Các bài tập trong cuốn sách đều là những bài tập điển hình và quen thuộc nhất trong các đề thi. Ngoài các ví dụ giúp các bạn định hình dạng toán, cuốn sách còn bao hàm rất nhiều bài tập tự luyện có đáp án, giúp các bạn giải quen dạng và quen tay, nhằm tối ưu hóa thời gian khi làm các đề thi. Mời các bạn cùng tham khảo.
Trang 2AHA XUAN BẢN ĐẠI HỌC QUỐC GIÁ HA NOI 16 Hàng Chuối ¬ Hai Bà Trưng ~ Há Nội Điền thoại: Biên tập - Ché ban: ( 084) 39714896:
Quản ly xuất bản: (043) 3728806; Tong bién tan: É 04} 397 15011
Fax: (04) 39729436
Chin trách nhiệm xuất bằn
Giảm đắc — Tổng biên tập: TS PHAM THI TRAM Biên tập: TRẤN HIỆP - CẢNH BA
Ché ban: CONG TY CƠ PHẦN GIÁO DỤ
Trinh bay bla: NGUYEN SON TUNG
Stra ban in: LUONG VAN THUY
Đi tác liên kết xuất bằn: Oe
CONG TY CO PHAN GIAO DUC TRUC TUYEN VIET NAM VEDU CORP
Trang 3Cae ban cam thap:
a Bãi tập Điện xoay chiều thực là đa dang và phức tạp, các cơng thức giải nhanh rất phong phú và khĩ nhớ
trong khi sách giáo khoa viết cịn sơ sài, sách tham khảo thi cuốn viết quá ít, cuốn thì viết quá nhiều, rườm rà,
Làm sao chọn được một cuốn bài tập Vật lý về Điện xoay chiều đầy đủ, để hiểu và thú vị?
b Tại sà lại cĩ quá nhiều cơng thức giải nhanh đến vậy? Lầãm sao mình cĩ thể học và nhớ được tầm vài
chục, thậm chí hàng trăm cơng thức đây, đi thi chắc mình sẽ loạn lén mat
c Tai sao nhiều bài tập cuốn sách luyện thi(đặc biệt lã đề th] lại giải tắt đến vậy? Mình bị mất gốc mơn Vật
tý, đọc thật khĩ hiểu trong khí mùa thì đại học, cao đẳng sắp đến gần Làm sao để tìm được một cuốn chuyền
đề mà bài tốn được giải chí tiết, cụ thể và logic để mình cĩ thể tự tín đi thì đại học được?
d, Giá mà cĩ ai đĩ giúp mình giải quyết những thắc mắc trong quá trình học và luyện hh vat ly, di hec thém quả thật quá mệt mỗi và khơng hiệu qua BS `
Nếu bạn gặp phải những vấn đề trên, chắc chắn CHINH PHỤC BÀI TẬP VẬT LÝ - TAR a: “ ĐIỆN XOAY CHIỀU là cuốn sách mà bạn đang ngày đềm tìm kiếm
Grong udu sch vay baw sé:
4 Tiến cận một phương pháp (một lý thuật) giải vật lý Điện ÄOäY chiều hiện quả - PHƯƠNG PHÁP CHUAN HĨA SỐ LIỆU - một phương pháp mà bạn chỉ cần đẳng đến kiến thức lớp 8, khơng cần suy nghĩ nhiều, chỉ cần GIÁ SỬ GIÁ 'TRỊ CỦA MỘT ĐẠI LƯỢNG BẰNG ĐƠN VỊ và BIỂU, "BIẾN CÁC GIÁ TRỊ CỒN LẠI Phương pháp này giúp bạn giải quyết ngọn lành 5 đến 7 câu trong đề thi Quốci gia THPT trong thời gian rất ngắn, đặc biết là RẤT ĐƠN GIÀN và ĐỀ DÀNG đến mức lâm bạn bất ngờ Hơn nữa, PHƯƠNG PHÁP CHUẨN HĨA SỐ LIỆU cơn đĩng vai trị là kim chỉ nam cho việc phần tích đề bài, là sư sớ của các phương pháp khác, Với CHUẨN HĨA SỐ LIỆU, bạn sẽ thấy đề thi Quốc gia THPT trở nến rẩtrố ràng và cĩ định hướng, khơng cịn dài, phức tạp và mồng lung Đặc biệt, PHƯƠNG PHÁP CHUẨN HĨA SỐ Liệu dùng được c trong thí trắc nghiệm và thi tự luận PHƯƠNG PHẮÁP CHUẨN HĨA SỐ LIỆU là kết quả của quá trình nghiên cứu, tìm tịi của bán thân tác giả Nguyễn Đình Yên Sau khi được tac gia cuốn sách sáng tạo ra, phương pháp mời nãy được tác giả đánh giá là sẽ tạo nên một cuộc cach mang trong day va hoc tự
2 Tiếp cận 4 phươốg 'phấp, kĩ thuật giải tốn vật lý bao gồm: PHƯƠNG PHÁP CHUẨN HĨA SỐ LIỆU, PHƯƠNG PHÁP GIẢN ĐỒ VEC ~ TƠ, PHƯƠNG PHÁP ĐẠI SỐ, PHƯƠNG PHÁP PHỨC HĨA với cách trình bày đi từ cơ sở lí luận của phương pháp, mính hoa và bài tập áp dụng, Với 4 phương pháp này, bạn sẽ cĩ thể giải TỒN BỘ đề thí đại học từ 2007 đến 2014 phần Dịng điên xoay chiều nĩi riêng và đa số các câu trong đề thi Quốc gia THPT nĩi chung một cách dé đàng mà khơng căn dùng quá nhiều phương phâp Đương nhiên, để lầm được điều này, cuốn sách sẽ được trình bày theo hướng tư duy sáng tạo và mở rộng nhằm giúp các bạn hiểu, vận dụng được thánh thạo phương pháp
3 Tiếp cận với nhiều vấn đề, dang tốn hay, lạ và khĩ, được phát triển trên cơ sở nền táng cĩ sẵn hoặc - sấng tạo mới gần đây của đội ngũ tác giả, như "€ thay đổi để (0x + UỢ lớn nhất, C thay đối để (Ủa + Ud) lớn
Trang 4
1, Bạn nên học theo thứ tự các chủ đề Cuốn sách này khác với các cuẩn sách khác, tác giả khuyến các bạn
niên DOC THAT KĨ ĐẮPÁN vì đáp án trong cuốn sách sẽ trình bày và phân tích các sai lầm mà các bạn sẽ hay
gặp phải cũng như phần bình luận, mở rộng thêm bài tốn đĩ Các bạn khơng nên lướt qua đáp án vì đáp án chính là một trong những phần thú vị và giá trị nhất của cuốn sách (bên cạnh PHƯƠNG PHÁP CHUẨN HĨA SỐ LIỆU),
2 Trong cuốn sách cĩ nhiều cầu hỏi khơng cĩ đấp án A, B, C, D vi muc dich gidp bạn vận dụng tất cả khả năng của mình Gĩ thể cĩ bạn sẽ cho rằng “ sách giải quá đài và phức tạp”, tuy nhiên, sách chỉ vận dụng sảng tạo 4 phương pháp giải hố trong phần 1 để giải trọn vẹn 7 đề thi thử đại học, Cách trình bảy hoi dai chi nhằm
mục đích giúp các em hiểu và vận đụng hiện quả phương pháp và ghí nhớ sâu kiến thức, điều này đặc biệt cần
thiết cho các em mong muốn tiết kiệm thời gian nhất Nếu các em thấy việc đọc lời giải cùng đáp á an kha mét mới thì các em nên nghĩ lại vì khí đọc đáp án của một cầu hơi thì nĩ trương đương với việc em làm, tiột dé 50 câu trắc nghiệm, Vì cuẩn sách khá đãi - hơn 500 trang nên nhiều em sẽ thấy ngại, khơng đọc, sự thể và cần thận cuốn sách mã chỉ đọc qua loa, tuy nhiên, điều nãy là khơng nên vì cuốn CHÍNH PHỤC BÀI TẬP VAT LY-DIEN XOAY CHIỀU là cuốn sách cơ đọng mà đầy đủ, ban chỉ cần đọc cuốn sách này va luyện thêm đề trong bộ sách TUYỂN TẬP 90 ĐỀ THI THỨ, đặc biệt là cuốn SIÊU PHẨM LUYỆN GIẢI ĐỀ TRƯỚC KI THỊ ĐẠI HOC MON VAT LÝ) đo NHÀ SÁCH LOVEBOOK phát hành là bạn đã cĩ thể tự tín di thi đại học với 8-9 điểm một cách dễ dàng, Cuốn sách nảy phù hợp chơ nhiều đối tượng từ học sinh lớp 110ìm hiểu trước chương trình) đến học sinh lớp 12, đặc biệt đành cho các em đang chuẩn bị cho kì thi Quốc gia T HPT ode dự thì kì thi chọn HSG tỉnh, thành phố Các thầy cơ giáo cũng cĩ thế sử dụng cuốn sách như một tài Tew tham khảo trong quá trình giảng đạy trên lớp
3 Cuốn sách mặc đù đã rất cố gẵng nhưng chưa thể: ư cập đầy đủ lí thuyết vị vật lý phần điện xoay chiều : luyện thí đại học(chỉ dừng lại ở phần tĩm tất lý thuyết # từng tiết), Vì vậy các bạn nên sử dung sách giáo khoa Vật lý cơ bản lớp 12 như một tài liệu tham khảo tho cuốn sách này, Để tìm hiểu, thực hành nhiều kiến thức Vật lí luyện thí đại học hơn, các bạn vui lịng đĩn đọc cuốn sách “Chính phục lý thuyết trong đề chì đại học” đo tác giả Bùi Đình Hiểu chủ biên, chuẩn bị xưất bản vào đầu tháng 4 tới
‡ Trong quả trình đọc cuốn sảnh, bạn nên lấy bút màu đánh đấu vào những phần kiến thức mà bạn hay quên, cịn nhầm lần, những, bài tốn ma cdc ban lam sai và những phần mà bạn thấy quan trọng Trước khi thí 2 tháng, bạn nên đọc lạt tồn bộ cuốn sách vì cuốn sách đã tổng hợp tồn bộ những thứ bạn cần về Điện xoay chiều, đặc biệt bạn cant Xem lại những phần mình đã đánh dấu bằng bút màu trước đây để tránh việc cấp lại sai lầm khi bước vào kì thi chính thức
5, Trước khi thí hãy thật thư đân và nghỉ ngơi để cĩ tầm lí tốt nhất, đừng nên lo âu Sau khi thị xong, các bạn khơng nên xem đáp án bên ngồi vì:
Trang 5rac ban Sẽ hay đáp án 1ĨA SỐ cả khả 1g sáng ¡ nhằm liệt cần há mệt t dé 50 an than ý-ĐIỆN 36 sách IN VAT: édang inh lớp „ thành ay trén _ ¥ chiéu - la khoa ức Vật "do tac san hay : khí thì an xoay Ø lại sai ›ng, các šn 30% _ tếminh
Các bạn nên đợi sau khi thí xong TẤT CÁ CÁC MƠN thì mới đọc đáp án của Bộ, đây là kinh nghiệm mà chính tác giả đã đúc rút ra trong quá trình thi đại học của mình vi da số các thí sinh đều mất tầm lí vì kết quá khơng
tất của mơn thị đầu tiên, ĐIỀU QUAN TRỌNG NHẤT KHI ĐI THỊ LÀ TÂM LÍt
6, Trong cuốn sách cĩ trình bày lại nhiều bài tốn được sưu tầm từ đề thì đại học chính thức những năm gần đây và đề thị thử của các trường trong thời gian vừa qua, cùng rất nhiều bài tốn được tác giả sáng tạo ra, Các bạn cĩ thể nghĩ rằng ” khơng nên làm lại các đề thí đại học, đề thi thử cũ vì Bộ Giáo Dục sẽ thay đổi các cầu hội”, nhưng đĩ là quan điểm rất sai lầm vì:
- Đề thì đại học các năm cĩ sự lập lại ý tưởng của các năm trước(cũng như đề thi thứ của các trường), các bạn
cĩ thể đọc lại các đề thí đại học chính thức từ năm 2007 ~ 2014, cdc dé thi thứ của các trường những năm gần
đầy để nhận thấy điều đĩ, ví dụ một câu phân loại về điện xoay chiều trong đề thí thử lần 2 của trường ĐH Vĩnh lần 2 nấm 2013 và đề thì đại học chính thức năm 2013, đề thí chính thức năm 2014 chẳng hạn
- Đù đề thì cĩ thay đổi thị lí thuyết vật lý và các chủ đề bài tập Vật lý thường ổn dink, vậy thì tạo sao các bạn lại
phải đi làm những đề thì Khơng cĩ nội dụng chính xác, quá phức tạp trong khí lại bả qua một nguồn tài liệu chính xác nhất và hay nhất do Bộ Giáo Dụcđưa ra trong KÌ thì các năm trước? ‘ ` :
- Theo quan điểm của tác giả, các bạn khơng cần thiết lầm những bài quá khĩ vì tbo tỉnh tốn của tác giá thì bạn chỉ cần nắm kiến thức cơ bản là đã cĩ thể giải quyết 80 ~ 9096 câu hỗi trong: đề thí đại học Các bạn khơng
cần và khơng nên làm những cân hỏi quả phức tạp về tính tốn va khơng x răng về lí thuyết mà thay vàođĩ, các bạn nên trang bị cho mình lí thuyết hố thật kĩ cảng, Bạn khơng | cần thuá lo lắng và lâm những bài tập quá khĩ, quan trọng là bạn nằm vững và vận dụng được kiển thúc mà thối
Trang 6
MỤC LỤC
TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI TỐN ĐIỆN XOAY CHIỀU - Trang 9 CHỦ ĐỀ 1: ĐẠI CƯƠNG VE DONG BIEN XOAY CHIEU ~ Trang 11
Tiết 1: Các bai tốn cơ bản - Suất điện động, từ thơng, tần số, nhiệt lượng ~ Trang 11
Tiết 2: Các bài tốn Hến quan tới thời gian ~ Trang 30 _ Tiết 3: Bài tốn về điện lượng ~ Trang 61
Tiết 4: Các đại lượng đặc tưng sử dụng giá trị hiệu dụng, giá trị tức thời ~ Trang 64 CHỦ ĐỀ 7: MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU RLC HIỆN TƯỢNG GỘNG HƯỚNG ĐIỆN - Trang 97 Tiết : Hiện tượn g cộng hưởng điện: các đặc điểm và điều kiện - Trang 97
cHU DE 2: CONG SUAT MACH DIEN XOAY CHIEU KHONG PHAN NHANH RLC - Trang 104
BÀI TỐN CỰC TBRỊ TRONG MẠCH ĐIỆN XOAY CHIẾU ~ Trang 130
PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ LOẠI HÀM SỐ ĐỐI VỚI CÁC BÀI TỐN ĐIỆN XOAY CHIỀU ~ Trang 133 CHỦ ĐỀ 4: CỰC TRỊ TRONG ĐIỆN XOAY CHIỀU ~ Trang 140
Tiết 1: Điện trở biến thiên - Trang 140
Tiết 2: Độ tự cảm biến thiên- Trang 185 Tiết 3: Điện dung biến thiên - Trang 212
