Chuyên đề: Dòng điện xoay chiều Vật lý 12 là một trong những chuyên đề khó nhất của Vật lý 12, được viết rất chi tiết phục vụ luyện thi THPT.QG cho giáo viên giảng dạy và học sinh. Chuyên đề gồm 4 phần cơ bản: 1. kiến thức, 2. phương pháp giải từng dạng bài tập, 3. bài tập tự luận, 4. bài tập trắc nghiệm. từ cơ bản đến nâng cao. Ngoài ra còn những hình ảnh vui nhộn giải trí. Với 25K chỉ là tiền trà nước mọi người đã có 1 chuyên đề luyện thi THPT.QG rất hay. rất mong mọi người ủng hộ. Trân trọng cảm ơn
- ĐT: 0975336335 CHUYÊN ĐỀ - DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU CHƯƠNG 3: DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU ĐẠI CƯƠNG VỀ DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU I KHÁI NIỆM DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU 1) Định nghĩa Dòng điện xoay chiều dòng điện có cường độ biến thiên tuần hồn theo thời gian (theo hàm cos hay sin thời gian) 2) Biểu thức: i = I0cos(ωt + φi) A đó: i: giá trị cường độ dòng điện xoay chiều tức thời, đơn vị (A) I0 > 0: giá trị cường độ dòng điện cực đại dòng điện xoay chiều ω, φi : số ω > tần số góc (ωt + φi): pha thời điểm t φi : Pha ban đầu dòng điện 3) Chu kỳ, tần số dòng điện 2π T = ω = f ( s ) Chu kì, tần số dòng điện: f = = ω ( Hz ) T 2π 4) Nguyên tắc tạo dòng AC: dựa tượng cảm ứng điện từ * Mỗi giây đổi chiều 2f lần * Nếu ϕi = − π π ϕi = giây đổi chiều 2f – lần 2 5) Chú ý: Từ biểu thức i = I0cos(ωt + φi) A ta có i‘ = -Aωsin(ωt + φi) * Nếu i‘ > i tăng (cùng chiều dương), i‘ < i giảm (giảm chiều dương) Ví dụ 1: Cho dòng điện xoay chiều có biểu thức i = 2cos(100πt + π/3) A a) Tính cường độ dòng điện mạch t = 0,5 (s); t = 0,125 (s) ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… b) Tìm thời điểm mà cường độ dòng điện mạch có giá trị A ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… c) Tại thời điểm t cường độ dòng điện mạch có giá trị A giảm Hỏi sau 1/200 (s) cường độ dòng điện có giá trị bao nhiêu? ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… Ví dụ 2: Cho dòng điện xoay chiều có biểu thức i = 4cos(100πt + π/6) A a) Tính cường độ dòng điện mạch t = 0,5 (s); t = 0,125 (s) ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… b) Tìm thời điểm mà cường độ dòng điện mạch có giá trị A ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… c) Tại thời điểm t cường độ dòng điện mạch có giá trị A tăng Tìm cường độ dòng điện sau * ∆t = s* ∆t = s * ∆t = s * ∆t = II ĐIỆN ÁP XOAY CHIỀU Cho khung dây dẫn có diện tích S gồm có N vòng dây quay với vận tốc góc ω xung quanh trục đối xứng x’x từ trường có B ⊥ xx ' Tại t = giả sử n ≡ B BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC – LUYỆN THI THPT.QG VẬT LÝ Trang - - ĐT: 0975336335 CHUYÊN ĐỀ - DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU Sau khoảng thời t, n quay góc ωt Từ thơng gởi qua khung Φ = NBScos(ωt) Wb Đặt Φo = NBS ⇒ Φ = Φocos(ωt), Φo gọi từ thông cực đại Theo tượng cảm ứng điện từ khung hình thành suất điện động cảm ứng có biểu thức e = – Φ’ = ωNBSsin(ωt) Đặt E0 = ωNBS = ωΦ0 ⇒ e = E0sin(ωt) = E0cos(ωt - ) Vậy suất điện động khung dây biến thiên tuần hồn với tần số góc ω chậm pha từ thơng góc π/2 Nếu mạch ngồi kín mạch có dòng điện, điện áp gây mạch ngồi biến thiên điều hòa: u = U0cos(ωt + φu) V Đơn vị : S (m2), Φ (Wb) – Webe, B (T) – Testla, N (vòng), ω (rad/s), e (V)… Chú ý: vòng/phút = = ( rad/s ); cm2 = 10- m2 Ví dụ 1: Một khung dây dẫn có diện tích S = 50 cm gồm 150 vòng dây quay với vận tốc 3000 vòng/phút từ trường có cảm ứng từ B vng góc trục quay khung có độ lớn B = 0,002 T Tính a) từ thơng cực đại gửi qua khung b) suất điện động cực đại Hướng dẫn giải Tóm tắt đề bài: S = 50 cm2 = 50.10–4 m2 N = 150 vòng B = 0,002 T ω = 3000 vòng/phút = 100π (rad/s) a) Từ thơng qua khung Φ = NBScos(ωt) từ thông cực đại Φ0 = NBS = 150.0, 002.50.10-4 = 1, 5.10-3 Wb b) Suất điện động qua khung e = Φ' = ωNBSsin(ωt) E0 = ωNBS = ωΦ0 = 100π.1,5.10-3 = 0,47 V Vậy suất điện động cực đại qua khung E0 = 0,47 V Ví dụ 2: Một khung dây dẹt hình chữ nhật gồm 500 vòng dây, diện tích vòng dây 53,5 cm 2, quay với tốc độ góc 3000 vòng/phút quanh trục xx’ từ trường có B = 0,02 T đường cảm ứng từ vng góc với trục quay xx’ Tính suất điện động cực đại suất điện động xuất khung Hướng dẫn giải: Tóm tắt đề bài: S = 53,5 cm2 = 53,5.10–4 m2 N = 500 vòng, B = 0,02 (T) ω = 3000 vòng/phút = 100π (rad/s) Suất điện động cực đại E0 = ωNBS = 100π.500.0,02.53,5.10–4 = 16,8 V Ví dụ 3: Một khung dây hình chữ nhật, kích thước (40 cm x 60 cm), gồm 200 vòng dây, đặt từ trường có cảm ứng từ 0,2 (T) Trục đối xứng khung dây vng góc với từ trường Khung dây quay quanh trục đối xứng với vận tốc 120 vòng/phút a) Tính tần số suất điện động b) Chọn thời điểm t = lúc mặt phẳng khung dây vng góc với đường cảm ứng từ Viết biểu thức suất điện động cảm ứng khung dây c) Suất điện động t = (s) kể từ thời điểm ban đầu có giá trị ? Hướng dẫn giải: Tóm tắt đề bài: S = 40.60 = 2400 cm2 = 0,24 m2 N = 200 vòng, B = 0,2 (T) ω = 120 vòng/phút = 4π (rad/s) a) Tần số suất điện động f = = Hz b) Suất điện động cực đại: E0 = ωNBS = 4π.200.0,2.0,24 = 120,64 V Do t = 0, mặt phẳng khung vng góc với cảm ứng từ nên φ = (hay n // B ) Từ ta biểu thức suất điện động e = E0sin(ωt) = 120,64sin(4πt) V c) Tại t = (s) thay vào biểu thức suất điện động viết ta e = E0 = 120,64 V Ví dụ 4: Một khung dây dẫn phẳng có diện tích S = 50 cm 2, có N = 100 vòng dây, quay với tốc BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC – LUYỆN THI THPT.QG VẬT LÝ Trang - - ĐT: 0975336335 CHUYÊN ĐỀ - DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU độ 50 vòng/giây quanh trục vng góc với đường sức từ trường có cảm ứng từ B = 0,1 (T) Chọn t = lúc vectơ pháp tuyến n khung dây chiều với vectơ cảm ứng từ B chiều dương chiều quay khung dây a) Viết biểu thức xác định từ thông Φ qua khung dây b) Viết biểu thức xác định suất điện động e xuất khung dây Hướng dẫn giải: Tóm tắt đề bài: S = 50 cm2 = 50.10–4 m2 N = 100 vòng, B = 0,1 (T) ω = 50 vòng/giây = 100π (rad/s) a) Theo t = ta có φ = Từ thơng cực đại Φ0 = N.B.S = 100.0,1.50.10–4 = 0,05 Wb Từ đó, biểu thức từ thông Φ = 0,05cos(100πt) Wb b) Suất điện động cảm ứng e = - Φ’ = 0,05.100π sin100πt = 5πsin100πt V III ĐỘ LỆCH PHA CỦA ĐIỆN ÁP VÀ DÒNG ĐIỆN Đặt φ = φu – φi, gọi độ lệch pha điện áp dòng điện mạch Nếu φ > thi điện áp nhanh pha dòng điện hay dòng điện chậm pha điện áp Nếu φ > thi điện áp chậm pha dòng điện hay dòng điện nhanh pha điện áp Chú ý: - Khi độ lệch pha điện áp dòng điện π/2 ta có phương trình dòng điện điện áp 2 u = U cos(ωt ) u i thỏa mãn ⇒ + = π U0 I0 i = I cos(ωt ± ) = I sin(ωt ) - Nếu điện áp vng pha với dòng điện, đồng thời hai thời điểm t 1, t2 điện áp dòng điện có 2 2 u1 i1 u i2 U u2 − u2 cặp giá trị tương ứng u1; i1 u2; i2 ta có: + = + = 12 22 I0 i1 − i2 U0 I0 U I0 IV CÁC GIÁ TRỊ HIỆU DỤNG Cho dòng điện xoay chiều i = I0cos(ωt + φ) A chạy qua R, công suất tức thời tiêu thụ R: + cos(2ωt + 2ϕ ) RI 02 RI 02 p = Ri2 = RI 02 cos2(ωt +ϕ) = RI 02 = + cos(2ωt + 2ϕ ) 2 RI RI RI Giá trị trung bình p chu kì: p = + cos(2ωt + 2ϕ ) = 2 RI Kết tính tốn, giá trị trung bình cơng suất chu kì (cơng suất trung bình): P = p = 2 I Nhiệt lượng tỏa Q = P.t = Rt Cũng khoảng thời gian t cho dòng điện khơng đổi (dòng điện chiều) qua điện trở R nói nhiệt lượng tỏa Q’ = I2Rt I I2 Cho Q = Q’ ⇔ Rt = I2Rt ⇒ I = 2 I gọi giá trị hiệu dụng cường độ dòng điện xoay chiều hay cường độ hiệu dụng U0 E0 Tương tự, ta có điện áp hiệu dụng suất điện động hiệu dụng U = ;E= 2 Ngoài ra, dòng điện xoay chiều, đại lượng điện áp, suất điện động, cường độ điện trường, … hàm số sin hay cosin thời gian, với đại lượng Chú ý : BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC – LUYỆN THI THPT.QG VẬT LÝ Trang - - ĐT: 0975336335 CHUYÊN ĐỀ - DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU u = U cos(ωt + ϕ u ) Trong mạch điện xoay chiều đại lượng có sử dụng giá trị tức thời là: i = I cos(ωt + ϕ i ) e = E0 cos(ωt + ϕ e ) p = i R = I 02 R cos (ωt + ϕ i ) đại lượng sử dụng giá trị hiệu dụng cường độ dòng điện I, điện áp U, suất điện động E Ví dụ 1: Dòng điện chạy qua đoạn mạch xoay chiều có dạng i = 200cos(100πt) A, điện áp hai đầu đoạn mạch có giá trị hiệu dụng 12 V, sớm pha π/3 so với dòng điện a) Tính chu kỳ, tần số dòng điện b) Tính giá trị hiệu dụng dòng điện mạch c) Tính giá trị tức thời dòng điện thời điểm t = 0,5 (s) d) Trong giây dòng điện đổi chiều lần e) Viết biểu thức điện áp hai đầu đoạn mạch Hướng dẫn giải: a) Từ biểu thức dòng điện i = 200cos(100πt) A; ta có ω = 100π (rad/s) 2π T = = ( s) ω 50 Từ ta có chu kỳ tần số dòng điện