Đang tải... (xem toàn văn)
Từ giản đồ vectơ của đoạn mạch xoay chiều nối tiếp ta khẳng định sự có mặt của các linh kiện nếu được biết độ lệch pha giữa hiệu điện thế và dòng điện hoặc giữa các hiệu điện thế với n[r]
(1)CHUYÊN ĐỀ HỌC TỐT VẬT LÝ 12
I Cơ sở lý thuyết phương pháp giải
1 Cơ sở lý thuyết
Từ giản đồ vectơ đoạn mạch xoay chiều nối tiếp ta khẳng định có mặt linh kiện biết độ lệch pha hiệu điện dòng điện hiệu điện với Dưới quan hệ độ lệnh pha phần tử dạng mạch hộp đen phổ biến thường gặp
1.1 Mạch có hộp đen hộp đen trở lên có dự kiện hiệu điện độc lập nhau
Gọi độ lệch pha hiệu điện cường độ dòng điện
(2)1.2 Mạch có hộp đen hộp chứa phần tử có độ lệ ữa hiệu điện thế đoạn mạch hiệu điện đoạn mạch
(3)1.3 Mạch có hộp đen hộp chứa phần tử R, L, C có kiện liên hệ với nhau
Gọi ' độ lệch pha hiệu điện đầu hộp so với hiệu điện đầu hộp ( 0')
(4)* Hộp có R, C
(5)Phương pháp giải + Bước 1:
Tìm độ lệch pha:
- Giữa hiệu điện cường độ dòng điệ
- Giữa hiệu điện vớ
Nếu đề cho độ lệch pha gián tiếp, cầ biểu thức hiệu điện từ biểu thức độ lệch pha:
+
r R
C 1 L r
R Z Z
U U
U U
tg L C
r R
C L
cos=R/Z
+Định lý hàm số cosin: cos'=
2 2
12 23 13
12 23
U U U
2U U
Với:u13 u12 u23
(6)+ Bước 2:
Từ giản đồ vectơ:
- Xác định dạng toán thuộc ba dạng phổ biến
- Kết hợp trường hợp sơ đồ phối hợp với trường hợp ba sơ đồ để khẳng định đoạn mạch chứa linh kiện gì? tiến hành giải tốn mạch điện mạch thơng thường
II Các ví dụ minh hoạ
Bài tập dạng
Ví dụ1: Cho mạch điện xoay chiều hình vẽ
X hộp đen chứa phần tử R L C, biết uAB=100 2sin 100t (V); IA = 2(A), P =
100 (W), C =
3 103
(F), i trễ pha uAB Tìm cấu tạo X giá trị phần tử
Giải:
Kết hợp giả thiết độ lệch pha u i mạch tiêu thụ điện suy hộp đen thoả mãn (e.1.1)
Vậy hộp đen một cuộn dây có r Ta có: P = I2r r =
50
2 100 I
P
2
Mặc khác: r2 + (ZL - Zc)
= 2
2
I U AB
2
2
2 AB C
L 50
2 100 r
I U Z
Z
X
A C B
(7)Giải ra: ZL = 80 ( L = 100 80 L Z (H)
Ví dụ2: (Đề thi Đại học Mỏ - Địa chất năm 1997 - Câu III)
Cho đoạn mạch ABC có linh kiện, điện trở cuộn cảm tụ điện mắc nối tiếp:
Cho biết: uAB = 1.sin 1000t (V) (1)
uBC = 3sin
t
1000 (V) (2)
i = 10-3sin1000t (A) (3)
Giữ nguyên linh kiện AC, thay đổi tần số góc dịng điện tần số góc 2000 rad/s biểu thức i, uAB, uBC sau:
i = 10-3sin2000t (A) (4)
uAB =
t 2000 sin
(V) (5)
uBC =
t 2000 sin
(V) (6)
Hỏi AB, BC có linh kiện gì? Xác định độ lớn chúng
Giải Xét đoạn mạch AB
Từ (1),(3),(4), (5) đối chiếu với (e.1.1), (e.1.2), (g.1) ta suy có trường hợp (e.1.2) thoả mãn tức đoạn mạch AB gồm R1,L1, C1
Từ (1) (3) cho thấy tần số góc = 1000rad/s ,
AB
u i
1000L1 =
1
(8)Và R1= 1000( )
10
3
0
I
U AB
Khi 2 = 2000 rad/s ta có:
3 1000 2000 2000 2000 2000 1 1 , C L tg R C L
tg uABi
(1.2)
Giải (1.1) (1.2) ta L1 (H) 3
C1 310 (F)6
Xét đoạn mạch BC:
Từ (2) (3) ta thấy BC,i U
2
Từ (4) (6) thấy BC,i U
2
Vậy BC gồm L2 C2 ( thoả mãn (a.1.2),(c.1.2) (g.1))
Khi =1000rad/s ta có: OBC
BC
O
U
Z 1000L 1000
I 1000C
(1.3)
Khi = 2000rad/s ta có: OBC
BC
O
U ' 2000
Z 2000L
I 2000C
(1.4)
Giải hệ (1.3) (1.4) ta L2 (H) 3
C2=
16 10
3 6
(F)
Ví dụ 3: (Đại học Vinh năm 2000)
Cho mạch điện hình vẽ
R M
(9)R biến trở, tụ điện C có điện dung 10
9
(F) X đoạn mạch gồm phần tử R0, L0, C mắc
nối tiếp Đặt vào hai câu đầu A, B hiệu điện xoay chiều có giá trị hiệu dụng U AB không đổi Khi R
= R1
uAM = 180 2sin (100t -
2
) (V)
uMB = 60 2sin (100t) (V)
Xác định phần tử X giá trị chúng
Giải: Xét đoạn AM, ta có độ lệch pha UAM i:
tg=
4 1 AM C R Z
(i sớm pha UAM góc 4
Ta lại có: ZAM 90
2
2
R ZC suy A
Z U I
AM AMO 2
0
i = 2sin (100t - 4
) (A)
Bây xét đoạn MB ta có:
2 30 I U Z MB
MB (So với dòng điện i, UMB sớm pha góc
4
do X phải chứa hai phần tử R0 L0 (thỏa mãn (e.1.1))
Ta có:
tgMB = 1
4 tg R
Z
0
L0
ZL0 = R0
Ta lại có: ZMB = 30 = R R R0 2
10
(10)Suy ra: R0 = 30ZL0 L0 =
3 , ZL0
(H)
Bài tập dạng
Ví dụ:4(Đề thi Đại học Mỏ - địa chất năm 1998 câu c)
Có đoạn mạch nối tiếp A'B'C' chứa hai linh kiện thuộc loại cuộn cảm, tụ điện, điện trở Khi tần số dòng điện 1000HZ người ta đo hiệu điện hiệu dụng UA'B' = 2(V), UB'C' =
3(V), UA'C' = 1(V) cường độ hiệu dụng I= 10 -3
(A)
Giữ cố định UA'C ' tăng tần số lên 1000HZ người ta thấy dịng điện mạch A'B'C'
giảm Đoạn mạch A'B'C' chứa gì? Tại sao? Đoạn mạch A'B' chứa gì? B'C' chứa gì? sao? Tính điện trở cuộn cảm có
Giải: Ta tìm độ lệch pha ’ uA’B’ uB’C’
Vì đoạn mạch A'B'C' mắc nối tiếp nên: uA'C'= uA'B' + uB'C '
' ' ' ' '
'C AB BC
A U U
U
(11)Tacó: U2A 'C'U2A ' B'UB'C'2 2UA ' B'.UB'C'.cos = + - 2.2 3cos
cos =
A ' B', B' C'
U U
3
'
2 6
Ta thấy >
' ', ' '
'
2 A B B C U U
Trên đoạn mạch A'B' B'C' có linh kiện chứng tỏ A'B'C' gồm tụ điện mắc nối tiếp với cuộn dây có điện trở theo (e.2)
Từ công thức:
I =
A 'C' A 'C'
2
A 'C'
L C
U U
Z R Z Z
Cho thấy UA'C ' =const, R, L, C = const
Khi f tăng lên lớn f0 = 1000 Hz mà L giảm chứng tỏ (ZL - ZC)
tăng / ZL-ZC / tăng mà f
tăng ZL tăng cịn ZC giảm
Vậy muốn ZL ZC tăng f > f0 f0 phải có 2f0L >
0 1
2 f C hay Z0L Z0C
<=> z0L2 z0C'2 R2 z0L2 z20C' Ud Uc' Theo đề UA'B'= Ud = 2V > UB'C' = 3(V)
Vậy A' B' phải cuộn dây có điện trở thuần, B'C' tụ điện
Khi f = f0 = 1000HZ ta có Z0C =
3 B'C'
U
3.10
I
ZA'B' =
2 A ' B'
0l U
R Z 2.10
I
(12)ZA'C' =
2
2 A 'C'
0L 0C
U
R Z Z 10
I
Giải có R = 103
Bài tập dạng
Ví dụ 5: (Đại học Vinh năm 2000)
Cho mạch điện hình vẽ
R biến trở, tụ điện C có điện dung 10
