Các phương pháp giải toán tự luận và trắc nghiệm điện xoay chiều 12: Phần 2

Trang 1

Laại 7 MẠCH ĐIỆN THAY ĐỔI DO ĐÓNG NGẮT KHÓA K I PHƯƠNG PHÁP

1 Xét một phần tử Z và một dây nối AB như hình:

Vì điện trở dây nối không đáng kể nên: Z

~ Điện thế ở A gần bằng điện thế ở B: Vụ = Vạ

~ Toàn bộ dòng điện không đi qua phần tử Z mà đi qua dây nối

Hiện tượng trên gọi là hiện tượng đoản mạch 2 Kết quả

~ Khi có hiện tượng đoản mạch ở phần tử nào ta có thể xem như không có mặt phần tử ấy trong mạch

~ Điện thế ở hai đầu dây nối là một, ta có thể đặt cùng tên ở hai đầu dây

nối (áp dụng để vẽ mạch tương đương) II BÀI TẬP MẪU

x M

1 Cho mạch điện như hình vẽ: A (A) L_] B

Áp vào hai đầu đòạn mạch AB một hiệu dién thé ugg = 220 ⁄2 sin10Ont (V) thì thấy vôn kế chỉ 110 V3 = 190,52 (V) Ampe kế chi 0,55 (A)

Dòng điện qua ampe kế nhanh pha hơn hiệu điện thế uaw (giữa AM) ;góc 5 và nhanh pha hơn hiệu điện thế uạp (giữa AB) góc 5 Hay tìm:

a) Điện trở thuần R và điện dung C của tụ điện

b) Hiệu điện thế hiệu dụng Ux giữa hai đầu đoạn mạch Ux?

Trang 2

b, Về giản đổ: ay, Ủy TỦ, Ung = Un +, <> —_ sti <= OB OB - OA AB AOAB => U% = U4, + US, Uw Uxacos AOB U? =4.110° + 3.110" 22110.110./3 z = 110 Vậy: U, = 110(V) Vi OB" = OA? + AB => OAB = 90) > T x Giin dé > o = = — 9, = = 2 6 in Vay: P, = U,.Lcose, = 110.0,55 s = 52.4 (W) sẽ : nm se

e) Giản đồ vectơ = u, nhanh pha hơn ¡ góc @, = § nên đoạn mạch x có tính

cảm kháng = x chứa hai phần tử R, và L, mắc nối tiếp Ta có: P, = Rụ.I” Pp =>Ro= = E (55)” V3 : 100 = 173 (Oì (0,55)? = Z Ta có: tgọ,= 22 = có: tro, R, = 2.9= Ro = 1008 Raps —_ Zio = am = Vay: Ly = ot a” 0,318 (H) 2 Cho mạch điện như hình vẽ: tap = 1003 sin100mt (V):

Ry = 0 Tự cảm L và điện trở R thay đổi được rH

a) Khi K ở vị trí I, tự cảm có giá trị L¡, L.Ro R 1

điện trở R có giá trị R, thi thay higudién 4 ZA « B

thế hiệu dụng trên các đoạn là: 2

Une = 50V6 (V), Ure = 100 V2 (V) Cc

Xác định hiệu điện thế hiệu dụng Up và viết biểu thức uae L ||

Trang 3

Gidi

a) Use = UR + UL; Uc, = Urn Usy = UR + (Ui - Ue)? => Up = 100 (V); U;, = 50 V2 (Vv) Ure = (U3 + U2, = 100V8 (Vv) = 173 (V) une = 100 V8 sin(100nt + 1,73) (V) b) Z.,.Z, = Rj + Z2, = Z6, - 150Z., +5000=0 =» Zo, = 100 (Q) hodc Zp, = 50(Q) => C;=3I1,8 (HF) hoặc C; = 63,7 (HF)

II BÀI TẬP CÓ HƯỚNG DẪN GIẢI

1 Cho mạch điện như hình vẽ, cuộn dây thuần cảm Đặt vào hai đầu A, B một

hiệu điện thế : u = U-/2 sin1001t (V)

a) ChoC và L một giá trị xác định Nếu mắc vào hai đầu M, N một ampe

kế nhiệt (điện trở không đáng kể) thì ampe kế chỉ 1A, mạch điện có hệ số công suất bằng 0,8 Bỏ ampe kế ra và mắc vào hai đầu M, N một vôn kế nhiệt (điện

trở rất lớn) thì vôn kế chỉ 200V, mạch điện có hệ số công suất bằng 0,6 Tính

các giá trị U, R, L, C R Cc

b) Thay đổi điện dung đến gid 4 M

tri mdi C’ xác định, sau đó thay đổi ^

L thì thấy số chỉ của vôn kế thay đổi È

và khi cuộn cảm có độ tự cảm L` thì vôn kế chỉ giá trị cực đại bằng

320V Xác định C' và L' khi đó B N

Giải

a) Khi nối vào hai điểm M - N một ampe kế , mạch điện gồm điện trở R

mắc nối tiếp với tụ điện C Tổng trở: Z, = /R?+Z2 R RI 2p? 2 2 ® cos 0, = ———— = — [1] => (0,8)( R°+Z-)=R \Rˆ+Z‡ =Zz=0,75R (2)

Khi nối vào hai điểm M - N một vôn kế, mạch điện gồm điện trở R mắc nối tiếp với tụ điện C và với cuộn thuần cảm

U U

Theo định luật Ôm : lạ = —€ =

Trang 4

® COS QO) = —— Re =——_ ~ RI, = R Us (3) (R4(Z,-Z.~ UU, es 5 , 4 (0/6) 1R' + (4 - Zc)}|=R' © |Z, -Z,.| = 3 R (4) Từ (1) và (3), suy ra: - ae Ze U,,, cos, _ 200.0,8 - 800 1, cos@, 1.0.6 3 Hệ số tự cảm: L= oe a_i ,85H @ 3.100.3.14

Thay Z2, và (2) vào (4) suy ra: | 800 - 2,25R I= 4R

Trang 5

2 Cho mạch điện như hình

vẽ: hiệu điện thế hiệu dụng v * 1 Up = 220 V, tần số dòng điện gin” S0H;, ampc kế có điện trở rất 0,5 hỏ L= —— H,C) = 100 (0E), nhỏ 1 1 (LF), (a) Ry = 40(Q)

a) Khi khoá K 6 vi ti 1, sé chi ampe kế

gấp bén lan khi kno K 6 vi tri 2 Tim R, va

công suất tiêu thụ trong hai trường hợp khi

khoá K 6 vj tri 1 va 2

b) Để khoá K ở vị trí 3, thay đổi điện dung C Xác định giá trị của C trong hai trường hợp sau: 1 Ampe kế chỉ cực đại 2 Hiệu điện thế trên hai đầu tụ điện C đạt cực đại Giải 0,5 a) Cảm kháng: Z, =L.2m.f =——.2z.50 = 50 T Dung kháng của tụ điện C¡: Zo, = at = —— = 31,80 Co 100.10°.1007

Khi khoá K đóng vào chốt 1, mạch điện gồm cuộn thuân cảm mắc nối

tiếp với tụ điện Cụ Tổng trở: Z, =, Z, -Z,,¥ =50-31,8=18,20 Khi khố K đóng vào chốt 2, mạch điện gồm điện trở R mắc nối tiếp với cuộn cảm ' ' Tổng trở: Z, = jRj +Z4ˆ = (R? + 50 Theo đầu bài cường độ dòng điện hiệu dụng qua mạch lần lượt llà I, và I; Tinh I; và l; : 220 I = San = SE IZA =>1,=1,)/4=12/4=3A 1 * và l =4l; = Z¿=4Z4 =R¡ ” + 50? = (4.18,2)? => FR,=529Q

Công suất tiêu thụ trong trường hợp khoá K ở vị trí 1 bằng khômg vì mạch không có điện trở thuần nên không sinh nhiệt