Tiết 4: Tần số gĩc biển thiên - Trang 255 "^^ CHỦ ĐỀ 5: BÀI TỐN BIỆN LUẬN HỘP KÍN, ĐỘ LỆCH PHA, GIÀN ĐỒ VẾC TY TƠ- trang 349 Tist 1: Phuong phap gian d6 vec-te ~ Trang 349
Tiết 2: Độ lệch pha giữa các đoạn mạch - Trang 360
Tiết 3: Biện luận hộp kín- Trang 371 :
CHỦ ĐỀ 6: MÁY BIẾN ÁP VÀ SỰ TRUYEN TAI DIEN NĂNG - ~ tae 383 Tiết 1: Máy biến áp - Trang 383
Tiết 2: Sự truyền tải điện năng ~ Trang 404 CHỦ ĐỀ7 7: CAC LOAI MAY ĐIỆN - ~ Trang 421
Tiết 2: Máy phát điện xoay chiều ba pi “Tran g 455 Tiết 3: Động cơ điện ~ Trang 4 60
PHƯƠNG PHÁP CHUẨN HOA số Liệu - Trang 472
Trang 7chiều -
TT
an
seo
Chỉnh phục bài tip Vat lp tip 2 ¬ Điện xaay chiều Lovebook.yn
TONG QUAN VE PHUONG PHAP GIAI TOAN DIEN XOAY CHIEU
Cac bai tốn về dàng điện xoay chiều khá đa dạng, trong đĩ bài tốn về mạch điện xoay chiều khơng phân nhánh và mắc nổi tiểp(với 3 yếu tố cơ bản: điện trở thuần R, cảm kháng Zụ và dung kháng Zc) vẫn chiếm vị trí quan trọng Với các bài tốn này khi giải cần để ý đến giá trị hiệu dụng của hiệu điện thể U, cường độ dong dién I, suất điện động E và độ lệch pha giữa hiệu điện thế u và cường độ dịng điện ¡ trên từng phần -tử để cĩ thể ấm ra các yếu tố trên nhanh nhất,
Mỗi quan hệ giữa giá trị hiệu dụng và gid tri cwe dai |E, = E42; Ú,= u/2 HN 1/2
Trong mạch điện xoay chiều, cơng suất P và hệ số cơng suất cosø là hai đại lượng được sử dụng khá nhiều trong các bài tấn, từ đĩ ta cĩ thể xác định được điện trở thuần R hay tổng trở Z của mạch Trường hợp cĩ cộng hưởng điện: = Zc} $8 cho phép xác định các thơng số của cuộn cảm và tụ điện tham gia trong mạch
một cách nhanh nhất
Ngồi phương pháp đại số, ta cĩ thể sử đụng các định luật như: định luật Ơm, định luật Jun-Len-xơ trong một số trường hợp ta cĩ thể dùng phương pháp giản đồ vec-tơ quay(Ere-nen) để xác Ác định độ lớn các đại lượng thơng qua vec-tơ,
Nếu bài cần vẽ lại mạch trước khi giải nên tuân theo quy tắc:
+ Những nút cĩ điện thế bằng nhau cĩ thể chập làm một,
+ Đoạn mạch nào khơng cĩ dịng điện đi qua thì cĩ thể bĩ nĩ đi, Š
Nếu bài tuần cầu tính tổng trở của mạch, ta nên phân mạch lớy thành các triạch nhỏ sao cho mỗi mạch nhệ
chỉ cịn R, L, G mắc nối tiếp để tính nhanh tổng trở và độ lệch pha 4 theo’ các cơng thức đã biết, sau đĩ mới tính tổng trở cả đoạn mạch
Cac bước chúng để giải tốn: =
+ Phân tích đề bài ra, xác định dạng của bài tốn theo yêu cs cầu của đề,
+ Cĩ thể vẽ lại mạch điện Và -+ Ap dung phương pháp để giải,
+ Xác định các đại lượng thơng qua các cơng thức, định luật
+ Chon dap an va tra lời, aS
Trong cấu trúc đề thí tuyến sinh Đại học Cai đẳng của Bộ Giáo Dục và Đào tạo hiện bành, mơn Vật H tổ chức theo hình thức thi trắc nghiệm gồn) 50 câu, thời gian lắm bài 90 phút, Các cầu hỏi, và bài tập phần “Đơng điện xoay chiều” đao động trong: Khoảng từ 11 tới 12 câu Phân bố các câu hỏi này thành các van đề tường ứng trong sách hì vọng s sẽ Š giúp ích được thầy cơ, cũng như các em học sinh trong việc định hình, va tổ chúc kiến thức,
f2(1 câu}: Đại cương về dong a điện xoay chiều:
e Biểu thức cường độ dang điện xoay chiều và các bài tốn liên quan đến thời gian se Từ thơng, suất điệp đồng xoay chiều,
» Các đại lượng 5 aie ‘trung cho động điện xoay chiều cĩ sử dụng giá trị hiệu dụng, giá tri tức thời.e
‡(1 câu}: Các1oại đoạn mạch điện xoay chiều:
ø Đoạn mạch điện xoay chiều chỉ cĩ điện trở Đ
o Đoạn sạch điện xoay chiêu chỉ cĩ cuộn cảm thuần cĩ hệ số tự cảm L ˆ- Độ lệch pha của tu và Í, ~ Viết hiểu thie ur, ful, Un 2 2 † 3 - Phương trình liên hệ Ể + ee 3; i + Fe =1; và các hệ quả rút ra 90 “của a Ay tg
- Đơ thị phụ thuộc của Z: thes L, ctia u, theo i hodc nguge lại ® Đaạn mạch điện xoay chiều chỉ cĩ tụ điện với điện dung C
~ D6 léch pha cha upc va iL - Viết biểu thức trục, Ì, tức, Un
Trang 8Chỉnh phục bài tập Vật lý tập 2 — Điện xoay chiều kovebaok.vn ‡ Fe - Phương ? trình liên hệ - = + „=1 và các hệ qua rat ra, l Ba X,
~ Đồ thị phụ thuộc của ZC theo C, cda uC theo i hoae ngworc Iai (1 câu): Mach điện xoay chiều RLC, hiện tượng cơng hưởng điện:
e Viết biểu thức u, ¡ của mạch, điện áp giữa các phần tử dạ, Hụ ức
e Độ lệch pha giữa u và í, giữa các u thành phần
ø Hiện tượng cộng hướng điện: các đặc điểm và điều kiện
e Mạch điện xoay chiều khí cuộn dây cĩ thêm điện trở hoạt động r # Ơ,
CHCA cu): Cơng suất của mạch điện xoay chiều, hệ số cơng suất:
ø Tỉnh cơng suất của mạch điện
ø Tình hệ số cơng suất của các loại mạch điện
ø Bài tốn tính giá trị của các đại lượng Đ, 2t 2c khí biết cơng suất tiêu thụ P,
e Bài tốn tính cơng suất, hệ số cơng suất của mạch khí biết Ủa= mÙi = nỨc hoặc R = mu= Hắc {2 câu): Cực trị trong mạch điện xoay chiều:
e Mạch điện xoay chiều cĩ R thay đổi
e Mạch điện xoay chiều cĩ L thay đổi
s Mạch điện xoay chiều cĩ C thay đối
s Mạch điện xoay chiều cĩ œ (hoặc Ù thay đối
{Ð1 câu): Bài tốn biện luận hộp kín, độ lệch pha, giản đồ vúc tơ e Bài tốn biện luận đoạn mạch cĩ 1 hộp kím
e Bài tốn biện luận đoạn mạch cĩ 2 hộp kín,
Ũ, LŨ,
e Bài tốn độ lệch pha khí ( Ú LŨ, Ù LŨ
‡Ð(1-2 câu): Máy biến ấp, sự truyền tơi điện năng
e Máy biển áp: Tính điện ấp, số vịng dây, c cường độ dịng điện của cuộn sơ cấp và thứ cấp eCha ớ; Dang bai ma dé cho cu thể là máy tăng áp, hoặc hạ sáp”
ø Sự truyền tải điện nẵng - NO nở Tính cơng suất hao phí khi truyền tải,
~ Tỉnh độ giảm dién ap
- Tính hiệu suất truyền tải điện nang
11-2 câu): Các loại máy phát điện xoay chiều ø Máy phát điện xoay chiều 1 pha, 3 pha
Trang 9PR 1 VÀ 2t MAAS TRE RAEI EE EA 0112712 a PM 1À lốc 6h (anh 1
Chỉnh phục bài tận Vật lý tập 2 - Điện xoay chiều Lovehook.vn
CHU DE 1: DAI CUONG VE DONG DIEN XOAY CHIEU
Tiết 1: Các bài tốn cơ bản
Suất điện động, từ thơng, tần số, nhiệt lượng
1, Một số kiện thức H thuyết cân nhớ
Ã) Định nghĩa
Đồng điện xoay chiều là dịng điện cĩ cường độ biển thiên điều hịa theo thời gian (theo ham cos hay gin của thời gìan)
2) Biéu thie: i= 1,cos{at +, )(A) trong đĩ:
Ì: giá trị cường độ dịng điện xoay chiều tức thời, đơn vị là (A) ip > Õ: giá trí cường độ dịng điện cực đại của đồng điện xoay chiều
6, tại : là các hằng số,
œ >> 0]à tần số gúc
(ot + củ: pha tại thời điểm t tại : Pha ban đầu của đơng điện 3) Chu kỹ, tần số của dịng điện
4) Cách tạo ra dịng điện ay
Cho khung dây dẫn cĩ điện tích S gồm cĩ N vịng day quay ¢ deny với vận tốc gĩc oo xung quanh trục đối xứng xx trong từ trường đều cĩ B.L xã”,
Tại c= Ư giả sử đ = B
Sau khoảng thời t,n quay được một gĩc cát, Từ thống gửi qua khủng là đ® = NBScosest Wh, DAt dy = NBS thi & = đcosost, â c gi là từ thơng cực đại
Theo hiện tượng cắm ứng điện tử trong khủng hình thành suất điện động cảm ứng cĩ biểu thức: ex ~ df’ = wNBSsincot ays
Dat Ey = WNBS = wy => 6 = Eosin( (st j= : Eecos(oĩt - 5)
Vậy suất điện động trong khuếg dây biển thiên tuần hồn với tần số gĩc œ và chậm pha hơn từ thơng gĩc r2 Nếu mạch ngồi kín thì trong mạch sẽ cĩ dịng điện, điện áp gây ra ở mạch ngồi cũng biến thiên điều hịa; u = Ucos(at + gi) V,
Đơn vị; 5 (mộ, sa (wh) —_ - be), B (T) ¬ Testia, N (vịng), œ (rad /Ss), e (V) xa Chú ý: ? ving/plidt = = aoa sume (FRE /S Je 1 cate = TF ne
5) Bd léch phirg sith ta điện án va đồng điện
Đặt p = pa đi, được gọi là độ lệch pha của điện áp và dịng điện trong mạch, ĐỘ lệch pha này phụ thuộc vào tính Chất của mạch điển
Nếu @ > Õ, khi đĩ điện áp nhanh pha hơn đồng điện hay đồng điện chậm pha hơn điện áp
Trang 10Chỉnh phục bài tập Vật lý tập 2 ~ Điện xoay chiều Lovebook.vn o 2 ^3 3 3 “mm a, i, u,\) fi, HH các cặp giá trị tương (ng là tu đ Đã tx Ía Chỉ ta CỔ | nà | +Ị ch | SỈ rể | tịnh: tư “¬— u, I Us (N7 I, \ ok - 6) Các giả trị hiệu dụng: > Cho đồng điện xoay chiều i = Incos(wt + @) A chạy qua R, cơng suất tức thới tiêu thụ trên R: 1+cos(20t+ 20) - RẺ RE g= RE = RIDcos2(@t +ĩ) = RI} = 2 +3 cos (Zot +2e) 2
pee ae, , « RE RE- RE
Gia tri trang binh ella p trong 1 chu kh D= 3 tr cos{ 2est + -20}= BE oe 5 -*
Kết quả tính tốn, giá trị trung bình cơng suất trong 1 chu kì (cơng suất trung bùn: P = DB = 3
Ẻ
Nhiệt lượng tơa ra khi đĩ là Q = Pt = 2 Rt
Cũng trong cùng khoảng thời gian t cho dịng điện khơng đổi (dịng điện một chiều) qua điện trở Rn noi trén thinhiét hrong téa ra la Q’ = PRL G I, Cho Q=Q'<o “Rt = PRE=p b= 2 % † được gọi là giá trị hiệu dụng của cường độ đơng điện xoay chiều hay cường độ hiệu dụng” Tương tự, ta cũng cĩ điện ấp hiệu đụng và suất điện động hiệu dụng là
> Ngồi ra, đối với dịng điện xoay chiều, các đại lượng như điện áp, suất điện “dang, cường độ điện trường cũng là hàm số sin hay cosin của thời gian, với các đại lượng này
» > Ampe kế và vên kế đo cường độ dịng điện và điện áp xoay chiều, dựa) vào tác đụng nhiệt của dịng điện niên gọi là ampe nhiệt và vơn kế nhiệt, số chỉ của chúng là cường đổ "hiệu dụng và điện áp hiệu dụng của động điện xoay chiều, Khi tính tốn, đo lường các mạch điện xoay chiều, người ta thường sử dụng các giá trị hiệu dụng 3 whe ¥: ju=U,cos(mt+@, )- i= Lcos{at +, ) GỖ ,€OS(@t +@, }
Ip=R=]l oReos" (at +9,)
Trong mạch điện xoay chiều các đại lượng cĩ sử đụng giá trị tức thời là:
1â các đại lượng sử dụng giá trí Biểu đúng j3 cường độ dịng điện ¿ điện án , suất điện động E
UL Một số câu hồi định, tính điễn bình
Câu 1; Dịng điện xoay chiều 1a đơng điện
 cĩ chiều biến thiệu tuần hồn theo thời gian, B cĩ cường độ biểu đổi tuần hồn theo thời gian € cĩ chiều biến đối theo thời gian,
Ð cĩ chu kỳ thay đối theo thời gian, Câu 2: Chọn cầu sai trong các phát biểu sau 7
Á Nguyễn tắc tao ra dong điện xoay chiều dựa trên biện tượng cảm ứng điện từ,
B Khi đo cường độ dịng điện xoay chiều, người ta cĩ thể dùng ampe kế nhiệt
€ Số chỉ của ampe kế xoay chiều cho biết giá trị hiệu dụng của dịng điện xoay chiều
D Giá trị hiệu dụng của đồng điện xoay chiều bằng giá trị trung bình của dịng điện xoay chiều Cau 3: Dịng điện xoay chiều hình sin là
Trang 11trên điện của
G tính nhục bài tập Vật lỆ tập 2~— Điện xoay chiều Lovebook ya 8 dịng điện cĩ cường độ biển thiên tuần bồn theo thời gian
€ dịng điện cĩ cường độ biển thiên điều hịa theo thời gian
Ð dịng điện cĩ cường độ và chiều thay đổi theo thời gian
Câu 4: Các giá tị hiệu dụng của ding điện xoay chiều
A, được xây dựng dựa trên tác đụng nhiệt của dịng điện B, chí được ấo bằng ampe kế nhiệt,
C, bang gid tri trung bình chia cha 2 D bằng giá trị cực dai chia cho 2
Câu 5: Đối với dịng điện xoay chiều cách phát biển não sau đầy là đúng?
