DONG DIEN XOAY CHIEU - ANH EM SUA THOAI MAI

CHƯƠNG V ĐIỆN XOAY CHIỀU CHỦ ĐỀ I DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU – MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU A. TÓM TẮT KIẾN THỨC CƠ BẢN I. DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU 1. Hiệu điện thế dao động điều hòa. Cường độ dòng điện xoay chiều. Các giá trị hiệu dụng.  Dòng điện xoay chiều là dòng điện mà cường độ biến thiên điều hòa theo thời gian theo phương trình: 0 cos( )i I t ω ϕ = +  Hiệu điện thế ở hai đầu mạch điện xoay chiều cũng biến thiên điều hòa cùng tần số và khác pha so với dòng điện. a. Chu kì, tần số khung quay: 2 2 f T π ω π = = Trong đó : f (Hz hay số dao động/giây) : tần số, số dao động lặp lại trong một đơn vị thời gian. T (s) : chu kì, thời gian ngắn nhất mà dao động lặp lại như cũ. b. Từ thông qua khung dây: cosBS t φ ω = Nếu khung có N vòng dây : 0 cos cosNBS t t φ ω φ ω = = với 0 NBS φ = Trong đó : giá trị cực đại của từ thông. ( ) , ;t n B n ω = urur r : vectơ pháp tuyến của khung B (T); S (m 2 ); 0 ( )Wb φ c. Suất điện động cảm ứng + Suất điện động cảm ứng trung bình trong thời gian t ∆ có giá trị bằng tốc độ biến thiên từ thông nhưng trái dấu: E t φ ∆ = − ∆ và có độ lớn : E t φ ∆ = − ∆ + Suất điện động cảm ứng tức thời bằng đạo hàm bậc nhất của từ thông theo thời gian nhưng trái dấu: 0 0 ' sin sin ;e NBS t E t E NBS φ ω ω ω ω = − = = = d. Hiệu điện thế tức thời: ω ϕ ω ϕ = 0 cos( t + ) = 2cos( t + )u U U e. Cường độ dòng điện tức thời : ω ϕ ω ϕ = 0 cos( t + ) = I 2cos( t + )i I Với ϕ = ϕ u – ϕ i là độ lệch pha của u so với i, có 2 2 π π ϕ − ≤ ≤ 2. Dòng điện xoay chiều i = I 0 cos(2πft + ϕ i ). Số lần dòng điện đổi chiều sau khoảng thời gian t. * Mỗi giây đổi chiều 2f lần. * Số lần đổi chiều sau khoảng thời gian t: 2tf lần. * Nếu pha ban đầu ϕ i = 2 π − hoặc ϕ i = 2 π thì chỉ giây đầu tiên đổi chiều (2f – 1) lần. 3. Đặt điện áp u = U 0 cos(2πft + ϕ u ) vào hai đầu bóng đèn huỳnh quang, biết đèn chỉ sáng lên khi hiệu điện thế tức thời đặt vào đèn là 1 u U ≥ . Thời gian đèn huỳnh quang sáng (tối) trong một chu kỳ. U u O M'2 M2 M'1 M1 -U U 0 0 1 -U 1 Sáng Sáng Tắt Tắt Sáng Tối U 1 U 0 Với 1 0 os U c U ϕ ∆ = , (0 < ∆ϕ < 2 π ) + Thời gian đèn sáng trong 1 2 T : 1 2 t ϕ ω ∆ = + Thời gian đèn sáng trong cả chu kì T : 1 2t t = 4. Dòng điện xoay chiều trong đoạn mạch R,L,C * Đoạn mạch chỉ có điện trở thuần R: R u cùng pha với i, 0 u i ϕ ϕ ϕ = − = : U I R = và 0 0 U I R = Lưu ý: Điện trở R cho dòng điện không đổi đi qua và có U I R = * Đoạn mạch chỉ có cuộn thuần cảm L: L