết kế của tác giả, trong đó có những điểm chính sau : 1. Nội dung tiết học này gồm một bài tập tổng hợp có bài giải kiểu tự luận và hai bài kiểu trắc nghiệm không có đáp án. 2. Bài tập tổng hợp được đưa ra dưới hình thức bài thực hành của một bạn HS với mục đích làm cho bài sinh động hấp dẫn, HS vào cuộc cùng với bạn trong bài. 3. Mức độ kiến thức và kĩ năng được phân bố theo hướng tăng dần. Phần đầu của bài này gồm những vấn đề nhỏ, cơ bản và dễ giải quyết, các phần sau có các vấn đề khó hơn, sâu hơn và tổng hợp hơn. 4. Bài 1 trong SGK được trình bày khá tường minh cả về nội dung lời giải và cả cách thức trình bày trên trang giấy. Mục đích là để HS tham khảo một kiểu trình bày bài giải, đây là một kĩ năng rất quan trọng khi các em làm bài thi tốt nghiệp. 5. Bài 2 và 3 GV có thể dùng để luyện tập tại lớp hoặc để ra bài tập về nhà. Nên củng cố các kĩ năng chính để giải bài tập thực nghiệm mà HS đã làm quen từ lớp 6. §27 – 28. CHỈNH LƯU DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU MÁY BIẾN THẾ TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG I- MỤC TIÊU  Hiểu và giải thích được mạch chỉnh lưu một nửa chu kì và chỉnh lưu cả chu kì dùng điôt bán dẫn.  Biết công dụng của máy biến thế, hiểu và giải thích được nguyên tắc hoạt động của máy. Biết cách sử dụng thành thạo công thức về máy biến thế  Hiểu được vì sao phải nâng hiệu điện thế khi tải điện đi xa. Biết tính công thức hao phí khi truyền tải điện. II- CHUẨN BỊ Giáo viên - Bộ chỉnh lưu tương tự Hình 27.1 và 27.2 SGK với dao động kí điện tử. - Tranh vẽ phóng to Hình 27.1 * và 27.2 * SGK. - Máy biến thế có nhiều cuộn dây tương tự Hình 27.3 * SGK. - Bộ TN như hình 27.4 SGK. - Tranh vẽ phóng to Hình 27.5 * SGK. Hình 27.1 Đồ thị dòng điện xau chỉnh lưu nửa chu kì Học sinh - Đặc tính dẫn điện của điôt bán dẫn. - Định luật cảm ứng điện từ. III- GỢI Ý VỀ TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY – HỌC 1. Nội dung bài này gồm những kiến thức gắn chặt với thực tế đời sống và kĩ thuật. Những vấn đề chỉnh lưu, biến thế, truyền tải điện đều là những nhu cầu cấp thiết, thường gặp trong đời sống hiện nay của đại đa số nhân dân. Vì vậy, khi tổ chức hoạt động dạy – học cũng cần thể hiện rõ sự gắn kết ấy. 2. Trong phần chỉnh lưu, nên sử dụng tranh vẽ phóng to để HS dễ phân tích, có bút màu để ghi chiều dòng điện qua mỗi điôt. Nếu có dao động kí điện tử, hoặc các giải pháp thay thế như gợi ý đầu chương thì hiệu quả sư phạm tăng lên nhiều. 