Công suất tiêu thụ trong trường hợp khoá K ở vị trí 2 :

P;= R.l; = 52,9.3” = 476W

b) Khi khoá K đóng vào chốt 3, mạch điện gồm cuộn thuẫn cảm mắc nối tiếp với điện trở Rạ và tụ điện C

Trang 6

1 Khi ampc kế chỉ cực đại trong mách có công hưởng điện): ⁄ Z%=/, =50.Q Điện dung của tụ điện C= ae 637.10 F Đặt: a =(R} + Z4)).@Ÿ = (40° +50° )(100)” =41.10”>0 ; b=~2Z,.œ =-— 2.50.100x= - 7.10° x=C>0;y=(Rj +Z}).c`C`- 2Z4.œC + I => y=ax'+bx+1 y`=2ax+b, y`=0 ~b Z, 50 => x=C=—= ee = =38,8.10^F 2a (Rj +Z{)0 (40° +50°)1007 + 2 Khi y đạt gia trị cực tiểu Yu„ = #(—.P} +b(—.PJ+ 1= 1 —Ö— tủ Úc đạt 2a 2a 4a giá trị cực đại

(Ue) mas =—U_ Khids x=C=38,8.10°R

3 Cho một mạch điện như hình

vẽ: Ampe kế nhiệt và các khoá Kị, K; có điện trở không đáng kể, vôn kế co điện trở rất lớn Điện trở R = 212, tụ điện C có điện dung 15 /F, cuộn dây có hệ số tự cảm L, còn điện trở thun của cuộn dây không

đáng kể Hiệu điện thế giữa hai

đầu M, N có biểu thức :

u = 240sin100 mt (V)

a) Khoá K¡ ngắt, K; đóng Viết biểu thức của cường độ dòng điện qua R

Tìm chỉ số của ampc kế và vôn kế

b) Khi khoá K; đóng, K; ngắt thì thấy số chỉ của ampe kế không thay đổi Tính hệ số tự cảm L và viết biểu thức cường độ dòng điện qua R

Trang 7

c) Tính công suất tiêu thụ trên mạch điện trong hai trường hợp trên và giải thích kết quả tìm được Giải a) Khoá K; ngắt, K; đóng, mạch điện gồm điện trở R mắc nối tiếp với tụ điện b) c) 1 1 Dung khang: Z = —- = —————_—_- & kháng: ⁄c= Go F 15.105.414.100 = 2129 Tổng trở: Z = \JR° vid =V212? +212 =212V2 = 299 „_ 240 Số chi von ké: U= Ue = 2'Ở ~120./2V ~170V 2 v2 Số chỉ ampe kế: I„ stele « 1202 _ 0 5664 ~0,57A Z_ 212/2 Khi khoá K; đóng, K; ngắt Mạch điện gồm điện trở R mắc nối tiếp với cuộn cảm rau | ma: pzi<Š > Z=Z2 Z Z => R+Z7=R+Z22> Z=Ze Z, 212 Hệ số tự cảm: L=—== =0,675H @ 100.3,14 Độ lệch pha của u so với ì: + 212 T1 #

tgọ= TT ie —* = ——=l =—ộ = — rad (u sớm pha so với ¡ OO 7 re ĐH NƠI Vay: i = 0,57 V2 sin (100t - ; )(A)

Công suất tỏa nhiệt trên điện Bãi R trong hai trường hợp là bằng nhau vì cường độ dòng điện hạnh R trong hai trường hợp là như nhau

=> P, =P,=RI’ =212(0,57) = 69W

R ở hai vj trí là như nhau, nên công suất tiêu thụ chính là công suất tỏa

nhiệt trên R mà Ï = const © P = R.Ẻ = const

4 Cho đoạn mạch điện như hình bên Ampe kế nhiệt A có điện trở không đáng kể Điện trở thuần R = 50 Tụ điện C, cuộn dây có điện trở r = 10Q và độ tự

cảm L=°8Hq, Hiệu điện thế uwn = 10042 sin100Z t (V) Biết rằng chỉ số Fi

ampe kế không đổi khi khoá K chuyển từ vị trí a sang b Hãy tính điện dung C và

số chỉ của ampe kế Hãy viết

các biểu thức cường độ dòng MỊ SỐ R N

qua ampe ké va hiéu dién L vĩ

Trang 8

Giải - Khoá K đóng vào chốt a mạch điện gôm điện trở R mắc nối tiếp với tụ điện C OS Cảm kháng: Z4 =L.@= ` 100n — 80Q TL Tổng trở: Z= JR’ 4Z2 so! tổ - U 100 * Cudng do dong dién cue dai: J, = —* = v2 =V2A : 100 Số chỉ ampe kế: I= lạ/ /2 = IA Độ lệch pha của u so với I›: -Z _ -50/3_ dã X tgp= BORO —* =-——— > -v3 > g=-— rad sa Hiệu điện U ế uyntré pha 7 rad so với cường độ dòng điện ¡› zð' lạ = V2 sin (120mt + ; ) (A) - Khoá K đóng vào chốt b, mạch điện gồm điện trở R mắc nối tiếp r và cuộn thuần cảm L 7 Tổng trở: Z=j(R+r)` +Z,` = \(50 + I0) +80? =1000 pet yma: =I > Z=Z z = (50) + Ze? = 100? > Ze =50V3 2 1 1 Zo 50V3.314 Độ lệch pha của u so với i¡: Ô 80 tg@'= R vị — *],33 > ø-x~0,93rad

Vậy: ¡¡ = v2 sin (100m — 0,93) (A)

5 Một mạch điện xoay chiều được mắc như hình vẽ Hiệu điện thế hai đầu Điện dung C: C= = 36,8.10°F đoạn mạch u = 200sin100 7 t(V) Biét L = OB , c L

a) Tính điện dung C, biết rằng trong —

cả hai trường hợp mở hoặc đóng khoá K

thì cường độ hiệu dụng qua mạch không By

thay đổi I = 2,5A

Trang 9

Giải &) Cảm kháng : Z = L.o= ® 100w = 80Q x A c h K ngất, mạch điện như hình vẽ: —C——r| | : U_ 200, Téng wo: Z= JR? +(Z, -Z,) === =40V20 ề h5 I V225 => R’+(80-Z,)’ =3200 (1) K đóng, mạch điện như hình vẽ: B => A B Téng wd: Z, = (R?+22 =Z=40V20 ——rIE => RÌ+Z‹?=3200 (2) Từ (1) và (2), suy ra: Zc = 40Q; R = 40Q Điện dung của tụ điện: C= cm Ê—— =79,6.10*F = 80HF œZ„ 40.3,14.100 b) * Xét K ngắt: ` Z.-Z2 _ 80-40 x

Độ lệch pha 6 léch pha cua u so véi i: tgp ới i: tọ= “——— R = 20 =] =0 = —rad 7"

Vay: iy = 2,5 V2 sin (100nt — 4) «AD

* Xét K đóng:

= —40 T

Độ lệch pha củ ộ lệch pha của u so với i: tg@ Sigg = 2 ï Z2 <-1 => ø=— Zell R 20 ọ Fie

Vay: iz = 2,5 V2 sin(100nt + 7 )(A)

6 Đặt một hiệu điện thế xoay chiểu u = 120/2 sin100xt (V) vào hai đầu A, B của một đoạn mạch như hình vẽ Ampe kế nhiệt có điện trở không đáng kể, vôn

kế nhiệt có điện trở vô cùng lớn, cuộn dây có điện trở thuần R = 100O và độ tự

cảm L, tụ điện C¡ = 25+, điện dung của tụ điện C; có thể thay đổi được

a) Mé khóa K

~ Khi C; = 50MF thì ampe kế chỉ x Khi Cạ = tin LR

0,5A Xác định L của cuộn dây - Xác định C; để cường độ dòng Ho dién trong mach tré pha Š so với hiệu , fr W