là: f = ω = 50( Hz ) 2π I0 b) Giá trị hiệu dụng dòng điện mạch I = = A c) Tại thời điểm t = 0,5 (s) i = 2cos(10π.0,5) = Vậy t = 0,5 (s) i = d) Từ câu b ta có f = 50 Hz, tức giây dòng điện thực 50 dao động Do dao động dòng điện đổi chiều hai lần nên giây dòng điện đổi chiều 100 lần e) Do điện áp sớm pha π/3 so với dòng điện nên có π/3 = φu – φi φu = π/3 (do φi = 0) Điện áp cực đại U0 = U = 12 V Biểu thức điện áp hai đầu mạch điện u = 12cos(100πt + ) V Ví dụ 2: Một mạch điện xoay chiều có điện trở R = 50 Ω, dòng điện qua mạch có biểu thức i = 2cos(100πt + π/3) A a) Viết biểu thức điện áp hai đầu mạch điện biết điện áp hiệu dụng 50 V điện áp nhanh pha dòng điện góc π/6 b) Tính nhiệt lượng tỏa điện trở R 15 phút Hướng dẫn giải: U = U = 50 2 = 100V a) Ta có π π π ϕ = ϕ u − ϕ i = → ϕ u = ϕ i + = rad 3 Biểu thức điện áp u = 100cos(100πt + π/2) V I0 b) Cường độ hiệu dụng dòng điện: I = = A Từ đó, nhiệt lượng tỏa 15 phút (15.60 = 900 (s)) Q = I2Rt = 2.50.15.60 = 90000 J = 90 kJ Ví dụ 3: Một mạch điện xoay chiều có độ lệch pha điện áp cường độ dòng điện chạy mạch π/2 Tại thời điểm t, cường độ dòng điện mạch có giá trị A điện áp hai đầu mạch 50 V Biết điện áp hiệu dụng mạch 100 V Tính giá trị hiệu dụng cường độ dòng điện mạch Hướng dẫn giải: Do điện áp dòng điện lệch pha góc π/2 nên giả sử biểu thức dòng điện điện áp có dạng 2 u = U cos(ωt ) u i sau: ⇒ + = π i = I cos( ω t ± ) = I sin( ω t ) 0 U0 I0 BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC – LUYỆN THI THPT.QG VẬT LÝ Trang - - ĐT: 0975336335 CHUYÊN ĐỀ - DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU i = A 2 50 + Thay giá trị đề cho u = 50 2V I = ⇒I = A 100 U = 100V ⇒ U = 100 2V Ví dụ 4: Cho mạch điện xoay chiều có điện áp hai đầu mạch u = 50cos(100πt + π/6) V Biết dòng điện qua mạch chậm pha điện áp góc π/2 Tại thời điểm t, cường độ dòng điện mạch có giá trị A điện áp hai đầu mạch 25 V Biểu thức cường độ dòng điện mạch A i = 2cos(100πt + ) A B i = 2cos(100πt - ) A C i = cos(100πt - ) A D i = cos(100πt + ) A Hướng dẫn giải: 2 2 2 u i 25 Do điện áp dòng điện lệch pha góc π/2 nên + = ⇔ + = 50 I U0 I0 ⇒ I0 = 2A Mặt khác, dòng điện chậm pha điện áp góc π/2 nên φi = φu - = - = i = 2cos(100πt - ) A V MỘT SỐ BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM ĐIỂN HÌNH Câu Dòng điện chạy qua đoạn mạch xoay chiều có dạng i = 2cos(100πt + π/6) A, điện áp hai đầu đoạn mạch có giá trị hiệu dụng 12 V, sớm pha π/6 so với dòng điện Biểu thức điện áp hai đầu đoạn mạch A u = 12cos(100πt + ) V B u = 12cos 100πt V C u = 12cos(100πt - ) V D u = 12cos(100πt + ) V Hướng dẫn giải: U = 12 2V U = 12V Từ giả thiết ta có : π ⇔ π π π u = 12cos(100πt + ) V ϕ u = ϕ i + ϕ u = + = 6 Câu Một mạch điện xoay chiều có điện áp hai đầu mạch u = 200cos(100πt + π/6) V Cường độ hiệu dụng dòng điện chạy mạch A Biết rằng, dòng điện nhanh pha điện áp hai đầu mạch góc π/3, biểu thức cường độ dòng điện mạch A i = 4cos(100πt + π/3) A B i = 4cos(100πt + π/2) A C i = 2cos(100πt - π/6) A D i = 2cos(100πt + π/2) A Hướng dẫn giải: I = 2 A I = A Từ giả thiết ta có : π π π i = 4cos(100πt + ) V π ⇔ ϕ i = ϕ u + ϕ i = + = Câu Một mạch điện xoay chiều có độ lệch pha điện áp cường độ dòng điện chạy mạch π/2 Tại thời điểm t, cường độ dòng điện mạch có giá trị A điện áp hai đầu mạch 100 V Biết cường độ dòng điện cực đại A Điện áp hiệu dụng hai đầu mạch điện có giá trị A U = 100 V B U = 200 V C U = 300 V D U = 220 V Hướng dẫn giải: u i Do điện áp dòng điện lệch pha góc π/2 nên + = U0 I0 100 = ⇒ U0= 200 V U = 200 V Thay số ta được: U0 Câu Một khung dây quay quanh trục xx’ từ trường có đường cảm ứng từ vng góc với trục quay xx’ Muốn tăng biên độ suất điện động cảm ứng khung lên lần chu kỳ quay khung phải A tăng lần B tăng lần C giảm lần D giảm lần BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC – LUYỆN THI THPT.QG VẬT LÝ Trang - CHUYÊN ĐỀ - DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU Hướng dẫn giải: Từ biểu thức từ thông ta Φ = NBScos(ωt + φ) e = Φ’ = ωNBSsin(ωt+ φ) Biên độ suất điện động E = ωNBS, để E0 tăng lên lần ω tăng lần, tức chu kỳ T giảm lần Câu Một khung dây dẫn có diện tích S = 50 cm gồm 250 vòng dây quay với tốc độ 3000 vòng/phút từ trường có véc tơ cảm ứng từ vng góc với trục quay khung, có độ lớn B = 0,02 (T) Từ thông cực đại gửi qua khung A 0,025 Wb B 0,15 Wb C 1,5 Wb D 15 Wb Hướng dẫn giải: Từ biểu thức tính từ thơng Φ = NBScos(ωt + φ) từ thông cực đại Φ0 = NBS N = 250vòng Thay số với: B = 0,02T Φ0 = 250.0,02.50.10-4 = 0,025 Wb - ĐT: 0975336335 S = 50cm = 50.10 −4.m Câu Một vòng dây phẳng có đường kính 10 cm đặt từ trường có độ lớn cảm ứng từ B = 1/π (T) Từ thơng gởi qua vòng dây véctơ cảm ứng từ B hợp với mặt phẳng vòng dây góc α = 30 A 1,25.10–3 Wb B 0,005 Wb C 12,5 Wb D 50 Wb Hướng dẫn giải: Biểu thức tính từ thông Φ = NBScosα, với α = ( n , B ), từ giả thiết ta α = 600 Mặt khác khung dây hình tròn có đường kính 10 cm, nên bán kính R = cm ⇒ S = πR2 = π.0,052 Từ ta Φ = π.0,052.cos600 = 1,25.10-3 Wb ĐẠI CƯƠNG VỀ DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU Câu 1: Dòng điện xoay chiều dòng điện A có chiều biến thiên tuần hồn theo thời gian B có cường độ biến đổi tuần hồn theo thời gian C có chiều biến đổi theo thời gian D có chu kỳ thay đổi theo thời gian Câu 2: Chọn câu sai phát biểu sau ? A Nguyên tắc tạo dòng điện xoay chiều dựa tượng cảm ứng điện từ B Khi đo cường độ dòng điện xoay chiều, người ta dùng ampe kế nhiệt C Số ampe kế xoay chiều cho biết giá trị hiệu dụng dòng điện xoay chiều D Giá trị hiệu dụng dòng điện xoay chiều giá trị trung bình dòng điện xoay chiều Câu 3: Dòng điện xoay chiều hình sin A dòng điện có cường độ biến thiên tỉ lệ thuận với thời gian B dòng điện có cường độ biến thiên tuần hồn theo thời gian C dòng điện có cường độ biến thiên điều hòa theo thời gian D dòng điện có cường độ chiều thay đổi theo thời gian Câu 4: Các giá trị hiệu dụng dòng điện xoay chiều A xây dựng dựa tác dụng nhiệt dòng điện B đo ampe kế nhiệt C giá trị trung bình chia cho D giá trị cực đại chia cho Câu 5: Đối với dòng điện xoay chiều cách phát biểu sau đúng? A Trong cơng nghiệp, dùng dòng điện xoay chiều để mạ điện B Điện lượng chuyển qua tiết diện thẳng dây dẫn chu kỳ không C Điện lượng chuyển qua tiết diện thẳng dây dẫn khoảng thời gian không D Công suất toả nhiệt tức thời có giá trị cực đại lần cơng suất toả nhiệt trung bình Câu 6: Trong câu sau, câu ? A Dòng điện có cường độ biến đổi tuần hồn theo thời gian dòng điện xoay chiều B Dòng điện điện áp hai đầu mạch xoay chiều lệch pha C Khơng thể dùng dòng điện xoay chiều để mạ điện D Cường độ hiệu dụng dòng điện xoay chiều nửa giá trị cực đại Câu 7: Cường độ dòng điện mạch khơng phân nhánh có dạng i = 2cos100πt A Cường độ dòng BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC – LUYỆN THI THPT.QG VẬT LÝ Trang - - ĐT: 0975336335 CHUYÊN ĐỀ - DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU điện hiệu dụng mạch A I = 4A B I = 2,83A C I = 2A D I = 1,41 A Câu 8: Điện áp tức thời hai đầu đoạn mạch có dạng u = 141cos(100πt) V Điện áp hiệu dụng hai đầu đoạn mạch A U = 141 V B U = 50 V C U = 100 V D U = 200 V Câu 9: Trong đại lượng đặc trưng cho dòng điện xoay chiều sau đây, đại lượng có dùng giá trị hiệu dụng? A điện áp B chu kỳ C tần số D công suất Câu 10: Trong đại lượng đặc trưng cho dòng điện xoay chiều sau đây, đại lượng không dùng giá trị hiệu dụng? A Điện áp B Cường độ dòng điện C Suất điện động D Công suất Câu 11: Phát biểu sau không đúng? A điện áp biến đổi điều hoà theo thời gian gọi điện áp xoay chiều B dòng điện có cường độ biến đổi điều hồ theo thời gian gọi dòng điện xoay chiều C suất điện động biến đổi điều hoà theo thời gian gọi suất điện động xoay chiều D cho dòng điện chiều dòng điện xoay chiều qua điện trở chúng toả nhiệt lượng Câu 12: Một dòng điện xoay chiều chạy qua điện trở R = 10 Ω, nhiệt lượng tỏa 30 phút 900 kJ Cường độ dòng điện cực đại mạch A I0 = 0,22A B I0 = 0,32A C I0 = 7,07A D I0 = 10,0 A Câu 13: Phát biểu sau đúng? A Khái niệm cường độ dòng điện hiệu dụng xây dựng dựa vào tác dụng hóa học dòng điện B Khái niệm cường độ dòng điện hiệu dụng xây dựng dựa vào tác dụng nhiệt dòng điện C Khái niệm cường độ dòng điện hiệu dụng xây dựng dựa vào tác dụng từ dòng điện D Khái niệm cường độ dòng điện hiệu dụng xây dựng dựa vào tác dụng phát quang dòng điện Câu 14: Phát biểu sau không đúng? A Điện áp biến đổi theo thời gian gọi điện áp xoay chiều B Dòng điện có cường độ biến đổi điều hòa theo thời gian gọi dòng điện xoay chiều C Suất điện động biến đổi điều hòa theo thời gian gọi suất điện động xoay chiều D Cho dòng