9
(F) X đoạn mạch gồm phần tử R0, Lthuần
cảm, C mắc nối tiếp Đặt vào hai đầu A, B hiệu điện xoay chiều, có giá trị hiệu dụng U AB không
đổi Khi R = R1 = 90 thì:
uAM = 180 2sin (100t -
2
) (V)
uMB = 60 2sin (100t) (V)
Xác định phần tử X giá trị chúng
Giải
Ta giải lại ví dụ theo quan điểm tập dạng hộp đen hộp thứ phần tử xem biết
Tìm độ lệch pha ' hiệu điện thê đoạn mạch AM MB:
2 | | | |
| |
'
U U AM MB MB
AM
X A
R
B M
(13)Mặt khác: tg
1
C AM AM
R Z
Từ suy 0
0
0
1
4 R Z R
Z
tg MB L L
MB
Ta lại có 30
2 180 90 60 0
0
AM AM MB MB MB Z U U I U Z , 30 0 0 2
0
L L MB Z L Z R R Z R Z
Ví dụ 6: (Đề thi Đại học Giao thông năm 2000)
Cho đoạn mạch hình vẽ X Y hai hộp đen, hộp chứa phần tử: điện trở thuần, cuộn dây cảm tụ điện mắc nối tiếp Các vôn kế V1, V2 ampe kế đo dòng xoay
chiều chiều Điện trở vôn kế lớn, điện trở ampe kế không đáng kể Khi mắc điểm A M vào hai cực nguồn điện chiều, ampe kế 2A, V1 60 (V) Khi mắc A B vào nguồn điện
xoay chiều, tần số 50HZ ampe kế 1A, vôn kết giá trị 60 (V) UAM UMB lệch
pha 2
Hộp X Y có linh kiện nào? Tìm giá trị chúng
Giải:
Khi mắc đầu X Y với nguồn điện chiều, mạch có I = 2A
Chứng tỏ không chứa tụ điện (theo(f.1))
Y X
V2
V1
A B
(14)Vậy X chứa r cuộn cảm L
Do ta có: r = 30 2
60 I
U
Nếu Y chữa R L góc lệch pha UAMvà UMB góc nhọn hai
đều sớm pha so với i
Vậy Y chứa điện trở R tụ điện C ( theo (b.3))
Giản đồ vectơ trường hợp trình bày hình vẽ
Theo đề ta có: I = 1A Suy Ur = I.r = 30 = 30 (V)
Như vậy: Ur =
2 1
UAM = 30
Ta có UL = UAM cos = 60.cos30
= 30 3 (V)
Suy ra: ZL = 30
1 30 I
UL
(
L =
100
3 30 ZL
(H)
Do UAM UMB vuông pha nhau, suy 30
0
nên: UR = UAB.cos = 60 cos30
0
= 30 3(V) R = 30 3
I UR
( UC = UAB.cos = 60 sin30
0
= 30 (V)
i
(15)ZC = 30
1 30 I
UC
( C =
3000
1
(F)
III Các tập tương tự
Bài 1: (Đề thi SPHN2 - năm 2001)
Cho mạch điện hình vẽ:
u = 100 2
Bỏ qua điện trở dây nối khoá K
1 Khi K đóng dịng điện mạch có I1 = 2A lệch pha 30
so với hiệu điện Hãy chứng tỏ cuộn dây có r
2 Khi K mở I2 = 1A; uAM lệch pha so với uMB góc 900
a Tính cơng suất tiêu thụ X
b Đoạn mạch X chứa phần tử (R, L, C thuần) Hãy xác định X tìm giá trị chúng
Bài 2: Cho mạch điện hình vẽ
X hộp đen chứa phần tử, cuộn cảm, tụ, điện trở f = 50Hz; UAM = UMB = 75 (V); UAB
= 150 (V); I = 0,5A
Khi f = 100Hz, hệ số công suất đoạn mạch MB
2
Hỏi X chứa linh kiện gì? Tìm giá trị chúng
ĐS: Hộp X gồm cuộn dây có r = 150 ( L =
1
(H) C = 10
Bài 3: Cho đoạn mạch hình vẽ
X
A R M B
X
A C L M B
X
A r, L M B
(16)L = (H) 2
1
; C =
25 10
(F)
uAB = 100 2sin 100t (V) X hộp chứa phần tử cuộn dây cảm, tụ điện trở
thuần
UAM = 100 2 (V); uAM uMB lệch pha
4 3
Hỏi X chứa linh kiện gì? Tìm độ lớn chúng?