điện thế của mach

Trang 10

a)

b)

Giải

Mứ khóa K Tụ điện C¿ mặc nói tiếp tu điển C› và cá hai mắc nối tiếp

cuốn dây, Điện dung của bố tì điện Cu; 25.5U SO C, => —ÊS== pF = 16, 7p C,#€, 27450 3 £ | | Dung khang: Z, = —— = 1910 ~ Cm 50,10 1007 a uy ~ _U_ 120 Tổng trở của mach : Z ras” 2400 ,à Tổng trở: Z= JR? +(Z, -Z,.) =3 240° =100? +(Z, - 191)? = Z,=409,2Q (da loai nghiém âm ) Z, _ 409.2 Hé sé tu cam: L =—+ = ——"— =1,3H @ 100.3,14 s as 8 Z, -Z,

Độ lệch pha của u so với ¡: tgọ= —

Theo đầu bài = 5 => 409,2 — Ze, = 100 V3 => Zon = 2362

1 I

——=————-=l3.5.10“F @Z4 100.314.236

Điện dung của bộ tụ điện: C, =

Điện lún gđụng ca tụ điện Cy Se Bae dung của tụ điện C;: C; =—T—=—————~29,3

Đóng khóa K Tụ điện C; mắc nối tiếp cuộn dây 1 l Dung kháng: Z¿ =——==——————— =l08,7Q BE A C,o 29,3.10°.100n Tổng trở: Z'= |R? +(Z4 -Z,.)' =.jI00° +(409,2—108,7) =316,7Q ; xi U 120 Cường độ dòng điện: I'=— =——— =0,38A ng độ site Z' 316,7 Hiệu điện thế hai đầu tụ điện (số chỉ của vôn kế): Uc = Z,, I" = 108,7.0,38 = 41,3V

7 Cho mạch điện như hình vẽ Duy trì giữa hai đầu M, N một hiệu điện thế ổn định với biểu thức u = 1502 sin(100zt) (V) Tụ điện có điện dung C thay đổi được Cuộn dây thuần cảm kháng có độ tự cảm L Điện trở thuần R = 600 Mắc

ampe kế nhiệt giữa hai điểm E, N thì chỉ số trên ampc kế là 2(A) Điện trở

ampc kế và của dây nối nhỏ không đáng kể

Trang 11

a) Tính hệ số tự cảm L của cuộn dây

b) Sau đó, tháo ampe kế A ra, E

thay đổi điện dung C sao cho hệ số M L R (A N

công suất cla mach dién cose = 0,96 xa mm | Tính giá trị C tương ứng Giải i a) Khi có ampe kế mạch gồm cuộn thuần cắm mắc nối tiếp điện trở R : Tổng trở mạch: Z= T = =75Q Mặc khác: Z=jR” +Z,? > 75° =60°+Z => Z,=45Q a cif Z, 45 Hé sé wf cdm L: L = —+ = —— =0,14H @ 1002

b) Khi tháo ampe kế mạch gồm 3 phần tử RLC mắc nối tiếp Hệ số công suất: cosọ= 3 =3:7= Be 62,5Q Z cosọ 0,96 Ma: Z?=R?+(Z,- Zc)? => 62,5? = 60? + (45- Zc)? > IZc - 451 = 17,5 => Ze =62,5Q hodc Ze = 27,502 Điện dung C ứng với Zc = 62,5Q 1 1 Z.@ 62,5.314 Dién dung C tng vdi Ze = 27,52 C= ` =—L_x>I,16.10^F Zo 27,5.314 8 Cho mạch điện xoay chiều như hình vẽ: Điện trở R = 100 Cuộn dây thuân -4 cảm và có độ tự cảm L và tụ điện có điện dung C „5g Điện trở của ampc T =51.10°F

kế không đáng kể Hiệu điện thế giữa hai điểm M và N luôn có biểu thức:

uựy =120A2 sinot (V) Biết rằng khi chuyển khoá K từ chốt (1) sang chốt (2) thì số chỉ của ampe kế không đổi nhưng pha của dòng điện biến thiên một góc 5 :

a) Tính hệ số tự cảm L của cuộn dây và tần số của dòng điện xoay chiều

b) Viết biểu thức cường c

độ dòng điện tức thời trong I

mạch khi khoá K ở chốt (1) M rR =x N

Trang 12

Giai

a) Khi khoa K déng vao chot l, mach dién gồm điện trở R mắc nội tiếp với tụ điện

Tổng trở: Z=JR`+Z4`

Độ lệch pha @ của u so với ¡: tự o a

Khi khoá K đóng vào chốt 2 mạch điện gồm điện trở R mắc nối tiếp với cuộn dây

Tổng trở: Z'=jR`+Z¡°

Độ lệch pha @` của u so với ¡: tgọ' -ất

Trang 13

9 Mach dién xoay chiéu dude dat

dưới hiệu điện thế u = 200sin100(V) A oo 1 L B

nhy hinh vé Trong d6: R = 40Q,

e= Ve Sn L2 K

a) Khi K đóng và khi K mở, cường độ dòng điện trong mạch có giá trị bằng nhau Tính hệ số tự cảm L của cuộn dây

b) Khi K đóng, thay đổi điện trở R bằng điện trở R, thì công suất của mạch

Trang 14

10 Cho mach điện như hình vẽ Hiệu điện thế giữa Á và B luôn có biểu thức : | ‹ ˆ = x - - u = 100 V2 sin(i0Ont) (V) Bo qua dicn td day ndi va Khoa K Koi K đóng, : 3 & “3 + i ` 1L dong dién qua điện trở R có giá trí hiệu dụng V3 A và lệch pha a SOV AEG sit ya sô Sông 2 > : Tt :

K mở, dòng điện qua R có giá trị hiệu dụng bằng I,Š5A và sớm pha 5 So với u,

Tìm R, điện dung C của tụ R € LR

điện, điện trở thuần R, và độ tự : a a ee B

Trang 15

11 Cuộn cảm L có điện trở r ghép nối tiếp với tu điện C và điện trở R Hiệu điện thế xoay chiéu hai đầu đoạn mạch điện ổn định: uạp = 200+/2 sin100mt (V) Cho R =50 Q; ampe kế, khóa K và dây nối có điện trở không đáng kể

a) Khi K đóng: ampe kế chỉ 2A Tính điện dung của tụ điện C

b) Khi K ngắt: thay đổi độ tự cảm A mR é x L của cuộn dây để ampe kế chỉ giá ưị “+ (a) ayy jj}

cực đại Biết độ lệch pha giữa hiệu Ly điện thế tức thời uaw và uụp là š anon

Tinh r, L Viết biểu thức cường độ dòng điện qua tụ điện C Giải : a) K đóng, vẽ lại mạch: Z? =R?+Zc =TỶ = 100° R Cc = 7‹ =Z?-R? =5043Q A-c¬_ỊL-B 1 => C =—— =36,8 pF Zo b) K ngắt, vẽ lai mach: Tmax <> cộng hưởng Lr R la =z.= ©—fft-—— ©œ Z=Zc=50430Q ¿ s B = L= ~=0,276H @ x am — Om = 3 > 8 Pats Pus = —I => 4 eye r= BS 2190 r R R Imax = —C— = 1A i= V2 sin100nt (A) r+R

12 Cho mach điện như hinh: ugg = 100+/3 sin 100mt (V); R„ = 0 Tự cảm L và

điện trở R thay đổi được Cc,

a) Khi K ở vị trí 1, độ tự cảm : : i

có giá trị Lị, điện trở R có giá trịR, A, — „„- A 4 | B

thì thấy hiệu điện thế hiệu dụng vấi R

trên các đoạn: Uạg = 506 V, 2 es

Use = 100 V2 V `

Trang 16

b) Khi K ở vị trí 2, điện trở R có giá trị R; = 502/2 @ Thay đổi tự cảm L cho 3 7 š đến khi L = 1 H thì hiệu điện thế hiệu dụng trên hai đầu cuộn cảm đạt giá trị 2m cực đại Xác định điện dung C) Hướng dẫn

a) Ups Up +t Us Ucr = Ven =

U? ay = UPe + (Up = Ue)?

