Chủ đề 04 mạch điện xoay chiều RLC image marked image marked

Ví dụ minh họa: Mạch điện xoay chiều gồm một điện trở thuầnR40, một cuộn thuần cảm có hệ số tự cảm L 0,8 H và một tụ điện có điện dung mắc nối tiếp.. Ví dụ 1: [Trích đề thi THPT QG n

CHỦ ĐỀ 4: MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU RLC

I LÝ THUYẾT TRỌNG TÂM VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI.

1 Khảo sát mạch R-L-C (cuộn dây thuần cảm).

Giả sử dòng diện trong mạch có biểu thức

là: i I 0cos t

0 0

0

coscos

2cos

Nếu Z L Z C : Mạch có tính cảm kháng (khi đó u sớm pha hơn i)

Nếu Z LZ C : Mạch có tính dung kháng (khi đó u chậm pha hơn i)

Chú ý: Để viết biểu thức của các điện áp thành phần ta nên so sánh độ lệch của nó với pha của dòng điện.

2 Khảo sát mạch R-Lr-C khi cuộn dây không thuần cảm.

Ví dụ minh họa: Mạch điện xoay chiều gồm một điện trở thuầnR40, một cuộn thuần cảm có hệ số

tự cảm L 0,8 H và một tụ điện có điện dung mắc nối tiếp Biết rằng dòng điện qua

a) Tính cảm kháng của cuộn cảm, dung kháng của tụ điện và tổng trở toàn mạch

b) Viết biểu thức điện áp tức thời giữa hai đầu điện trở, giữa hai đầu cuộn cảm, giữa hai đầu tụ điện, giữa hai đầu mạch điện

     

biểu thức hiệu điện thế tức thời giữa hai đầu mạch điện:

Với U0 I Z0 150 V Vậy u150cos 100  t0, 2 V

II VÍ DỤ MINH HỌA.

Ví dụ 1: [Trích đề thi THPT QG năm 2017] Đặt điện áp xoay chiều vào hai đầu đoạn mạch gồm điện trở

R, cuộn cảm thuần và tụ điện mắc nối tiếp Biết cuộn cảm có cảm kháng Z Lvà tụ điện có dung kháng Z C Tổng trở của đoạn mạch là:

L và tụ điện C Nếu U R 3 0,5 U L U Cthì dòng điện qua đoạn mạch:

A trễ pha  2so với điện áp hai đầu đoạn mạch

B trễ pha  4 so với điện áp hai đầu đoạn mạch

C trễ pha  3 so với điện áp hai đầu đoạn mạch

D sớm pha  4 so với điện áp hai đầu đoạn mạch

Ví dụ 3: [Trích đề thi Cao đẳng năm 2007] Đoạn mạch điện xoay chiều gồm điện trở thuần R, cuộn dây

thuần cảm (cảm thuần) L và tụ điện C măc nối tiếp Ký hiệu u u u R, ,L Ctương ứng là hiệu điện thế tức thời ở hai đầu các phần tử R, L và C Quan hệ về pha của các hiệu điện thế này là:

A. u R trễ pha  2so với u C B u Ctrễ pha so với  u L

C.u Lsớm pha  2so với u C D u R sớm pha  2so với u L

HD giải: Trong mạch xoay chiều R-L-C không phân nhánh với cuộn cảm thuần thì u Lnhanh pha so

Do đó đáp án đúng là: u Ctrễ pha so với  u L Chọn B.

Ví dụ 4: [Trích đề thi Cao Đẳng năm 2007] Đặt hiệu điện thế u U 0sin t với, U0không đổi vào hai đầu đoạn mạch RLC không phân nhánh Hiệu điện thế hiệu dụng hai đầu điện trở thuần là 80V, hai đầu cuộn dây thuần cảm (cảm thuần) là 120 V và hai đầu tụ điện là 60 V Hiệu điện thế hiệu dụng ở hai đầu đoạn mạch này bằng:

Ví dụ 6: Đặt vào hai đầu đoạn mạch RLC không phân nhánh một hiệu điện thế xoay chiểu

Kí hiệu tương ứng là điện áp hiệu dụng ở hai đầu điện trở thuần R, cuộn dây

Do đó dòng điện sớm pha  6 so với điện áp Chọn D.