u nhanh pha hơn i là , 2 2 u i π π ϕ ϕ ϕ = − = : L U I Z = và 0 0 L U I Z = với Z L = ωL là cảm kháng Lưu ý: Cuộn thuần cảm L cho dòng điện không đổi đi qua hoàn toàn (không cản trở). * Đoạn mạch chỉ có tụ điện C: C u chậm pha hơn i là , 2 2 u i π π ϕ ϕ ϕ = − = : C U I Z = và 0 0 C U I Z = với 1 C Z C ω = là dung kháng Lưu ý: Tụ điện C không cho dòng điện không đổi đi qua (cản trở hoàn toàn). Chú ý: Với mạch hoặc chỉ chứa L, hoặc chỉ chứa C, hoặc chứa LC không tiêu thụ công suất ( 0P = ) ω ω ϕ ϕ ϕ ϕ ϕ ω ω ϕ  = =  = − =−  = =   0 0 u i 0 0 Neáu cos t thì cos( t+ ) Neáu cos t thì cos( t- ) i u i u i I u U Vôùi u U i I 5. Liên hệ giữa các hiệu điện thế hiệu dụng trong đoạn mạch thuần RLC nối tiếp: Từ 2 2 ( ) L C Z R Z Z = + − suy ra 2 2 ( ) R L C U U U U = + − Tương tự 2 2 RL L Z R Z = + suy ra 2 2 RL R L U U U = + Tương tự 2 2 RC C Z R Z = + suy ra 2 2 RC R C U U U = + Tương tự LC L C Z Z Z = − suy ra LC L C U U U = − * Đoạn mạch RLC không phân nhánh 2 2 2 2 2 2 0 0 0 0 ( ) ( ) ( ) L C R L C R L C Z R Z Z U U U U U U U U= + − ⇒ = + − ⇒ = + − tan ; sin ; os L C L C Z Z Z Z R c R Z Z ϕ ϕ ϕ − − = = = với 2 2 π π ϕ − ≤ ≤ + Khi Z L > Z C hay 1 LC ω > ⇒ ϕ > 0 thì u nhanh pha hơn i. + Khi Z L < Z C hay 1 LC ω < ⇒ ϕ < 0 thì u chậm pha hơn i. + Khi Z L = Z C hay 1 LC ω = ⇒ ϕ = 0 thì u cùng pha với i. Lúc đó Max U I = R gọi là hiện tượng cộng hưởng dòng điện. 6. Giản đồ véctơ: Ta có: 0 0 0 0 R L C R L C u u u u U U U U = + +    = + +   uur uuur uuur uuur • • A B 7. Công suất tỏa nhiệt trên đoạn mạch RLC: * Công suất tức thời: 0 cos cos(2 ) u i P UI U t ϕ ω ϕ ϕ = + + + * Công suất trung bình: 2 cosUI I R ϕ = + P 8. Điện áp 1 0 cos( )u U U t ω ϕ = + + được coi như gồm một điện áp không đổi U 1 và một điện áp xoay chiều 0 cos( )u U t ω ϕ = + đồng thời đặt vào đoạn mạch. II. BÀI TOÁN CỰC TRỊ CÔNG SUẤT CỦA MẠCH RLC 1. Đoạn mạch RLC có R thay đổi: a. Nếu U, R = const. Thay đổi L hoặc C, hoặc ω . Điều kiện để axM P Từ : 2 2 2 2 ( ) Max L C L C U U R Z Z R Z Z R = ⇒ = ⇔ = + − P P (Mạch xạy ra hiện tượng cộng hưởng điện và hệ số công suất cos 1 ϕ = ) b. Nếu L, C, ω , U = const. Thay đổi R. Điều kiện để axM P Từ : 2 2 2 ( ) L C U R R Z Z = + − P . Áp dụng bất dẳng thức Cô-si ta có 2 2 ax 2 2 M L C U U Z Z R = = − P khi R = Z L - Z C  2 2 cos 2 Z R ϕ ⇒ = ⇒ = c. Mạch RrLC có R thay đổi (hình vẽ) Khi 2 2 ax 2 2( ) AB M L C L C U U R r Z Z Z Z R r = = ⇔ + = − − + P A B C R L A B C R L, r Khi 2 2 2 ax ( ) 2( ) R M L C U R r Z Z R r = ⇔ = + − + P d. Mạch RrLC khi R biến đổi cho hai giá trị 1 2 R R ≠ đều cho công suất 