À Trong cơng nghiệp, cĩ thế dùng dịng điện xoay chiều để mạ điện,
B, Điện lượng chuyển qua một tiết điện thẳng dây dẫn trong một chu kỳ bằng khơng
€ Điện lượng chuyển qua một tiết điện thẳng của đây dẫn trong khoảng thời gian bất kỳ đều bằng
khơng
Ð Cơng suất toả nhiệt tức thời cĩ giá trị cực đại bằng 2 lần cơng suất toả nhiệt trung bình
Cau 6: Trong các câu sau, cầu nào đúng ?
Á, Dịng điện cĩ cường độ biến đối tuần hồn theo thời gian là dịng điện xoay chiều B, Dịng điện và điện áp ở hai đầu mạch xoay chiều luơa lệch pha nhau l C Khơng thể dang dong điện xoay chiều để ma điện VĂN
D Cường độ hiệu đụng của đồng điện xoay chiều bằng một nửa giá trị cười đại Của nĩ
`2 cos100mt Á Cường độ đơng
Câu 7: Cường độ dịng điện trong mạch khơng phần nhánh cĩ dạng i =
điện hiệu dụng trong mạch bằng bao nhiều? oe
Al=4A B.1 = 2,83A C1 2k: : D.1= 1⁄41 A
Câu 8: Điện áp tức thời giữa hai đầu đoạn mạch cĩ dang US -3#1cos100mt V Điện ấp hiệu dụng giữa hai đầu đoạn mạch bằng bao nhiều?
A.Us 141 V B.U = 50 V, Vous {00 V, D,U = 200 V,
Câu 9: Trong các đại Hrợng đặc trưng cho dịng điện 4 Xoay chiều sau đây, đại lượng não cĩ dùng giá trị hiệu dụng?
-Ä, điện án, B.chu kỳ | C, tần số Ð, cơng suất,
Câu 10: Trong các đại lượng đặc trưng cho tổng điện xoay chiều sau đây, đại lượng nào khơng dùng giá trị hiệu dụng?
A Dién ap B cường độ đồng điện — C Suất điện động, D Cơng suất
Câu 11: Phát biểu não sau đây là khơng đúng?
À, điện áp biến đổi điều hồ theo thời gian gọi là điện áp xoay chiều
B dịng điền cĩ cường độ biến đổi điều hồ theo thời gìan gọi là dịng điện xoay chiều €, suất điện động biển đối điều hồ theo thời gian gọi là suất điện động xoay chiều,
Ð, cho dịng điện tiệt chiều và dịng điện xoay chiều lần lượt đi qua cùng rnột điện trở thì chúng tố ra nhiệt lượng nhục: xhàu,
Câu 12: Phát biểu nào sau đây là đúng?
A Khái hiệm cường độ dĩng điện hiệu đụng được xây dựng dựa vào tác dụng hĩa học của dịng điện,
B, Khai tiệm cường độ dịng điện hiệu dụag được xây dựng dựa vào tác đụng nhiệt của dịng điện
C Khái niệm cường dé dong điện hiệu dụng được xây dựng dựa vào tác dụng từ của dịng điện
Ð Khái niệm cường độ dịng điện hiệu dụng được xây đựng dựa vào tác dụng phát quang của đàng
điện |
Cầu 13; Phát biểu nào sau đây là khơng đúng?
Ấ, Điện áp biến đối theo thời gian gọi là điện áp xoay chiều,
B Dịng điện cĩ cường độ biển đối điều hịa theo thời gian gọi là dịng điện xoay chiều C Suất điện động biến đối điều hịa theo thời gian gọi là suất điện động xoay chiều
D Cho dịng điện một chiều và dịng điện xoay chiều lần lượt đi qua cùng một điện trở ti chúng tủa ra nhiệt lượng như nhau,
Câu 14: Đối với suất điện đồng xoay chiều hình sin, đại hượng nào sau đây luơn thay đổi theo thời gian?
Trang 12Chỉnh phục bài tận Val Ip tap 2 ~ Điệu xoay chiều Loveboak, vi
4 Giá trị tức thời, 8, Biên độ € Tần số gúc Ð, Pha ban đầu
Câu 15: Tại thời điểm t= 0,5 (s), cường độ đơng điện xoay chiều qua mạch bằng 4 A, đĩ là Ä cường độ hiệu dụng, B cường độ cực đại
€ cường độ tức thơi, Ð cường độ trung bình
Câu 16: Một đơng điện xoay chiều cĩ biểu thức cường độ tức thời là í = 10cos(100mt + =) A Phát biểu não sau đầy khơng chính xác ?
A Biên độ dịng điện bằng 10A
€ Cường độ dịng điện hiệu dụng bằng 5A
B, Tần số dịng điện bằng 50 Hz, Ù Chủ kỳ của dịng điện bằng 0,02 (s)
Câu 17: Một dịng điện xoay chiều cĩ biểu thức điện Á ap tức thời là u < 100cos(100nt + 2) A, Phat biểu nào sau đây khơng chính xác 7
A Điện áp hiệu dang 1a 50 V2 V,
C Biên độ điện áp là 100 V
Câu 18: Chọn phát biểu sai? — — ` ˆ _ | |
A Ti théng qua một mạch biến thiên trong mạch xuất "hiện suất điện động cảm Ứng, » B, Suất điện động cảm ứng trong một mạch điện tỉ lệ thuận với tốc độ biến thiền của a từ thơng qua
mạch đĩ, Bae
€ Suất điện động cảm ứng trong một khung đây quay trong một từ trường đều c cĩ js số ố hằng với số
vịng quay trong 1 (s) _
Ð Suất điện động cám ứng trong một khung đây quay trong một từ trường đấu cĩ biên độ tỉ lệ với chu
kỹ quay của khung, oo
Câu 19: Một khung dây phẳng quay đều quanh một trục vuơng gĩc với dude sức từ của một cảm ứng từ trường đều B, Suất điện động trong khung dây cĩ tần số phụ thuộc vào
Á số vịng dây NĐ của khung dây B, tốc độ gốệt của khung dãy
€, điện tích của khung đây, Ð độ lớn cam ứng từ B của tử trường,
Cău 20: Một khung dây quay đều quanh trục x’ trong một từ trường đều cĩ đường cắm ứng từ vuơng gĩc với truc quay x’ Muốn tầng biên độ suất điện động cảm, ng trong khung lên 4 lần thì chu kỳ quay của B Chu ky dién ap là 0,82 (s.) Ð Tần số điện áp là 100 He khung phải - ở Á, tăng 4 lần B tăng 2 lần ‘ a € giảm 4 lần, Ð, giảm 2 lần ˆ LB 2 9 3.C 4Á 5 ge 6.C 7.G B.C 9.4 10 D 1i.D 12.D 13.8 14, De ISA 16 € 17.D 18 B 19.D 20,0
XI, Một số dang tốn định Hứợng «didn hình 1, Vấn đề thứ nhất: Dạng tốn về khung đây dẫn quay
Đây là dạng tốn cơ bản, chit? yeu áp dụng các cơng thức đã được nều ra trong phần tĩm tắt kiến thức, Một số bài tốn tương tự %ã nâng cao sẽ được giới thiệu trong tiết “Máy phát điện xoay chiều một pha”
trong cùng cuốn sách dây
Trang 13lẩu iéu tủa sé chu thy “ gĩc tủa meme he” 300 ed _ 100m Nb oe EE EOE FE EEE EEE ME OEE OBE AEA IY TPS cự — #8 vả Hà ven" rey 2 Ze SS : - : : `
Chính phục bài tập tật lý tập 2= Điện xoay chiều *.ovebook-vn
b} Suất điện động qua khung là e = ' = wNBSsinewt Ep = @NBS = wPy = 1001.1,5.10 = 0,47 V
Vậy suất điện động cực đại qua khung là Ea = 0,47 V,
to Chủ ý: Sai lầm cĩ thể mắc phải trong bài tốn này là cĩ thể chưa đổi diện tích S về m¿ hay vận tốc quay của khung đây về vịng/s
€3 Đưới đây là một số bài toần tương tự bài tốn trên
Ví dụ 1.L1: Một khang dây hình chữ nhật, kích thước (46 cm x 60 cm), gầm 200 vịng dây, được đặt rong một từ trường đều cĩ cảm ứng từ 0,2 (T) Trục đổi xứng của khung dây vuơng gĩc với tử trường, Khung dây quay quanh trục đối xửng đĩ với vận tốc 120 vịng/phút,
a} Tính tần số của suất điện động,
b) Chon théi điểm t = 0 là lúc mặt phẳng khung dây vuơng gĩc với đường cẩm ứng từ, Viết biếu thức suất điện động cam ứng trong khung dây,
c) Suất điện động tại t = 5 (4) kế tử thời điểm ban đầu cĩ giả trị nào ? Pap s§ a) 2 Hz; b} e=120, 64sin4rt Vj c} e= 120,64 V
Ví dụ 1.1.2: Một khung dây dẫn phẳng cĩ điệu tích S = 58 cm2, cĩ N = 108 vịng đây, quay đều với tốc độ 50
vịng /giây quanh một trục vuơng gĩc với các đường sức của một từ trường đều cĩ cam ting tty B= 0,1 (1)
Chon t = 0 là lúc vectơ pháp tuyến đ của khung đây cùng chiều với vectơ cảm ứng: tức B và chiều dương là chiều quay của khung đây, Viết biếu thức xác định từ thơng t qua khung đây v và suất điện động e xuất biện
trong khung đây? :
Đắp số a) (6 = 0,05cos100nt Wb; b)e = 5msin100mtV, cu
Ví dụ 1.1.5: Một khung dây dẫn cĩ điện tích S = 50 cm? gồm 250 vống - đây quay đều với tốc độ 3000 (vịng/phúÐ trong một từ trường đều cĩ véc tơ cắm ứng từ vuơng gĩc với trục quay của khung, và cĩ đệ lên B = 0,02 (T7) Từ thơng cực đại gửi qua khung cĩ giả trị nào dưới đây? A 0,025 Wb B 0,15 Wh C 4, 5.Wh D, 15 Wb Vidu LL4: Mat vong dây phẳng cĩ đường kính 10 cm đất: trong tử trường đều cĩ đỗ lớn cảm ứng từ B= 11 Œ Tờ thơng gửi qua vịng đây khi véctơ cảm ứng t từ rŠ hop với mất phẳng vịng dây một gĩc œ = 309 bằng bao nhiêu? co A.1/25.10-3Wb, B 0,005 Wb med ` - €.12/5Wb, - D 50 Wh >Mỡ rộng: Đài todn lién quan: on
Ví dụ 1.1.5: Một khung đây dẫn phẳng Cĩ ae tích S = 50 cm’, cĩ N 100 vịng đây, quay đều với tốc độ 50( vịng/giầy) quanh một trục vuơng gốc với các đường sức của một từ trường đều cĩ cảm ứng từ B = 0,1 T Chọn gốc thời gian t = Ø là: lúc vectơ pháp tuyến đ của điện tích 5 của khung dây cùng chiều với vector cảm nứng, tử B va ¡chiều dương l à chiều quay của khung đây
b) Viết biểu thức xác định Xuất điện động exuất hiện trong khung dây?
c) Vẽ đồ thị biểu diễn sự biến đổi của e theo thời gian?