điện chiều dòng điện xoay chiều qua điện trở chúng tỏa nhiệt lượng Câu 15: Đối với suất điện động xoay chiều hình sin, đại lượng sau thay đổi theo thời gian? A Giá trị tức thời B Biên độ C Tần số góc D Pha ban đầu Câu 16: Tại thời điểm t = 0,5 (s), cường độ dòng điện xoay chiều qua mạch A, A cường độ hiệu dụng B cường độ cực đại C cường độ tức thời D cường độ trung bình Câu 17: Cường độ dòng điện đoạn mạch có biểu thức i = sin(100πt + ) A Ở thời điểm t = s cường độ mạch có giá trị A 2A B - A C D A Câu 18: Một mạng điện xoay chiều 220 V – 50 Hz, chọn pha ban đầu điện áp khơng biểu thức điện áp có dạng A u = 220cos(50t) V B u = 220cos(50πt) V C u = 220cos(100t) V.D u = 220cos 100πt V Câu 19: Dòng điện chạy qua đoạn mạch xoay chiều có dạng i = 2cos(100πt) A, điện áp hai đầu đoạn mạch có giá trị hiệu dụng 12 V sớm pha π/3 so với dòng điện Biểu thức điện áp hai đầu đoạn mạch A u = 12cos(100πt) V B u = 12sin 100πt V C u = 12cos(100πt -π/3) V D u = 12cos(100πt + π/3) V Câu 20: Dòng điện chạy qua đoạn mạch xoay chiều có dạng i = 2cos(100πt + π/6) A, điện áp hai đầu đoạn mạch có giá trị hiệu dụng 12 V, sớm pha π/6 so với dòng điện Biểu thức điện áp hai đầu đoạn mạch A u = 12cos(100πt + ) V B u = 12cos(100πt + ) V BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC – LUYỆN THI THPT.QG VẬT LÝ Trang - - ĐT: 0975336335 CHUYÊN ĐỀ - DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU C u = 12cos(100πt - ) V D u = 12cos(100πt + ) V Một mạch điện xoay chiều có điện áp hai đầu mạch u = 200cos(100πt + π/6) V Cường độ hiệu dụng dòng điện chạy mạch A Biết rằng, dòng điện nhanh pha điện áp hai đầu mạch góc π/3, biểu thức cường độ dòng điện mạch A i = 4cos(100πt + π/3) A B i = 4cos(100πt + π/2) A C i = 2cos(100πt - ) A D i = 2cos(100πt + ) A Câu 22: Một mạch điện xoay chiều có điện áp hai đầu mạch u = 120cos(100πt - π/4) V Cường độ hiệu dụng dòng điện chạy mạch 5A Biết rằng, dòng điện chậm pha điện áp góc π/4, biểu thức cường độ dòng điện mạch A i = 5sin(100πt - ) A B i = 5cos(100πt - ) A C i = 5cos(100πt - ) A D i = 5cos(100πt) A Câu 23: Một mạch điện xoay chiều có độ lệch pha điện áp cường độ dòng điện chạy mạch π/2 Tại thời điểm t, cường độ dòng điện mạch có giá trị A điện áp hai đầu mạch 100 V Biết cường độ dòng điện cực đại 4A Điện áp hiệu dụng hai đầu mạch điện có giá trị là: A U = 100 V B U = 200 V C U = 300 V D U = 220 V Câu 24: Một mạch điện xoay chiều có độ lệch pha điện áp cường độ dòng điện chạy mạch π/2 Tại thời điểm t, cường độ dòng điện mạch có giá trị A điện áp hai đầu mạch 100 V Biết điện áp hiệu dụng mạch V Giá trị hiệu dụng cường độ dòng điện mạch là: A 2A B 2A C A D A Câu 25: Cho mạch điện xoay chiều có điện áp hai đầu mạch u = 50cos(100πt + π/6) V Biết dòng điện qua mạch chậm pha điện áp góc π/2 Tại thời điểm t, cường độ dòng điện mạch có giá trị A điện áp hai đầu mạch 25 V Biểu thức cường độ dòng điện mạch A i = 2cos(100πt + ) A B i = 2cos(100πt - ) A C i = cos(100πt - ) A D i = cos(100πt + ) A Câu 26: Cho đoạn mạch điện xoay chiều có điện áp cực đại dòng điện cực đại U 0; I0 Biết điện áp dòng điện vng pha với Tại thời điểm t điện áp dòng điện có giá trị u1; i1 Tại thời điểm t2 điện áp dòng điện có giá trị u 2; i2 Điện áp cực đại hai đầu đoạn mạch xác định hệ thức đây? u − u1 u 22 − u12 i22 − i12 u 22 − u12 A U = I B U = I C U = I D U = I i2 − i1 i12 − i22 u 22 − u12 i22 − i12 Câu 27: Cho đoạn mạch điện xoay chiều có điện áp cực đại dòng điện cực đại U 0; I0 Biết điện áp dòng điện vng pha với Tại thời điểm t điện áp dòng điện có giá trị u1; i1 Tại thời điểm t2 điện áp dòng điện có giá trị u2; i2 Cường độ dòng điện hiệu dụng mạch xác định hệ thức đây? u + u 22 i22 − i12 i22 − i12 u 22 − u12 I = U I = U U = I A U = I 12 B C D 0 0 0 i1 + i22 u 22 − u12 u12 − u 22 i22 − i12 Câu 28: Một dòng điện xoay chiều có biểu thức cường độ tức thời i = 10cos(100πt + π/3) A Phát biểu sau khơng xác ? A Biên độ dòng điện 10A B Tần số dòng điện 50 Hz C Cường độ dòng điện hiệu dụng 5A D Chu kỳ dòng điện 0,02 (s) Câu 29: Một dòng điện xoay chiều có biểu thức điện áp tức thời u = 100cos(100πt + π/3) A Phát biểu sau khơng xác ? A Điện áp hiệu dụng 50 V B Chu kỳ điện áp 0,02 (s.) C Biên độ điện áp 100 V D Tần số điện áp 100 Hz Câu 30: Nhiệt lượng Q dòng điện có biểu thức i = 2cos(120πt) A toả qua điện trở R = 10 Ω thời gian t = 0,5 phút A 1000 J B 600 J C 400 J D 200 J Câu 31: Một dòng điện xoay chiều qua điện trở R = 25 Ω thời gian phút nhiệt lượng toả Q = 6000 J Cường độ hiệu dụng dòng điện xoay chiều A 3A B 2A C 3A D A Câu 32: Chọn phát biểu sai ? A Từ thông qua mạch biến thiên mạch xuất suất điện động cảm ứng Câu 21: BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC – LUYỆN THI THPT.QG VẬT LÝ Trang - - ĐT: 0975336335 CHUYÊN ĐỀ - DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU B Suất điện động cảm ứng mạch điện tỉ lệ thuận với tốc độ biến thiên từ thơng qua mạch C Suất điện động cảm ứng khung dây quay từ trường có tần số với số vòng quay (s) D Suất điện động cảm ứng khung dây quay từ trường có biên độ tỉ lệ với chu kỳ quay khung Câu 33: Một khung dây phẳng quay quanh trục vng góc với đường sức từ cảm ứng từ trường B Suất điện động khung dây có tần số phụ thuộc vào A số vòng dây N khung dây B tốc độ góc khung dây C diện tích khung dây D độ lớn cảm ứng từ B từ trường Câu 34: Một khung dây quay quanh trục xx’ từ trường có đường cảm ứng từ vng góc với trục quay xx’ Muốn tăng biên độ suất điện động cảm ứng khung lên lần chu kỳ quay khung phải A tăng lần B tăng lần C giảm lần D giảm lần Câu 35: Một khung dây dẫn có diện tích S = 50 cm gồm 250 vòng dây quay với tốc độ 3000 vòng/phút từ trường có véc tơ cảm ứng từ vng góc với trục quay khung, có độ lớn B = 0,02 (T) Từ thông cực đại gửi qua khung A 0,025 Wb B 0,15 Wb C 1,5 Wb D 15 Wb Câu 36: Một vòng dây phẳng có đường kính 10 cm đặt từ trường có độ lớn cảm ứng từ B = 1/π (T) Từ thơng gởi qua vòng dây véctơ cảm ứng từ B hợp với mặt phẳng vòng dây góc α = 300 A 1,25.10–3 Wb B 0,005 Wb C 12,5 Wb D 50 Wb Câu 37: Một khung dây quay quanh trục ∆ từ trường có véc tơ cảm ứng từ vng góc với trục quay Biết tốc độ quay khung 150 vòng/phút Từ thơng cực đại gửi qua khung Φ0 = (Wb) Suất điện động hiệu dụng khung có giá trị A 25 V B 25 V C 50 V D 50 V Câu 38: Khung dây kim loại phẳng có diện tích S, có N vòng dây, quay với tốc độ góc ω quanh trục vng góc với đường sức từ trường có cảm ứng từ B Chọn gốc thời gian t = lúc pháp tuyến khung dây có chiều trùng với chiều vectơ cảm ứng từ B Biểu thức xác định từ thông Φ qua khung dây A Φ = NBSsin(ωt) Wb B Φ = NBScos(ωt) Wb C Φ = ωNBSsin(ωt) Wb D Φ = ωNBScos(ωt) Wb Câu 39: Khung dây kim loại phẳng có diện tích S = 50 cm 2, có N = 100 vòng dây, quay với tốc độ 50 vòng/giây quanh trục vng góc với đường sức từ trường B = 0,1 (T) Chọn gốc thời gian t = lúc pháp tuyến khung dây có chiều trùng với chiều vectơ cảm ứng từ Biểu thức xác định từ thông qua khung dây A Φ = 0,05sin(100πt) Wb B Φ = 500sin(100πt) Wb C Φ = 0,05cos(100πt) Wb D Φ = 500cos(100πt) Wb Câu 40: Khung dây kim loại phẳng có diện tích S, có N vòng dây, quay với tốc độ góc ω quanh trục vng góc với đường sức từ trường B Chọn gốc thời gian t = lúc pháp tuyến n khung dây có chiều trùng với chiều vectơ cảm ứng từ B Biểu thức xác định suất điện động cảm ứng xuất khung dây A e = NBSsin(ωt) V B e = NBScos(ωt) V C e = ωNBSsin(ωt) V D e = ωNBScos(ωt) V Câu 41: Khung dây kim loại phẳng có diện tích S = 100 cm 2, có N = 500 vòng dây, quay với tốc độ 3000 vòng/phút quanh quanh trục vng góc với đường sức từ trường B = 0,1 (T) Chọn gốc thời gian t = lúc pháp tuyến khung dây có chiều trùng với chiều vectơ cảm ứng từ B Biểu thức xác định suất điện động cảm ứng xuất khung dây A e = 15,7sin(314t) V B e = 157sin(314t) V C e = 15,7cos(314t) V D e = 157cos(314t) V Câu 42: Khung dây kim loại phẳng có diện tích S = 40 cm 2, có N = 1000 vòng dây, quay `đều với tốc độ 3000 vòng/phút quanh quanh trục vng góc với đường sức từ trường B = 0,01 (T) Suất điện động cảm ứng xuất khung dây có trị hiệu dụng BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC – LUYỆN THI THPT.QG VẬT LÝ Trang - CHUYÊN ĐỀ - DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU C 12,56 V D 88,8 V Câu 43: Một khung dây quay điều quanh trục từ trường B vng góc với trục quay với tốc độ góc ω Từ thơng cực đại gởi qua khung suất điện động cực đại khung liên hệ với công thức ωΦ Φ0 Φ A E0 = B E0 = C E0 = D E0 = ωΦ ω ω Câu 44: Một khung dây đặt từ trường B có trục quay ∆ khung vng góc với đường cảm ứng từ Cho khung quay quanh trục ∆, suất điện động cảm ứng xuất khung