Rèn luyện kỹ năng giải bài tập Điện xoay chiều Vật lý 12

- HOC247 NET: Website hoc miễn phí các bài học theo chương trình SGK từ lớp 1 đến lớp 12 tất cả các môn học với nội dung bài giảng chi tiết, sửa bài tập SGK, luyện tập trắc nghiệm mễ[r]

CHUYÊN ĐỀ BÀI TẬP VẬT LÝ 12

Thí dụ 1:

Cho mạch điện hình vẽ :

UAN =150V ,UMB =200V Độ lệch pha UAM UMB  /

Dòng điện tức thời mạch : i=I0 sin 100t (A) , cuộn dây cảm.Hãy viết biểu

thức UAB

*Lời giải học sinh

- Ta có : UAB UAN UMB ,do UAN vng góc với UMB nên: UAB UAN UMB 250V

2  



664 ,

3  



 



MB AN U U tg

vậy uAB = 2502 sin(100t + 0,664) (V)

_ Học sinh nhầm lẫn UAN với UAM

*Lời giải

Vì UAN UMB lệch pha  / nên

R R

1   

U U

U U tg

tg  L C hay U2R = UL.UC (3)

Từ (1),(2),(3) ta có UL=160V , UC = 90V , UR 120V V

U U U

UAB ( L C) 139

2

R   



s rad U

U U

tg L C

/ 53 , 12

7

R

   

 



vậy uAB = 1392 sin(100t +0,53) V

Thí dụ

Cho mạch điện không phân nhánh gồm R = 1003 , cuộn dây cảm L tụ điện C =10-4 /2 (F) Đặt vào đầu mạch điện hiệu điện u = 1002sin 100 t Biết hiệu điện ULC = 50V ,dòng điện nhanh pha hiệu điện thế.Hãy tính L viết biểu thức

cường độ dòng điện i mạch Lời giải

Ta có = 100 rad/s ,U = 100V,  200

C ZC



Hiệu điện đầu điện trở là:UR  U2 ULC2 50 3V cường độ dòng điện I U 0,5A

R R 

  100

I U

Z LC

LC

_ Đến học sinh thường sai lầm dòng điện nhanh pha hiệu điện cho ZL>ZC dẫn đến tính sai giá trị L viết sai biểu thức dòng điện.Trong dòng

điện nhanh pha hiệu điện thế,mà giản đồ Frexnen,dịng điện biêủ diễn trục hồnh hiệu điện biểu diễn trục hoành nghĩa ZL< ZC Do

ZC-ZL =100ZL =ZC -100 =100 suy H

Z L L

318 ,

 



Độ lệch pha u i :

6

1  

      

R Z Z

tg L C

vậy )

6 100 sin( ,

0  

 t

Thí dụ 3:

Cho mạch điện (hình vẽ)

uAB =1002 sin100t (V), L=0,796 H, R = r =100.Hệ số cơng suất: cos = 0,8.Tính C

Cảm kháng: ZL= L = 250 với   

    

 250

8 , 200 cos

cos



 Z R r

Z r R Z Rt

Mà Z  Rt2 (ZL ZC)2 ZL ZC  Z2 Rt2  2502 2002 150

Do ZC =ZL -150 =100 C=31,8.10 -6

F

_ Sai lầm học sinh bỏ sót nghiệm giải phương trình(ZL –ZC )2 =Z2-R2t Cịn

nghiệm thứ Vì ZL ZC 150

+Khi ZL>ZC ta có C1=31,8.10-6F

+Khi ZL<ZC ZC ZL C F

6 7,95.10 400

150   

 

Thí dụ :

Một đoạn mạch gồm điện trở R nối tiếp với cuộn cảm L tụ xoay C R=100 , L=0,318H Đặt vào đầu đoạn mạch hiệu điện u=2002 sin 100t (V).Tìm điện dung C để hiệu điện tụ điện đạt giá trị cực đại.tính giá trị cực đại

 Lời giải học sinh

- Ta có ZL=L=100.0,318=100

- Hiệu điện tụ điện : UC = I.ZC

- UC max I max lúc xảy tượng cộng hưởng ZL=ZC

- UC I ZC U.ZC 200V

R

max

max   

- Sai lầm học sinh coi ZC không đổi

-Hiệu điện tụ điện : y U Z Z Z Z U Z Z Z Z R Z U Z I U C L C L C C L L C C C           R 2 2 2

-UC max y = y mà y hàm parabol với đối số

C Z x

vậy y 2 2 L L

C R Z

Z Z

x

 

 (đỉnh parabol)

     

 200

2 2 L L C L Z Z R x khiZ Z R R

y C F



2 104

 UC max = 2002 (V)

Thí dụ :

Một đoạn mạch gồm cuộn dây có điện trở R = 50  độ tự cảm L thay đổi,nối tiếp với tụ điện có điện dung C 2104F

 Đặt vào đầu đoạn mạch hiệu điện u = 2002 sin 100t (V).Tìm L để hiệu điện đầu cuộn dây đạt giá trị cực đại tính giá trị cực đại

 Lời giải sai học sinh _ Dung kháng  50

C ZC 

_ Tổng trở : 2

) (ZL ZC R

Z   

_ Dòng điện

Z U I 

_ Hiệu điện đầu đoạn dây là: L L ZL Z U Z I

U  

Thay giá trị Z vào ta

y Z Z Z Z R U Z Z Z Z R Z U U L C L C C C L L L L 1 ) ( 2 2 2         

ULmax y = ymin 2 2

L Z x C C Z R Z   

H L Z Z R x khiZ Z R R y C C L L  100

1 2

2

min   

   



vậy L= 0,318 H UCmax = 2002 (V)