=> Up =100V;U, =50V2V

Urn = VU} +Ưệ, = 10043 Vx173V uạy= 100A/3 sin (100 xt + 1,73)V b) Zc:Z\ =RỶ; + Less = Zo — 150 Ze + 5000 = 0 => Ze = 100 Q hoặc Zc; = 50 Q iN Vv, = C;=31,8UF hoặc C; =63,7HF = 13 Cho mạch điện như hình vẽ: Ri 7 AB uay = 100 -V2 sin100zt (V), Ry = R; K = 20 Điện trở ampe kế rất nhỏ và @

vôn kế rất lớn Cuộn dây thuần cảm, NID xe

độ tự cảm L của cuộn dây và điện }

dung C của tụ thay đổi được i L@)

3

a) Khoá K đóng Cho L = 0243 H,€ = J F Xác định số chỉ vôn kế

1L 4n3

Vị, viết biểu thức dòng điện và biểu thức hiệu điện thế hai đầu vôn kế V;

Trang 18

Loai 8 XAC DINH DANG CAU TAO MACH DIEN

1 Đoan mạch ÁC có các linh kiện: điện trở thuần, cuôn cảm và tụ điện C mắc nối tiếp, B là một điểm trên AC

a) Cho biết: uay = sin100t(V), uạc = V8 sin(100t - 5 )(V)

Tìm u„c ở thời điểm t bất kỳ

b) Cho biết cường độ dòng điện qua AC:

¡ = 10 ”sin100L(A) Trong trường hợp này có thể viết ¡ = Has j= oo

AB ~ BC

được không? (Trong đó Zan, Zạc lần lượt là tổng trở đoạn AB và BC) Giải thích c) Giữ nguyên các linh kiện trên AC, thay đổi tần số góc của dòng điện Khi tân số góc đó bằng 2000rad/s thì biểu thức của i, Uap, Upc Nhu sau:

¡ = 10 sin2000t (A); uạp = ~= sin(2000t + a) (V) V3

Use = a sin(2000t + 3) (V) Tìm uạc tại thời điểm bất kỳ

đ) Trên AB và BC ở câu c có những linh kiện gì? Xác định độ lớn của chúng

Vẽ sơ đồ đoạn mạch AC.” :

Giải

a) Vì mạch mắc nối tiếp mà hai biểu thức uag và uạc vuông pha nhau Nên:

Uy = Uống itr User =l+(V3=4= Uạ¿c =2 (V)

uạc trễ pha sơ với uag Do đó: Q

5: TL

Uac = 2sin(100nt — 3 )(V) Unc Usc

b) Chi cé thé viét: i= UAB j= UBC thi _P

Zan Zpc f9) X

dòng điện cùng pha với hiệu điện thế oO H

c) Giản đổ vectơ:

Góc OPH của tam giác vuông OPH phụ với góc lệch pha 5 giữa uạp và I

Vay bing = ay Dang 3

Hai vects OP , PQ cing c6 médun a Vậy tam giác OPQ là tam giác

Trang 19

Vects OQ 1am với trục Ox một góc 5 theo chiều sớm pha

Vậy: uạc = 2sin(2000mt + : )(V)

2

02a TP rất TÊN

2 =Rigt = ei Zậy =R°+ 2? =R?+ (&}

Mas fhe pte pig Hm eben ot Be Fa ae, —~ Cả hai đoạn mạch đều có thể chứa tụ điện, ta không tính được L và C mà tính được: R 1000 2000 - Zc= —= = — (Q);Z'`L-Z'c= Q ZL-Zc > dã (Q); c a (Q) Sơ đồ đoạn mạch AC: A at i800 Cc

2 Đặt vào hai đầu mạch điện như hình vẽ, một hiệu điện thế xoay chiều:

u= 1004/2 sin100mt (V), bổ qua điện trở của dây nối và khóa K

1 Khi K đóng, dòng điện trong nL

mach'cé cudng 46 hiéu dungl,=2A Â M

và lệch pha 30°o với hiệu điện thế

u Hãy xác định điện trở thuần r và :

độ tự cảm L của cuộn dây K

2 Khi K mở, dòng điện trong mạch có cường độ hiệu dụng l; = 1A và độ

lệch pha của hiệu điện thế giữa hai đầu cuộn dây và hiệu điện thế giữa hai đầu

đoạn mạch X là 90°

a) Tìm công suất tỏa nhiệt trên đoạn mach X

b) Đoạn mạch X gồm hai trong 3 phần tử (điện trở thuần, cuộn dây + _ thuần cảm, tụ điện) mắc nối tiếp Tìm hai phân tử đó và trị số của

Trang 20

Giải 1 Khi khoá K đóng Mạch điện xem như điện trở r mắc nối tiếp với cuộn thuần cảm L J %, U 100 _ 50Q I 2 re Zj.GOS = 50.0,866 = 43,3Q Z => (20.4, => - > Z, =ttg@,, = 43,3.0,577 =25Q r Hệ số tự cảm: Los 25 œ 100.3,14 =0,08H 2 Độ lệch pha @wp của tp SO với i Do 0Aw — (0p = 90” => 0wp = 0a — 90” = 30) - 90" = - 60"

Do hiệu điện thế 8iữa hai đầu mạch điện BM trễ pha ; so với dòng điện xoay chiều i trong mạch Nên trong hộp kín X phải chứa điện trở thuần R

Hiệu điện thế hiệu dụng hai đầu cuộn dây AM: UAw = l;.Z¿ = 1.50 = 50V Do uạw vuông pha với uup nên: UẬ, = Udy, + Uy => 100? = 50? + Un? => Uns = 50 V3 V = 86,6V a) Công suất tỏa nhiệt trên đoạn mach X: Px = Pus = Uup.I.cOS@ws = 86,6.1.0,5 = 43,3W b) Trong hộp kín X chỉ chứa hai phần tử là điện trở thuân R và tụ điện C P,= Rạl;? © 43,3 = Rạ.l > R2 = 43,30 Dung kháng: Zc = — R.tg@ws =— 25 V3 (- v3) = 75 Q 1 œZ„ 2.3,14.50.75 Điện dung: C= =42,3.10°F -3 3 Cho mạch điện như hình vẽ: R là biến trở, tụ C có điện dung là SFX là mx

đoạn mạch gồm 2 trong 3 phần tif Ro, L, và Cọ mắc nối tiếp Đặt vào hai đầu A,

B một hiệu điện thế xoay chiều có giá trị hiệu dụng Uas không đổi a) Khi R=R, = 900 thi : Ung =180V2sin( 100m -$) cvs : Cc R v,, =60V2 sin(100nt)(V) A | ual B € M x

~ Viết biểu thức uns

Trang 21

b) Cho R biến đổi từ 0 đến ø

- Khi R =R; thì công suất mạch đạt giá trị cực đại P„„ Tìm R; và P„„,

~ Vẽ đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của công suất mạch vào điện trở R Giải a) Viết biểu thức uạp: Up = UAw + Uụp Ug = 1804/2sin| 100m ~5 }+60/2sin(100m) -3 1 U,g = 60V20(——cos100mt + sin 100nt) b v10 vio Đặt cosọ= qg ni a => = 1,25rad => ug, = 60/20(sin 100nt cos 1,25 - sin 1,25 cos100t) U,y = 60V20 sin(1 00-nt -1,25)(V) Dung kháng: Zc= = = ee =00Q oO Tổng trở mạch AM :

Zay = YR? +(-Ze)? = (90? +(-90)' =90V20

Biên độ cuả cường độ dòng điện :