có phương trình e = 200cos(100πt - ) V Suất điện động cảm ứng xuất khung thời điểm t = s là: A 100 V B 100 V C 100 V D 100 V Câu 45: Một khung dây đặt từ trường B có trục quay ∆ khung vng góc với đường cảm ứng từ Cho khung quay quanh trục ∆, từ thơng gởi qua khung có biểu thức Φ = cos(100πt + ) Wb Biểu thức suất điện động cảm ứng xuất khung A e = 50cos(100πt + ) V B e = 50cos(100πt + ) V C e = 50cos(100πt - ) V D e = 50cos(100πt - ) V ĐÁP ÁN TRẮC NGHIỆM 1B 6C 11D 16C 21B 26B 31D 36A 41B 46 2D 7C 12D 17B 22C 27C 32D 37B 42B 47 3C 8C 13B 18D 23B 28C 33B 38B 43D 48 4A 9A 14D 19D 24D 29D 34C 39C 44D 49 5B 10D 15A 20D 25B 30B 35A 40C 45C 50 - ĐT: 0975336335 A 6,28 V B 8,88 V CÁC LOẠI MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU I MẠCH ĐIỆN CHỈ CÓ ĐIỆN TRỞ THUẦN R Đặc điểm: u R = U R cos(ωt ) = U R cos(ωt ) * Điện áp dòng điện mạch pha với (tức φu = φi): i = I cos(ωt ) uR i = R * Định luật Ohm cho mạch: I = U 0R → I = U R R R * Giản đồ véc tơ: * Đồ thị uR theo i (hoặc ngược lại) có dạng đường thẳng qua gốc tọa độ I Rt * Nhiệt lượng tỏa điện trở R thời gian t là: Q = I 2Rt = * Nếu hai điện trở R1 R2 ghép nối tiếp ta có cơng thức R = R + R2, ngược lại hai điện trở mắc 1 + song song = R R1 R2 Ví dụ Mắc điện trở R = 55 Ω vào mạch điện xoay chiều có điện áp u = 110cos(100πt + π/2) V a) Viết biểu thức cường độ dòng điện qua mạch b) Tính nhiệt lượng tỏa điện trở 10 phút Hướng dẫn giải: U0 a) Ta có U0 = 110 V, R = 55 Ω I0 = = 2A R Do mạch có R nên u i pha Khi φu = φi = i = 2cos(100πt + ) A I b) Nhiệt lượng tỏa điện trở R 10 phút: Q = I Rt = R.t = ()255.10.60 = 66000 J = 66 2 BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC – LUYỆN THI THPT.QG VẬT LÝ Trang - 10 - ĐT: 0975336335 CHUYÊN ĐỀ - DỊNG ĐIỆN XOAY CHIỀU Ví dụ 1: Điện trạm phát điện truyền điện áp kV, hiệu suất trình truyền tải H = 80% Muốn hiệu suất trình truyền tải tăng đến 95% ta phải A tăng điện áp lên đến kV B tăng điện áp lên đến kV C giảm điện áp xuống kV D giảm điện xuống 0,5 kV Hướng dẫn giải * Khi H = 80% cơng suất hao phí 20% * Khi H = 95% cơng suất hao phí 5% * Từ ta thấy, để ∆P giảm lần cần phải tăng U hai lần, tức U = kV Ví dụ 2: Người ta cần tải cơng suất MW từ nhà máy điện đến nơi tiêu thụ cách km Hiệu điện cuộn thứ cấp máy tăng U = 100 kV, độ giảm đường dây không 1% U Điện trở suất dây tải 1,7 10–8 Ωm Tiết diện dây dẫn phải thỏa điều kiện nào? Hướng dẫn giải: Ta có d = km ⇒ ℓ = 10 km = 10000 m Độ giảm điện U = IR ≤ U = kV = 1000V ⇒ R ≤ Mà P = UI ⇒ I = = 50 A ⇒ R ≤ = 20Ω ⇔ ρ ≤ 20 ⇔ S ≥ 1,7.10 −8.10000 Thay số ta S ≥ = 8,5.10 −6 m = 8,5 mm2 S ≥ 8,5 mm2 20 Ví dụ3: Người ta cần truyền công suất điện pha 10000 kW hiệu điện hiệu dụng 50 kV xa Mạch điện có hệ số cơng suất cosφ = 0,8 Muốn cho tỷ lệ lượng đường dây khơng q 10% điện trở đường dây phải có giá trị nào? Hướng dẫn giải: P R Cơng suất hao phí truyền ∆P = (U cos ϕ ) 2 P2 0,1(U cos ϕ ) R Theo ∆P ≤ 10%P ⇔ ∆P ≤ 0,1P ⇔ ≤ 0,1P ⇔ R ≤ (U cosϕ ) P Thay số ta R ≤ 16Ω DẠNG 3: TÍNH TỈ SỐ ĐIỆN ÁP KHI CÔNG SUẤT TIÊU THỤ VÀ CÔNG SUẤT KHÔNG ĐỔI Phương pháp: - Từ công thức Ptt Ptt P 1− H = R(1); và: 1− H = R ⇒ H (1− H ) = R(2) 2 (Ucosϕ ) H (Ucosϕ ) (Ucosϕ )2 *Trường hợp 1: Nếu P không đổi thì: 1− H1 U2 = ÷ 1− H2 U1 *Trường hợp 2: Nếu Ptt khơng đổi thì: H1(1− H1) U2 = ÷ H2(1− H2) U1 Chú ý: Để công suất hao phí( ∆P ) giảm n lần công suất tiêu thụ( Ptt ) không đổi: U2 n− = n(1− x) - Nếu ∆U = x%UCuc thì: U1 n - Nếu ∆U = a%UTai thì: U2 n− a = n(1− );U = UTai + ∆U U1 n a + Cuc DẠNG 4: SƠ ĐỒ TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG Phương pháp: BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC – LUYỆN THI THPT.QG VẬT LÝ Trang - 143 CHUYÊN ĐỀ - DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU - Sử dụng sơ đồ truyền tải để tính thơng số cần thiết cụ thể sau: - ĐT: 0975336335 - Tính tốn trực tiếp từ tải tiêu thụ ngược nguồn sơ đồ truyền tải điện: PTai = P2B = I Tai RTai I Tai = I 2B * Các thông số tải tiêu thụ: UTai = U2B * Xét máy Hạ áp B với hệ số biến áp KB: U1B N1B I 2B = = = K B ⇒ I 1B = ?;U1B = ? U2B N2B I 1B ∆P = I 2R I 2A = I 1B = I * Xét đoạn có điện trở dây dẫn R: ∆U = IR = U − U 2A 1B U1A N1A I 2A = = = K A ⇒ I 1A = ?;U1A = ?; P1A = I 1AR * Xét máy Tăng áp A với hệ số biến áp KA: U2A N2A I 1A * Hiệu suất trình truyền tải: H = P1A 100% P2B Ví dụ 4: Một máy phát điện cung cấp cho mạch ngồi cơng suất P = MW, điện áp hai cực máy phát U1 = 2000 V Biết dòng điện pha với điện áp Dòng điện đưa vào cuộn sơ cấp máy biến áp có hiệu suất 97,5% Cuộn sơ cấp gồm 160 vòng, cuộn thứ cấp có 1200 vòng Cường độ dòng điện cuộn thứ cấp dẫn đến nơi tiêu thụ dây dẫn có điện trở R = 10 Ω Tính hiệu suất truyền tải điện Đ/s: H = 89,05 % Hướng dẫn giải: Ví dụ 5: Từ nơi sản xuất điện đến nơi tiêu thụ hai máy biến áp Máy biến áp A có hệ số biến áp KA = 1/20, máy hạ áp B có hệ số biến đổi K B = 15 Dây tải điện hai biến áp có điện trở R = 10 Ω Bỏ qua hao phí hai máy biến áp, coi hệ số công suất a) Để đảm bảo nơi tiêu thụ, mạng điện 120 V, 36 KW hoạt động bình thường nơi sản xuất điện phải có cường độ dòng điện vào bao nhiêu? Tính hiệu suất truyền tải điện đó? b) Giả sử khơng có hai máy biến áp, đường dây tải điện có điện trở R = 10 Ω Muốn nơi tiêu thụ hoạt động bình thường đầu đường dây phải truyền công suất bao nhiêu? Điện áp đầu đường dây bao nhiêu? So với có máy biến áp cơng suất hao phí tăng lần? Hiệu suất giảm lần? Đ/s: a) H = 90% b) Cơng suất truyền 396 KW, hao phí tăng 225 lần, hiệu suất giảm 23,4 lần TRẮC NGHIỆM MÁY BIẾN ÁP – SỰ TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC – LUYỆN THI THPT.QG VẬT LÝ Trang - 144 - ĐT: 0975336335 CHUYÊN ĐỀ - DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU Chọn câu nói máy biến áp? A Máy biến áp cho phép biến đổi điện áp xoay chiều B Các cuộn dây máy biến áp quấn lõi sắt C Dòng điện chạy cuộn dây sơ cấp thứ cấp khác cường độ tần số D Suất điện động cuộn dây máy biến áp suất điện động cảm ứng Câu 2: Một máy biến áp có cuộn thứ cấp mắc với điện trở thuần, cuộn sơ cấp nối với nguồn điện xoay chiều Điện trở cuộn dây hao phí điện máy không đáng kể Nếu tăng trị số điện trở mắc với cuộn thứ cấp lên hai lần A cường độ hiệu dụng dòng điện chạy cuộn thứ cấp giảm hai lần, cuộn sơ cấp không đổi B điện áp hai đầu cuộn sơ cấp thứ cấp tăng lên hai lần C suất điện động cảm ứng cuộn dây thứ cấp tăng lên hai lần, cuộn sơ cấp không đổi D công suất tiêu thụ mạch sơ cấp thứ cấp giảm hai lần Câu 3: Chọn câu sai Trong trình tải điện xa, cơng suất hao phí A tỉ lệ với thời gian truyền tải B tỉ lệ với chiều dài đường dây tải điện C tỉ lệ nghịch với bình phương điện áp hai đầu dây trạm phát điện D tỉ lệ với bình phương cơng suất truyền Câu 4: Biện pháp sau khơng góp phần tăng hiệu suất máy biến áp? A Dùng dây dẫn có điện trở suất nhỏ làm dây quấn biến áp.B Dùng lõi sắt có điện trở suất nhỏ C Dùng lõi sắt gồm nhiều mỏng ghép cách điện với D Đặt sắt song song với mặt phẳng chứa đường sức từ Câu 5: Nhận xét sau máy biến áp không đúng? A Máy biến áp có tác dụng biến đổi cường độ dòng điện B Máy biến áp giảm điện áp C Máy biến áp thay đổi tần số dòng điện xoay chiều D Máy biến áp tăng điện áp Câu 6: Hiện người ta thường dùng cách sau để làm giảm hao phí điện q trình truyền tải xa ? A Tăng tiết diện dây dẫn dùng để truyền tải B Xây dựng nhà máy điện gần nơi tiêu thụ C Dùng dây dẫn vật liệu siêu dẫn D Tăng điện áp trước truyền tải điện xa Câu 7: Phương pháp làm giảm hao phí điện máy biến áp A để máy biến áp nơi khơ thống.B lõi máy biến áp cấu tạo khối thép đặc C lõi máy biến áp cấu tạo thép mỏng ghép cách điện với D Tăng độ cách điện máy biến áp Câu 8: Một máy biến áp có số vòng cuộn sơ cấp thứ cấp 2200 vòng 120 vòng Mắc uộn sơ cấp với mạng điện xoay chiều 220 V – 50 Hz, điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn thứ cấp để hở là: A 24 V B 17 V C 12 V D 8,5 V Câu 9: Một máy biến áp có số vòng cuộn sơ cấp 2200 vòng Mắc cuộn sơ cấp với mạng điện xoay chiều 220 V – 50 Hz, điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn thứ cấp để hở V Số vòng cuộn thứ cấp là: A 85 vòng B 60 vòng C 42 vòng D 30 vòng Câu 10: Một máy biến áp có số vòng cuộn sơ cấp 3000 vòng, cuộn thứ cấp 500 vòng, mắc vào mạng điện xoay chiều tần số 50 Hz, cường độ dòng điện qua cuộn thứ cấp 12A Cường độ dòng điện qua cuộn sơ cấp là: A 1,41A B 2A C 2,83A D 72,0 A Câu 11: Máy biến áp lý tưởng gồm cuộn sơ cấp có 960 vòng, cuộn thứ cấp có 120 vòng nối với tải tiêu thụ Khi đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp điện áp hiệu dụng 200 V cường độ dòng điện hiệu dụng qua cuộn thứ cấp 2A Điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn thứ cấp cường độ dòng điện hiệu dụng qua cuộn sơ cấp có giá trị sau đây? A 25 V ; 16 A B 25 V ; 0,25 A C 1600 V ; 0,25 A D 1600 V ; 8A Câu 12: Một máy tăng lý tưởng có tỉ số vòng dây cuộn sơ cấp N1 thứ cấp N2 Biết cường độ dòng điện cuộn sơ cấp điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn sơ cấp I1 = A U1 = 120 V Cường độ dòng điện hiệu dụng cuộn thứ cấp điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn thứ cấp A A 360 V B 18 V 360 V C A 40 V D 18 A 40 V Câu 13: Một máy biến áp lý tưởng có số vòng dây cuộn sơ cấp 500 vòng, cuộn thứ cấp 50 vòng Điện áp cường độ dòng điện hiệu dụng mạch thứ cấp 100 V 10A Điện áp cường độ dòng điện hiệu dụng mạch sơ cấp A 1000 V; 100A B 1000 V; A C 10 V ; 100 A D 10 V; A Câu 1: BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC – LUYỆN THI THPT.QG VẬT LÝ Trang - 145 - ĐT: 0975336335 CHUYÊN ĐỀ - DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU Một máy biến áp lí tưởng có cuộn sơ cấp gồm 2400 vòng dây, cuộn thứ cấp gồm 800 vòng dây Nối hai đầu cuộn sơ cấp với điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng 210 V Điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn thứ cấp biến áp hoạt động không tải A B 105 V C 630 V D 70 V Câu 15: Để truyền công suất điện P = 40 kW xa từ nơi có điện áp U1 = 2000 V, người ta dùng dây dẫn đồng, biết điện áp nơi cuối đường dây U2 = 1800 V Điện trở dây A 50Ω B 40Ω C 10Ω D 1Ω Câu 16: Một máy biến áp lí tưởng có tỉ số số vòng dây cuộn thứ cấp cuộn sơ cấp 0,05 Điện áp đưa vào cuộn sơ cấp có giá trị hiệu dụng 120 V tần số 50 Hz Điện áp hai đầu cuộn thứ cấp có giá trị hiệu dụng A 2,4 kV tần số 50 Hz B 2,4 kV tần số 2,5 Hz C V tần số 2,5 Hz D V tần số 50 Hz Câu 17: Trong máy tăng lý tưởng, giữ nguyên điện áp sơ cấp tăng số vòng dây hai cuộn thêm lượng điện áp cuộn thứ cấp thay đổi thê nào? A Tăng B Giảm C Khơng đổi D Có thể tăng giảm Câu 18: Chọn câu sai nói máy biến áp? A Hoạt động máy biến áp dựa tượng cảm ứng điện từ B Tỉ số điện áp hai đầu cuộn sơ cấp thứ cấp tỉ số số vòng dây hai cuộn C Tần số điện áp cuộn dây sơ cấp thứ cấp D Nếu điện áp cuộn thứ cấp tăng lần cường độ dòng điện qua tăng nhiêu lần Câu 19: Trong việc truyền tải điện xa, để giảm cơng suất hao phí đường dây k lần điện áp đầu đường dây phải Câu 14: A tăng lần B giảm k lần C giảm k2 lần D tăng k lần Khi tăng điện áp nơi truyền lên 50 lần cơng suất hao phí đường dây B tăng 50 lần C tăng 2500 lần D giảm 2500 lần Câu 21: Nếu đầu đường dây tải dùng máy biến áp có hệ số tăng cơng suất hao phí đường dây tải thay đổi so với lúc không dùng máy tăng ? A giảm lần B tăng lần C giảm 81 lần D giảm lần Câu 22: Trong máy biến áp lý tưởng, cường độ dòng điện hiệu dụng cuộn thứ cấp tăng n lần cường độ dòng điện hiệu dụng mạch sơ cấp thay đổi nào? A Tăng n lần B Tăng n2 lần C Giảm n lần D Giảm n2 lần Câu 23: Điện trạm phát điện truyền điện áp kV công suất 200 kW Hiệu số công tơ điện trạm phát nơi thu sau ngày đêm chênh lệch thêm 480 kWh Cơng suất điện hao phí đường dây tải điện A P = 20 kW B P = 40 kW C P = 83 kW D P = 100 kW Câu 24: Điện trạm phát điện truyền điện áp kV công suất 200 kW Hiệu số công tơ điện trạm phát nơi thu sau ngày đêm chênh lệch thêm 480 kWh Hiệu suất trình truyền tải điện A H = 95% B H = 90% C H = 85% D H = 80% Câu 25: Người ta muốn truyền công suất 100 kW từ tram phát điện A với điện áp hiệu dụng 500 V dây dẫn có điện trở đến nơi tiêu thụ B Hiệu suất truyền tải điện A 80% B 30% C 20% D 50% Câu 26: Điện trạm phát điện truyền điện áp kV, hiệu suất trình truyền tải H = 80% Muốn hiệu suất trình truyền tải tăng đến 95% ta phải A tăng điện áp lên đến kV B tăng điện áp lên đến kV C giảm điện áp xuống kV D giảm điện xuống 0,5 kV Câu 27: Một máy biến áp, cuộn sơ cấp có 500 vòng dây, cuộn thứ cấp có 50 vòng dây Điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn sơ cấp 100 V Hiệu suất máy biến áp 95% Mạch thứ cấp bóng đèn dây tóc tiêu thụ cơng suất 25 W Cường độ dòng điện qua đèn có giá trị A 25A B 2,5A C 1,5A D A Câu 28: Cuộn sơ cấp máy biến áp có 1023 vòng, cuộn thứ cấp có 75 vòng Đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp điện áp xoay chiều giá trị hiệu dụng 3000 V Người ta nối hai đầu cuộn thứ cấp vào động điện có cơng suất 2,5 kW hệ số công suất cosφ = 0,8 cường độ hiệu dụng mạch thứ cấp bao nhiêu? A 11 A B 22A C 14,2A D 19,4 A Câu 29: Cuộn sơ cấp máy biến áp có 2046 vòng, cuộn thứ cấp có 150 vòng Đặt vào hai đầu Câu 20: A giảm 50 lần BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC – LUYỆN THI THPT.QG VẬT LÝ Trang - 146 - ĐT: 0975336335 CHUYÊN ĐỀ - DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU cuộn sơ cấp điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng 3000 V Nối hai đầu cuộn thứ cấp điện trở R = 10 Ω Cường độ hiệu dụng dòng điện mạch thứ cấp có giá trị A 21 A B 11A C 22A D 14,2 A Câu 30: Cùng công suất điện P tải dây dẫn Công suất hao phi dùng điện áp 400 kV so với dùng điện áp 200 kV A lớn lần B lớn lần C nhỏ lần D nhỏ lần Câu 31: Một máy biến áp có cuộn sơ cấp 1000 vòng mắc vào mạng điện xoay chiều có điện áp hiệu dụng 220 V Khi điện áp hiệu dụng đặt hai đầu cuộn thứ cấp để hở 484 V Bỏ qua hao phí máy biến áp Số vòng dây cuộn thứ cấp A 2200 vòng B 1000 vòng C 2000 vòng D 2500 vòng Câu 32: Một máy biến áp có số vòng dây cuộn sơ cấp 3000 vòng, cuộn thứ cấp 500 vòng, máy biến áp mắc vào mạng điện xoay chiều có tần số 50 Hz, cường độ dòng điện hiệu dụng chạy qua cuộn thứ cấp 12 A cường độ dòng điện hiệu dụng chạy qua cuộn sơ cấp A 20 A B 7,2A C 72A D A Câu 33: Người ta cần truyền công suất điện 200 kW từ nguồn điện có điện áp 5000 V đường dây có điện trở tổng cộng 20 Ω Độ giảm đường dây truyền tải A 40 V B 400 V C 80 V D 800 V Câu 34: Một nhà máy điện sinh công suất 100000 kW cần truyền tải tới nơi tiêu thụ Biết hiệu suất truyền tải 90% Công suất hao phi đường truyền A 10000 kW B 1000 kW C 100 kW D 10 kW Câu 35: Một đường dây có điện trở Ω dẫn dòng điện xoay chiều pha từ nơi sản xuất đến nơi tiêu dùng điện áp hiệu dụng nguồn điện lúc phát U = 5000 V, công suất điện 500 kW Hệ số công suất mạch điện cosφ = 0,8 Có phần trăm công suất bị mát đường dây tỏa nhiệt? A 10% B 12,5% C 16,4% D 20% Câu 36: Ta cần truyền công suất điện MW điện áp hiệu dụng 10 kV xa đường dây pha Mạch có hệ số cơng suất cosφ = 0,8 Muốn cho tỉ lệ lượng mát đường dây khơng q 10% điện trở đường dây phải có giá trị A R ≤ 6,4 Ω B R ≤ 3,2Ω C R ≤ 6,4 kΩ D R ≤ 3,2 kΩ Câu 37: Người ta cần truyền công suất điện pha 100 kW điện áp hiệu dụng kV xa Mạch điện có hệ số cơng suất cosφ = 0,8 Ω Muốn cho tỉ lệ lượng đường dây khơng q 10% điện trở đường dây phải có giá trị khoảng nào? A R ≤ 16 Ω B 16 Ω < R < 18 Ω C 10 Ω < R < 12 Ω D R < 14 Ω Câu 38: Người ta cần truyền tải điện từ máy hạ có điện áp đầu 200 V đến hộ gia đình cách km Cơng suất tiêu thụ đầu máy biến áp cho hộ gia đình 10 kW yêu cầu độ giảm điện áp dây không 20 V Điện trở suất dây dẫn ρ = 2,8.10-8 (Ω.m) tải tiêu thụ điện trở Tiết diện dây dẫn phải thoả mãn điều kiện A S ≥ 1,4 cm2 B S ≥ 2,8 cm2 C S ≤ 2,8 cm2 D S ≤ 1,4 cm2 Câu 39: Đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp máy biến áp lí tưởng (bỏ qua hao phí) điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng khơng đổi điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn thứ cấp để hở 50 V Ở cuộn thứ cấp, giảm bớt n vòng dây điện áp hiệu dụng hai đầu để hở U, tăng thêm n vòng dây điện áp 2U Nếu tăng thêm 3n vòng dây cuộn thứ cấp điện áp hiệu dụng hai đầu để hở cuộn A 100 V B 200 V C 220 V D 110 V Câu 40: Một học sinh quấn máy biến áp với dự định số vòng dây cuộn sơ cấp gấp hai lần số vòng dây cuộn thứ cấp Do sơ suất nên cuộn thứ cấp bị thiếu số vòng dây Muốn xác định số vòng dây thiếu để quấn tiếp thêm vào cuộn thứ cấp cho đủ, học sinh đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng không đổi, dùng vôn kết xác định tỉ số điện áp cuộn thứ cấp để hở cuộn sơ cấp Lúc đầu tỉ số điện áp 0,43 Sau quấn thêm vào cuộn thứ cấp 24 vòng dây tỉ số điện áp 0,45 Bỏ qua hao phí máy biến áp Để máy biến áp dự định, học sinh phải tiếp tục quấn thêm vào cuộn thứ cấp A 40 vòng dây B 84 vòng dây C 100 vòng dây D 60 vòng dây Câu 41: Đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp máy biến áp lí tưởng (bỏ qua hao phí) điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng 120 V điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn thứ cấp để hở 100 V Nếu đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp điện áp hiệu dụng 160 V, để điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn thứ cấp để hở 100 V phải