Hướng dẫn giấi 8) Khung day din quay du voi téc d6 gdc: @ =50.2n= 10d rad/s
Tại thời điểm ban đầu £= 0, vectơ pháp tuyến đ của diện tích Seda khung đây cĩ chiều trùng với chiều
của vector cam ứng từ Ư của từ trường Đến thời điểm ¿ pháp tuyển đ của khung đây đã quay được một gĩc bằng cát, Lúc này từ thơng qua khung dây là: @ = NBS cosGot)
Như vậy, từ thơng qua khung dây hiến thiên điều hồ theo thời gian với tần số gĩc zø và với giá trị cực đại (biên d6) la Qo= NBS
Thay V= 100, B= 6,1 T, §= 50 cm? = 56, 10-4 m? va w= 1000 rad/s ta doc biéu thire cha tt thing qua khung dây là: ¢ = 0,05cos(L00at) (Wb)
b) Từ thơng qua khung đây biến thiên điều hồ theo thời gian, theo định luật cam dng điện từ của Faraday
thi trong khung đây xuất hiện một suất điện động cảm ứng,
Trang 14
Chink phuc bai tap Vat ly tép 2 ~ Dién xoay chiéu - Lovebook vn
de x oe)
mà % sr —QÐ 0 = ONES sinfat)} = ONBS cos! wt— 3) t
Như vậy, suất điện động cảm ứng xuất hiện trong khung đây biến đối điều hồ theo thời gian với tần số
gốc ø và với giá trị cực đại (biên độ) là Ko = ¿BS ‹
Thay V= 100, #= 0,1 T, S= 50 cm? = 50.104 m? va a = 100m rad/s ta được biểu thức xác định suất điện
Bee
: , tv
đồng xuất hiện trong khung dãy là: e = Srcos [1007 —_ ) {Vjhay ex 15,7oos{ 31a =5] (V)
c) Suất điện động xuất hiện trong khung đây biến đối điều hồ theo thời gian với chu khì 7 và tần sé An _ “St bx ; +1 1 lugtla T= —~ =————~ = 0,02 s f=— =——-=50 Hz F 0,02 Đồ thị biểu diễn sự biến đổi của suất điện động etheo thời gian £là đường hình sin cĩ chu kỉ tuần hồn T = 0,02 s ry of x > x s% “ a ˆ Ne pe ~ ` 1 T a Bang gia tri của suất điện động e tại một số thời điểm đặc biết như : 0 s, 2" 0,005 s, 5 =G,01 s, _ = 0,015 s, T=0,02 s, “= 0,025 svà == 0,03 3 f@) |0 ]0005|001]6015]002]0025 ]003} ¬, ev) ¡t0 15,7 10 ~15,7 10 157 10 or Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của e theo £ như hình trên H1 : mot e đÐ SEO“ ren srưy Hư cv HH HH HH An XU xử sạn mm pc ' t ` a 0,01 Y đ 00 00 ‡ ‡ ‡ " mnininmisnnnnnainnniin Xe ra ẽ ee
Ví dụ 1.2: Một khung đây quay đều quanh trục xx’ trang mat từ trường đều cĩ đưởng cảm ứng từ vuơng gĩi với trục quay x%, Muốn tăng biến độ suất điện động cảm ứng trong khung lên 4 lần thì chu kỳ quay của
khung phải a Per om ce ati we A tng 4 Yan B ting 2 an “+ C gidm 4 lần, Ð giảm 2 lần
-›Phân tích và hướng giải quyết:
t>Phân tích: Nhìn vào bài tốn chúng ta nhận thấy yêu cầu đề bài rõ rằng; tìm điều kiện của chủ kì quay của
khung dây để tăng biên độ suất điện động cảm từng trong khung mặc dù hắn là cĩ lạ đơi phần với cụm từ “biên độ suất điện động" Người ta sử dụng biên độ(vẫn thể biện túng bản chất vì suất điện động cảm ứng
xuất hiện trong khung biển thiên điều hịa theo thời gian) thay cho đùng độ lớn suất điện động cực đại, Nhắc tới suất điện động cẩm ứng, chúng ta nghĩ ngay tới cơng thức Eo = 2n£NBS|
Ta cĩ E› tí lệ thuận với f mà tần số f tỉ lệ nghịch với chủ kì P nén EB, tỉ lệ nghịch với T, ta5uy hiận cụ thể như sau;
Từ biểu thức từ thơng ta duoc & = NBScos(wt + g) => e= O' = wNBSsin(at+ @)
Biên độ của suất điện động là Es = œNBS, nên để Ea tăng lên 4 An thi w tăng 4 lần, tức là chu kỹ T giảm 4 lần, -
r Chú ý: Sai lầm cĩ thể mắc phải khi giải quyết bài này là kết luận nhầm về tính tăng/giảm 2 Vấn đề thứ hai: Dạng tốn về các biểu thức điện áp, cường độ đơng điện
Trang 15'OẶt, ?/ 5 flan gan T 01 s, =1 tay của can từ im tng 3ì giảm 4 š Chink phục bài tập Lật lý tập 2 ¬ Điện xoay chiều Lavebook.va pomvenee
doan mach cé gia tri hiéu dung là 12 V, và sớm pha 5 so với dịng điện
a) Tinh chủ kỳ, tần số của dịng điện -
b) Tinh gid tri hiệu dụng của dịng điện trong mạch
c) Tính giá trị tức thời của dịng điện ở thời điểm t= Ơ,5 (S) đ} Trong một giây dịng điện đổi chiều bao nhiêu lần,
e3 Viết biểu thức của điện áp giữa hai đầu đoạn mạch Hướng dẫn giải a) Từ biểu thức của dịng điện ¡ = 200cos(10011) A; ta cĩ œ = 100ït (rad/s), Í SE mm— ~~ {5} Từ đĩ ta cĩ chu kỳ và tần số của dịng điệu là: Foe wee 3 DŨ(H2) ms ; j im
bì Giá trị hiệu dụng của dịng điện trong mạch là 1 = 3 = (2A
c} Tại thời điểm t = 0,5 (s) thì ¡ = 2cos(10n.0,5) = 6 Vậy tại t = 0,5 (4) thì i= `
đ) Từ câu b ta cĩ f = 50 Hz, tức là trong một giây thì đơng điện thực tiện được 50 dao động, Do mỗi dao động dịng điện đối chiều bai lần nên trong một giấy dùng điện đối chiên 100 lần
e} Do điện án sớm pha 3 so với địng điện nên cĩ 5 = Dy * Pe + ip = 5 (do @ = 0)
`
tiện ap cực đại là Ủy = U 2 = 12 42 2V -
Biểu thức của điện án hai đầu mạch điện là n = em + =) V >Mở rộng: Bái tadn /ién quan:
Ví dụ 2.1.1: Dịng điện xoay chiều chạy qua, mot ¡đoạn mạch cĩ cường độ biến đối điều hồ theo thời gian được mồ tả bằng đồ chị ở hình dưới đây:
a) Xác định biên độ, chủ kì và tân số,của đồng điện b) Đồ thị cắt trục tung ( truc Of) tai điểm cĩ toa độ bao nhiêu? Ks ean ee 75 2,25 275\ 3.25 /(102s) Hướng dẫn giải : a) Bian độ chính là giá trị cực đại lạ của cường độ đơng điện Dựa vào đồ thị ta cĩ biên độ của dịng điện này là : lạ = 4 A
Trang 16Chỉnh phục bài tập Lật lý tập 2 ~ Điện xeay chiều _ : Lovebook.vn b) Biểu thức cường độ đơng điện xoay chiều nay cé dang: i=], cos(@t+,)
Tần số gĩc của dịng điện này là : die 2Ÿ = 2n SỐ = 100W rad/s
Tại thời điểm £= 0,25.102 s, dịng điện cĩ cường độ tức thời ¡ = lạ = 4(Á)
| Say ra: [, cos(1007.0 +9, j=, hay con + %)" 1, từ đĩ ra :Ị, = ¬ rad
snes }a 405( 10070 1 ji ) va 4 : eee ann A
Do đĩ biểu thức cường độ của dịng điện lúc này: Í = ly cos{ 200 —_ 4
Tait = 0 thi dong dién cé cudng dé tirc thoi: i=], cos{ 1007.0 ~ 4 oe + a = 2/2 =2,83 (A) iu ¡ u(Ð Vậy đồ thị cắt trục tung tại điểm cĩ toa dé (0s, 242 2 A) Ví dụ 2.2: Một mạch điện xoay chiều chứa điện tré R = 50 4, dịng điện qua mạch ‹ cĩ: tiểu thức là ¡ = 2cos(100nt + — 2) A,
a) Viết biếu thức điện áp hai đầu mạch điện biết rằng điện ấp hiệu dụng bảng so 2V va 1 didn ¢ áp nhanh pha hơn dùng điện gĩc at
b) Tính nhiệt lượng tỏa trên điện trở R trong 15 phút
Phân tích và hướng đấu cãi
e> Phân tích: Để viết biểu thức điện áp giữa hai đầu đoạn thách ta cần biết điện á ap cuc dai va pha ban đầu
của điện áp tức thời Điện áp cực đại xác định được bởi Bề bài đã cho giá trị hiệu dụng, cịn về pha cũng cĩ
thể xác định được pha bạn đầu của n vì đề bài cho pha’ ‘ban @iu của ¡ và cho biết độ lệch pha giữa u và ¡, Để tỉnh nhiệt lương tơa ra trên điện trở R trong, một khoảng thời gian ta chỉ cần áp dụng cơng thức cũng đã được nêu trong phần LTIQ=F.R po a + Lời giải cụ thể: U, = U2 = 50V2 No: “1000 .> x tom rad =D, ~Ø, = sử f 3 2 ` a) Ta cĩ
Biếu thức của điện áp Ì lyu t= = 100cps(100nt + 2) Vv b) Cwong d6 hiéu dung cia ding dién: | = + = ⁄2 A
Từ đĩ, nhiệt lượng tỏa ra trong 15 phút (15.60 = 966 (s)) là Q = 2t = 2.50.15.60 = 90000 ] = 90 kị c Chú ý: Sai lầm cĩ thể mắc phải trong bài tốn này:
Trang 17t.ĐN thanh n đầu _ ng cơ Ai, Dé ing da a dinh Chỉnh phục bài tập Vật lý tập 2— Điện xoay chiều Lovebook.vn haat fun-Len-xer
+ Chưa đổi thời gian từ phút về s mà thay luơn vào cơng thức tính nhệt lượng £1) Dui day là một số bài tốn tương tự bài tốn trên
Vĩ dự 2.2.1: Một đồng điện xoay chiều chạy qua điện trở R = 10 Ø, nhiệt lượng tơa £a trong 30 phút là 900 kỊ Cường độ dịng điện cực đại trong roạch là
Avis = 0,22A B lạ = 0,32A € la = 7,07A Ð, lạ = 16,0 A
Ví dụ 2.3.2: Nhiệt lượng Q do dịng điện cĩ biểu thức ¡ = 2cos120wt A tố ra khi đi qua điện trở R = 10 0 trong thời gian t = 0,5 phút là
A 1600 } B 600 } C 400 J DB 200 J
Ví dụ 2.2.3: Một dịng điện xoay chiều đi qua điện trở R = 25 Q trong thời gian 2 phút thì nhiệt lượng toả ra là Q = 6000 ƒ Cường độ hiệu dụng của dịng điện xoay chiều là | A 3A B 24 G3Á Đ.2Á, Dap an [4D [2B [3D | Ví dụ 2.3: Một mach điện xoay chiêu cĩ độ lệch pha giữa điện áp và cwéng db dịng điện chạy trong mạch là aH vờ A Se xế ` _ ` aA ˆ as ˆ is aa Zz ow »
3 Tại một thời điển t, cường độ dịng điện ong mạch cĩ giá trì bằng, 2A thì điện ấp giữa hai đầu mach bang 50/2 V Biết điện áp hiệu dụng cua mach la 100 %, Tĩnh Si tí hiệu dụng cường độ dịng điện
trong mạch?
Phân tích và hướng din đầt
taPhân tích: Nhìn vào bài tốn chúng ta khơng khĩ dé nhận: „thấy chìa khĩa để giải bài tốn này chính là ở
xo tư 2 7 Nà +» aw * mm HAT ` ` "` Ms la Í
kiện vuơng nha của đề bài, theo phần kiến thức cures được trình bày ở đầu bài học (2) (5) =]
ad 8
Tiếp theo đữ kiện cơa đề bài cịn cĩ các giả trị tức thời của cường độ đồng điện(), điện áp hai đầu mạch(u) và điện áp hiệu dụng(), thay vào cơng thức trên ta tìm được giá trị hiệu dụng của cường độ đồng điện, cị Lời giải cụ thể: Do điện áp và dong ¢ điện lệch pha nhau gĩc bằng 5 nên giá sử biểu thức của dịng điện và P= u= Uy Bosoot) dién ap cé dang nhw sau: + 2 „ u i % li tị m | #1 sis =i 2 cos(tat 4: = = FI, sin{@t) h 3 li } “eg JO j= 235A Thay các giả tị đi lãi cho 4= = 50/2 2V 50/2 Ý {aay = => 2 2 A MỆT Y) lJ a U = 100V => U, = 100V2V
o> Chủ: # Sai lầm cĩ thế mắc phải với bài tốn nảy là thay nhầm giá trị hiệu dụng thành cực đại, kết luận nhằm giá trị hiệu đựng thành cực đại
{53 Một số bài tốn dưới đây cùng đạng với bài tốn trên
Ví dụ 2.3.1: Cho một mạch điện xoay chiều cĩ điện áp hai đầu mạch là ä = 50cos(100nt + 2) V Biết dịng
aA ^ ge ee é “ R revs * ` ` ` A ` gs ˆ
điện qua mạch chậm pha hơn điện áp gĩc bang Tại một thời điểm t, cường độ dịng điện trong mạch cơ
giá trị bằng V3 Athi điện áp giữa hai đầu mạch là 25(V) Biểu thức của cường độ động điện trong mạch là
A.i = 2cns(100nt +2) A | Bis = Zeos(LOOnt - =) A
Trang 18Chính phục bài dập Vật lý tập 2 - Điện xoay chiều Levebook.vn Cis V3 cos(Loont 2) A Dis cos(1 00rtt + = JA 2 _VÍ dụ 2.3.2: Dàng điện chạy qua đoạn mạch xoay chiều cĩ đang ï = 2cos(100ny + 2) Á, điện áp giữa hai =! “ ˆ + ^ " 2 Rr foe x aw > + kÄ on ˆ xo H đầu đoạn mạch cĩ giá trị hiệu dụng là 12 V, và sớm pha £ so với đồng điện, Biểu thức của điện áp giữa bai đầu đoạn mạch là
Â,tu = 12cos(100nt + @) Vụ Bou = 12/2 cos 100r+ V
Œu= 12/2 cos(10Ỡ0nt - 3) ụ Đ.u= 124/2 cos(100mt +> 3) V
Ví dụ 2.2.3: Một mạch điện xoay chiều cĩ độ lệch pha giữa điện áp và cưỡng độ đồng điện chạy trong mạch bằng La Tak một thời điểm b Cường độ dong dién a trong mach cĩ 6 giá trị 26) thì điện ap giữa b hai đầu mạch bằng 100/2 6 V, Biết cường độ dịng điện cực đại là 4(A) Điện áp hiệu dụng giữa hai đầu mạch đi ẩn cĩ giá
trị bằng bao nhiêu? ad
AU = 100V B.U = 200 V C.U = 300V DU = 220 V
Vi dy 2.3.4: Cho mdt doan mach dién xoay chiêu cĩ điện áp cực đại và dịng điện cực đại l§ Uo; lạ Biết rằng điện ấp và dịng điện vuơng pha với nhau, Tại thời điểm t¡ điện áp và đồng điện cĩ giá trì lần lượt Bà tr Tại thời điểm tạ điện áp và đơng điện cĩ giá trị lần lượt lá up; fe Điện Ap cực dai giữa hai đầu đoạn mạch - được xác định bởi hệ thức nào đưới đây?