0 axM < P P Từ: 2 2 2 2 2 2 2 ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 0 ( ) ( ) L C L C U I R r R r R r U R r Z Z R r Z Z = + = + ⇒ + − + + − = + + − P P P Theo định lí Vi-ét ta có : 2 1 2 0 2 1 2 ( )( ) ( ) L C U R R r R r R r Z Z  + + =    + + = −  P e. Mạch RLC khi R biến đổi cho hai giá trị 1 2 R R ≠ đều cho công suất axM < P P Từ: 2 2 2 2 2 2 2 ( ) 0 ( ) L C L C U I R R R U R Z Z R Z Z = = ⇒ − + − = + − P P P Theo định lí Vi-ét ta có : 2 2 1 2 1 2 ; ( ) L C U R R R R Z Z P + = = − Và khi 1 2 R R R = thì 2 ax 1 2 2 M U R R = P 2. Đoạn mạch RLC có C thay đổi. Tìm C để : a. min, , , , , , cos Max R Max C Max RC Max AB MAz Z I U U U P ϕ cực đại, C u trễ pha so 2 π với AB u ? Tất cả các trường hợp trên đều liên quan đến cộng hưởng điện L C Z Z ⇒ = b. Khi C Max U ta có: R L CMA B N 2 2 2 2 2 2 2 2 ( ) 2 ( ) 2 1 C C C C L L C C L C L L L C C UZ UZ U U IZ U R Z Z R Z Z Z Z R Z Z Z Z = = = ⇒ = + − + − + + − + Vận dụng phương pháp đại số hay phương pháp giản đồ vectơ ta có : 2 2 ax L C M U R Z U R + = khi 2 2 2 2 2 L C L R Z L Z C Z R L ω + = ⇒ = + , khi đó RL AB U U ⊥ ur ur và U AB chậm pha hơn i. c. Khi RC RC Max U U = ta có: 2 2 2 2 2 2 ( ) C RC C L C U R Z U I R Z R Z Z + = + = + − . Vận dụng phương pháp đạo hàm khảo sát RC U ta thu được: 2 2 0 C L C RC Max U Z Z Z R ⇔ − − = Khi 2 2 4 2 L L C Z R Z Z + + = thì ax 2 2 2 R 4 RC M L L U U R Z Z = + − Lưu ý: R và C mắc liên tiếp nhau d. Khi 2 2 2 2 2 2 ( ) L RL L L C U R Z U I R Z R Z Z + = + = + − luôn không đổi với mọi giá trị của R (R ở giữa L và C), biến đổi đại số biểu thức RL U ta có : ( 2 ) 0 2 C C L C L Z Z Z Z Z− = ⇒ = e. Khi RL RC U U ⊥ ur ur (Có R ở giữa L và C): Dùng giản đồ vectơ hay 2 1 2 tan .tan 1 L C Z Z R ϕ ϕ = − ⇒ = f. Khi RL RC U U ⊥ ur ur và , RL RC U a U b= = . Tìm , , R L C U U U ? + Ta có: 2 2 2 2 2 2 2 2 ( ) ( ) L C R L R L L C L C R C C L C U U U U a U U U U U a U b U U U U U b  =    + = + = ⇒ =   ÷    + = + =  và R C L a b U U U b a = = + Hoặc dùng giản đồ vectơ sẽ cho kết quả nhanh hơn. 3. Đoạn mạch RLC có L thay đổi. Tìm L để : a. min, , , , , , cos Max R Max C Max RC Max AB MAz Z I U U U P ϕ cực đại, C u trễ pha so 2 π với AB u ? Tất cả các trường hợp trên đều liên quan đến cộng hưởng điện L C Z Z ⇒ = b. RL RC U U ⊥ ur ur (Có R ở giữa L và C): Dùng giản đồ vectơ hay 2 1 2 tan .tan 1 L C Z Z R ϕ ϕ = − ⇒ = c. Khi L Max U ta có: 2 2 2 2 2 2 2 2 ( ) 2 ( ) 2 1 L L L L L L C L L C C C C L L UZ UZ U U IZ U R Z Z R Z Z Z Z R Z Z Z Z = = = ⇒ = + − + − + + − + Vận dụng phương pháp đạo hàm ta có : 2 2 ax C L