giảm cuộn thứ cấp 150 vòng tăng cuộn sơ cấp 150 vòng Số vòng dây cuộn sơ cấp biến áp chưa thay đổi A 1170 vòng B 1120 vòng C 1000 vòng D 1100 vòng Câu 42: Một máy biến áp cuộn sơ cấp có 100 vòng dây, cuộn thứ cấp có 200 vòng dây Cuộn sơ cấp BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC – LUYỆN THI THPT.QG VẬT LÝ Trang - 147 - ĐT: 0975336335 CHUYÊN ĐỀ - DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU cuộn dây có cảm kháng ZL = 1,5 Ω điện trở r = 0,5 Ω Tìm điện áp hiệu dụng cuộn thứ cấp để hở ta đặt vào cuộn sơ cấp điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng 119 V A 200 V B 210 V C 120 V C 220 V Câu 43: Điện áp hai cực trạm phát điện cần tăng lên lần để giảm công suất hao phí đường dây tải điện 25 lần, với điều kiện công suất đến tải tiêu thụ không đổi? Biết chưa tăng điện áp, độ giảm điện áp đường dây tải điện 20% điện áp hai cực trạm phát điện Coi cường độ dòng điện mạch pha với điện áp; A 4,04 lần B 5,04 lần C 6,04 lần D 7,04 lần Câu 44: Điện tải từ nơi phát đến nơi tiêu thụ dây dẫn có điện trở thuần, độ giảm dây 15% điện áp hiệu dụng nơi phát điện Để giảm hao phí đường dây 100 lần (công suất tiêu thụ không đổi, coi điện áp nơi tiêu thụ pha với dòng điện) phải nâng điện áp hiệu dụng nơi phát lên A 8,515 lần B 7,125 lần C 10 lần D 10,125 lần ĐÁP ÁN TRẮC NGHIỆM MÁY BIẾN ÁP – SỰ TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG 1B 6D 11B 16D 21C 26A 31A 36A 41D 46 2D 7C 12A 17B 22A 27B 32D 37A 42B 47 3A 8C 13B 18D 23A 28C 33D 38A 43A 48 4B 9B 14D 19A 24B 29C 34A 39A 44A 49 5C 10B 15C 20D 25C 30D 35B 40D 45 50 BÀI GIẢNG MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU I MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU MỘT PHA Nguyên tắc hoạt động máy phát điện xoay chiều a) Nguyên tắc hoạt động Dựa tượng cảm ứng điện từ: từ thông qua vòng dây biến thiên điều hòa, vòng dây xuất suất điện động cảm ứng xoay chiều Biểu thức từ thông Φ = NBScos(ωt) Wb Biểu thức suất điện động cảm ứng e = – Φ’ = ωNBSsin(ωt) Đặt E0 = ωNBS = ωΦ0 ta được, e = E0sin(ωt) = E0cos(ωt – π/2) V b) Có hai cách tạo suất điện động xoay chiều thường dùng máy điện: - Từ trường cố định, vòng dây quay từ trường - Từ trường quay, vòng dây đặt cố định Máy phát điện xoay chiều pha a) Cấu tạo Máy phát điện xoay chiều pha (còn gọi máy dao điện) gồm phần chính: + Phần cảm: Là nam châm dùng để tạo từ trường Nam châm phần cảm nam châm vĩnh cữu nam châm điện + Phần ứng: Là khung dây dẫn dùng để tạo dòng điện Một hai phần cảm phần ứng đứng yên, phần lại quay, phận đứng yên gọi stato, phận quay gọi rôto Từ thông qua cuộn dây biến thiên tuần hoàn với tần số f = np đó: n (vòng/s), p: số cặp cực Nếu N(vòng/phút) tần số f = b) Hoạt động Các máy phát điện xoay chiều pha hoạt động theo hai cách: - Cách thứ nhất: phần ứng quay, phần cảm cố định - Cách thứ hai: phần cảm quay, phần ứng cố định Các máy hoạt động theo cách thứ có stato nam châm đặt cố định, rôto khung dây quay quanh trục từ trường tạo stato Để dẫn dòng điện mạch ngoài, người ta dùng hai vành khuyên đặt đồng trục quay với khung dây Mỗi vành khun có qt tì vào Khi khung dây quay, hai vành khuyên trượt hai quét, dòng điện truyền từ khung dây qua hai quét ngồi Các máy hoạt động theo cách thứ hai có rôto nam châm, thường nam châm điện ni bỏi dòng điện chiều; stato gồm BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC – LUYỆN THI THPT.QG VẬT LÝ Trang - 148 - ĐT: 0975336335 CHUYÊN ĐỀ - DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU nhiều cuộn dây có lõi sắt, xếp thành vòng tròn Các cuộn dây rơto có lõi sắt xếp thành vòng tròn, quay quanh trục qua tâm vòng tròn Hình Sơ đồ máy phát điện xoay chiều pha có phần ứng quay, phần cảm cố định DẠNG 1: BIỂU THỨC TỪ THÔNG (Φ) VÀ SUẤT ĐIỆN ĐỘNG (e) Phương pháp: * Biểu thức từ thông: Φ = NBScos(ωt + ϕ ) = Φ 0cos(ωt + ϕ ) = NΦ 01cos(ωt + ϕ ) - Trong đó: Φ = NBS;Φ 01 = BS : từ thông cực đại từ thơng cực đại qua vòng dây * Biểu thức suất điện động: e = −Φ ' = ω NBSsin(ωt + ϕ ) = E0 sin(ωt + ϕ ); E0 = ω NBS = ω NΦ 01 π - Hay : e = E0cos(ωt + ϕ − ) Chú ý: Bài toán ngược: e = −Φ ' ⇒ Φ = ∫ edt (Lấy nguyên hàm) Biểu thức cường độ dòng điện: i = e (Đã làm chương 3: Dòng điện xoay chiều ) R DẠNG 2: TỐC ĐỘ QUAY CỦA ROTO (n) VÀ TẤN SỐ CỦA MÁY PHÁT (f) Phương pháp: vong Np vong * Biểu thức tần số phát : f = np ÷= ÷ s 60 phut Chú ý: * Biểu thức suất điện động: E0 = ω NBS ⇒ E = ω NBS = E2 − E1 n2 − n1 = Bài toán trường hợp, đề thường yêu cầu: E1 n1 BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC – LUYỆN THI THPT.QG VẬT LÝ 2π fNBS = 2π npNBS ;E : ω : f : n Trang - 149 CHUYÊN ĐỀ - DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU DẠNG 3: MÁY PHÁT ĐIỆN NỐI VỚI MẠCH RLC NỐI TIẾP - ĐT: 0975336335 Phương pháp: E E ω NBS = * Cường độ dòng điên : I == Z = (*) 2 R + (ZL − ZC ) R + (ZL − ZC )2 * Khi thay đổi n thì: n : E : ω : f : ZZ : ZC Chú ý: Từ phương trình (*) ta thấy mạch xảy cộng hưởng thì: I ≠ I MAX cụ thể sau: ω= LC I = NBS 2LCR Để IMAX thì: E E ω NBS = - Khảo sát hàm: I == Z = (Giống khảo sát cực trị DĐCX) 2 R + (ZL − ZC ) R + (ZL − ZC )2 L R2 L R2 − ⇔ = − ⇒ω =? C ωC C Bài toán giá trị: Nếu ( n = n1 ) ω = ω1 ω = ω2 để I không đổi ω = ω0 để IMAX thì: - Ta kết quả: ZC = ZX = 1 1 1 = 2+ 2: 2= 2+ 2 ω0 ω1 ω2 n0 n1 n2 Các toán cho nhiều trường hợp thí sử dụng phương pháp “Chuẩn hóa số liệu” Ví dụ 1: Một máy phát điện xoay chiều pha có rơto gồm cặp cực từ, muốn tần số dòng điện xoay chiều phát 50 Hz rơto phải quay với tốc độ bao nhiêu? Hướng dẫn giải: Áp dụng công thức f = np ⇒ n = = = 12,5(vòng/s) =750(vòng/phút) Ví dụ 2: Một máy phát điện xoay chiều pha có cặp cực rơto quay với tốc độ 900vòng/phút, máy phát điện thứ hai có cặp cực Hỏi máy phát điện thứ hai phải có tốc độ hai dòng điện máy phát hòa vào mạng điện Hướng dẫn giải: Để hai máy phát hòa vào mạng điện chúng phải tần số N1 p1 900.4 N p N p = Khi f1 = 1 = 2 ⇒ N2 = = 600(vòng/phút) p2 60 60 Ví dụ 3: Một máy phát điện xoay chiều pha có phần cảm rơto gồm cặp cực (4 cực nam cực bắc) Để suất điện động máy sinh có tần số 50 Hz rơto phải quay với tốc độ A 480 vòng/phút B 75 vòng/phút C 25 vòng/phút D 750 vòng/phút Ví dụ 4: (Trích Đề thi ĐH – 2011) Một máy phát điện xoay chiều pha có phần ứng gồm bốn cuộn dây giống mắc nối tiếp Suất điện động xoay chiều máy phát sinh có tần số 50 Hz giá trị hiệu dụng 100 V Từ thơng cực đại qua vòng dây phần ứng 5/π mWb Số vòng dây cuộn dây phần ứng BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC – LUYỆN THI THPT.QG VẬT LÝ Trang - 150 CHUYÊN ĐỀ - DỊNG ĐIỆN XOAY CHIỀU C 400 vòng D 200 vòng Hướng dẫn giải: E 100 E1 E N= = = = E01 = 2πf E01 = E1 ⇔ Φ01 = = NΦ1v ⇔ 100 vòng −3 Φ π f v 2πf 2πf 10 2π 50 π Ví dụ 5: Phần cảm máy phát điện xoay chiều gồm cặp cực Vận tốc quay rơto 1500 vòng/phút Phần ứng máy phát gồm cuộn dây mắc nối tiếp Tìm số vòng cuộn dây biết từ thơng cực đại qua vòng dây mWb suất điện động hiệu dụng máy tạo 120 V? A 26 B 54 C 28 D 29 Ví dụ 6: (Trích Đề thi ĐH – 2010) Một động điện xoay chiều hoạt động bình thường với điện áp hiệu dụng 220 V sinh cơng suất học 170 W Biết động có hệ số cơng suất 0,85 công suất toả nhiệt dây quấn động 17 W Bỏ qua hao phí khác, cường độ dòng điện cực đại qua động A 2A B 1A C 2A D 3A Ví dụ 7: Một máy phát điện xoay chiều pha Phần cảm gồm cặp cực quay với tốc độ 1500 vòng/phút, phần ứng gồm cuộn dây mắc nối tiếp Từ thông cực đại qua vòng dây 5.10-3 Wb, suất điện động hiệu dụng máy tạo 120 V Số vòng dây cuộn A 108 B 200 C 27 D 50 Ví dụ 8: Phần cảm máy phát điện xoay chiều có hai cặp cực Các cuộn dây phần ứng mắc nối tiếp có số vòng tổng cộng 240 vòng Biết suất điện động có giá trị hiệu dụng 220 V, tần số f = 50 Hz Từ thơng cực đại qua vòng dây tốc độ quay rơto có giá trị sau đây? −3 10 −3 Wb A n = 50 vòng/giây, Φ = B n = 20 vòng/giây, Φ = 10 Wb 2π π 3,24 −3 1,2 −3 10 Wb 10 Wb C n = 25 vòng/giây, Φ = D n = 250 vòng/giây, Φ = π π - ĐT: 0975336335 A 71 vòng B 100 vòng II MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU PHA Máy phát điện xoay chiều pha a) Khái niệm: Là máy tạo suất điện động xoay chiều hình sin tần sồ, biên độ lệch pha 1200 đôi Biểu thức suất điện động ba cuộn dây tương ứng là: e1 = E0cosωt; e2 = E0cos(ωt - ) e3 = E0cos(ωt - ) = E0cos(ωt + ) b) Cấu tạo: Phần cảm: nam châm quay xung quanh trục dùng để tạo từ trường (hay gọi Rơto) BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC – LUYỆN THI THPT.QG VẬT LÝ Trang - 151 - ĐT: 0975336335 CHUYÊN ĐỀ - DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU Phần ứng: gồm cuộn dây dẫn giống lệch 1200 tức 1/3 vòng tròn (hay gọi Stato) c) Nguyên tắt hoạt