Usan _ 180V2

lạ =— ĐÀM = "`7 90/2 =2A

Độ lệch pha của uạw so với ¡ :

= -90 T

= i=2sin(100nt— : + +) =2sin(100mt - 2ÓA

Do hiệu điện thế giữa hai đầu mạch điện BM sớm pha ; so với dòng điện xoay chiểu trong mạch Nên trong hộp kín X chỉ chứa hai phân tử

là điện trở thuần R„ và cuộn thuần cảm L, Tổng trở mạch MB :

R, = Zijy COS Py, = 30V2 —— =30Q v2 2

Trang 22

Hệ số tự cảm: L= ¬ = 30, = 0,096H

œ@ 314

b) Gọi R là điện trở thuần toàn mạch

Công suất tiêu thụ trên mạch: RU? RU? _—_ (60/10) PsRP ===; Z R+H(Z,-Zey Zan oof (30-90) R+ R 2 2 Ap dụng bất đẳng thức Côsi: R = > 2JR— =120 2

Dấu đẳng thức xảy ra khi và chỉ khi: R = ` = R=600 khi 46

(R+ a (đạt giá trị cực tiểu) nghĩa là P đạt cực dai Giá trị của biến trở : R, = Rạ = R - R„= 60 - 30 = 30 Q

Công suất cực đại : P„„„ = 300W

> Khi R¿ —› © thi P > 0 va khi Ry = 0 thì công suất P = 240W Đồ thị P (R) có dạnh như hình vẽ : P(W) 240 - R(Q 0 30 (Q) 4 Cho đoạn mạch AB như hình @) vẽ X và Y là hai hộp, mỗi hộp © `Z

chỉ chứa hai trong ba phần tử :

thuần điện trở, thuần cảm và tụ Â @) X la Y B

điện mắc nối tiếp

Các vôn kế Vị, V; và ampc kế đo được cả dòng xoay chiều và một chiều Điện

Trang 23

von ké chi cing gid tri 60 (V) nhung uay va Ume léch pha nhau 5 Hộp X và Y có

những phần tử nào ? Tính giá trị của chúng (đáp số dạng số thập phân) Giải

Do dòng điện không đổi chạy qua mạch điện X nên trong mạch không thể

chứa tụ điện C mà chỉ chứa hai phần tử là điện trở thuần R; và cuộn thuần cảm L mắc nối tiếp nỊ Tổng trở mạch AM: Z„„ =.jR} +(Z4} cất 2 =O 602 I, => nh 2a Qx520 52 Hệ $ số ycdm: b=" 73,1450 số ả L=^~=—32 —II0,165H D6 léch pha clia Ua So VGi i: Z, _30V3_ 5 wla 10am -2 23-5 R, Độ lệch pha (0wg của up sO với ỉ Do 0Aw — @ws = 90” => 0wn = Gam - 90° = 60° - 90° =~ 30°

Do hiệu điện thế giữa hai đầu mạch điện BM trễ pha h so với dòng điện xoay chiểu ¡ trong mạch Nên trong hộp kín Y chỉ chứa hai phần tử

là điện trở thuần R; và tụ điện C Tổng trở mạch MB: Z4 =Z¿w =/R?+ (Z.) = “pee =60Q a R¿ = Zwn.COS 0n =60.—=30/3»520 Dung kháng: Zc =— Rạ.tg@ws =— 30 3/3 (— 4-300 1 Dién dung: C SO gi œZ„ 2.3,14.50.30 1,06.10*F

§ Cho biết trong một hộp kín có các phân tử mắc nối tiếp với nhau tạo thành

một đoạn mạch Hai đầu đoạn mạch đó gắn vào hai chốt của hộp Người ta yêu

cầu một học sinh tìm hiểu xem các phần tử của mạch điện trong hộp là những phân tử gì và giá trị của mỗi phần tử đó ? Học sinh này mắc một máy phát 12V

Trang 24

khi tần số tăng thì dòng điện tang Khi tan s6 tang 54 Hz thì dòng điện đạt cực đại và bằng 200 mA Tần số tăng đến 200 Hz thì dòng điện giảm đến 60mA Tiếp tục tăng tần số thì dòng điện giảm đến không

a) Hãy chỉ ra các phần tử trong hộp và giá trị của chúng

b) Nếu thay nguồn xoay chiều 12V bằng nguồn một chiều không đổi cũng 12V thì ampe kế chỉ bao nhiêu ?

Giải

a) Do khi thay đổi tần số f thì cường độ dòng điện ¡ thay đổi đồng thời

cường độ hiệu dụng đạt giá trị cực đại khi có cộng hưởng điện nên trong mạch

phải có cuộn cảm L, tụ điện C và điện trở R mắc nối tiếp -_U_12_ l„„ 0/2 L2mi,=—— => LC=—Ì XS To C2nf, (2nf,)? (2.3,14.54) (1) Mặc khác khi f = f› = 200Hz Tổng trở: Gao mg I, 0,060 3 1 = RÌ+(L2m - ( ạ Cat be = 60 + (L2m.200— L }' =200° C2n.200 => |L2x.200-—! 27.200] ¥200? — 60? = 1910 (2) TY (1) va (2), suy ra: (400.1)°L ~ L.(2.x.54)? = 191.400 - 191.400 ~=0,164H m(400° — 108) Điện dung: C= l = 53.10°F (339)°.0,164

b) Đối với dòng điện không đổi: Zc —> œ = Z —> œ = I —> 0 ampc kế chỉ số 0

6 Đặt vào hai đầu mạch điện AB một hiệu điện thế: u = 100V2sin( 100zt)(V),

-ẺỀ4

tụ điện C có điện dung là OF hộp kín X chỉ chứa một phần tử (điện trở nt

thuần hoặc cuộn dây thuần cảm) Dòng điện xoay chiểu trong mạch sớm pha so với hiệu điện thế giữa hai đầu mạch điện AB

Trang 25

a) Hỏi hộp X chứa điện trở hay cuộn dây Tính điện trở hoặc độ tự cảm tương ứng

b) Viết biểu thức của dòng điện tức thời trong mạch

c) Mắc thêm vào mạch điện AB một điện trở thuần thì thấy công suất tiêu

thụ trên mạch đạt cực đại Hỏi phải mắc điện trở đó như thế nào ? Tính

điện trở đó (Bỏ qua điện trở của các dây nối) Giải 1 1 a) Dung kháng: Z, “ST oe 100Q -100x +

Do dòng điện xoay chiéu trong mạch sớm pha 7 so với hiệu điện thế giữa hai

đầu mạch điện AB Nên trong hộp kín X chỉ chứa một phân tử điện trở thuần R

Độ lệch pha của u so với i:

_ 100 100

> Ro = 1937 57,82

b) Tổng trở: Z= ie +(-Z.) = 57, +(-100) =115,5Q Biên độ cuả cường độ dòng điện: Iạ = = = ions ~I,2A

Biểu thức của dòng điện tức thời trong mạch:

„ _i=1,2sin(100mt+ 3))

c) Gọi R là điện trở thuần tồn mạch Cơng suất tiêu thụ trên mạch: RƯ? _ RƯ? 100? P=RP = Ze "RZ R+ 1002 R- Áp dụng bất đẳng thức Côsi: R+ 100” „2 lạ 100 _ 2oo R R 100? 100°

(R+———)„„ Din (đạt giá trị cực tiểu) nghĩa là P đạt cực đại

Trang 26

7 Cho đoạn mạch AB gồm hộp

kín X chỉ chứa một phân tử

(cuộn dây thuần cảm hoặc tụ X

điện) và biến trở R như hình

Đặt vào hai đầu A, B một hiệu điện thế xoay chiều ổn định có giá trị hiệu

dụng là 200V và tần số 50Hz Thay đổi giá trị của biến trở R để cho công suất tiêu thụ trong mạch AB là cực đại Khi đó, cường độ dòng điện qua mạch có giá trị hiệu dụng bằng 1,414A (coi bing 42 A) Biết cường độ dòng điện sớm pha hơn hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch AB Hỏi hộp kín chứa tụ điện hay cuộn dây ? Tính điện dung của tụ điện hoặc độ tự cảm của cuộn dây Bỏ qua