M U R Z U R + = khi 2 2 2 2 1 C L C R Z Z L CR Z C ω + = ⇒ = + , khi đó RC AB U U ⊥ ur ur và U AB nhanh pha hơn i. Lưu ý: R và L mắc liên tiếp nhau. d. 2 2 RL L U I R Z = + cực đại (Có R ở giữa L và C). Dùng phương pháp đạo hàm 2 2 0 L C L Z Z Z R ⇒ − − = 4. Mạch RLC có ω thay đổi. Tìm ω để: a. min, , , , cos Max R Max AB MAz Z I U P ϕ cực đại, .? Tất cả các trường hợp trên đều liên quan đến cộng hưởng điện. 2 1 1 2 L C Z Z f LC LC ω π ⇒ = ⇒ = ⇒ = R L CA B R L CA B b. Khi axC M U ta có : 2 2 2 4 C Max UL U R LC R C = − khi 2 2 2 2 1 (2 ) 2 R f LC L ω π = = − c. Khi axL M U ta có : 2 2 2 4 L Max UL U R LC R C = − khi 2 2 2 2 2 (2 ) 2 f LC R C ω π = = − d. Thay đổi f có hai giá trị 1 2 f f ≠ biết 1 2 f f a + = thì 1 2 ?I I = Ta có : 1 1 2 2 2 2 1 2 ( ) ( ) L C L C Z Z Z Z Z Z = ⇔ = = = ⇒ hệ 2 1 2 1 2 1 2 ch LC a ω ω ω ω ω π  = =    + =  hay 1 2 1 2 1 LC ω ω ω ω ω = ⇒ = ⇒ tần số 1 2 f f f= 5. Khi khóa K mắc song song với L hoặc C, khi đóng hay mở thì I đóng = I mở a. Khóa :K CP Z mở = Z đóng 2 2 2 2 0 ( ) 2 C L C L C L Z R Z Z R Z Z Z =  ⇒ + − = + ⇒  =  b. Khóa :K LP Z mở = Z đóng 2 2 2 2 0 ( ) 2 L L C C L C Z R Z Z R Z Z Z =  ⇒ + − = + ⇒  =  III. BÀI TOÁN VỀ PHA CỦA DAO ĐỘNG 1. Mạch RLC có C biến đổi cho hai giá trị C 1 và C 2 a. Có hai giá trị C 1 và C 2 cho độ lệch pha giữa dòng điện và hiệu điện thế trong hai trường hợp là như nhau. Từ 1 2 2 2 2 2 1 2 1 2 cos cos ( ) ( ) L C L C Z Z R Z Z R Z Z ϕ ϕ = ⇒ = ⇒ + − = + − 1 2 ( ) L C L C Z Z Z Z ⇒ − = − − b. Ngoài ra, khi gặp bài toán C biến thiên C 1 , C 2 làm cho hoặc I 1 = I 2 hoặc P 1 = P 2 thì cảm kháng cũng được tính trong trường hợp 1 2 ϕ ϕ = tức là : 1 2 2 C C L Z Z Z + = . c. Khi 1 C C = và 2 C C= (giả sử 2 C C> ) thì 1 i và 2 i lệch pha nhau ϕ ∆ . Gọi 1 ϕ và 2 ϕ là độ lệch pha của AB u so với 1 i và 2 i thì ta có 1 2 1 2 ϕ ϕ ϕ ϕ ϕ > ⇒ − = ∆ . + Nếu 1 2 I I = thì 1 2 2 ϕ ϕ ϕ ∆ = − = + Nếu 1 2 I I ≠ thì tính 1 2 1 2 1 2 tan tan tan( ) tan 1 tan .tan ϕ ϕ ϕ ϕ ϕ ϕ ϕ − − = = ∆ + d. Nếu C biến thiên, có hai giá trị C 1 , C 2 làm cho hoặc I 1 = I 2 hoặc P 1 = P 2 hoặc 1 2 ϕ ϕ = . Tìm C để có cộng hưởng điện. Ta có : 1 2 1 2 1 2 1 2 21 1 1 1 1 ( ) ( ) 2 2 C C C C C Z Z Z C C C C C C = + ⇒ = + ⇒ = + e. Nếu C biến thiên, có hai giá trị C 1 , C 2 làm cho hiệu điện thế trên tụ bằng nhau trong hai trường hợp. Tìm C để hiệu điện thế trên tụ đạt giá trị cực đại thì : 1 2 1 2 1 2 1 1 1 1 1 ( ) ( ) 2 2 2 C C C C C C C C C Z Z Z + = + ⇒ = + ⇒ = 3. Mạch RLC với L biến đổi, có hai giá trị L 1 và L 2 a. Nếu L biến thiên, có hai giá trị L 1 , L 2 cho hoặc