động: Dựa tượng cảm ứng điện từ Khi rôto quay từ thông qua cuộn dây biến thiên điều hòa cuộn dây xuất suất điện động xoay chiều Giả sử thời điểm t = từ thông gởi qua cuộn cực đại Sau thời gian T/3 từ thông qua cuộn cực đại Sau thời gian T/3 từ thông qua cuộn cực đại Vậy từ thông qua cuộn dây lệch thời gian T/3 hay pha 1200 Khi nối đầu đầu cuộn dây với mạch giống dòng điện mạch có tần số, biên độ lệch pha 1200 Biểu thức dòng dòng điện tương ứng là: i1 = I0cosωt; i2 = I0cos(ωt - ); i3 = I0cos(ωt - ) = I0cos(ωt + ) Dòng điện cuộn dây coi dòng điện xoay chiều pha Máy phát ba pha nối với ba mạch tiêu thụ điện (hay gọi tải tiêu thụ) Xét tải đối xứng (cùng điện trở, dung kháng, cảm kháng) Các sơ đồ mắc tải pha đối xứng a) Cách mắc hình sao: - Ba điểm đầu A1, A2, A3 cuộn dây 1, 2, nối với mạch dây dẫn khác gọi dây pha Ba điểm cuối B1, B2, B3 cuộn dây nối với dây dẫn chung nối với mạch gọi dây trung hòa - Cường độ tức thời dây trung hòa i = i + i2 + i3 Nếu tải đối xứng i = - Gọi hiệu điện dây pha dây trung hòa hiệu điện pha UP Gọi hiệu điện hai dây pha hiệu điện dây Ud U d = 3U p Ta có hệ thức sau: I d = I p b) Cách mắc hình tam giác Điểm cuối cuộn dây nối với điểm đầu cuộn dây 2, điểm cuối cuộn nối với điểm đầu cuộn 3, điểm cuối cuộn nối với điểm đầu cuộn Các điểm nối nối với mạch dây pha Tải tiêu thụ mắc theo hình tam giác U d = U p Ta có: I d = 3I p Chú ý: Khi tính tốn máy phát điện xoay chiều pha tính tốn pha với điện áp UP Ví dụ 1: Một máy phát điện ba pha có tần số f = 50 Hz 1) Cuộn dây phần ứng mắc hình Biết điện áp dây pha dây trung hồ U P = 220 V Tìm điện áp dây pha với 2) Ta mắc tải vào pha mạng điện: Tải Z 1(R, L nối tiếp) mắc vào pha 1; tải Z (R, C nối tiếp) mắc vào pha 2, tải Z3 (RLC nối tiếp) mắc vào pha Cho R = Ω; L = 2,55.10-2 H; C = 306 µF Tính: a) Cường độ dòng điện tải tiêu thụ b) Công suất tiêu thụ tải công suất máy phát Hướng dẫn giải: 1) Do hệ mắc theo sơ đồ hình nên điện áp dây pha với U d thỏa mãn Ud = Up = 220 V 2) Từ giả thiết ta tính thơng số tải tiêu thụ: R = Ω, ZL = Ω, ZC = 10 Ω Tổng trở tương ứng tải là: BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC – LUYỆN THI THPT.QG VẬT LÝ Trang - 152 CHUYÊN ĐỀ - DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU - ĐT: 0975336335 Z1 = R + Z = 10 Ω; Z = R + Z = 12 Ω; Z = R + ( Z L − Z C ) = Ω 2 L 2 C a) Khi cường độ dòng điện tải (hay pha) tiêu thụ là: U p 220 U p 220 Up 220 I1 = = = 22 A ; I = = = 18,3 A ; I = = = 34,7 A ; Z1 10 Z2 12 Z 10 b) Công suất tiêu thụ tải tiêu thụ là: P1 = I12 R = 222.6 = 2904 W P2 = I 22 R = 18,32.6 = 2099 W P3 = I R = 34,72.6 = 7224 W Khi cơng suất tiêu thụ hệ tổng cơng suất tiêu thụ tải tiêu thụ Ta có P = P1 + P2 + P3 = 2904 + 2009 + 7224 = 12137 W Ví dụ 2: Một động khơng đồng ba pha có cơng suất 2208 W mắc hình vào mạng điện xoay chiều ba pha có hiệu điện dây 190 V, hệ số công suất động 0,7 Hiệu điện pha công suất tiêu thụ cuộn dây A Up = 110V, P1 = 7360 W B Up = 110 V, P1 = 376 W C Up = 110V, P1 = 3760 W D Up = 110 V, P1 = 736 W Ví dụ 3: Trong máy phát điện xoay chiều ba pha hoạt động, suất điện động xoay chiều xuất cuộn dây stato có giá trị cực đại E Khi suất điện động tức thời cuộn dây suất điện động tức thời cuộn dây lại có độ lớn E0 E E E A B C D 2 Ví dụ 4: Một động điện xoay chiều có điện trở dây 16 Ω Khi mắc vào mạch điện có điện áp hiệu dụng 220 V sản cơng suất học 160 W Biết động có hệ số cơng suất 0,8 Bỏ qua hao phí khác Hiệu suất động A 80% B 85% C 91% D 98% Ví dụ 5: Nối hai cực máy phát điện xoay chiều pha có R cuộn dây cảm Bỏ qua điện trở dây nối Khi Rôto quay với tốc độ n vòng/phút cường độ dòng điện qua máy A Khi Rôto quay với tốc độ 3n vòng/phút cường độ A Khi Rơto quay với tốc độ 2n vòng/phút cảm kháng mạch bao nhiêu? R 2R A B C 2R D R 3 Ví dụ 6: Một máy phát điện xoay chiều pha có cặp cực, mạch ngồi nối với mạch RLC nối tiếp gồm cuộn cảm có độ tự cảm L = (H), tụ điện C điện trở R Khi máy phát điện quay với tốc độ 750 vòng/phút dòng điện hiệu dụng qua mạch A; máy phát điện quay với tốc độ 1500 vòng/phút mạch có cộng hưởng dòng điện hiệu dụng qua mạch 4A Giá trị BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC – LUYỆN THI THPT.QG VẬT LÝ Trang - 153 - ĐT: 0975336335 CHUYÊN ĐỀ - DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU điện trở R tụ điện C 10 −3 10 −3 A R = 25 Ω; C = (F) B R = 30 Ω; C = (F) 25π π 2.10 −3 4.10 −4 C R = 15 Ω; C = (F) D R = 30 Ω; C = (F) π π TRẮC NGHIỆM MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU Câu Phát biểu sau động không đồng ba pha sai? A Hai phận động rơto stato B Bộ phận tạo từ trường quay stato C Nguyên tắc hoạt động động dựa tượng điện từ D Có thể chế tạo động không đồng ba pha với công suất lớn Câu Một động không đồng ba pha hoạt động bình thường hiệu điện hiệu dụng hai đầu cuộn dây 100 V Trong có mạng điện xoay chiều ba pha máy phát ba pha tạo ra, suất điện động hiệu dụng pha 173 V Để động hoạt động bình thường ta phải mắc theo cách sau đây? A Ba cuộn dây máy phát theo hình tam giác, ba cuộn dây động theo hình B Ba cuộn dây máy phát theo hình tam giác, ba cuộn dây động theo tam giác C Ba cuộn dây máy phát theo hình sao, ba cuộn dây động theo hình D Ba cuộn dây máy phát theo hình sao, ba cuộn dây động theo hình tam giác Câu Một động không đồng ba pha hoạt động bình thường điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn dây 220 V Trong có mạng điện xoay chiều ba pha máy phát ba pha tạo ra, suất điện động hiệu dụng pha 127 V Để động hoạt động bình thường ta phải mắc theo cách sau đây? A Ba cuộn dây máy phát theo hình tam giác, ba cuộn dây động theo hình B Ba cuộn dây máy phát theo hình tam giác, ba cuộn dây động theo tam giác C Ba cuộn dây máy phát theo hình sao, ba cuộn dây động theo hình D Ba cuộn dây máy phát theo hình sao, ba cuộn dây động theo hình tam giác Câu Người ta tạo từ trường quay cách cho A nam châm vĩnh cửu hình chữ U quay quanh trục đối xứng B dòng điện xoay chiều chạy qua nam châm điện C dòng điện xoay chiều pha chạy qua ba cuộn dây stato động không đồng ba pha D dòng điện chiều chạy qua nam châm điện.Câu Phát biểu sau không đúng? Cảm ứng từ ba cuộn dây gây tâm stato động không đồng ba pha, có dòng điện xoay chiều ba pha vào động có A độ lớn không đổi B phương không đổi C hướng quay D tần số quay tần số dòng điện Câu Gọi Bo cảm ứng từ cực đại ba cuộn dây động không đồng ba pha có dòng điện vào động Cảm ứng từ ba cuộn dây gây tâm stato có giá trị A B = B B = Bo C B = 1,5Bo D B = 3Bo Câu Nguyên tắc hoạt động động không đồng ba pha dựa tượng A cảm ứng điện từ B tự cảm C cảm ứng điện từ lực từ tác dụng lên dòng điện D tự cảm lực từ tác dụng lên dòng điện Câu Thiết bị sau có tính thuận nghịch? A Động khơng đồng ba pha B Động không đồng pha C Máy phát điện xoay chiều pha D Máy phát điện chiều Câu Trong máy phát điện xoay chiều pha A góp điện nối với hai đầu cuộn dây stato B phần tạo suất điện động cảm ứng stato C phần tạo từ trường rôto BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC – LUYỆN THI THPT.QG VẬT LÝ Trang - 154 - ĐT: 0975336335 CHUYÊN ĐỀ - DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU D suất điện động máy tỉ lệ với tốc độ quay rôto Câu 10 Đối với máy phát điện xoay chiều A biên độ suất điện động tỉ lệ với số cặp nam châm B tần số suất điện động tỉ lệ với số vòng dây phần ứng C dòng điện cảm ứng xuất cuộn dây phần ứng D cung cấp cho máy biến đổi hoàn toàn thành điện Câu 11 Máy phát điện xoay chiều pha ba pha giống điểm nào? A Đều có phần ứng quay, phần cảm cố định B Đều có góp điện để dẫn điện mạch ngồi C có ngun tắc hoạt động dựa tượng cảm ứng điện từ D Trong vòng dây rơto, suất điện động máy biến thiên tuần hoàn hai lần Câu 12 Nguyên tắc hoạt động máy phát điện xoay chiều pha dựa vào A tượng tự cảm B tượng cảm ứng điện từ C khung dây quay điện trường D khung dây chuyển động từ trường Câu 13 Đối với máy phát điện xoay chiều pha A dòng điện cảm ứng xuất cuộn dây phần ứng B tần số suất điện động tỉ lệ với số vòng dây phần ứng C biên độ suất điện động tỉ lệ với số cặp cực từ phần cảm D cung cấp cho máy biến đổi tuần hoàn thành điện Câu 14 Máy phát điện xoay chiều pha có p cặp cực, số vòng quay rơto n (vòng/phút) tần số dòng điện xác định là: A f = np B f = 60np C f = np/60 D f = 60n/ Câu 15 Cho máy phát điện có cặp cực, tần số f = 50 Hz, tìm số vòng quay roto ? A 25 vòng/s B 50 vòng/s C 12,5 vòng/s D 75 vòng/s Câu 16 Khi n = 360 vòng/phút, máy có 10 cặp cực tần số dòng điện mà máy phát A 60 Hz B 30 Hz C 90 Hz D 120 Hz Câu 17 Một máy phát điện có hai cặp cực rơto quay với tốc độ 3000 vòng/phút, máy phát điện thứ hai có cặp