Ví dụ 7: Cần ghép một tụ điện nối tiếp với các linh kiện khác theo cách nào dưới đây, để có được đoạn

mạch xoay chiều mà dòng điện trễ pha  4đối với điện áp giữa hai đầu đoạn mạch Biết tụ điện trong mạch này dung kháng bằng 20

A một cuộn thuần cảm có cảm kháng bằng 20

B một điện trở thuần có độ lớn bằng 20

C một điện trở thuần có độ lớn bằng 50và một cuộn thuần cảm có cảm kháng 20

D một điện trở thuần có độ lớn bằng 30và một cuộn thuần cảm có cảm kháng 50

HD giải: Dòng điện trễ pha so với điện áp hai đầu mạch nên ta có:

Ví dụ 8: Cho mạch điện xoay chiều R L C, , Khi chỉ nối R C, vào nguồn điện thì thấy i sớm pha so với

HD giải: Theo giả thiết bài toán:

Ban đầu mạch gồm R và C ta có: tan

C C

Z R

Ví dụ 9: Cho đoạn mạch xoay chiều không phân nhánh gồm cuộn dây thuần cảm có hệ số tự cảm

, tụ điện và một điện trở thuần R Điện áp đặt vào hai đầu đoạn mạch và cường

A. i u C 3 B u1 C D

i R

i L



Ví dụ 11: [Trích đề thi Đại học năm 2007] Đặt vào hai đầu đoạn mạch điện RLC không phân nhánh một

hiệu điện thế xoay chiều có tần số50Hz.Biết điện trở thuần R 25 , cuộn dây thuần cảm (cảm thuần) có

Để hiệu điện thế ở hai đầu đoạn mạch trễ pha so với cường độ dòng điện thì dung kháng

 

1

Ví dụ 12: [Trích đề thi Đại học năm 2009] Một đoạn mạch điện xoay chiều gồm điện trở thuần, cuộn cảm

thuần và tụ điện mắc nối tiếp Biết cảm kháng gấp đôi dung kháng Dùng vôn kế xoay chiều (điện trở rất lớn) đo điện áp giữa hai đầu tụ điện và điện áp giữa hai đầu điện trở thì số chỉ của vôn kế là như nhau Độ lệch pha của điện áp giữa hai đầu đoạn mạch so với cường dộ dòng điện trong đoạn mạch là:

Ví dụ 13: Cho mạch điện xoay chiều có R, L, C mắc nối tiếp, cuộn dây thuần cảm Biết R10 3 ,

Hiệu điện thế giữa hai đầu tụ điện là U I.Z C 110V Chọn D.

Ví dụ 14: [Trích đề thi Đại học năm 2009] Đặt điện áp xoay chiều vào hai đầu đoạn mạch có R, L, C mắc

nối tiếp BiếtR 10 , cuộn cảm thuần có 1  , tụ điện có và điện áp giữa hai đầu

Ví dụ 15: Cho mạch điện xoay chiều có R, L, C mắc nối tiếp, cuộn dây thuần cảm Biết

Đặt vào hai đầu đoạn mạch điện áp có biểu thức

Ví dụ 16: [Trích đề thi Đại học năm 2013] Đặt điện áp có u220 2 cos 100  t V  vào hai đầu một

đoạn mạch gồm điện trở có R100, tụ điện có điện dung 10 4 và cuộn cảm có độ tự cảm

           

Ví dụ 17: Lần lượt đặt hiệu điện thế xoay chiều u5 2 cos t với không đổi vào hai đầu mỗi phần tử: 

điện trở thuần R, cuộn dây thuần cảm (cảm thuần) có độ tự cảm L, tụ điện có điện dung C thì dòng điện qua mỗi phần tử trên đều có giá trị hiệu dụng bằng 50 mA Đặt hiệu điện thế này vào hai đầu đoạn mạch gồm các phần tử trên mắc nối tiếp thì tổng trở của đoạn mạch là:

Ví dụ 19: Cho một nguồn điện xoay chiều ổn định Nếu mắc vào nguồn một điện trở thuần R thì dòng điện

qua R có giá trị hiệu dụng 1 2 Nếu mắc tụ C vào nguồn thì được dòng điện có cường độ hiệu dụng



Chọn A (Ta nên chọn U=1 rồi bấm máy).