I 1 = I 2 hoặc P 1 = P 2 hay cho cùng độ lớn của sự lệch pha của u và i thì dung kháng C Z tính được bao giờ cũng bằng trung bình cộng của cảm kháng L Z theo biểu thức : 1 2 2 L L C Z Z Z + = b. Nếu L biến thiên, có hai giá trị L 1 , L 2 cho hoặc I 1 = I 2 hoặc P 1 = P 2 hay cho cùng độ lớn của sự lệch pha của u và i. Tìm L để có cộng hưởng điện max max max ( , , 0, (cos ) 1, , .) u i u i I I P P ϕ ϕ ϕ ϕ ϕ ϕ = = ∆ = = = = = thì bao giờ ta cũng thu được : 1 2 2 L L L + = . c. Nếu cuộn dây thuần cảm với L biến thiên, có hai giá trị L 1 , L 2 cho cùng một hiệu điện thế trên cuộn dây. Để hiệu điện thế trên cuộn dây đạt cực đại thì L có giá trị là : [...]... 1 = 2 B CU HI V BI TP TRC NGHIM Cõu 1: Trong mt mch in xoay chiu thỡ cun cm A cú tỏc dng cn tr hon ton dũng in xoay chiu B cú tỏc dng cn tr dũng in xoay chiu i qua v tn s dũng in xoay chiu cng ln thỡ nú cn tr cng mnh C cú tỏc dng cn tr dũng in xoay chiu i qua v tn s dũng in xoay chiu cng nh thỡ nú cn tr cng mnh D khụng nh hng gỡ n dũng in xoay chiu Cõu 2: i vi on mch cú R, L, C mc ni tip, bit in... xoay chiu cú biu thc u = U0cos( t - 2 ) (V), khi ú dũng in trong mch cú biu thc i = I0cos( t - 4 ) (A) Biu thc in ỏp gia hai bn t s l: 3 U0 A uC = I0 R cos( t - 4 )(V) B uC = R cos( t + 4 )(V) C uC = I0ZC cos( t + 4 )(V) D uC = I0 R cos( t - 2 )(V) Cõu 71: Mt on mch xoay chiu gm R v C ghộp ni tip t gia hai u on mch in u = 220 2 cos 100 t ữ(V ) 2 ỏp xoay chiu cú biu thc tc thi thỡ cng... cm L ni tip vi t in C Câu 7: Mch in xoay chiu RLC mc ni tip ang cú tớnh cm khỏng, khi tng tn s ca dũng in xoay chiu thỡ h s cụng sut ca mch A khụng thay i B tng C gim D bng 0 Câu 8: Mch in xoay chiu RLC mc ni tip ang cú tớnh dung khỏng, khi tng tn s ca dũng in xoay chiu thỡ h s cụng sut ca mch A khụng thay i B tng C gim D bng 0 Cõu 9: Tỏc dng ca cun cm i vi dũng in xoay chiu A Cn tr dũng in, dũng in... ) (A) Biu thc in ỏp hai u on mch s l: A u = 80 2 cos(100t + 6 ) (V) B u = 80 2 cos(100t - 3 ) (V) C u = 80 2 cos(100t - 6 ) (V) D u = 80 2 sin(100t - 6 ) (V) Cõu 74: Dũng in xoay chiu cú tn s 50 Hz Trong 1s nú i chiu bao nhiờu ln? A 25 ln B 50 ln 100 ln D 200 ln Cõu 75: Mt ốn ng hunh quang c di mt hiu in th xoay chiu cú giỏ tr cc i u 90V 127V v tn s 50 Hz Bit ốn ch sỏng lờn khi hiu in th tc thi... cn tr dũng in cng nhiu D Cn tr dũng in, dũng in cú tn s cng ln thỡ ớt b cn tr Cõu 10: Chn cõu ỳng trong cỏc cõu sau: A Dũng in xoay chiu ba pha l s hp li ca ba dũng in xoay chiu mt pha B Phn ng ca mỏy phỏt in xoay chiu ba pha cú th l rụto hoc stato C Phn ng ca mỏy phỏt