3. Nên cho HS thao tác đo lường trên máy biến thế thật như Hình 27.3 và 27.4 SGK. Có thể mời một HS thao tác trước lớp rồi phát biểu nhận xét để các HS khác bổ sung. Nếu không thể có máy biến thế thật thì phải có tranh phóng to của Hình 27.3 và 27.4. Tranh này nên bọc bằng nilon trong suốt để có thể dùng bút viết bảng vẽ thêm các đường nét ở bên ngoài. Giải pháp này giúp các em được tiếp cận kiến thức gần với thực tế hơn. 4. Nội dung giới thiệu về các loại nhà máy phát điện thì có thể dành cho HS tự đọc. 5. Nên phóng to Hình 27.10 SGK §26. BÀI TẬP VỀ DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU I- MỤC TIÊU  Biết cách giải bài tập tổng hợp về dòng điện xoay chiều.  Hiểu sâu thêm một số kiến thức cơ bản.  Có kĩ năng tính toán, giải phương trình, vẽ giản đồ vectơ, mắc các dụng cụ đo điện và xác định sai số dụng cụ đo.  Biết cách trình bày bài giải. II- CHUẨN BỊ Học sinh Cần ôn tập một số kiến thức cơ bản ở phần lí thuyết của chương. - Các loại trở kháng và cách tính tổng trở. - Mạch điện xoay chiều có R, L, C. - Cuộn cảm có điện trở thuần. - Giản đồ vectơ. III- GỢI Ý VỀ TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY – HỌC Tiết bài tập này được trình bày với ý đồ thiết kế mang tính định hướng khá rõ cho GV khi tổ chức hoạt động dạy – học tại lớp. Vì vậy GV cần hiểu đúng ý đồ thiết kế của tác giả, trong đó có những điểm chính sau : 1. Nội dung tiết học này gồm một bài tập tổng hợp có bài giải kiểu tự luận và hai bài kiểu trắc nghiệm không có đáp án. 2. Bài tập tổng hợp được đưa ra dưới hình thức bài thực hành của một bạn HS với mục đích làm cho bài sinh động hấp dẫn, HS vào cuộc cùng với bạn trong bài. 3. Mức độ kiến thức và kĩ năng được phân bố theo hướng tăng dần. Phần đầu của bài này gồm những vấn đề nhỏ, cơ bản và dễ giải quyết, các phần sau có các vấn đề khó hơn, sâu hơn và tổng hợp hơn. 4. Bài 1 trong SGK được trình bày khá tường minh cả về nội dung lời giải và cả cách thức trình bày trên trang giấy. Mục đích là để HS tham khảo một kiểu trình bày bài giải, đây là một kĩ năng rất quan trọng khi các em làm bài thi tốt nghiệp. 5. Bài 2 và 3 GV có thể dùng để luyện tập tại lớp hoặc để ra bài tập về nhà. Nên củng cố các kĩ năng chính để giải bài tập thực nghiệm mà HS đã làm quen từ lớp 6. Sở giáo dục & Đào tạo. Trường THPT BC Lê Hồng Phong PHÂN LOẠI CÁC BÀI TẬP VỀ DỊNG ĐIỆN XOAY CHIỀU TRONG MẠCH ĐIỆN R, L, C NỐI TIẾP I. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI. Thứ nhất: Bài tốn điện xoay chiều là một trong những bài tốn trọng tâm , cơ bản của chương trình vật lý khối 12, nó chiếm một phần lớn trong các đề thi tốt nghiệp THPT cũng như các đề thi đại học &cao đẳng. Thứ hai: Giúp học sinh phân loại được các dạng tốn điện xoay chiều R,L,C nối tiếp, hiểu được đặc trưng riêng của từng dạng, hệ thống