Ví dụ 20: [Trích đề thi Đại học năm 2011] Đặt một điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng và tần số

không đổi lần lượt vào hai đầu điện trở thuần R, cuộn cảm thuần có độ tự cảm L, tụ điện có điện dung C thì cường độ dòng điện hiệu dụng qua mạch tương ứng là 0,25 A; 0,5 A; 0,2 A Nếu đặt điện áp xoay chiều này vào đầu đoạn mạch gồm ba phần tử trên mắc nối tiếp thì cường độ dòng điện hiệu dụng qua mạch là:

Ví dụ 22: Đặt vào hai đầu đoạn mạch điện xoay chiều gồm một cuộn dây và một tụ điện mắc nối tiếp một

tụ điện áp xoay chiều có biểu thức 100 6 cos 100   Dùng vôn kế có điện trở rất lớn lần lượt

HD giải: Do U 100 3U LU C nên cuộn dây có điện trở r.

Theo giả thiết ta có:

U

U U

U U

Ví dụ 23: [Trích đề thi Đại học năm 2008] Cho đoạn mạch điện xoay chiều gồm cuộn dây mắc nối tiếp

với tụ điện Độ lệch pha của hiệu điện thế giữa hai đầu cuộn dây so với cường độ dòng điện trong mạch là Hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai đầu tụ điện bằng lần hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai đầu cuộn 3

HA HB 

Z r

V Cường đọ dòng điện hiệu dụng của mạch là:

2

U I

Câu 2: Cho mạch điện xoay chiều RLC nối tiếp Cường độ dòng điện chạy trong mạch có biểu thức

A Điện áp hiệu dụng hai đầu đoạn mạch được cho bởi

Câu 5: Cho đoạn mạch RLC nối tiếp, điện áp hai đầu đoạn mạch có giá trị hiệu dụng 100 V Tìm U Rbiết

Câu 6: Trong mạch điện xoay chiều không phân nhánh RLC thì

A độ lệch pha của u Rvà là u  2 B pha của u Lnhanh hơn pha của i một góc 2

C pha của u Cnhanh hơn pha của i một góc  2 D pha của u Rnhanh hơn pha của i một góc 2

Câu 7: Trong mạch RLC mắc nối tiếp, độ lệch pha giữa dòng điện và điện áp phụ thuộc vào

A cường độ dòng điện hiệu dụng trong mạch B điện áp hiệu dụng giữa hai đầu đoạn mạch

C cách chọn gốc tính thời gian D tính chất của mạch điện.

Câu 8: Một điện trở thuần R mắc vào mạch điện xoay chiều tần số 50 Hz, muốn dòng điện trong mạch

sớm pha hơn điện áp giữa hai đầu đoạn mạch một góc  2người ta phải

A mắc thêm vào mạch một tụ điện nối tiếp với điện trở.

B thay điện trở nói trên bằng một tụ điện.

C mắc thêm vào mạch một cuộn cảm nối tiếp điện trở.

D thay điện trở nói trên bằng một cuộn cảm.

Câu 9: Đoạn mạch RLC nối tiếp đang xảy ra cộng hưởng Tăng tần số của dòng điện một lượng nhỏ và giữ nguyên các thông số khác của mạch, kết luận nào dưới đây không đúng?

A Cường độ dòng điện giảm, cảm kháng của cuộn dây tăng, điện áp ở hai đầu cuộn dây không đổi.

B Cảm kháng của cuộn dây tăng, điện áp ở hai đầu cuộn dây thay đổi.

C Điện áp ở hai đầu tụ giảm.

D Điện áp ở hai đầu điện trở giảm.

Câu 10: Phát biểu nào sau đây là không đúng Trong mạch điện xoay chiều không phân nhánh khi điện

dung của tụ điện thay đổi và thỏa mãn điều kiện 1 thì

LC



A cường độ dòng điện cùng pha với điện áp giữa hai đầu đoạn mạch.

B cường độ dòng điện hiệu dụng trong mạch đạt cực đại.

C công suất tiêu thụ trung bình trong mạch đạt cực đại.

D điện áp hiệu dụng giữa hai đầu tụ điện đạt cực đại.

Câu 11: Chọn phát biểu không đúng Trong mạch điện xoay chiều không phân nhánh khi điện dung của

tụ điện thay đổi và thỏa mãn điều kiện L 1 thì

C







A điện áp hiệu dụng giữa hai đầu cuộn cảm đạt cực đại.

B điện áp hiệu dụng giữa hai đầu tụ điện và cuộn cảm bằng nhau.

C tổng trở của mạch đạt giá trị lớn nhất.

D điện áp hiệu dụng giữa hai đầu điện trở đạt cực đại.

Câu 12: Trong đoạn mạch RLC, mắc nối tiếp đang xảy ra hiện tượng cộng hưởng Tăng dần tần số dòng điện và giữ nguyên các thông số của mạch, kết luận nào sau đây là không đúng?