Ủy —t Hỗ — HỆ
A U,= feat B, Ủy zz | af : K3
tình ij =b
Ví dụ 2.3.5: Cho một đoạn mạch điện xoay chiều cĩ điện áp cực đạt và dịng điện cực đại là Uo; Io Biết rằng điện áp và động điện vuơng pha với nhau Tại thời điểm t điện apy va dong điện c cơ › giát tì lần lượt la ty; he Tại thời điểm tz dién ap và dịng điện cĩ giá trị lần lọt “as tá te
được xác định bởi hệ thức nào dưới i day? ".- [te T2p [3B [4p TSC] Vi dy 2.4: Dong điện cĩ biểu thức‡ is Xắcoslot (À) cĩ giá trị hiệu dụng, giá trị trung bình và giá trị cực đại bằng bao nhiêu? 08 : Hướng dẫn giải:
Chúng ta viết lại biểu thắc của cường độ dịng điện bằng cách hạ bậc lượng giác nĩ: ¡ = 2cos20t + 2(4} Đơng điện trong mạch gồm hai thành phân:
+ Thành phần xoay chiều cĩ biểu thức i¡ = 2cos2øt(A), với giá trị hiệu dung y= /2 2 {A} +- Thành phân một chiều cĩ cường độ lạ = 2(A).-
ä) Cĩ hai khả năng cĩ thể xây ra:
+ Đoạn mạch cĩ chứa tụ điện, thì thành phần xoay chiều khơng đi qua mạch, khi đĩ, cường độ dong điện
hiệu dụng chạy trong mạch chính bằng thành phần một chiều: Ï = lạ = 2(A)
Trang 1910K PH dita hai Hira hal g mach 4i mạch n cĩ giá tig ix imiach ena ea ~ i +2 (A) ag dién ey Chỉnh phục bài tập Vật lý tập 2 ~ Bigs xaay chiéu Lovebaok.via mm —
Chúng ta cũng cĩ thể tính giá trị này bằng cách áp dụng cơng thức tính giá trị trung bình của cường độ địng điện trong khoảng thời gian từ tị đến tạ, với cường đề dịng điện tức thời cĩ biểu thúc cho trước:
+ T
fiat [4cos? wtdt (2+2cos2at)" Vận dụng cơng thức trên vào bài tốn này: ¡ = Š 8 * ss * =2(A)
œ Giá trị cực đại của cường độ dịng điện: Cĩ hai khả năng xây ra:
+ Nếu trong đoạn mạch cĩ tụ điện, thì thành phần xoay chiều khơng qua mạch, khi đĩ giá trị cực đại của cường độ dịng điện chính bằng giá trị cực đại của thành phần một chiều lù = ha =2 CÀ),
+ Nếu trong đoạn mạch khơng chúa tụ điện thì giá trị cực đại của cường độ dàng điện chạy trong mạch
[may = luyzx +: 2 = 4(A)
Ví dụ 2.5: Người đân ở Việt Nam chủ yếu sử dụng điện xoay chiều một pha cĩ thơng số 220 V - 50 Hz Đây
nguội được nối đất cĩ điện thế bằng 0, khi đĩ điện thể của dây nĩng biến thiện trong khoảng nào dưới đây? F ị j ị A, từ 0(V) đến 311 V BE từ -311() đến 3110) Ciữ 310) 4 đến 0.000 Ð từ 0(V) đến 220(V) Hướng dẫn giải: `
Chúng ta nhận thấy 220 V là điện áp(hiệu điện thể) hiệu đụng S của dồng điện xoay chiều, chứ khơng phải giả trị của điện ấp cực đại hay tức thời đầu nhéi %
Từ đây ta cĩ biểu thức điện áp tức thời giữa hai đầu đoạn mộc là us aw 2cos(at+@)}(V)
Véi dién 4p hiéu dung bang U= 220(V) va tinh chất “is % cosœ <1, từ đây suy ra-3 11()<u <u $311{ V)
NAL NMEA AA RRA
Theo định nghĩa về hiệu điện thế đã được học tr orig “Chương trình Vật lý 11 dủ [Us =V, ~Vạ] ea vu ` &
Ap dung kién thire nay vao bai toan nay với chủ ý ý rằng hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch bằng hiệu số giữa điện thể của đây nĩng và điện thể của dây nguội, đồng thời giả thiết của đề bài đầy nguội được nối đất cĩ điện thế bằng 0, rên điện thé ¢ của -dây nĩng là Vụ thỏa mẫn - -311(V }£ Vior S11 (v)
Chon dap an B
3 Vấn đề thứ ba: Dạng tốn Hêết quan tới nhiệt lượng tỏa ra trên điện trở
Kiến thức và phương pháp § giải đã được hệ thống hĩa trong phần LT
+ Khi đặt điện ap XOäY khiêu vào hai đầu điện trở R thì cơng suất tơa nhiệt và nhiệt lượng tơa ra sau thời
xe | M
gian t được tính bởi cơng thức: R2 R aR ,
Trang 20Chỉnh phục bài tập Lất lệ tập 2 — Điện xoay chiên Lavebook.ven
điện hiệu dụng của mạch bằng bao nhiêu?
& 24 B3A — C.2f3A DB 2,828
Hướng dẫn giải
Theo định nghĩa cường độ địng điện hiệu dụng:
"Cường độ hiệu dụng của dịng điện xuay chiều bằng cường độ của một dịng điện khơng đối, néu che hai dịng điện đĩ lần lượt đi qua cùng một điện trở trong những khoảng thời gian bằng nhau đủ dài thì nhiệt lượng tỏa ra bằng nhau.”
` (a8} 5
Dùng báo tồn năng lượng và định nghĩa dịng điện hiệu dụng ta cĩ P= z + T + “so Vậy nên cường độ đồng điện hiệu dụng chạy qua đoạn mạch cĩ giá ri bang I == 3(A) Chon dap an B
>Mé rong: Bal todn én quan:
Ví dụ 3.1.1: Mét dong dién i phụ thuộc thời gian t(s) theo qui ludt sau: động điện cĩ cường độ 3(A) vào các thời điểm 4k{s} <t <(Hc+3)(s) (với k là sổ nguyên khơng âm); dịng điện cĩ cường độ _5, Sf ay vào các thời điểm thoả mãn Í 4k +3\(s)<ts(4k+4)(s) Cường độ dịng z điện hiệu dụng của one điện này cĩ giá trị nào dưới đây?
A 4/2(A) B.0,76(A) c.5,23(A) pal (A)
Hướng dẫn: Xét trong chu kỹ tuần hồn T = 4(S)
Trong 3 giây đầu: Q, = ƒRt = 27R cịn trong giây thứ 4: Q„ = DRL = =SR
Tôn bộ nhiệt lượng téa ra dirgc tinh theo hai cach: Q, +Q, =Ÿ Ree tle bas suy ra = 242 2(A)
Chọn đáp ấn Ð Ly
va Chú ý: Bài tốn dưới đây cùng lớp với bài tốn ở trên: dang: toần tìm cường độ đồng điện hiệu dụng dựa trên cơng thúc tính nhiệt lượng, song hình thức và nội dung tiên trong đều cĩ sự tách biệt một cách tương đối với bài tốn trong ví dụ 3.1 này pe
Vi du 3.1.2: Mét déng dién xoay chiều cĩ chu kì T: Băng sự trợ giúp của máy dao động kí điện tử, một nhĩm học sinh quan sát thấy rằng trong khoảng thời gian từ thời điểm ban dau(t = zz 0) đến khi thời điểm bằng một phần ba chu kì, cường độ dịng điện chạy qua một đoạn mạch cĩ giá trị ổn định, khơng đối bằng Z(A) Sau đĩ, cường độ dịng điện giảm Hiện tục từ giá trị đĩ xuống giá trị bằng -4(A), họ mất thêm một phần ba chu kỳ để quan sát sự thay đổi, này Trong một phần ba chu kì cuối cùng, họ lại nhận thấy đồ thị biểu điễn cường độ dịng điện theo, thời gian là một đường thẳng song song với trục hoảnh, khi kéo đài cắt trục tùng tại điểm cĩ tùng độ bằng s4, Cường độ dịng điện hiệu dụng chạy qua đoạn mạch trong khoảng thời gian cả chu kỳ ấy cĩ giá te 1 gắn giá trị nào nhất sau đây?
A 2,82(A) „à ° B.3,45(A) C.2/24(A) D.3,97(A)
Hướng dẫn giải:
Từ đề bài, khơng khĩ để chúng ta thấy rằng dịng điện cĩ ba giai đoạn: t
Trang 21re - {| diém _ÌH^ c2 30 hai nhiệt t¡g dựa trong ¥, mot i bang m mot đồ thị đãi cắt hoảng Chính phục bãi lập Vật lý tập 2 XHân xoay chiêu Lovebook.vn N ~ ` na ` đa “ aw + ˆ 18 ^ “a + Giai đoạn 2: Cường độ dùng điện chạy qua đoạn mạch cĩ biểu thức i, = (4) nên nhiệt lượng 2T 3T 3 8 „ ^ xứ + & 4 tỏa ra khi đĩ trên điện trở bang: Q, = Ị i2Rdt= = Ỉ ical Rdts _ ART 0 † † T 3 + Giai đoạn 3: Cường độ dịng điện uy qua doan mach cé biéu thirc i, ==4(A) nên nhiệt lượng tỏa ra Ẩ 0T Ỹ Ỹ
Tổng nhiệt lượng tỏa ra trên điện trở trong một chư kì bằng Q= Q, +Q,4+Q,= 8RT()
Mặt khác, tổng nhiệt lượng tỏa ra trên điện trở trong một chu ki cũng được tính bầngcơng thứcjQ =Ï ÉRT| Từ đây ta suy ra cường độ dịng điện chạy qua đoạn mach bang I= x22 2(A}
Chon dap an A
Nhận xét: Bài tốn trong ví dụ này cần tới kiến thức Vật lý chuyên /chường trình trước đây là cơng thức tính nhiệt lượng tỏa ra trong một khoảng thời gian nào đỏ, với cường ¿ độ dịng điện được cho dưới dạng ty tuột biểu thức, một hàm số theo đối số thei gian|Q = Ị ¡Rút +,
Nếu các bạn khơng biết tới cơng thức này thì cĩ hai trường hợp xảy ra, mật lá “đập khuơn” theo cách làm
của ví dụ gốc thi sẽ ra giá trị của cường độ dịng điện hiệu đụng chạy qua đoạn mạch là 2/3 3(A) và chọn
đấp án B, hoặc hai lã bí nước, chọn ngấu nhiên đáp ẩn
Các đáp án cịn lại mang tính chất gầy nhiều, nếu các bạn giải ra giá trị của cường độ dịng điện, cần sự trợ giúp của máy tính để so sảnh xem giá tri trồng đấp án nào gần giá trị của giá trị vừa tìm được nhất
>Mỡ rộng: Bái tốn tổng quát wie
(BTTQ 1] MGt ding dién xoay chiều: cổ cha ki T, cường độ dàng điện hiệu đụng trong t2 là h(À) trong tz(), và ta{s) tiếp theo thi cường độ động điện hiệu dụng tương ứng l lb;(Á), và l¿(A) Tìm cường độ đồng điện hiệu dụng của mach?”
Se Nits +iết, + +IẾt
Với cách làm tương ty, xỶ ¡ấu 6 ta cơ cường độ dịng điện hiệu dụng tính bởi: l< se n ween tt
[BTTQ 2] Một dàdg điện xoay chiêu cĩ chu kì T, cường độ dịng điện tức thời trong khoảng thời gian từ O(s) đến tŒ):-trĩng khoảng thời gian từ tr) đến t;(6); „ và trong khoảng thời gian từ ti) đến T() lần
tượt cĩ biểu thức l,(A}; J(A);.u và ((A) Là t, „# 2 [Gat +] dt + + Ị f dt 4 HÀ ˆ * ak a4 x “ ee < a 4 9 t t Cường độ dịng điện hiệu dụng của mạch được xác định bởi cơng thức:| Le : tert T
| Ví dụ 3.2: [Vatlyphothong.vn lần 2 năm 2013] Một bàn là cĩ role nhiệt nổi vào mạch cĩ biệu điện thể
| khong thay đổi Role bật (táO tuần hồn khí nhiệt độ bàn là giảm đến giới bạn thấp nhất (hoặc tầng đến
mới hạn cao nhất nào đĩ) Thời gian bật là 1 phút nếu hiệu điện thế ở hai đầu bàn là bằng Ú và là 1,4 phút
1 khí hiệu điện thế giảm 59% Hỏi cĩ thể giảm bao nhiêu % hiệu điện thể đặt vào mà bản là mà nĩ vẫn cịn
hoạt động được trong khoảng giới bạn nhiệt độ cho phép?