hóa được kiến thức đã học để từ đó tạo điều kiện thuận lợi hơn trong việc học tập, ơn thi tốt nghiệp, đại học & cao đẳng ở phần điện xoay chiều . Đó là hai lý do chính để tơi thực hiện đề tài này. II. NHỮNG THUẬN LỢI VÀ KHĨ KHĂN KHI THỰC HIỆN ĐỀ TÀI. Trong q trình cơng tác giảng dạy thực tế ở trường phổ thơng tơi nhận thấy có một số thuận lợi và khó khăn như sau: 1. Thuận lợi. Thứ nhất: Bộ mơn Vật lý là 1 trong 6 mơn thường thi tốt nghiệp THPT và là 1 trong 3 mơn thi tuyển sinh Đại học – Khối A nên rất nhiều học sinh u thích và cố gắng học tập. Thứ hai: Được sự quan tâm giúp đỡ tận tình của đồng nghiệp và có nhiều nguồn tài liệu q báu về phần điện xoay chiều nên tơi đã đúc kết và rút ra được nhiều kinh nghiệm q báu trong dạng dạy. Thứ ba: Bản thân đã có kinh nghiệm 6 năm giảng dạy chương trình 12 nên đã có thời gian vận dụng thực tế đề tài vào giảng dạy và kết quả là: đa phần học sinh nắm được bài và đạt kết quả cao trong việc ơn thi tốt nghiệp và đại học, cao đẳng. 2. khó khăn. Giáo viên thực hiện: Nguyễn Trọng Thành 1 Sở giáo dục & Đào tạo. Trường THPT BC Lê Hồng Phong Thứ nhất: Trong q trình thực hiện đề tài (nhất là học sinh trường bán cơng nơi bản thân cơng tác) tơi thấy một bộ phận khơng nhỏ học sinh còn yếu, lười học, khơng thể tự mình hệ thống được kiến thức trọng tâm của chương trình và phân loại được các dạng tốn đặc trưng. Thứ hai: Ngồi kiến thức vật lý ra thì kiến thức tốn học của các em còn nhiều hạn chế nên việc tính tốn, biến đổi cơng thức còn gặp nhiều khó khăn. Thứ ba: Về bản thân người thực hiện đề tài mặc dù đã rất cố gắng nghiên cứu, học hỏi đồng nghiệp nhưng kiến thức bài tốn điện xoay chiều ‘rất rộng” và việc phân dạng các bài tập về dòng điện xoay chiều chỉ mang tính tương đối chủ quan của người viết đề tài nên chắc chắn còn nhiều hạn chế. III. NỘI DUNG ĐỀ TÀI. A. CƠ SỞ LÝ THUYẾT. 1. Đối với mạch chỉ có R; hoặc L; hoặc C . Mạch Các vectơ Fre-nen U ur và Ι r Định luật Ơm u , i cùng pha U ur Ι r I = R U u trễ pha 2 π so với i O Ι r U ur I = C Z U ; Z C = 1 C ω Giáo viên thực hiện: Nguyễn Trọng Thành 2 R C Sở giáo dục & Đào tạo. Trường THPT BC Lê Hồng Phong u sớm pha 2 π so với i U ur O Ι r I = L Z U ; Z L = L ω b. Đối với mạch R, L, C mắc nối tiếp. Mạch Các vectơ Fre-nen U ur và Ι r Định luật Ơm u lệch pha ϕ sovới i tg ϕ = L C Z Z R − - Nếu ϕ > 0 thì u nhanh pha ϕ so với i. - Nếu ϕ < 0 thì u chậm pha ϕ so với i. - Nếu ϕ = 0 thì u, i cùng pha. Z L < Z C U ur L ϕ U ur R Ι r U ur LC U ur U ur C Z L >Z C U ur L U ur LC U ur ϕ Ι r U ur C U ur R I = Z U Z = ( ) 2 2 L C R Z Z+ − Giáo viên thực hiện: Nguyễn Trọng Thành 3 A BM N R L C L Sở giáo dục & Đào