điện trở của các dây nổi Giải

Do cường độ dòng điện ¡ trong mạch sớm pha so với hiệu điện thế giữa hai đầu mạch điện AB Nên trong mạch chỉ chứa hai phần tử là điện trở thuần R và tụ điện C _U_ 200 Z=—=“—=I00/20 1 V2 Gọi R là điện trở thuần toàn mạch 2 2 2 Công suất tiêu thụ trén mach: P=RI? =RU._RU_ 200_ Z R+Zz Ze R+ R 2 2 Áp dụng bất đẳng thức Côsi: R + = > 2R == = 2Z, =const 2 Dấu đẳng thức xảy ra khi và chỉ khi: R -= ©R=Z, khi đó 2 (R+ Fa (đạt giá trị cực tiểu) nghĩa là P đạt cực đại => Z=\R? +(-Z,) =RvV2 =100/2@ = R=Zc=100Q ! 1 2nf.Z 2.50.3,14.100

8 Cho mạch điện xoay chiều gồm hai phần tử mắc nối tiếp Hiệu điện thế giữa hai đâu đoạn mạch và cường độ dòng điện trong mạch có biểu thức:

=31,8.10°F

Dién dung: C=

us 120V3sin(314t-*} v) i= oxin(314t+ ca), Hai phan tử trên là

phần tử nào trong ba phần tử R, L, C ? Giải thích Tính giá trị mỗi phần tử

Trang 27

Giải

T T

: TL

Độ lệch pha ộ lệch pha của u so với i củ đìi:- — - —=-—— 6 2D 4

Do dòng điện xoay chiều trong mạch sớm pha : so với hiệu điện thế giữa

hai đầu mạch điện AB Nên trong mạch chỉ chứa hai phần tử là điện trở thuần R và tụ điện C Độ lệch pha của u so với i: -Z, —Zc tgQ@ = BP R Tổng trở: + Z= JR? +(-Z,)? =RV2 Mặt khác: 2=» -!29 2 „z0 J2 =R=Z‹c=20Q 0 =>-l= =R=£ Ln) oF @Z, 314.20

9 Cho mach dién xoay chiéu nh hinh vé, trong 46 A 1a ampe ké nhiét, điện trở

Ro = 100Q, X là một hộp kín chứa hai trong ba phân tử (cuộn dây thuần cẩm L, tụ điện C, điện trở thuần R) mắc nối tiếp Bỏ qua điện trở của ampe kế, khóa K và dây nối Đặt vào hai đầu M và N của mạch điện một hiệu điện thế xoay chiéu có giá trị hiệu dụng không đổi và có biểu thức :

Umn = 200/2 sin2zft (V) AI

1 a) Với f = SOHz thì c

khi khóa K đóng, ampe kế Ro 7

chi 1A Tinh dién dung C, Me—(a} 4H oN x

của tụ điện

h) Khi khóa K ngắt, thay đổi tần số thì thấy đúng khi f = 50Hz, ampe kế

chỉ giá trị cực đại và hiệu điện thế giữa hai đầu hộp kín X lệch pha SO với Điện dung: C= hiệu điện thé giữa hai điểm M và D Hỏi hộp X chứa những phan tử nào ? Tính giá trị của chúng

2 Khóa K vẫn ngắt, thay đổi f thì thấy ampe kế chỉ cùng trị số khi f,= f, hoặc f = f› Biết f, + f; = 125Hz Tính f¡, f; và viết biểu thức cường độ dòng điện qua mạch khi đó Cho tg33°z0,65

Giải

1 a) Tinh C,: ®

Trang 28

Mà: Z'=R.È+ZcŸ => 2007 = 100” + Zc° =>Z¿= I0 3:2 1 \ Dién dung: C, = —~ = — = ®1¿3.10 ”I 02, 173.2a5( Độ lệch pha của up sO Với 1; tyne ON „ _ là =xthay= = R, 100

b) Khi K ngắt, thay đổi tấn số thì thấy dúng khi F= 50Hz, ampe kế chỉ giá trị

cực đại (công hưởng điện) nên trong hộp X phải có cuôn cảm L

2m

Nên hiệu điện thế giữa hai đầu hộp kín X phải sớm pha š so với hiệu

điện thế giữa hai điểm M và D

Trang 30

VAN DE 2:

SAN XUAT - TRUYEN TAI DIEN NANG

Loại 1: TÌM TÂN SỐ - BIỂU THỨC SUẤT ĐIỆN ĐỘNG

MAY PHAT DIEN XOAY CHIEU MOT PHA - BA PHA I PHUONG PHAP 1 Tân số dòng điện do máy phát ra: ® Cơng thức: f= Dp 60 n: vận tốc quay (vòng / phút) P: sỐ cặp cực của rôto

f: tần số của dòng điện do máy phát ra

e Biểu thức: © = Eysinot (v6i Ey = NBSo)

N: số vòng dây của phần ứng

oœ: vận tốc góc (tần số góc) của rôto

2 Tần số rung P của dây căng thẳng có dòng điện xoay chiều tần số f chạy qua và đặt giữa hai cực nam châm hình chữ U:

f=af

3 Tan số rung f của dây kim loại căng thẳng dưới tác dụng của nam châm

điện xoay chiều tần số f đặt gần trung điểm của dây f’ =2f 4 Từ thông tức thời qua phần ứng ® = NBScosot = N®ụcosot

®› = BS: từ thông cực đại qua một vòng dây (Wb) (T) (m?)

5 Suất điện động tức thời trong phần ứng

e = NBSosinot = N®ụøsinot E = N®ạo = NBSo: suất điện động cực đại

Trang 31

II BÀI TẬP MẪU

1 Cho một mạch điện như hình vẽ

Cuộn dây BC nối vào dây AB căng ra giữa hai điểm A và B cố định Dây AB có chiểu dai / = 1m, được đặt giữa hai cực của một nam châm vĩnh cửu

hình móng ngựa Cuộn dây BC được nhúng vào một

bình chứa 6kg nước, nhiệt dung riêng của nước là:

4,18J/g.K Đặt giữa hai đầu A và C một hiệu điện thế xoay chiểu có biểu thức: u = 120-/2 sin100mt (V) Ta

thấy: bình nóng thêm lên 3C trong 10 phút và dây

AB dao động mạnh tạo nên một bụng sóng ở giữa hai

đầu dây A và B

1 Giải thích hiện tượng dao động trên và tìm vận tốc truyền dao động trên đây

2 Biết điện tré cha day AB; BC 1a R, = 0,51 (Q), Rp = 32 (Q) ˆ a) Cường độ hiệu dụng của dòng điện

b) Hệ số tự cảm L của cuộn dây

3 Mắc nối tiếp một tụ điện với dây dẫn AB trên, tìm điện dung C của tụ

điện để cường độ dòng điện trong mạch là cực đại Tìm hiệu điện thế hiệu dụng

giữa hai đầu tụ điện

Giải

1 Giải thích hiện tượng dao động trên dây AB:

Khi có dòng điện chạy qua dưới tác dụng của từ trường của nam châm,

dây chịu tác dụng của lực điện từ (F = B.A.I) Vì dòng điện là xoay chiểu i = Ipsin(100nt — ọ), tần số 50Hz nên lực từ cũng biến thiên tuần hoàn cùng tân số, nghĩa là dây dao động với tân số f = 50Hz Các dao động này lan truyền dọc theo dây và phản xạ trở lại tại các điểm mút A, B Ta có một sóng dừng trên dây

Tính vận tốc truyền dao động trên dây:

Vì A, B là hai mút liên tiếp nên ta có bước sóng 2 A =2AB =2.1 = 2 (m)

Vận tốc truyền dao động trên dây:

v= ĩ = A.f = 2.50 = 100(m/s)

2 a) Tính cường độ hiệu dụng I của dòng điện

Trang 32

Thay so: :

C =4,18J/g.K =4,18.00'J/Kg.K; m = 6kg; At = 3"C; t= 10 phuit = 600 ¢s) ees Lz lỀ va = 1,98 (A)

—Ý 32.600

b¿ Tính hệ số tự cảm L của cuộn dây

Theo định luật Ohm: Z = ” = a = 60,6 (Q) I 1,98 Ta lại có: Z = (Rị + Rị) + Z? > Z, = V2? -(R, + R,)? Suy ra: Z4 = y(60,6)* - (0,51 + 32)’ ~51,1 (Q) Mit khác: Z¡ = Lò >L= 4 = 51 = 0,162 (H) » 100.3,14

3 Tích điện dung C của tụ điện:

Để cường độ dòng điện trong mạch cực đại, nghĩa là trong mạch có cộng hưởng điện, ta phải có: Zc = Z¡ > a =Z, ua) o@s a oZ, 1003,14511 |e haga TU U U Ta có: lạ =Z ————— Và Ức = l„xZc = ee R, +R, - ° - R, +R,“ Uc = 120-511 «189 (v) 32,51

2 Một m¿y phát điện ba pha có tần số f = 50 (Hz)

1 Céc cuộn dây phần ứng của máy được mắc theo hình sao Biết hiệu điện thế hiệu cụng giữa mỗi dây pha va dây trung hòa Up = 220V Tìm hiệu điện thế

hiệu dụng U¿ giữa các dây pha với nhau

2 Ta mắc các tải vào mỗi pha của mạng điện:

~ Tỉi Z mắc vào pha một, gồm một điện trở thuần và một cuộn cảm thuẫn mắ: nối tiếp nhau

— Tỉi Z; mắc vào pha hai, gồm một điện trở thuần và một tụ điện mắc nối tiếp nhau

~ Tải Z mắc vào pha ba, gồm một điện trở thuần, một cuộn thuần cảm và một tụ đi¿n mắc nối tiếp nhau

Cho R =6, hệ số tự cảm L = 2,55.10'3H, C = 3064F Hãy:

a) Tìm cường đô dòng điện hiệu dụng qua các tải đó

b) Tìm công suất của dòng điện ba pha này

Trang 33

114 Giải Dây pha | Dây trung hòa Day pha 2 Dây pha 3

1 Hiệu điện thế hiệu dụng Uu giữa các dây ba pha với nhau: Ta có: Ứas = ỦA +(—Ủa)

Theo giản đổ: Uug = 2UAcos30” => Uas = Uạ v3

Do đó: U¿= V3 U,

Vay: Uy = 1,73.220 = 381 (V)

Cường độ dòng điện hiệu dụng qua các tải

Cảm kháng của cuộn đây: Z¡ = L.o = 2mf.L = 2.3,14.50.2,55.10 2= 8 (Q)

Dụng khé ung kháng của tụ điện: Zc = 2C “ 231450.306.10 dite tex 4 ==——L _ =]04{0 we Téng trd Z, cla ti 1:Z, = JR? +Z2 = V6? +8? =10(Q) Tổng trở Z¿ của tải 2: Z¿ = JR? +Z2 = J6* +104)" =12(Q) Tổng trở Z; của tải 3: Z,;= JR? +(Z, -Z,)? = j6? +(8-10,4)7 = 6,46 (Q) Cường độ dòng điện qua tải 1:1, = 1, = a = 22 (A) Z, 10 Cường độ dòng điện qua tải 2: 1, = oe = = = 18,3 (A) 2 =

Cudng 46 dong dién qua tai 3:1; = Z = a = 34 (A) Công suất dòng điện qua tải 1: P; = RI?

Công suất ddng dién qua tai 2: P, = RI} Công suất dòng điện qua tai 3: P; = RI?

Công suất của dòng điện ba pha:

P=P,+P;+P› = R(lƒ + i + 1)

Trang 34

Loai 2 MAY BIEN THE

I PHUONG PHAP

Suất điện động trong cuộn sơ cấp: c¡ = Nj II

peace : - ow A

Suất điện động trong cuộn thứ cấp: e; = NI

€¡: coi như nguồn thu điện: e¡ = 0 — ir, ex: coi như nguồn thu điện: e; = u; - iạr; Vậy: Sy j= “hà it, = Ni “ e, u,-igrn, Ny, 1 Nhận xét: ~ Nếu bỏ qua điện trở ở mạch thứ cấp và sơ cấp: Bi Me U, N,

— Khi mach thtt cap kin:

e Công suất ở mạch sơ cấp: P = U,Icosọ; e Công suất ở mạch thứ cấp: P; = U;Ï;cosọ; 2 Hiệu suất của máy biến thế: P, _ U,I;coso, H=->`= P, UI, cosg, 3 Nếu cosọ; = cosọ; và H = 100%: U,_L_N U, lN,

Il BAI TAP MAU

1.Ở A là một máy tăng thé, B là một máy hạ thế Điện trở dây nối từ A đến B

là 100Q; máy biến thế ở B có hệ số biến thế là k = 0,1; mạch thứ cấp của máy

hạ thế này tiêu thụ một công suất 100KW va dòng điện trong mạch thứ cấp là

Trang 35

Hiệu điện thế hai đầu cuộn sơ cấp máy hạ thế:

u, = By, = 1099 — 1oooo (v) nạ 0,1

Cường độ dòng điện qua cuộn sơ cấp máy hạ thế:

3

I, = pa = Fe = ea U, U, 10 = 10(A)

D6 gidm thé trén dudng day tai: AU = R.I, = 100.10 = 1000 (V) Hiéu dién thé hai dau exon thứ cấp máy tăng thế ở A:

= U, +AU =11000(V)

2 Dat vai hai đầu cuộn sơ cấp bên một máy biến thế một hiệu điện thế xoay chiều

có giá trị hiệu dụng 100V Cuộn sơ cấp có 2000 vòng,;cuộn thứ cấp có 4000 vòng

1 Tính hiệu điện thế hiệu dụng ở hai đầu của cuộn thứ cấp để hở với giả thiết bỏ qua điện trở hoạt động R của cuộn sơ cấp

2 Khi dùng vôn kế (có điện trở vô cùng lớn) để đo hiệu điện thế ở hai đầu cuộn thứ cấp để hở, người ta thấy vôn kế chỉ 199V So sánh kết quả này với giá

trị ở câu 1 và giải thích tại sao Hãy xác định tỉ số giữa cảm kháng.Z¡ của cuộn sơ cấp và điện trở hoạt động R của nó

3 Thay lõi của biến thế bằng một lõi khác làm chọ hệ số tự cảm của cuộn sơ cấp giảm đi 100 lần Vẫn đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp này hiệu điện thế xoay

chiều ở trên Tìm hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai đầu cuộn thứ cấp để hở

Giải

1 Hiệu điện thế hiệu dụng U; ở hai đầu của cuộn thứ cấp để hở:

¿ „ U N N

Công ông thức mente ie OE máy biến thế: —2 = —2® > U,= —.U N, 7 Or "

Theo dau bai: N, = 2000; N2 = 4000; U, = 100 (V)

4000

S iy 28: Uy= 306 U2, = — 100=200(V (V)

2 Giải thích kết quả đo và tính tỉ số N = 4 giữa cảm kháng Z¡ của cuộn

sơ cấp và điện trở hoạt động R của nó

Khi dùng vôn kế để đo, vôn kế vhỉ 199V So với kết quả câu 1, sở dĩ có sự sai khác do cuộn sơ cấp có điện trở R