in xoay chiu ba pha l stato D Nguyờn tc ca mỏy phỏt ba pha da trờn hin tng cm ng in t v t trng quay Cõu 11: Khi xy ra hin tng cng hng... no sau õy ỳng vi cun cm? A Cun cm cú tỏc dng cn tr dũng in xoay chiu, khụng cú tỏc dng cn tr dũng in mt chiu B Cm khỏng ca cun cm thun t l nghch vi chu kỡ dũng in xoay chiu C Hiu in th gia hai u cun cm thun cựng pha vi cng dũng in D Cng dũng in qua cun cm t l vi tn s dũng in i = I cos t 0 Cõu 13: Mt on mch gm ba thnh phn R, L, C cú dũng in xoay chiu chy qua, nhng phn t no khụng tiờu th in nng? A R... khỏng 15 D mt in tr thun 30 v mt cun thun cm cú cm khỏng 60 Cõu 39: Cho mch in xoay chiu RLC nh hỡnh v u AB = U 2 cos 2ft (V ) Cun dõy thun cm cú t cm 5 10 3 H C= F 3 24 Hiu in th uNB v uAB lch t din cú pha nhau 2 Tn s f ca dũng in xoay chiu cú giỏ tr l L= A R C L M A 120Hz B 60Hz C 100Hz D 50Hz Câu 40 : Xét mạch điện xoay chiều RLC, hiệu điện thế ở 2 đầu mạch lệch pha so với cờng độ dòng điện... ZC = R C ZL = ZC D ZL = B Cõu 41: Mt on mch in xoay chiu gm in tr thun, cun cm thun v t in mc ni tip Bit cm khỏng gp ụi dung khỏng Dựng vụn k xoay chiu (in tr rt ln) o in ỏp gia hai u t in v in ỏp gia hai u in tr thỡ s ch ca vụn k l nh nhau lch pha ca in ỏp gia hai u on mch so vi cng dũng in trong on mch l A 4 B 6 C 3 D Cõu 42: Mt on mch in xoay chiu cú dng nh hỡnh v r Bit hiu in th uAE v... (120 t - 2 )V D uc = 200cos (120 t - 4 )V 1 10 3 Câu 69: Đoạn mạch R , L , C mắc nối tiếp có R = 40 ; L = 5 H; C = 6 F Đặt vào hai đầu mạch điện áp u = 120 cos 100 t (V) Cờng độ dòng điện tức thời trong mạch là i = 1,5cos(100 t + ) A 4 A i = 3cos(100 t + ) A 4 C i = 1,5 cos(100 t ) A 4 B i = 3cos(100 t ) A 4 D Cõu 70: Nu t vo hai u mt mch in cha mt in tr thun v mt t in mc ni tip mt in ỏp xoay. .. mch cú R,C Nu < 0 v khỏc - 2 mch cú R,C Nu + Cú 2 giỏ tr ca (R, , f ) mch tiờu th cựng 1 cụng sut, thỡ cỏc i lng ú l nghim = ca phng trỡnh P = R I 2 Dng 3 : Cc tr + UC max 2 Z 2 + R2 U R2 + ZL U ZC = L = = ZL cos R khi U L max 2 U R 2 + ZC U = = cos R PAB max PAB max 2 ZC + R2 ZC = ZL = + khi + Tng quỏt : Xỏc nh i lng in Y cc tr khi X thay i - Thit lp quan h Y theo X - Dựng cỏc phộp bin i( tam . CHƯƠNG V ĐIỆN XOAY CHIỀU CHỦ ĐỀ I DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU – MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU A. TÓM TẮT KIẾN THỨC CƠ BẢN I. DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU 1. Hiệu điện. Hiệu điện thế dao động điều hòa. Cường độ dòng điện xoay chiều. Các giá trị hiệu dụng.  Dòng điện xoay chiều là dòng điện mà cường độ biến thiên điều