tạo. Trường THPT BC Lê Hồng Phong B. PHÂN LOẠI CÁC BÀI TẬP VỀ DỊNG ĐIỆN XOAY CHIỀU TRONG MẠCH ĐIỆN RLC NỐI TIẾP. Trong các bài tập về mạch điện xoay chiều RLC nối tiếp; với các đại lượng R, L, C, ω và U ta thấy thơng thường R, L, C, ω thay đổi. Tìm các đại lượng còn lại theo biến số. Từ đây ta phân được một số dạng bài tập thường gặp sau. Nhận xét: Trong dạng bài tập này có 3 đặc trưng riêng thường gặp đó là. - Khi R thay đổi và R = Z L - Z C  thì cơng suất tiêu thụ điện trong mạch điện xoay chiều đạt giá trị cực đại và giá trị đó bằng: CL ZZ U P − = 2 2 max . - Khi R thay đổi thì với cùng một cơng suất P <P max sẽ có 2 giá trị của R và tương ứng có 2 giá trị I và ϕ. - Khi R thay đổi để hiệu điện thế hiệu dụng hai đầu R lớn nhất 15 CÁC BÀI ĐIỆN XOAY CHIỀU TRONG ĐỀ THI ĐH TỰ LUẬN CÁC NĂM TRƯỚC Câu 1(ĐH- 2006): Cho mạch điện xoay chiều như hình 1, trong đó A là ampe kế nhiệt, điện trở R 0 = 100Ω, X là một hộp kín chứa hai trong ba phần tử (cuộn dây thuần cả L, tụ điện C, điện trở thuần R) mắc nối tiếp. Bỏ qua điện trở của ampe kế, khóa K và dây nối. Đặt vào hai đầu M và N của mạch điện một hiệu điện thế xoay chiều có giá trị hiệu dụng không đổi và có biểu thức = π MN U 200 2 cos2 ft (V). 1. a) Với f = 50Hz thì khi khóa K đóng ampe kế chỉ 1A. Tính điện dung C 0 của tụ đện. b) Khi khóa K ngắt, thay đổi tần số thì đúng khi f = 50HZ, ampe kế chỉ giá trị cực đại và hiệu điện thế giữa hai đầu hộp kín X lệch pha 2 π so với hiệu điện thế giữa hai điểm M và D. Hỏi hộp X chứa những phần tử nào ? Tính các giá trị của chúng. 2. Khóa K vẫn ngắt, thay đổi f thì thấy ampe kế chỉ cùng trị số khi f = f1 hoặc f = f2. Biết f1 + f2 = 125HZ. Tính f1, f2 và viết biểu thức cường độ dòng điện qua mạch khi đó. Cho tg33 0 ≈ 0,65. Giải câu 1: 1. Tính điện dung C 0 và xác định các phần tử trong hộp kín (1 điểm) a) Với f = 50Hz ta có: 0 2 2 2 2 MN 0 C U R Z 200 I   = + =  ÷   0 2 2 C Z 200 100 100 3 ⇒ = − = Ω 0 4 0 C 1 1 C .10 F 18,38 m Z − ⇒ = = = µ ω π 3 b) 0 MD MD C u /i u /i 0 Z tg R − π ϕ = = − 3 ⇒ ϕ = − 3 Vậy, x u sớm pha hơn π 2 so với MD u x MD x MD x u / u u / i i / u u / i 0 3 6 π π π ϕ = + ⇒ = − = > ϕ ϕ ϕ 2 x u / i 0 π < < ϕ 2 nên đoạn mạch DN có tính cảm kháng. Vậy hộp kín X có chứa cuộn dây thuần cảm L và điện trở thuần R. (0,25đ) Cường độ dòng điện cực đại nên mạch xảy ra cộng hưởng điện, suy ra: 0 L C 3 Z Z 100 3 L L H 0,55(H) = = = ω⇒ = π ; Ta có: x L L u / i Z 3 tg R 3.Z 300 R 3 = = ⇒ = = Ω ϕ 2. Tính tần số f 1 , f 2 và viết biểu thức cường độ dòng điện (1 điểm) Với f thay đổi: MN MN 1 2 1 2 U U I I Z Z = ⇒ = ( ) ( ) 0 2 2 1 2 1L 1C 2L 2C Z Z Z Z Z Z⇒ = ⇒ − = − ( ) ( ) 0 2 