1 Ae 49% B 19% 29% - —Đ.39%
Trang 22
Chỉnh phục bài tập Vặt lý tập 2 ~ Điện xoay chiến Lovehook.vn
Hướng dẫn giải:
Nhiệt lượng do đồng điện cùng cấp cho bản là dùng lầm 2 nhiệm vụ:
+ Làm nĩng bàn là đến nhiệt độ khơng đổi (nhiệt độ giới bạn), ta gọi nhiệt lượng này là Q
+ Tổa nhiệt qua mặt bàn là với cơng suất khơng đổi P dùng để là quần áo và nhiệt tỏa ra mỗi trường [Út =Q+ Pt|= & t= Q+Pa f yq_? + Với th x YJ va ty ox] phút ta Cĩ Q=| Uy — Ps (1) + V6i U, =0,95U và t; =1,4phút ta cĩ |Q = iG — Pe {2) + Với hiệu điện thế cực tiểu U,„ mà bàn là vẫn hoạt động trong khoảng nhiệt độ cho phép thì thời gian + k # » *% & cA w aa * “a A uw h dong role coi bằng võ cũng, nhiệt tỏa ra bằng nhiệt truyền cho ngoại vật nên: |P = a (3) +- Từ hệ ba phương trình ta cĩ: Thay số ta cé: UL, = + Vậy cĩ thể giảm tối đa là 199%,
Ví dụ 3.3: Người ta dùng bổn đi-ốt bán dẫn như nhau mắc vào mạch inh ia hai nửa chu kỳ Ban đầu họ mắc mạch với điện áp xoay chiều để làm nĩng một điện trở thuần trong 12 phút Sau đĩ, họ chí dùng một điot bán dẫn, vậy để điện trở trên vẫn tỏa một lượng như € cũ thị điện ấp xoay chiều ấy cần cung cấp cho mạch trong thời gian bằng bao nhiêu? NT
A 12 phat , B 24 phút `, 3 phút D 48 phút
Hướng dẫn giải:
Nếu chỉ cĩ một đị-ốt bán dẫn, dịng điện xoay chiều chỉ qua nĩ trong một ma chủ kh, ‹ ¬ _ Nếu dùng 4 đi-ết bán dẫn, đồng điện qua mạch trong cả hai nữa chu kì, nghĩa là thời gian cần cung cấp
cùng một năng lượng cho mạch chỉ cần met xiữa sơ với thời gian dùng mạch cĩ 1 đi-ốt, Vậy mạch cĩ vị điất c cần một thời gian cutig cấp gap? 2 fan, tt tức là 24 phat Chen aps anB
nối tiếp v với nĩ một điốt, Điện trở thuận của điệt nhỏ hon ri rất nhiều so với điện trở của đồn c cịn điện trở ¡ ngược của nĩ Chì bằng điện, tiờ của đèn Cơng suất tô ra trong đèn trung bình trong một chu kỹ thay đối bao nhiêu lần? oe A 0,625 % B 0425 C 0,25 D 05 Hướng dẫn giấi: 3 Khi chưa mắc điệt cơng suất trung bình của đèn là: ? = ã 2 2
Khi đĩ điệt: - trong nửa chu kỳ đầu điệt phân cực thuận: P, = = =>Q,= XS Trong nịa chu kỹ sau điềt phân cực ngược: P = ul =) Q, = UT Ỹ P ARQ
; + * 5
Cơng suất trung bình tô ra trong đền trong một chu kỳ: P z Q ch =o ve =P
`
Trang 23¥R “` ` ố ` Chính phục bài tập Vật lý tập 2 ~ Điện xoay chiều Lovebook.yn
Vi du 3.5: Mét binh dién phan néi véi mach dién xeay chi8u qua mét didt i trởng (H.1.11a) Xác định số chi cha ampe ké nhiét A, biét rang sau mét gid & catét cla binh dién phan xuất hiện m = 1,078g ding Cho đương lượng điện hĩa của đồng IA k = 0,533.10 ke /C? NPE EN eee eet Hướng dẫn giải: Theo định luật 1 Faraday ta cé: m= kg=> q= {i}
Trong đĩ q là điện lượng qua bình điện phần trong thoi gian t Hinh 1.11b pet | mơ tả sự biến thiên của cường độ đồng điện trong mạch với điết ly tưởng | +- 3 + Theo hình 1.11h, điện yong tổng cộng qua mạch trong thời gian t là: U - ® g=q — fp wee = is} T Rf Trong dé 4s là điện lượng qua mạch trong nửa chủ kì của dịng điện i] trong mach a đc I, lạ, Lent Looe Với q, = I, sindtdt =~~coseti? «.-2T = qe t— oe Lt E2Y z 0 8 £ a T 1t > Tử (1), (2) suy ra l= Tế (3) T : ¬.- ty Bote Nhiệt lượng tỏa ra trong thời gian t là: Q= Or # vi Q, = 3 me RE ¢ cấu Cơng suất trung bình là: Px ORS T, aa = 4 ị “2 2kt
Ví dụ 3.6: Cho mạch điện như wah 3 Trong đĩ các đi ốt lý tưởng, các điện tré R, = s R, =2R, =2r 1 Hãy xác định cơng suất tau thụ trên điện trở Rị nếu mạch được mắc vào hiệu điện thế xoay chiều cĩ giá Ht hiéu dang U : 2 Nếu hiệu điện thể Soay chiều đặt vào 2 đầu đoạn mạch cĩ biểu thức uas=usináH.Hãy vẽ đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc Ý của cường độ dịng điện qua điện trở Rị theo thời gian? Giải: = * H ` St ˆ ˆ es oy age x “ 4
Trang 24Chính phục bài tập Vật lý tân 2 = Điện xeay chiều | Lovehook.va + Dong dién hiéu dung qua mach Itc nay la: J, = ——= u | ' RFR, 6r -+ Cơng sndt trén Ry trong A chu ky nay fa: P, = ER, = la ——-Äf = bã 2 36” lê
+ Các cơng suất P;, P; chỉ tiêu thụ tương Ứng trong mỗi nửa chu kỳ, VÌ vậy cơng suất trong cả chủ kỳ sẽ bằng trung bình cộng của các cơng R,+R, or 2 Lý + Đơ đĩ ta cĩ đồ thị dịng điện qua Ry theo 1 như hình vế | & i
suất trong từng nửa chu kỳ, do đĩ
cơng suất tiêu thụ trên Ru 1 5Ư Uo/3r P==(P+P)=ao~ 2 “ (36r) ví ¬ cha by aku ab b Trong 2 Chủ ợ dau dịng qua 9 Us t U, Ru j= Uosmot _ —#sintot voi Do/6t R,+R, 4# Ề, a ie s U, si ĐH, T ngu VN a + Trong 5 chu ky d&p theo dong qua Ris b= NSB a —sin of với — St ST xe
Ví dụ 3.7: Một ampe kể nhiệt cĩ điện trở khơng đáng kế mắc vào mạch để: Go gia tri Hiệu dụng của dịng điện xoay chiều trong mạch điện như hình 3, Khí khĩa K đồng, amps: "kế chỉ le=1A Khi khỏa K ngắt thì ampe kế chỉ bao nhiêu? Điốt là tý tưởng, R là điện trẻ thuần, ye Giải: a « (4) Khi khĩa K đĩng, dịng điện trong mạch là i, nén nhiệt, lượng tỏa ra | trong một chủ kỳ bằng: Q, = PRT, Vệ Sẻ ~ Nod
- Khi khéa K ngat: Rõ ràng nhiệt lượng chỉ tĩa ra trến mạch trong một ¬
Tụ nửa chu kỳ (một nữa chu kỹ bị điŠt chặn lại), Nuva’ 'chu kỳ cĩ đồng điện tt
chạy trong mạch thì cường độ dịng điện hoist tồn giống như trường Hình 3
hợp khĩa K đồng (vì điết lý nướng
Gợi l; là giá trị hiệu dụng ` điện trong trường hợp K ngất th: Q, = _¬ = ERT 2 Be Từ đĩ suy rack = b em Ls jus 0,707(A) 2
Ví dụ 3.8: Sợi nung của ấm điện cĩ hai cuộn Nếu chỉ đồng một cuộn để đun nước thì nước trong ấm bat đầu sơi sau 12 phút Cịn nếu dùng cuộn 2 đế dun thì sau 20 phút nước sơi Nếu hai cuộn nung mắc song
Trang 25watt ® TW ong ‘thi Chinh phục bài tap Vat lb tép 2 ~ Diga xoay chiéu Lovehbookva 3 + Rhi cuộn 1 và cuộn 2 mắc song song và ấm điện nước sơi: Q==—Š! (3) s/s 1 1 1 t,+, 12.20: 28 , Từ CĨ, (2) và (3) suy rai — mộ 4+ ts Ee = 7,5 (phit} ¬ (CO iy "ty +t, 412420 20 Chọn đáp án C
| Ví dụ 3.9: Một mạch điện xoay chiều gỗm một điện trở thuần cĩ điện trở R, một điết bán dẫn lý tưởng và một ampe kế nhiệt lý tưởng được mắc nối tiểp với nhau, Người ta đặt vào bai đầu doan mach đĩ một biệu điện thế xoay chiều ổn định cĩ biểu thúc = U,cos100mt(V) thì arape kế cĩ số chỉ là giá trị nào dưới day? 2 Cc % Đ % U Á —P Bo es | 2RJf2 R-›2 R aR Hướng dẫn giải:
Vi mach chứa đi-ốt nên nĩ chỉ cho dùng điện chay qua trong nửa chủ Kì rà thơi; Nếu kí hiệu Pa la cing
suất mà mạch tiêu thụ khi khong cé di-dt thi cdng suất lúc sau(cĩ đì-ết) bằng, P thơa mãn: P= B45Po ` iu? Điều này tương đương với P= IR =FR trong đĩ kí hiệu 1 chỉ giả trị hiệu dụng của địng điện, Từ đây, chúng ta cĩ được số chỉ của ampe kế(chính là giá trị hiệu dụng Của cường độ dàng điện chạy qua mach) bang I= sed chúc bạn thành cơngHHIHH) Đáp án D "m.Ặ.Ă.d
Ví dụ 3,10: Mật mạch điện xoay chiều gồm một điện trở thuần cĩ điện trở R, một cuộn đây thuần cảm cĩ độ tự cảm L sao cho cảm kháng của cuộn dây bằng R] }, một điết bản dẫn lý tưởng và một anipe kế nhiệt lý tưởng được mắc nối tiếp với nhau, Người ta đặt vàn Rai đầu đoạn mạch đĩ raột hiệu điện thế xoay chiêu ổn định cĩ biểu thức U = U,cos100nt(V) thi apy kế cĩ số chỉ là giá trị nào dưới đầy? U, Ũ, U, A- andl aRV2 "2R _ Hướng dẫn giải: Tổng trở của đoạn mạch trên tăn ig: Ze JR’ +3 = RV2 gees oe U, U, Cường độ dịng điện i qu ampe kể là lv = Z2 me _v2RV2.C “OR Chọn đán ấn D
Ví dụ 3.11: Một câu chì ding cho mét mang dién xoay chiều cĩ tần số khơng đối chịu được đơng điện xoay chiều cĩ giá trị dụng 10(A), Cho rằng nhiệt lượng tơa ra mơi trường xung quanh tỉ lệ thuận với điện tích xung quanh đây chì Nếu tăng đường kính dây chì lên 1,44 lần thì rong càng một điều kiện, day chi chia được đồng điện xoay chiều cĩ giá trị hiệu dụng tối đa là?
Ã,12(A) B14A(A) — C.15,84(4) D 17,28(A) Hướng dẫn giải:
Trang 26Chỉnh phục bài tập Vật lÙ tập 2~ Điện xoay chiều Lovebook.vn chọn đáp án Ð
4, Vấn đề thứ tư: Tác dụng từ của dịng điện xoay chiều và tác dụng của từ trường lân dịng điện xoay chiều Kiển thức cần nhĩc
1 Nam châm điện dùng đồng điện xoay chiều cĩ tần số Sf đặt gần day thép cing ngang Trong mdt chu ky, đơng điện đổi chiều hai lần, Do đơ nam châm hút hay thả dây bai lẫn trong một chu kỳ Nên tần số đao động của dây thép bắng bai lần tần số của dịng điện [ft = 2
2 Dây dẫn thẳng căng ngang mang dịng điện xoay chiêu đặt trong từ trường cĩ cảm ứng từ B những đổi(vuơng gĩc với dây) Từ trường khơng đổi B tác dụng lên dây dẫn mang đồng điện một lực từ F = Bil(cĩ chiều tuân theo quy tắc bàn tay trái, Vì F t lệ với ï nên í đối chiều hai lần trong một chu kỹ thì dây rung hai lần trong một chu kỳ, do đĩ tần số rung của đây Ÿ bằng|f'= = f |
Gác bài tốn ứng dụng kiến thức về phần này chú yểu là các bài tốn sơng đừng trong chương “Dao động cơ học” và “ Sĩng cơ - Sĩng Ấm”, Chẳng hạn một số bài tốn nhỏ dưới đây:
Ví dụ 4.1: [sedodathoc lần 3 năm 2013] Một sợi dây kim loại được căng giữa hai điểm cỗ định cách nhau 2,4m Người ta đặt nam châm vĩnh cứu, gần sợi dây Họ cho một dịng điện xoay chiều cĩ chu kì bằng Ø,01(} chạy qua sợi đây thì trên day, he quan sat được sĩng đừng với 3 bụng sĩng, Tốc độ truyện song trén day bang bao nhiéu? A 160 m/s B.80 m/s C,320 m/s D 3,2 nifs Hướng dẫn giải: a Tacé 24-3 Tan số sơng truyền trên dây bằng hai lần tần số nguồn nuơi, tức là chu kì kém niệt nửa Tốc độ truyền sĩng V= : =320m /s
Ví dụ 4.2: [Vật lý tuổi trẻ tháng 5 năm 2013] Một sợi đầy bằng sắt:ẤB được căng ngang Giết rằng tốc độ truyền sĩng trên đây phụ thuộc vào lực căng đây) Nếu bạn An 'đưa một nam châm điện cĩ tần số bằng 50(Hz) lai gan soi day AB thi trén AB xuất hiện 10 bụng sĩng ;Nếu bạn ấy thay một nam châm điện mới cĩ tần số bằng 60(H2z) thi? Â, phải thay đối lực căng đây mới lại quan sát được sống dừng B vẫn cĩ sĩng đừng như cũ oe C, cĩ sĩng đừng xảy ra với 12 bụng sĩng Ð cơ sĩng đừng xảy ra với 8 bụng sĩng a m3 Hướng dẫn giải:
Tần số dao động của dây gấp đơi tần.số dao động của dong điện cấp cho nam châm
Gia sử Ni điều chính lực can đây mà vẫn cĩ sống dime:
AB=k 22 => AB= Kae wk, 2 4h? 4g, k, =k, 212 '£
Vậy vẫn cĩ sĩng dùhg xây ra Chon dap an €
i
Ví dụ 4.3: [Chuyên ĐHSPHN lần 4 năm 2014] Một sợi dây đồng ÁC cĩ tiết điện S = 2 mm2, khối lượng riêng
D = 8000 kg/mỹ, được căng ngang nhờ quả cân khối lượng m = 250 g (dau day A gan với giá cổ định, đầu
Trang 27" đao ẳng — Ane day ang — hau ang + ơng - › độ > _ #8Hg { cĩ img hối ATM Be ee NO NNO EST TE MOTEL EME RADU ETS cna ents rere Yên 9 SOIREE Chink phục bài tập Vật lý tập 2 — Điện xoay chiều Äavebook.VH Trọng lực P = mg = 025.10 = 2,5(N) hi =m= ÐV = D51 = 8060.2.1075,/25.102 =4.10 2 (kg) Khối lượng của sợi đây ¡ Sx 2{ mm? Ì = z.10° { ma’ | i ` : * | [b= AB = 28(cm) = 25.107 (m) Lực căng của soi day là do trọng lực gây ra nên F = P= 2,5(N} =o v= fi = 25(m/s} H Trên đây AB xây ra sống dùng với 3 bụng sĩng với AR là hai nút nên ta cố A, “AB 2.25 _ 05 nỉ 2 KT ng) 25 Suy ra tần số sĩng dùng trên sợi dây f= x “gE” 150(Hz) 3 Chú ý tần số sĩng dừng được kích thích bằng đồng điện(nguồn nudi) gấp đơi tần số 6 dong điện, da đĩ tân số dùng điện bằng 75 Hư, %
Ví dụ 4.4: [Tứ Kỳ lần í năm 2013] Một con lắc đơn được bố trí treo thẳng đứng, “ng đĩ vật nặng được lam bang kim loại, và tại vị trí cân bằng, lị xo dân một đoạn 1(cm) Người ra" đặt dưới vật năng một nam châm điện được duy trì hoạt động bằng một đồng điện xoay chiều, Biết rằng trong một chủ kì cia déng điện cĩ hai lần lực tác dụng lên hệ Lấy gĩt tốc trọng trường nơi đặt coi lắc bằng g = 12 = 10(m/s*) Để vật nang đao động với hiên độ mạnh nhất thì tần số của đơng điện cĩ BI kì nào dưới đây? A 20(Hz) B 10(Hz) € 5ú 3’ D 2,.5(Hz)
Hướng din gilt, :
Tan sé dao déng riéng cita con Jae bang: {f, = J BỊ sự ỳ `_.n VAN
Thay số liệu của bài tốn vào cơng thức trên tạ gỗ: £ , = 10(Hz}
Để vật nặng đao động với biên độ mạnh nhất hệ dao động xây ra hiện tượng cộng hưởng, Mã hiện tượng cộng hưởng xảy ra khi, và chỉ khi xảy ra cộng hưởng: f=Íf =1 O(Hz)
Theo giả thiết: “trong một chủ kì của dịng điện cĩ bai lần lực tác dụng lên hệ” nên tần số của dàng điện cĩ giả trị bằng một nữa tần số ố cộng Thưởng, tire 1a: f= a = bo Chon dap an
trong một từ trường: đều sau cho cậc đường s sức tử vuơng gĩc với sợi ‘day Người ta tiền hành cho một địng điện xoay chiều ố ốn định cĩ tần số bằng 16(H?) chạy trong sợi đây dẫn nĩi trên thì trên đấy hình
thành sĩng dũng Với 8 bụng sĩng, Biết rằng tốc độ truyền sĩng trên dây dẫn bằng 2(n/$) Chiều dài của đây dẫn cĩ giá trị nào dưới đây?