A hệ số công suất của đoạn mạch giảm B cường độ hiệu dùng của dòng điện giảm.

C điện áp hiệu dụng trên tụ điện tăng D điện áp hiệu dụng trên điện trở giảm.

Câu 13: Dung kháng của một đoạn mạch RLC nối tiếp có giá trị nhỏ hơn cảm kháng Ta làm thay đổi chỉ

một trong các thông số của đoạn mạch bằng cách nêu sau đây Cách nào có thể làm cho hiện tượng cộng hưởng điện xảy ra?

A Tăng điện dung của tụ điện B Tăng hệ số tự cảm của cuộn dây.

C Giảm điện trở của đoạn mạch D Giảm tần số dòng điện.

Câu 14: Mạch điện xoay chiều RLC nối tiếp Kết luận nào sau đây là đúng ứng với lúc đầu L 1 ?

B Nếu tăng C đến một giá trị C0nào đó thì trong mạch có cộng hưởng điện

C Cường độ dòng điện sớm pha hơn điện áp giữa hai đầu đoạn mạch.

D Nếu giảm C đến một giá trị C0nào đó thì trong mạch có cộng hưởng điện

Câu 15: Đặt một điện áp xoay chiều có tần số thay đổi được vào hai đầu một đoạn mạch RLC không

phân nhánh Khi tần số trong mạch lớn hơn giá trị 1 thì

A điện áp hiệu dụng giữa hai đầu cuộn dây nhỏ hơn điện áp hiệu dụng giữa hai bản tụ.

B điện áp hiệu dụng giữa hai đầu điện trở bằng điện áp hiệu dụng giữa hai đầu mạch.

C dòng điện trong sớm pha so với điện áp giữa hai đầu mạch.

D dòng điện trong trễ pha so với điện áp giữa hai đầu mạch.

Câu 16: Đặt vào một đoạn mạch RLC không phân nhánh một điện áp u U 0cos  t V thì cường độ dòng điện trong mạch có biểu thức i I 0cos  t 3A Quan hệ giữa các trở kháng trong đoạn mạch này thỏa mãn hệ thức

3

Z Z R

3

Z Z R

 

Câu 17: Đặt vào một đoạn mạch RLC không phân nhánh một điện áp u U 0cos  t 3V thì cường

độ dòng điện trong mạch có biểu thức i I 0cos  t 6A Quan hệ giữa các điện trở kháng trong đoạn mạch này thỏa mãn





Câu 18: Đặt vào hai đầu đoạn mạch RLC không phân nhánh một điện áp xoay chiều u U 0cos  t V

Kí hiệu U U U R, L, Ctương ứng là điện áp hiệu dụng ở hai đầu điện trở thuần R, cuộn dây thuần cảm (cảm thuần) L và tụ điện C Nếu U R 0,5U L U Cthì dòng điện qua đoạn mạch

A trễ pha 2so với điện áp hai đầu đoạn mạch

B trễ pha 4so với điện áp hai đầu đoạn mạch

C trễ pha 3so với điện áp hai đầu đoạn mạch

D sớm pha 4so với điện áp hai đầu đoạn mạch

Câu 19: Đặt vào hai đầu đoạn mạch RLC không phân nhánh một điện áp xoay chiều u U 0cos  t V

Kí hiệu U U U R, L, Ctương ứng là điện áp hiệu dụng ở hai đầu điện trở thuần R, cuộn dây thuần cảm (cảm

thuần) L và tụ điện C Khi 2 3 2 thì pha của dòng điện so với điện áp là

3 U R  U L U C

A trễ pha 3 B trễ pha 6 C sớm pha 3 D sớm pha 6

Câu 20: Cần ghép một tụ điện nối tiếp với các linh kiện khác theo cách nào dưới đây, để có được đoạn

mạch xoay chiều mà dòng điện trễ pha  4đối với điện áp giữa hai đầu đoạn mạch Biết tụ điện trong mạch này có dung kháng bằng20

A một cuộn thuần cảm có dung kháng bằng20

B một điện trở thuần có độ lớn bằng20

C một điện trở thuần có độ lớn bằng40và một cuộn thuần cảm có cảm kháng20

D một điện trở thuần có độ lớn bằng20và một cuộn thuần cảm có cảm kháng40

Câu 21: Đặt một điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng luôn không đổi và hai đầu đoạn mạch RLC

không phân nhánh Điện áp giữa hai đầu

A cuộn dây luôn vuông pha với điện áp giữa hai bản tụ điện.