1L 1C 2L 2C Z Z Z Z⇒ − = ± − • Trong trường hợp 1: ( ) ( ) 0 1L 1C 2L 2C Z Z Z Z− = − ( ) 0 2 0 1 1 1 1 L C C 1 2 1 2 1 1 2     ω −ω ⇒ ω − ω = − = −  ÷  ÷ ω ω ω ω     ( ) 1 2 1 2 0 1 2 f f L 0 4 f f C 2   ⇒ π − + =  ÷ π   (1) Theo đề bài, tần số ở trị số f 1 hoặc f 2 nên (f 1 – f 2 ) ≠ 0 Do đó từ (1) suy ra: 1 2 0 1 L 4 f f C 2 + π = 0 (2) Vì vế trái (2) đều dương nên trường hợp này bị loại. • Trường hợp 2: ( ) ( ) 0 1L 1C 2L 2C Z Z Z Z− = − − ( ) 0 2 0 1 1 1 1 L C C 1 2 1 2 1 1 2     ω +ω ⇒ ω +ω = + =−  ÷  ÷ ω ω ωω     0 0 1 1 L C LC 1 2 1 2 ω ω = ⇔ ω ω = 1 2 4 0 1 1 f f 2500 4 LC 3 1 4 . .10 3 2 2 − ⇒ = = = π π π π Mặt khác: f 1 + f 2 = 125 Nên f 1 và f 2 là nghiệm của phương trình: f 2 – 125f + 2500 = 0 1 2 f 25Hz, f 100Hz⇒ = = Với f = f 1 = 25Hz thì: 1L 1 Z 2 f L 50 3 = π = Ω 0 1C 1 0 1 Z 200 3 2 f C = = Ω π Ta có: ( ) ( ) 0 2 2 2 2 0 1L 1C U U 200 I 0,42A Z 400 3.150 R R Z Z = = = + + + − ; 0 1/i 1 1L 1C u 0 Z Z 3 3 tg 0,65 R R 8 − − ϕ = = = − + => 1/i 1 u 33 0,58rad 180 ϕ = − ≈ − π Vậy 1 i 0,42 2 cos(50 t 0,58) (A)= π + Với f = f 2 = 100Hz thì: 2L 2 Z 2 f L 200 3= π = Ω ; 0 2C 2 0 1 Z 50 3 C = = Ω ω 0 2/i 2 2L 2C u 0 Z Z 3 3 tg 0,65 R R 8 − ϕ = = + ; => 2/i 2 u 33 0,58rad 180 ϕ = π; Vậy 2 i 0,42 2 cos(200 t 0,58) (A) = π − Hay: 2 33 i 0,42 2 cos(200 t ) (A) 180 π = π − Câu 2: Cho mạch điện như hình vẽ. Tụ điện có điện dung C, cuộn dây có độ tự cảm L và điện trở thuần r, điện trở thuần R có giá trị thay đổi được. Mắc hai đấu M, N vào nguồn điện xoay chiều có điện áp tức thời U MN = U 0 cos2πft(v). Tần số f của nguồn điện có giá trị thay đổi được. Bỏ qua điện trở của các dây nối. 1) Khi f = 50Hz, R = 30 Ω, người ta đo được điện áp hiệu dụng ở hai đầu B, D là U BD = 60V, cường độ hiệu dụng của dòng điện trong mạch I = 1,414A (coi bằng 2 A). Biết điện áp tức thời u BD lệch pha 0,25π so với cường độ dòng điện tức thời i và u BD lệch pha 0,5π so với u MN . a) Tính các giá trị r, L, C và U 0 . b) Tính công suất tiêu thụ của mạch điện và viết biểu thức điện áp ở hai đầu tụ điện. 2) Lần lượt cố ... BÀI TẬP VỀ DỊNG ĐIỆN XOAY CHIỀU I Bài tập đoạn mạch R,L,C mắc nối tiếp (Tiết 42) II Bài tập loại máy điện (Tiết 43) III .Bài tập liên hệ dòng điện xoay chiều loại máy điện (Tiết 44) BÀI TẬP VỀ... Tiết 42: Bài tập Bài tập Bài tập Câu hỏi trắc nghiệm Tiết 42: BÀI TẬP VỀ ĐOẠN MẠCH R, L, C MẮC NỐI TIẾP Bài tập 1: Một cuộn dây mắc vào điện áp xoay chiều 100V – 50 Hz cường độ dòng điện qua... B Bài tập Bài tập Bài tập Câu hỏi trắc nghiệm Tiết 42: BÀI TẬP VỀ ĐOẠN MẠCH R, L, C MẮC NỐI TIẾP Bài tập 3: Một mạch điện hình vẽ, f=50Hz, R=40 Ω, L=0,3/πH, UAB khơng đổi, Ampe kế có điện