Á.300%m) B 40(cm) Œ,50(cm) | D, 60(cem)
Hướng dẫn giải:
Trang 28
Chỉnh phục bài tập Vật ý tậu 2 - Điện xeap chiều kLoncbookwns-
CHỦ ĐỀ 1: ĐẠI CƯƠNG VỀ DỊNG ĐIỆN XOAY CHIEU
Triết 2: Các bài tốn liên quan tới thời gian
A Phương pháp
1.Ta dùng mối liên hệ giữa dao động điều hoa và chuyển động trộn đều để tính, Theo lượng giác tủ = U,cos(at + ø) được biểu điển
bằng vịng trịn tâm Ĩ bán kính Uo, quay với tốc độ gĩc (0, +Cĩ 2 điểm M ,N chuyển động trịn đều cĩ hình chiếu lên Cu là u,
nhưng N cĩ hình chiếu lên Ou cĩ ú đang tăng (vận tốc là dương), cịn M cĩ hình chiếu lên Ơu cĩ u đang giảm (vận tốc là âm )
+'Ta xác định xem vào thời điểm ta xét điện áp t cĩ giá trị u và đang hiến đổi thế nào { ví du chiều âm ) => ta chọn M rồi tính gĩc MỖA = @; cịn nếu theo chiều đương ta chọn N và tinh go = ~NỊA theo lượng giác
2 Dùng điện xoay chiều i= [ocos(2aft + i) ¬
* Mỗi giây đối chiều 2flần ee ca ‘
* Néu cho dong dién qua bé phan lam rung day trong hién trong sĩng đừng thì đầy rung với tần số 2f
3, Cơng thức tính thời gian đèn huỳnh quang sáng trong một chủ kỳ
Khi đặt điện áp u = Uscos(mt + ọ¿) vào hai đầu bĩng đèn, biết đèn chỉ sáng Š , o a _—"~Ằ a
lên khi fu ul >U Gọi Atlà khoảng thời gian đền sáng trong một chủ kỳ - Mộc” a At= đà voi Ap= M OU, ; ; 0S ÁO @ = By (0 < Ag Dạ < 2/2)
8 Một số ví dụ điển hình
Ví dụ 1: Biếu thức cường độ dịng điện xoay chiều chạy qua một đoạn mạch là i= 1, cos(LOOnt)(A), voi & > 0 vA ¢ tinh bang giay (s) Tinh tt lic 0 s, xc dinh thời điểm đầu tiên ma dang điện cĩ cường độ tức thời
bằng cường độ hiệu dụng °- pine
Phân tích sẽ hướng dan giải:
Biểu thức cường độ dịng điện Í = lacosent(A) giống về mặt tốn học với biểu thúc l độ: x = Ácosut của
chất điểm đao động cơ điều hồ
Do đĩ, tính từ lúc 0 s, tìm thời điểm đầu tiên để dịng điện cĩ cường độ tức thời bằng cường độ hiệu dụng šz= Ễ + cũng giống như tính, g Mức 0 s, tìm thời điểm đầu tiên để chất điểm đao động cơ điều hồ cĩ lí độ xe AL
42 J
Vì pha ban đầu của đão động bằng 0, nghĩa là lúc Ú s thì chất điểm đang ở vị tri gidi han x = A, nén thoi Heme cần tìm chính bằng thời gian ngắn nhất để chất điểm đi từ vị trí giới hạn x= 4 đến vị trí cĩ lì độ
a A `
42
Ta sử dụng tính chất hình chiếu của một chất điểm chuy ổn động trịn đều lên một đường thẳng nằm trong mặt phẳng quỹ đạo là một dao động điều hồ với cùng chủ kì để giải Bài tốn này,
Trang 29bol dé ong ng AA pT
Chính phục bùi tip Vit lp tip 2~ Dién xoay chiéu Lovebookon
Tam giác ODQ vuidéng tai D va ch OQ = A, OD = A nim ta co: — ( of cos = OP M2 Suy ra: a= rad he › CR 2 4 ` Thời gian chất điểm chuyển động trịn đều đi từ P đến Q theo Œ 1D \P : TL A da x cung trịn PQ là: tu 4 bt ⁄2 œ @ 40 mae
Trong biếu thức của dịng điện, thi tan sé g6c w = 100n rad/s
nén ta suy ra tinh từ lúc Ø s thì thới điểm đầu tién ma dong dién cĩ cường độ tức thời bằng cường độ hiệu
dụng là : ` = tL
4@ 4 100r ` 200 `
xa Chú ý: Nếu Khơng hạn chế bởi điều kiện đang tăng hay đang giảm của điện áp hay cường độ dịng điện thì ứng với một điểm trên trục ứng với hai điểm trên vịng trịn lượng giác(trừ hai vị trí biên)
Đo đĩ, trong chu kì đầu tiên cĩ hai thời điểm tị và tạ; chủ kì thứ hai cĩ hai thời điểm ts = t¡ + T và tạm lạ + T; ; trong chủ kì thứ n cĩ hai thời điểm tưaa = t+ nT? và fn = t; + HT, A
‹ 3 » „ˆ* se w Ns + * * x ‘ * m se ˆ `
Ta rút được thủ thuật giải nhanh(với số lần bài cho trước bằng m là xét tỉ sou = > , hiệu n nguyên thì t = nT + †t¿ cên n khơng nguyền thì t = aT + tụ,
Ví dụ 1.2: [Chuyên SPHN lần 1 năm 20134] Cường độ đồng điện tức thơi shay qua một đoạn mạch xoay chiều là ¡ = 2cos100rt(A) trong đĩ t do bằng giây Tại thời điển: sự động điện đang giâm và cĩ e cường độ bằng 1(A) Đến thời điểm t; = tị + 0,005 (8), cường độ dịng: điện bằng bao nhiêu?
A.=3(A) ¬ fe Aã(A) b ⁄2(A)
Phân tích và ẩhướng dẫn giải:
Pai thet aS tại thời điểm tị ta cĩ: @, °sS
Tại thời điểm t; ta cố: Í= 2eos| 5 c100z0,005) =: ~f3(A) Chon dap an A
| ví đụ 2: Một đèn néon mắc với mạch điện xoay chiều cĩ điện áp hiệu dụng 220(V} và tần số 50(Hz) ,Biết |-
a) Trong m một giây, baa nhiều lần đền: sang? Bao nhiêu lần đèn tắt?
b) Tình tỉ số giữa thời gian đèn sáng và thời gian đèn tắt trong một chu kỳ của dịng điện 7
Tự Phần tích và hướng dẫn giải:
a) u=22042sin(100m)(V)
-Trong wnat chủ kỹ cĩ 2 khoảng thời gian thỏa mẫn điều kiện đèn sắng jul 2 2 155 Do dé trong mét chu ky ,dén chop sang 2 Vin ,2 lần đền tắc
-Số chu kỹ trong một giây: n= fs 50 chu ky
-Trong mot giầy đèn chớp sáng 100 lần, đèn chớp tắt 100 lần
Trang 30Chinh phục bài sập Vật lý tập 2— Điện xoay chiều Lovebook.yn 5 1 -Phời gian đèn sáng trong nửa chủ kỳ: Át = 200 600 = 1a" xa Thời gian đèn sáng trong một chu kỳ : tạ =2 : 5 150 75 Is -Thời gian đèn tat trong chu ky ityap tat!" = Tt "8 “EG 75 150 = 1 $ ¬ -Ti số thời gian đến sáng và thời gìan đèn tất trong một chu kỳ: 1 2 =2 t to 150 > C6 thé giái bài tốn trên bang phương pháp đã nêu ở trên: " 2202 Up
|uị> > 155 = 155= H— “5 Vậy thời gian 'đèn sáng tương ứng chuyển động trịn đều ‹ quay, BĨC
EOM và gĩc É" OM" - Biểu điễn bằng hình ta thấy tổng thời gian đèn sáng ứng với thời gian, tee sả: iy voi tla thời gian bán kính quét gốc BOM =@ ; với cos@° =— 9 =5 => @=n/3 yt
4m ¬ 7
Ap dung :ts = 4/3 1 app 25-28 „LÊ °ˆ 100m 75 teat TT“ 1/150 - -
;aKết luận: Một thiết bị điện được đất dưới điện áp xoay chiều cĩ hiểu thức; re =U, coset (V) Thiết bị chỉ hoạt động khí điện ấp tức thời a cĩ giá trị khơng nhỏ hơn(vượt quái by Vay thiết bị chỉ hoạt động khi u nằm ngồi khoảng (-h,b) Pe Thời gian hoạt động trong nữa chủ kì là L2L¡ = 2.~~.4FCCOS lý) (cơng ¬ thức tương tự dao động cơ) ; : Thivi gian hoat dong trong mot chu kil |4t, = 4 arecos & 2 ° "` “oh 7 Thời gian hoạt động trong 1 s là | ty = 4k — areos| Thời gian hoạt động trong t tS ty =£.4f = arccos (2 o/
Vi dy 2.1: [Chuyên 3 ĐHSPRN lần 1 nằm 2013] Một đèn ống được mắc vào mạng điện xoay chiều
| edt hai lần Khoảng thời giản một lần đèn tắt là?
150
” 220(V)~50 (Hz) dién áp mơi của đèn là 110./2(V) Biết trong một chủ kỳ của đồng điện, đền sáng và
A (5) B= (s) C(8) aks)
Trang 31tua gĩc itia i chi hiu siều ~ gva ae aE sử on cay cá °Y, ts ae TE oe Ỷ TEE vấp Le Lee vé
Chính nhục bài tập Vật lý tập 2 ~ Điện xoay chiều Lovebook.vn
Trong một chu kỳ, đền tắt 2 lần nên thời gan 1 lần đèn tắt là: ï YT T tet, yytty joe] |[¿£m] 12 12 6 300 mượt ae (s) Chon dap an D
Vi du 3[ DH 2010] Tai thoi diém t, dién 4p u= 20042 cos(1007+ ~3) Cpe tinh bang V, t tinh bang s) cĩ giá trí 100-/2V và đang giảm, Sau thời điểm đĩ an điện ap a dầy cĩ ĩ giá trị là
 -L00V, B 100-3V D 200 V
Phần tích và hướng dâng gân
Đùng mối liên quan giữa dao động điều hịa và và chuyển động trịn đều Khit= 0, ung với chuyển động trịn đều ở G
Vào thời điểm t , ` =100/2 V và đang giảm nên ứng với chuyển động trịn déu tai M vei MOB: = AD, " - 1002 _ I Ap 3 1 — Uˆ 20042 2 ~SUY Tra tam —>——fE xem (s) œ 100n 300° Tac cĩ 6 cb8Ao= Chọn đán án €
Trang 32
Chỉnh phục bài lận Vật lý tập 2— Điện xoay CHIỀH Lovehook.vn Theo bài ra: đèn chỉ phát sáng khi điện áp đặt vào đến cĩ }
độ lớn khơng nhỏ hon 118 J6V vi thé trong mot niza chu i _
kỳ đèn sáng hết thời gian: US { Z 7 Ua5 4 _ T Ta § 2 tet, £ +È, B oy 2s) 2 Tat i“ K (v2) 12 12 6 300 Chon dap nA ¥
Ví dụ 4: Vào cùng một thời điểm nào đĩ, bai đồng điện xoay chiều Í\ = locos(@t + tị) và lz = Lcos{@t + (02) đều cùng cĩ giá trị te thi 14 0,51, nhưng một đơng điện đang giảm, cịn một dịng điện đang tang Hai
dịng điện này lệch pha nhau một gĩc bằng bao nhiêu? a t “ AS Tt B ¿ft C & D an afd 6 3 6 Boe Phân tích và hướng dẫn giải:
Dùng mối liên quan giữa dddh và chuyển động trịn đều : VN
Đối với dịng b khi cĩ giá trị tức thời 0,51o và đăng tăng ứng với chuyển động trên đều ở M°, cịn đối với
dng is khi cĩ giá trị tức thời 0,5io và đăng giảm ứng với chuyển động trịn đều ở M Bằng cơng thức lượng giác ở chương dao động cơ học, ta cố: = MỚB = MOGB= 3 guy ra: Mom ve =
Suy ra 2 cường độ dịng điện tức thời í; và í¿ lệch pba nhau So
Ví dụ 4.1: [HSG Thái Bình năm học 2011 - 2012] Tai một thoi điểm tị nào đĩ, hai dịng điện xoay chiều cĩ phương trình í\ = l,cos(et + @1) va ke =lycos(6f +05) cĩ cùng giá trị tức thời là 0,5 To nhưng một dịng đang tăng, một đồng đang giảm, Xác định khoảng thời Vinh - at ne 4œ 30 : Ví dụ 4.2: Xét hai điện áp xoay chiều uy ~ Uficos{ ot 2 |(v)va u, = U¥2cos(at +){V) (hist @# ¬ và = SS = lở thời điểm t cả hai điện ấp tức thời cùng cĩ giá trị bằng Ue Giá trị của œ bằng bao nhiều? .; o 4% HS” oO pẤ 2 3 12 4
Phân tích và hướng dẫn giải
Trang 33antag P (0z) , Hai i với rong _ * CƠ lịng trên Chính phục bài tập Vật tận 3— Điện xoay chiếu *.oyehook.vn Theo bài ra ta cĩ: Ạ lu _ ot —— U _~ me ©, xs (QO =t 5a : a 3 ibe 0, = 27 12 ⁄ nơng Da! I “ra ng ; ®; } 3 j Oo T10, \u/ bp Chọn đáp án C \ tổ u \ : ì SN ì NI U ộ bi ~ 1 k4 ty Ví dụ 5: Đặt vào hai đầu một đoạn mạch gồm ba phần tử RLC mắc nối tiếp một điện áp cĩ phương trình u=220:/2cos100nt(V) Tính thời gian từ thời điểm ø = 0 dén khi n= 110J2(V)2_ Hướng dẫn giải Với tần số gĩc: co = 100nY(Œrad /S) a Cách 1: Chọn lại gốc thời gian: t = 0 lúc u =Ư và đang tầng, ta cối phương trình điện áp mới: 4=220./5cos (100 nt -š]@ yvaw'> 0 ` Khi n=110-/2 ( V) lần đầu ta cĩ: cosL00rt = 5 vA sin ns 5 <0 xử ito 2
Giải hệ PT ta được t = (8) ont
Cách 2: Dùng phương pháp giản đồ vác tơ cont vẽ vịng trịn lượng giác) ¬- N
1#
Thời gian tty thới điểm u =0 đến khí ue X110/5() lần đầu tiên: At ¬ ->-( s)
œ 100% 600
>Nhận Xét Bay! la một bài boat tiến bình của : dạng tốn: “Từn khoảng thời gian ngắn nhất để điện áp biển độ? hay tị Và tạ Vào phương t trình điện áp tức thời ta được hai giá trị tị và tạ tương ứng, lấy hiệu thời gian
của t¡; tạ và cộng thênh bội thời gian chủ kìÌ(nủa chu k]) LẠÁE= tị =t + k T(k c2 )
Biểu thị uụ VÀ: i trên đường trịn lượng giác, tính tạo bởi hai vec-tơ biểu thị uị và u¿, và sử dụng những cơng thức đã dé ợc giới thiệu đầu tiên trong tiết ngày hơm nay
Vi dy é cho đĩng điện xoay chiều (r+ QM ley Ở thời điểm tị: đồng điện cĩ cường độ Í = ị = -2A vài
đang giảm, hỏi & théi diém t = ty + 0,025s thi l= iz =? Hướng dẫn giải: 7 1
Giải 1: Tỉnh Áo = ø At= 200,025 = — 2 rad) nên Í¿ vuơng pha Ì
Trang 34Chỉnh phục bài tập Vật lý tập 2~— Điện xoay chiều Lovebook.vn save Bấm nhập máy tính: I4i<lcosld ah wa J Ep Kết quả màn hình biến thị ~2x/3 nên ta cĩ lạ ~23 3 (A)
Mở rộng: Tổng quát cho dạng tốn Xác định cường độ dịng điện tức thor: O thời điểm tr cha i =, AGE thơi điểm lo = ty -¢ At thi i = fy = ? (hoặc & théi diém t cho u = a hồi ở thời điểm t = ty át th H = uz = 2
Phương pháp giải nhanh; về cơ bản giống cách giải nhanh của dao động điều hịa
*Tính độ lệch pha giữa í¡ và l2: A@ = @.Át hoặc tính độ lệch pha giữa uạ và uz: Á@ = @.At
*Xét dé léch pha: vos
+Néu dé léch pha 1a nhirng trường hợp đặc biệt như:
(Diz va i cling pha —» ie = hk GỒi; và i¡ ngược phá > bh = -h Xã ue A ‘ 32 - Đi và l: vuơng pha — ff +i, = ie 4+Néu Ag bit ky: dimg may tinh |b, =Ï co| areo| t] + 20
*Quy ước đấu trước shift: dau (+) néu ii Ý và dấu (-) nếu í¡ Í Nếu đề khơng nĩi đang tầng hay đang giảm, ta lấy dấu +
>Mớỡ rộng: Bài tốn tương tự:
^ 22 4s <n + i en * a - £ ` an
và đang giảm Sau thới điểm đỏ 300 (s) điện áp này cĩ giá trị là bao nhiều?