_Sai lầm học sinh hiểu sai hiệu điện đầu cuộn dây UL, UL hiệu điện

thế đoạn mạch có độ tự cảm L điện trở cuộn dây

 Lời giải

- Biểu thức ZC,Z,I

- Hiệu điện đầu cuộn dây : d d Zd Z U IZ

U  

- Hay

y U Z R Z Z Z U Z Z Z Z R UZ U L L C C C C L L d d          2 2 2 2

- Khảo sát Ud theo hàm y

- , ' : 50 2500 81

) (

) (

2

' 2 2 2 2

2             

 L C L L L L

L L L C C Z Z Z R Z Z Z khi y Z R Z Z Z R Z y

vậy L=0,285 H

- Ta có bảng biến thiên

- Khi L=0,285 H hiệu điện đầu cuộn dây đạt giá trị cực đại,giá trị cực đại :Udmax =324 V

Thí dụ 6:

Cho mạch điện gồm biến trở Rx mắc nối tiếp với tụ điện có C=6,38F cuộn dây

có điện trở r = 70, độ tự cảm L H 

1

 Đặt vào đầu điện áp U = 200V có tần số f = 50 Hz Hãy tìm giá trị Rx để cơng suất mạch cực đại tính giá trị cực đại

ấy

_ dung kháng  50

C ZC

 _ Đặt Rt=Rx+ r

_ Công suất mạch là:

y U R

Z Z R

U R

I P

t C L t t

2

2 2

)

(  

  

_ Công suất cực đại Pmax ymin

_ Theo bất đẳng thức Cauchy ymin Rt  ZL ZC

        

 Z Z r 50 70 20

Rx L C vô lý

Vậy khơng có giá trị Rx thoả mãn toán

- Sai lầm học sinh sử dụng cơng thức cách máy móc mà khơng ý đến điều kiện sử dụng nó.Trong trường hợp phải dùng phương pháp đạo hàm

 Lời giải

_ Các đại lượng ZL,ZC,Rt

_Công suất mạch :

y U P

2



_ Công suất cực đại Pmax y = ymin Chúng ta khảo sát hàm y 

 





) 70 (

50

' 2

2

x R

y Hàm số đồng biến

Suy ymin Rx=0 Vậy công suất cực đại là:

4 , 378 )

(

max 2 2

2

 

 

C L Z Z r

r U

Website HOC247 cung cấp môi trường học trực tuyến sinh động, nhiều tiện ích thông minh, nội dung giảng biên soạn công phu giảng dạy giáo viên nhiều năm kinh

nghiệm, giỏi kiến thức chuyên môn lẫn kỹ sư phạm đến từ trường Đại học

trường chuyên danh tiếng

I Luyện Thi Online

- Luyên thi ĐH, THPT QG: Đội ngũ GV Giỏi, Kinh nghiệm từ Trường ĐH THPT danh tiếng xây dựng khóa luyện thi THPTQG mơn: Tốn, Ngữ Văn, Tiếng Anh, Vật Lý, Hóa Học Sinh Học - Luyện thi vào lớp 10 chuyên Toán: Ôn thi HSG lớp luyện thi vào lớp 10 chuyên Toán

trường PTNK, Chuyên HCM (LHP-TĐN-NTH-GĐ), Chuyên Phan Bội Châu Nghệ An trường Chuyên khác TS.Trần Nam Dũng, TS Pham Sỹ Nam, TS Trịnh Thanh Đèo Thầy Nguyễn Đức Tấn

II Khoá Học Nâng Cao HSG

- Tốn Nâng Cao THCS: Cung cấp chương trình Toán Nâng Cao, Toán Chuyên dành cho em HS THCS lớp 6, 7, 8, u thích mơn Tốn phát triển tư duy, nâng cao thành tích học tập trường đạt điểm tốt kỳ thi HSG

- Bồi dưỡng HSG Toán: Bồi dưỡng phân mơn Đại Số, Số Học, Giải Tích, Hình Học Tổ Hợp dành cho học sinh khối lớp 10, 11, 12 Đội ngũ Giảng Viên giàu kinh nghiệm: TS Lê Bá Khánh Trình, TS Trần Nam Dũng, TS Pham Sỹ Nam, TS Lưu Bá Thắng, Thầy Lê Phúc Lữ, Thầy Võ Quốc Bá Cẩn đôi HLV đạt thành tích cao HSG Quốc Gia

III Kênh học tập miễn phí

- HOC247 NET: Website hoc miễn phí học theo chương trình SGK từ lớp đến lớp 12 tất môn học với nội dung giảng chi tiết, sửa tập SGK, luyện tập trắc nghiệm mễn phí, kho tư liệu tham khảo phong phú cộng đồng hỏi đáp sôi động

- HOC247 TV: Kênh Youtube cung cấp Video giảng, chuyên đề, ôn tập, sửa tập, sửa đề thi miễn phí từ lớp đến lớp 12 tất mơn Tốn- Lý - Hố, Sinh- Sử - Địa, Ngữ Văn, Tin Học Tiếng Anh

Vững vàng tảng, Khai sáng tương lai

Học lúc, nơi, thiết bi – Tiết kiệm 90%

Học Toán Online Chuyên Gia

Khoá Học Nâng Cao HSG