cực.Hỏi máy phát điện thứ haii phải có tốc độ hai dòng điện máy phát hòa vào mạng điện A 150 vòng/phút B 300 vòng/phút C 600 vòng/phút C 1000 vòng/phút Câu 18 Rơto máy phát điện xoay chiều nam châm có cặp cực, quay với tốc độ 1200 vòng/phút Tần số suất điện động máy tạo A f = 40 Hz B f = 50 Hz C f = 60 Hz D f = 70 Hz Câu 19 Stato động không đồng ba pha gồm cuộn dây, cho dòng điện xoay chiều ba pha tần số 50 Hz vào động Từ trường tâm stato quay với tốc độ bao nhiêu? A 3000 vòng/phút B 1500 vòng/phút C 1000 vòng/phút D 500 vòng/phút Câu 20 Stato động không đồng ba pha gồm cuộn dây, cho dòng điện xoay chiều ba pha tần số 50 Hz vào động Rơto lồng sóc động quay với tốc độ sau đây? A 3000 vòng/phút B 1500 vòng/phút C 1000 vòng/phút D 900 vòng/phút Câu 22 Một máy phát điện xoay chiều pha có rơto gồm cặp cực, muốn tần số dòng điện xoay chiều mà máy phát 50 Hz rơto phải quay với tốc độ bao nhiêu? A 3000 vòng/phút B 1500 vòng/phút C 750 vòng/phút D 500 vòng/phút Câu 22 Phần ứng máy phát điện xoay chiều có 200 vòng dây giống Từ thơng qua vòng dây có giá trị cực đại mWb biến thiên điều hoà với tần số 50 Hz Suất điện động máy có giá trị hiệu dụng bao nhiêu? A E = 88858 V B E = 88,858 V C E = 12566 V D E = 125,66 V Câu 23 Một máy phát điện mà phần cảm gồm hai cặp cực từ quay với tốc độ 1500 vòng/phút phần ứng gồm hai cuộn dây mắc nối tiếp, có suất điện động hiệu dụng 220 V, từ thông cực đại qua vòng dây mWB Mỗi cuộn dây gồm có vòng? A 198 vòng B 99 vòng C 140 vòng D 70 vòng Câu 24 Chọn câu phát biểu sau ? A Dòng điện xoay chiều pha máy phát điện xoay chiều pha tạo B Suất điện động máy phát điện xoay chiều tỉ lệ với số vòng dây phần ứng C Dòng điện máy phát điện xoay chiều tạo ln có tần số số vòng quay rơto 1s BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC – LUYỆN THI THPT.QG VẬT LÝ Trang - 155 - ĐT: 0975336335 CHUYÊN ĐỀ - DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU D Chỉ có dòng xoay chiều ba pha tạo từ trường quay Câu 25 Một động không đồng ba pha mắc theo kiểu tam giác vào mạch ba pha có điện áp pha 220 V Công suất điện động kW, hệ số công suất động 0,8 Cường độ dòng điện chạy qua cuộn dây động bằng: A 11,36 mA B 136A C 11,36 A D 11,63 A Câu 26 Một mạng điện pha mắc hình sao, điện áp hai dây pha 220 V Điện áp dây pha dây trung hoà nhận giá trị nào? A 381 V B 127 V C 660 V D 73 V Câu 27 Một động không đồng ba pha mắc theo hình mắc vào mạng điện ba pha hình với điện áp pha hiệu dụng 220 V Động đạt công suất kW có hệ số cơng suất cosφ = 10 Tính cường độ dòng điện hiệu dụng qua cuộn dây động A 10A B A C 2,5A D 2,5 A Câu 28 Trong mạng điện ba pha mắc hình sao, tải tiêu thụ giống Một tải tiêu thụ có điện trở 10 Ω, cảm kháng 20 Ω Cường độ hiệu dụng dòng điện qua tải 6A Cơng suất dòng điện pha nhận giá trị là: A 1080 W B 360 W C 3504,7 W D 1870 W Câu 29 Trong mạng điện ba pha mắc hình sao, tải tiêu thụ giống Một tải tiêu thụ có điện trở 10 Ω, cảm kháng 20Ω Cường độ hiệu dụng dòng điện qua tải 6A Điện áp hai dây pha có giá trị bao nhiêu? A 232 V B 240 V C 510 V D 208 V Câu 30 Một máy phát điện xoay chiều ba pha mắc hình có điện áp pha 120 V Tải pha giống tải có điện trở 24 Ω, cảm kháng 30 Ωvà dung kháng 12 Ω(mắc nối tiếp) Công suất tiêu thụ dòng ba pha A 384 W B 238 W C 1,152 kW D 2,304 kW Câu 31 Phần cảm máy phát điện xoay chiều có cặp cực quay 25 vòng/s tạo hai đầu điện áp có trị hiệu dụng U = 120 V Tần số dòng điện xoay chiều A 25 Hz B 100 Hz C 50 Hz D 60 Hz Câu 32 Phần cảm máy phát điện xoay chiều có cặp cực quay 25 vòng/s tạo hai đầu điện áp có trị hiệu dụng U = 120 V Dùng nguồn điện mày mắc vào hai đầu đoạn mạch điện gồm cuộn dây có điện trở hoạt động R = 10 Ω, độ tự cảm L = 0,159 H mắc nối tiếp với tụ điện có điện dung C = 159 F Công suất tiêu thụ mạch điện A 14,4 W B 144 W C 288 W D 200 W Câu 33 Một máy phát điện xoay chiều ba pha mắc hình có điện áp dây pha dây trung hoà 220 V Điện áp hai dây pha A 220 V B 127 V C 220 V D 380 V Câu 34 Một máy phát điện xoay chiều ba pha mắc hình có điện áp dây pha dây trung hồ 220 V Mắc tải giống vào pha mạng điện, tải gồm cuộn dây cảm có cảm kháng Ω điện trở Ω Cường độ dòng điện qua dây pha A 2,2A B 38A C 22 A D 3,8 A Câu 24 Một máy phát điện xoay chiều ba pha mắc hình có điện áp dây pha dây trung hoà 220 V Mắc tải giống vào pha mạng điện, tải gồm cuộn dây cảm có cảm kháng điện trở Ω Cường độ dòng điện qua dây trung hoà A 22A B 38A C 66A D A Câu 35 Một máy phát điện xoay chiều ba pha mắc hình có điện áp dây pha dây trung hoà 220 V Mắc tải giống vào pha mạng điện, tải gồm cuộn dây cảm có cảm kháng Ω điện trở Ω Công suất dòng điện ba pha A 8712 W B 8712 kW C 871,2 W D 87,12 kW Câu 36 Một động điện mắc vào mạng điện xoay chiều có điện áp hiệu dụng 220 V tiêu thụ cơng suất 2,64 kW Động có hệ số cơng suất 0,8 điện trở Ω Cường độ dòng điện qua động A 1,5A B 15 A C 10A D A Câu 37 Một động điện mắc vào mạng điện xoay chiều có điện áp hiệu dụng 220 V tiêu thụ công suất 2,64 kW Động có hệ số cơng suất 0,8 điện trở Ω Hiệu suất động A 85% B 90% C 80% D 83% BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC – LUYỆN THI THPT.QG VẬT LÝ Trang - 156 - ĐT: 0975336335 CHUYÊN ĐỀ - DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU Câu 38 Nối hai cực máy phát điện xoay chiều pha vào hai đầu đoạn mạch AB gồm điện trở R mắc nối tiếp với tụ điện có điện dung C Bỏ qua điện trở cuộn dây máy phát Khi roto máy quay với tốc độ n vòng/giây cường độ dòng điện hiệu dụng đoạn mạch A Khi roto máy quay với tốc độ vòng/giây cường độ dòng điện hiệu dụng đoạn mạch 1A Nếu roto máy quay với tốc độ n vòng/giây dung kháng tụ điện A R B R C D R Câu 39 Nối hai cực máy phát điện xoay chiều pha có R cuộn dây cảm Bỏ qua điện trở dây nối Khi Rôto quay với tốc độ n vòng/phút cường độ dòng điện qua máy A Khi Rơto quay với tốc độ 3n vòng/phút cường độ A Khi Rơto quay với tốc độ 2n vòng/phút cảm kháng mạch bao nhiêu? A B C 2R D R Câu 40 Một đoạn mạch gồm điện trở R = 200 Ω mắc nối tiếp với tụ điện C Nối đầu đoạn mạch với cực máy phát điện xoay chiều pha, bỏ qua điện trở cuộn dây máy phát Khi rôto máy quay với tốc độ 200 vòng/phút cường độ dòng điện hiệu dụng đoạn mạch I Khi rôto máy quay với tốc độ 400 vòng/phút cường độ dòng điện hiệu dụng đoạn mạch 2I Nếu rôto máy quay với tốc độ 800 vòng/phút dung kháng đoạn mạch A ZC = 800 Ω B ZC = 50 Ω C ZC = 200 Ω D ZC= 100 Ω Câu 41 Nối cực máy phát điện xoay chiều pha vào đầu đoạn mạch AB gồm điện trở R= 30 Ω tụ điện mắc nối tiếp Bỏ qua điện trở cuộn dây máy phát Khi roto máy quay với tốc độ n vòng/phút I hiệu dụng mạch A Khi roto quay với tốc độ 2n vòng/phút cường độ dòng điện hiệu dụng A Nếu roto quay với tốc độ 3n vòng/phút dung kháng tụ là: A Ω B Ω C 16 Ω D Ω Câu 42 Một máy phát điện xoay chiều pha có cặp cực, mạch nối với mạch RLC nối tiếp gồm cuộn cảm có độ tự cảm L = (H) , tụ điện C điện trở R Khi máy phát điện quay với tốc độ 750 vòng/phút dòng điện hiệu dụng qua mạch 2A; máy phát điện quay với tốc độ 1500 vòng/phút mạch có cộng hưởng dòng điện hiệu dụng qua mạch 4A Giá trị điện trở R tụ điện C 10 −3 10 −3 A R = 25 Ω; C = (F) B R = 30 Ω; C = (F) 25π π 2.10 −3 4.10 −4 C R = 15 Ω; C = (F) D R = 30 Ω; C = (F) π π Câu 43 Nối hai cực máy phát điện xoay chiều vào hai đầu đoạn mạch RLC Bỏ qua điện trở dây nối, coi từ thông cực đại gửi qua cuộn dây máy phát không đổi Khi máy phát quay với tốc độ n (vòng/phút) cơng suất tiêu thụ điện P, hệ số công suất Khi máy phát quay với tốc độ 2n (vòng/phút) cơng suất tiêu thụ điện 4P Khi máy phát quay với tốc độ n (vòng/phút) cơng suất tiêu thụ điện máy phát A 8P/3 B 1,414 P C 4P D 2P Câu 44 Một động không đồng ba pha mắc theo kiểu hình nối vào mạch điện ba pha có điện áp pha Up = 220 V Cơng suất điện động 6,6 kW; hệ số cơng suất động Cường độ dòng điện hiệu dụng qua cuộn dây động A 20 A B 60A C 105 A D 35 A BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC – LUYỆN THI THPT.QG VẬT LÝ Trang - 157 ... dụng dòng điện xoay chiều giá trị trung bình dòng điện xoay chiều Câu 3: Dòng điện xoay chiều hình sin A dòng điện có cường độ biến thi n tỉ lệ thuận với thời gian B dòng điện có cường độ biến thi n... đoạn mạch điện xoay chiều có điện trở R? A Dòng điện xoay chiều chạy qua điện trở ln có pha ban ban đầu khơng B Dòng điện xoay chiều chạy qua điện trở pha với điện áp xoay chiều hai đầu điện trở... Tụ điện cho dòng điện xoay chiều dòng điện chiều qua Câu 33: BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC – LUYỆN THI THPT.QG VẬT LÝ Trang - 20 - ĐT: 0975336335 CHUYÊN ĐỀ - DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU B Điện áp hai tụ biến thi n