Bài (Đại học-2004)
Cho đoạn mạch AB gồm hộp kín X chứa phần tử (cuộn dây cảm tụ điện) biến trở R hình vẽ Đặt vào hai đầu A, B hiệu điện xoay chiều ổn định có giá trị hiệu dụng 200V tần số 50Hz Thay đổi giá trị biến trở R công suất tiêu thụ đoạn mạch AB cực đại Khi đó, cường độ dịng điện qua mạch có giá trị hiệu dụng 1,414A (coi 2A) Biết cường độ dòng điện sớm pha hiệu điện hai đầu đoạn mạch AB Hỏi hộp kín chứa phần tử nào, tìm giá trị chúng
Bài 5: Cho mạch điện hình vẽ
uAB = 100 2 =
10
(F) Hộp X chứa phần tử R1, L, C
Khi C1 = C2 thấy uAM lệch pha
so với uMB, i chậm pha uAB
I = 0,5A A
C1
B X
M
R C2 X
B A
(17)Hộp X chứa gì? Tìm giá trị chúng
ĐS: Chứa R = 50 3; L = 2
(H)
Website Hoc247.vn cung cấp môi trường học trực tuyến sinh động, nhiều tiện ích thơng 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 với đội ngũ GV Giỏi, Kinh nghiệm từ Trường ĐH THPT danh tiếng - H2 khóa nền tảng kiến thức lun thi mơn: Tốn, Ngữ Văn, Tiếng Anh, Vật Lý, Hóa Học Sinh Học - H99 khóa kỹ làm luyện đề thi thử: Toán,Tiếng Anh, Tư Nhiên, Ngữ Văn+ Xã Hội
II Lớp Học Ảo VCLASS
- Mang lớp học đến tận nhà, phụ huynh khơng phải đưa đón con học - Lớp học qua mạng, tương tác trực tiếp với giáo viên, huấn luyện viên
- Học phí tiết kiệm, lịch học linh hoạt, thoải mái lựa chọn
- Mỗi lớp từ đến 10 HS giúp tương tác dễ dàng, hỗ trợ kịp thời đảm bảo chất lượng học tập
Các chương trình VCLASS:
- Bồi dưỡng HSG Tốn: Bồi dưỡng phân mơn Đại Số, Số Học, Giải Tích, Hình Học và 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 - Luyện thi vào lớp 10 chun Tốn: Ơn thi HSG lớp 9 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.
- Hoc Toán Nâng Cao/Toán Chun/Tốn Tiếng Anh: Cung cấp chương trình VClass Tốn Nâng Cao, Toán Chuyên Toán Tiếng Anh danh cho em HS THCS lớp 6, 7, 8,
III Uber Toán Học
- Gia sư Toán giỏi đến từ ĐHSP, KHTN, BK, Ngoại Thương, Du hoc Sinh, Giáo viên Toán Giảng viên ĐH Day kèm Toán câp độ từ Tiểu học đến ĐH hay chương trình Tốn Tiếng Anh, Tú tài quốc tế IB,…
Vững vàng tảng, Khai sáng tương lai
Học lúc, nơi, thiết bi – Tiết kiệm 90%
Học Online Học lớp Offline
(18)Website HOC247 cung cấp môi trường học trực tuyếnsinh động, nhiều tiện ích thơng minh, nội dung giảng biên soạn công phu giảng dạy giáo viên nhiều năm kinh
nghiệm, giỏi kiến thức chuyên môn lẫn kỹnăng sư phạmđến từcác 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 các mơn: Tốn, NgữVăn, Tiếng Anh, Vật Lý, Hóa Học Sinh Học - Luyện thi vào lớp 10 chuyên Tốn: Ơn thi HSG lớp 9 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 Tốn 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 ởtrường đạt điểm tốt
ở kỳ thi HSG
- Bồi dưỡng HSG Tốn: Bồi dưỡng phân mơn Đại Số, Số Học, Giải Tích, Hình Học và 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 Cẩncùng đơi 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, NgữVăn, Tin Học Tiếng Anh
Vững vàng nền tảng, Khai sáng tương lai
Học mọi lúc, mọi nơi, mọi thiết bi – Tiết kiệm 90%
Học Toán Online Chuyên Gia