B cuộn dây luôn ngược pha với điện áp giữa hai bản tụ điện.

C tụ điện luôn sớm pha 2so với cường độ dòng điện

D đoạn mạch luôn cùng pha với cường dộ dòng điện trong mạch.

Câu 22: Khi điện áp giữa hai đầu đoạn mạch RLC mắc nối tiếp sớm pha  4 đối với dòng điện trong mạch thì

A cảm kháng bằng điện trở thuần.

B dung kháng bằng điện trở thuần.

C hiệu của cảm kháng và dung kháng bằng điện trở thuần.

D tổng của cảm kháng và dung kháng bằng điện trở thuần.

Câu 23: Một đoạn mạch điện xoay chiều gồm điện trở thuần, cuộn cảm thuẩn và tụ điện mắc nối tiếp

Biết cảm kháng gấp đôi dung kháng Dùng vôn kế xoay chiều (điện trở rất lớn) đo điện áp giữa hai đầu tụ

điện và điện áp giữa hai đầu điện trở thì số chỉ của vôn kế là như nhau Độ lệch pha của điện áp giữa hai đầu đoạn mạch so với cường độ dòng điện trong mạch là

Câu 24: Trong mạch điện xoay chiều gồm R, L, C mắc nối tiếp thì dòng điện nhanh pha hay chậm pha so

với điện áp của đoạn mạch là tùy thuộc vào

Câu 29: Đoạn mạch xoay chiều với điện áp hai đầu đoạn mạch ổn định, có RLC (L thuần cảm) mắc nối

tiếp Biết điện áp hiệu dụng hai đầu đoạn mạch lệch pha là so với cường độ dòng điện hiệu dụng qua 

mạch Ở thời điểm t, điện áp tức thời ở hai đầu đoạn mạch chứa LC là u LCvà điện áp tức thời hai đầu điện trở R là u R Biểu thức điện áp cực đại hai đầu điện trở R là

A U0R u LCcos u Rsin B U0R u LCsin  u Rcos

Câu 30: Đặt một điện áp xoay chiều ổn định có giá trị hiệu dụng U vào hai đầu mạch điện RLC thì điện

áp hiệu dụng giữa hai đầu R, L, C lần lượt bằng 60 V, 120 V, 60 V Thay tụ C bằng tụ điện có điện dung thì điện áp hiệu dụng giữa hai đầu tụ khi đó là 40 V Tính điện áp hiệu dụng giữa hai đầu điện trở khi

C

đó?

Câu 31: Đặt một điện áp xoay chiều ổn định có giá trị hiệu dùng U vào hai đầu mạch điện RLC thì điện

áp hiệu dụng giữa hai đầu R, L, C lần lượt bằng 50 V, 100 3V, 50 3V Thay tụ C bằng tụ điện có điện dung Cthì điện áp hiệu dụng giữa hai đầu tụ khi đó là 60 V Tính điện áp hiệu dụng giữa hai đầu điện trở khi đó?

Câu 33: Đặt điện áp xoay chiều vào hai đầu đoạn mạch gồm điện trở thuần, cuộn cảm thuần và tụ điện

mắc nối tiếp Biết cảm kháng của cuộn cảm bằng 3 lần dung kháng của tụ điện Tại thời điểm t, điện áp tức thời giữa hai đầu điện trở và điện áp tức thời giữa hai đầu tụ điện có giá trị tương ứng là 60 V và 20

V Khi đó điện áp tức thời giữa hai đầu đoạn mạch là

Câu 34: Đặt một điện áp xoay chiều ổn định có giá trị hiệu dụng U vào hai đầu mạch điện RLC thì điện

áp hiệu dụng giữa hai đầu R, L, C lần lượt bằng 40 V, 120 V, 40 V Thay tụ C bằng tụ có điện dung Cthì điện áp hiệu dụng giữa hai đầu tụ khi đó là 60 V Tính điện áp hiệu dụng giữa hai đầu điện trở khi đó?

Câu 35: Đặt một điện áp xoay chiều ổn định có giá trị hiệu dụng U vào hai mạch điện RLC thì điện áp

hiệu dụng giữa hai đầu R, L, C lần lượt bằng 60 V, 120 V, 40 V Thay tụ C bằng tụ có điện dung Cthì điện áp hiệu dụng giữa hai đầu tụ khi đó là 50 2V Tính điện áp hiệu dụng giữa hai đầu điện trở khi đó?