Đáp sổ ~100-/2(V)
Ví dụ 6, 2 {cp 2018} Điện ấp ở hai đu một đoạn mạch là u=160cos100t(V) (t tính bằng giây) Tại thời điểm tụ điện áp ở hai đầu đoạn thạch cĩ giá trị là 80V và đang giảm đến thời điểm tạ = tị + 0,015(s), điện
ấp ở hai đầu đoạn mạch cĩ: giá trị bằng? Đáp số 8043 3(V)
£đ Bài tập rèn huộn
Bài 1: Dịng điện xoay chiều qua một đoạn mạch cĩ biếu thức i= Leos 120m on Ì A) Thai điểm thứ
Trang 35OF & lạ hời tiện thứ _ TH NN
Chính phục bài tập Vật lệ tập 2 ~ Điện xoay chiều X.ovebooR.vn Bài 3: Dịng điện xoay chiều chạy qua một đoạn mạch cĩ biểu thức ¡= 2cos00at —72 A, t tinh bằng giây (s).Đơng điện cĩ cường độ tức thời bằng khơng lần thứ ba vào thời điểm naị dưới đây?
5 {5 B.———( 3 C—( -Đ_—G
Ano” Be 556 9 | : 500°
Bài 4: Một chiếc đèn nêơn đặt dưới một điện áp xoay chiều 119(U) ~ 5022 Nĩ chỉ sáng lên khi điện áp tức thời giữa hai đầu bĩng đèn lớn hơn 84(V)} Thời gian bĩng đèn sáng trong một chư kỹ là bao nhiều?
A,0,0100G) B.0,0133(s} É.0,0200G) D 0,0233(s)
Bai 5 [DH 2007]: Dong dién chay qua mét đoạn mạch cĩ biểu thức ¡ = I,cos100nt(A) Trong khoảng thời gian từ 0 đến 0,01s cường độ địng điện tức thời cĩ giá trị bằng 0,51a vào những thời điểm nào dưới đầy?
3 1 3 i _—N 2 i Š
—— 81 mm § B, ———— S;—§ CS) DĐ ——S;~—Đ,
A 400 400 580 500 300 300 - 600 600
+ : `
Bài 6: Dịng điện xoay chiều qua một đoạn mạch cĩ biếu thức i= eos| 120at “5 (A) Thời điểm thứ 2009 giá trị tuyệt đối của cường độ dịng điện tức thời bằng cường độ biệu dụng là bao nhiêu?
1207 £
AS 240 (s) n 120 1200 C42042, 1440 z F ou, 24097, 1440
Bài 7: Đặt điện áp xoay chiéu cé tri hiéu dung U = 120(V) va tin sd f= 60(Ha} vào hai đầu một bĩng đèn huỳnh quang Biết đèn chỉ sáng lên khi điện áp đặt vào đèn khơng nhỏ ở honŠ02 2(V) Thời gian đèn sáng
trong mỗi giầy là:
A A 2 B.S 3 C 2 Ngư 3 D ; $
Bal &: Dién áp giữa hai đầu một đoạn mạch cĩ biểu thức = U,oos{ 100% +3
thir ; V Nhũng thời điểm t
+
Ũ nào sau đầy điện áp tức thời t =2 ix ?
Â, ——8 400 B 400 Se C => 400 Đ ——sS 400
Bài 9: Đặt điện áp xoay chiều cĩ trị hiệu đụng U = 120(V) va tin số £ = 60(H2) vào hai đầu một bĩng đèn huỳnh quang, Biết đèn chỉ sáng lên khi điện áp đặt vào đên khơng nhỏ hơn 602 ( V)_ Tí số thời gian đèn sáng và đèn tắt trong 30 ph út bằng bao nhiêu?
A.2 Jan & - 8,0,5 lần C 3 fan D ; lần
Trang 36Chính phạc bài tập Vật lý tập 2 Điện xeay chiêu Lovebook.vn
LIÊN HỆ GIỮA DAO ĐỘNG ĐIỀU HỊA VÀ CHUYỂN ĐỘNG TRỊN ĐỀU
GIẢI BÀI TỐN ĐIỆN XỐY CHIỀU ï ĐẶT VẤN ĐỀ
Trong chương trình vật lí 12 điện xoay chiều là một phần rất quan trọng Trong những năm gắn đây trong
đề thi dai hoc thường xuyên ra các bài tốn về sự biển thiên điều hồ của các đại lượng cường độ đơng
điện tức thời và điện áp tức thời nhưng sách tham khảo cịn viết rất ít nên các em chưa cĩ tài liệu tham khảo cũng như phường pháp giải về vấn đề này, Thơng thường khi gặp những bài tốn về dao động điều hồ của các đại lượng trong mạch điện như điện ấp tức thời, cường độ đồng điện tức thời hay điện tích
tức thời trên một bản tụ não đĩ học sinh thường giải bài tốn bằng cách lập hệ phương trình rồi giải nên
bài tốn trở nên phức tạp, đài dịng, mất thời gian cĩ khí dẫn đến hế tắc Nhưng nếu sử dụng phương phầp
vẽ thêm một số trục toa độ, sứ dụng mối liên hệ giữa chuyển động trịn đều và dao động điều hồ để giải bài tốn thì bài tốn trở nên đơn giân hơn nhiều, Qua thực tế hợc tập khi cịn ngồi trên ghế nhà trường và thời gian dạy kẽm khi đã ở trên Đại học của mình dạy ơn luyện thí đại học tơi nhận thấy rằng việc vận
đụng phương pháp này để giải bài tốn là ngắn gọn, đễ hiểu, Các em học sinh tham kháo phương pháp giải
này cĩ nguồn tư liệu để rên luyện, các em cĩ thể vận dụng sáng tạo trong việc giải bài và làm bài thí hiệu
quả hơn cĩc cố - ae
I NOL DUNG
ELL Co sé li thuyết wate
Điểm P dao động điều hồ trên một đoạn thẳng cĩ thể xem là hình chiếu của một điểm M›chuyến động trịn đều trên đường trịn là đoạn thẳng đĩ Bối với phương trình dao động điều hoa: x Š'Äcos(tot +p) ta
quy ước chọn trục toa d6 Ox dé tính pha của đao động và chiều tăng của pha tương ứng với chiều tăng của gĩc POM trong chuyển động trịn đều (tức là quay ngược chiều kim đơng hồ) <>
—_——
Set
% ¥
Dùng một vec tơ ƠM cĩ độ đài A (biên độ) quay đều quanh điểm Ở trong mặt phẳng chữa trục Ox với tốc
trục Ox va OM là (cst + @), gdc nay chính là pha đao động Bộ dài đại số của hình chiếu vác tơ quay OM trén truc Ox: X= OP = Acos (cot + @}
Độ dài đại số hình chiếu của vec tơ quay OM trén trac Oy: yx ~Asin{ ct +9)
Hây giờ ta xét mạch điện xoay chiều cĩ các đại lương biến thiên điều hồ trong mạch và việc xây dựng các trục toa độ phủ hợp để giải quyết các bài tồn về mạch điện
Trang 37In ng am isu ich a 2 Xa hà 4y > ne ita Ÿ Ệ ì { } ị ‡ : 7 Chỉnh phục bài tập Vật lệ tập 2~ Điện xoay chiều Lovebook.vn A” ae mY hye £ + om g —, ow ne ) vr
Higu dién thé hai dau tu dign: u, =F = -= cos{ ct + @) sơ U,cos{at + ?}
Cường độ dịng điện chạy trong mach: j=q’= ~Q,0acos(øt + ®) six we] ,cos( ct + @) u Trong d6: 1, = Q,@= z a c tt; qQ 7 -
Trên vịng trịn lượng giắc xét hai trục tọa độ cĩ Quy và Oi, Từ mii lên hệ giữa u„ và ì ta cĩ hệ trục toa dé gần với vịng trịn lượng giác Quy ước trên trục tọa độ guc, bán Kính R tí lệ với
Trên trục tạa độ ƠI, bản kính R tỉ lệ với lạ Trên trục tọa ade 0g, bán kính R tí lệ với Qa AL i fy Vow
#ét đoạn mạch chỉ cĩ cuộn cắm thuần, cường độ dịng điện trong mạch cĩ biếu thức: i= 1,cos( et + ®)
Hiệu điền thể hai đầu đoạn mach: u, = Li'=—Liosin(at+o}=U,, sin{ot+e)
Trang 38Chúnh phục bài tập Vật ý tập 2 — Điện xoay chiêu Lovebook.vn # cd lo Ư To i - tin Trên các trục toa độ với quy ước: Trên trục tọa độ Ơi, bán kính R tỉ lệ với lạ Trên trục tọa độ Oui, bán kinh R tỉ lệ với Đạu v.v oo - he Me
¥ét mach BL, C mắc nối tiếp ta cĩ thể ghép vịng trịn lượng giác với các trục tọa độ 0ï, 0u;00, 0a
Trong trường hợp cường độ dịng điện tức thời và điện áp tức thời lệch pha nhau một gĩc là œ bất kì ae ee ee ne mt tev BN ty A AƯ A4 95 vw
GIÁ sử ở thời điểm t vat chuyển động trot: au ớ vị trí M Toa độ bình chiếu của M trên trục 01 13 gia tri cường độ động điện tức thời ở thời điển t Toa độ hình chiếu của M trên trục Ơu là giá trị điện áp tức thời ở thời điểm t Ta xết trường hợp tia trên hình vẽ thì cường độ dịng điện tức thời sớm pha hơn điện áp tức thời trong mạch Vì trong tốt nửa chu kì thì cường độ địng điện trong mạch đạt giá trì cực đại trước
điện ap ¡
I2 Lưu ý ` ,
Lưn ý 1: Thơng thường ta chi nghỉ rằng các trục toa đề là phải vuơng gĩc với nhau, tuy nhién trong phương pháp này chủng ta thấy rằng chúng ta cĩ thế sở dụng các trục toạ độ Ou và Ơi khơng vuơng gúc với nhau Khi một vật chuyển động trên đường trên toa độ hình chiếu của vật chuyển động trên đường trịn lên các trục toa độ của đại hượng nào thì đĩ là giá trị của đại lượng đĩ,
Trang 390È*.tw th —`»—-.» ke : kinh 4a trị : thời in ap tước - ‘rong 8 BĨC tờng uyển YORE 3 giải Chỉnh phục bài lập Vật lÚ tập 2 —~ Dién xoay chiều *.otebook.VH 11.3 Vi dus
Trang 40Chỉnh phục bài tập Vật lý lập 2 ~ Điện xoay chiều Xovebook.vr
Ả
Ví dụ 2 Điện ap tức thời giữa hai cuộn dây thuần cảm cĩ biểu thức: = U, cos} ( s00nt~ 3 ik (V } , Các thời
điểm mà điện ấp giữa bai cuộn dầy thuần câm cĩ giá trị độ lớn bằng điện áp sie dung và cường độ dong
điện trong mạch đang giảm là? Hướng dẫn giải: Cách 1: Tại thời điển mà điện áp giữa hai cuộn đầy thuần cảm cĩ giá trị độ lớn bằng điện ấp hiệu dụng: us U,cos{ 100% ~ ;)w)
Biểu thức cường độ dịng điện trong mạch: Ì = Í cos( 1 0Ont — a A)
Hao ham cha I(t): ï =100m am) }
Tại thời điểm t thì u= ® và i0) đang giảm Đạo hàm cường độ dịng điện hic đĩ cĩ giá trị âm - | Ucos| 180m ~ 3) U ` —— 5)" vã 2 ie ® + 3 : i | (t)= 100 cos|1005t=5 }<0 cos| 100 -š)<0 " i LOOnt ~ 5 = = thle pj t= oes ˆ a "` “ cos{ toon ˆ 3) eI > ” 19 ok 'tọng đĩ k=0,1⁄2 3 2 100nt on BR on or + k2£t ts =e XS, 34 1200 “SỐ
Cách 2: Thời điểm mà điện áp giữa hai đầu cuộn cảm
thuần cĩ giá trị độ lớn bằng điện áp hiệu dụng,
J ul /2 | i
"Ta cd: cose = ie = 32 SHY TA =
> @ 4
Thời điểm mà điện áp giữa hai đầu cuộn cảm thun”
cĩ giá trị độ lớn bang dién ap hiéu dung va cường a6
"đồng điện trong mạch dang giảm tương, đừng vật chuyển động trịn đều ở vị trf Mi va M2 tương ứng vật ủ chuyển động trịn đều quay được cung: trịn cĩ gĩc — ˆ é Dy ¥ Ri ym “doa Re 100m < TT kÈn |? ge 33 & quay lài + n coy d 1200 50 { 100nt =2 + kết tite 12 wt 1200 SỐ 19 k Trong d6 k = 0,1, 2
Ví dụ 3 Đặt điện áp: nụ = 400cos100nt(n tính bằng V, £ tỉnh bằng s) vào hai đầu đoạn mạch AB gồm điện trở thuần 50(0) mắc nổi tiếp với đoạn mạch X Cường độ đơng điện hiệu ` qua mạch là 2(Á) Tại thời