Trang 36

Up = ¥100° — 99,5? = 10(V) 5 Z Lập tỉ số: Ñ = —- Vì U¡ = I.Z¿: Uy =IR R Do dé: N = UL " 99,5 = 9,95 K 10 3 Tìm U,„ của cuộn thứ cấp: sTìm U,,? Theo đầu bài: L' ` => Zy = Lo = ay, 100 100 A Ue 995.107 R100 Uy `” Suy ra: Ủy = ce =10U;, 2 VaN'= — = R Mà: Ư? = Uỷ + Uỷ =(10U, } + UP = 101 U2 = 100° Ủì # ‘ 100" = 9,95 (V) : 101 Vay hiéu điện thế hiệu dụng giữa hai đầu cuộn thứ cấp để hở là: Ư,= U, NẺ = 19,9(V) 1

III BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM

1 Phát biểu nào sau đây là không chính xác?

A Cuộn sơ cấp của máy biến thế có số vòng dây ít hơn cuộn thứ cấp

B Cuộn sơ cấp và thứ cấp có độ tự cảm lớn để công suất hao phí nhỏ

C Hiệu điện thế hai đẩũ €uộn dây lúôn t lệ thuận với số vòng dây

D Hiệu suất của máy biến thế rất cao từ 98% - 99,5% 2 Phát biểu nào sau đây là không chính xác?

A Máy giản thế thì số vòng dây ở cuộn thứ cấp ít hơn số vòng dây ở cuộn Sơ cấp

B Lõi thép của máy biến thế ghép bằng những lá thép kỹ thuật (thép silic)

cách điện để tránh dòng Fucô và hiện tượng từ trễ

C Cường độ dòng điện qua cuộn dây tỉ lệ thuận với số vòng dây

D Máy biến thế là thiết bị dùng để biến đổi hiệu điện thế cho phù hợp với

điều kiện sử dụng

3 Người ta dùng máy phát điện x:oay chiều 3 pha vì: A Máy có cấu tạo đơn giản

B Máy sử dụng hiện tượng cảm ứng điện từ

Trang 37

C Ít tốn kém vật liệu khi xây đường dây tải điện

D Tạo được từ trường quay trong kỹ thuật Chọn lí do nào hợp lí nhất

4 Trong quá trình chuyển tải điện năng từ nơi sản xuất đến nơi tiêu thụ người ta

thường:

A Mắc dây dẫn theo kiểu hình sao B Mắc dây dẫn theo kiểu hình tam giác

C Mắc phối hợp giữa hình sao và hình tam giác D Mắc dây dẫn song song

5 Điều nào sau đây là đúng khi nói về cấu tạo của máy phát điện xoay chiều:

A Máy phát điện xoay chiểu có hai thành phần cơ bản: phần quay (rôto) và phần đứng yên (stato) B Phần cảm là phần tạo ra từ trường, phần ứng là phân trong đó xuất hiện suất điện động cảm ứng : C Phần cảm cũng gọi là stato, phần ứng cũng gọi là rôto D Cả ba câu đều đúng

6 Rôto của máy phát điện xoay chiều có 3 cặp cực:

Để có dòng điện xoay chiểu tân số f = 50Hz thì rôto phải quay với vận tốc bao nhiêu?

A 3000 vòng/phút B 9000 vòng/phút C 1000 vòng/phút D 500 vòng/phút

7 Rôto của máy phát điện xoay chiểu có 2 cặp cực quay 1500vòng/phút Phần ứng (stato) của máy có 4 cuộn dây giống nhau mắc nối tiếp có từ thông cực đại qua mỗi

vòng dây là 5.10ˆWb Suất điện động hiệu dụng mà máy tạo ra là 120V Tần số f của dòng điện tạo được có giá trị bao nhiêu?

A 25Hz B 60Hz

C 50Hz D 120Hz

8 Điều nào sau đây là đúng khi nói về dòng điện xoay chiều 3 pha:

A Dòng điện xoay chiều ba pha là sự hợp lại của ba dòng điện xoay chiều một pha

B Dòng điện xoay chiều ba pha được tạo bởi máy phát điện xoay chiều ba pha

C Dòng điện xoay chiều ba pha được tạo bởi máy phát điện xoay chiéu ba

pha hay 3 mdy phat dién xoay chiéu m6t pha

D Dòng điện xoay chiểu ba pha là ba dòng điện xoay chiều một pha được

mắc theo kiểu hình sao

9 Một máy phát điện xoay chiểu 3 pha hình sao có hiệu điện thế pha bằng 220V Tải mắc vào mỗi pha giống nhau có điện trở thuần R = 6Q, cảm kháng

Z„ =8Q Hiệu điện thế dây của mạng điện là:

Trang 38

10 Điều nào sau đây đúng khi nói về máy phát điện xoay chiều? A May phát điện xoay chiều biến đổi điện nãng thành cơ nãng

B Máy phát điện xoay chiều biến đổi điện năng thành cơ năng và ngược lại

C May phát điện xoay chiều hoạt đông dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ Và từ trường quay

+ D May phát điện xoay chiều biến đổi cơ năng thành điện năng

11.Có hai máy phát điện xoay chiều Rôto của máy thứ nhất có 2 cặp cực quay

1500 vòng/phút Rôto của máy thứ hai có 6 cặp cực Hỏi rôto của máy thứ hai

phải quay với vận tốc bao nhiêu để có thể đấu hai máy song song nhau

A 1000 vòng/phút B 1500 vòng/phút

€ S00 vòng/phút D 9000 vòng/phút

12 Người ta thiết kế động cơ điện xoay chiều 3 pha vì:

A Dong cd điện xoay chiều 3 pha có tốc độ quay lớn B Động cơ điện xoay chiều 3 pha có công suất lớn

€ Động cơ điện xoay chiều 3 pha mới sử dụng được dòng điện xoay chiều 3 pha D Động cơ điện xoay chiều 3 pha có rôto quay còn stato đứng yên

13 Điều nào sau đây là không chính xác?

A Máy hàn điện thì số vòng dây ở cuộn thứ cấp ít hơn số vòng dây ở cuộn

SƠ cấp

B Lõi thép của máy biến thế ghép bằng những lá thép kỹ thuật (thép silic)

cách điện để tránh dòng Fucô và hiện tượng từ trễ

C Tân số suất điện động ở cuộn sơ cấp và ở cuộn thứ cấp là bằng nhau

D Cường độ dòng điện qua cuộn dây đ lệ thuận với số vòng dây

14 Cuộn sơ cấp của một biến thế có 1100vòng dây mắc vào mạng điện 220V Cuộn thứ cấp có hiệu điện thế hiệu dụng 6V có cường độ dòng điện hiệu dụng 3A Bỏ qua mọi mất mát năng lượng trong biến thế Số vòng dây của cuộn thứ

cấp là:

A 110 vòng B 220 vòng

€ 60vòng D 30 vòng

15 Cuộn sơ cấp của một biến thế có 1100 vòng đây mắc vào mạng điện 220V Cuộn thứ cấp có hiệu điện thế hiệu dụng 6V có dòng điện cường độ hiệu dụng 3A Bỏ qua mọi mất mát năng lượng trong biến | thế Cường độ hiệu dụng của

dòng điện qua cuộn sơ cấp là:

A 8,2.107A B 8,2.10°A

C 10/82A D.4,1.107A

16 Roto cla may phat dién xoay chiều có 2 cặp cực 1500 vòng/phút Phần ứng

(state) của máy có 4 cuộn dây giống nhau mắc nối tiếp có từ thông cực đại qua mỗi vòng dây là 5.10 *Wb Suất điện động hiệu dụng mà máy tạo ra là 120V

Mỗi cuộn dây phần ứng có bao nhiêu vòng?

Trang 39

A 108 vòng B 50vòng

C 54 vòng D 27vòng

17 Điều nào sau đây sai khi nói về hoạt động của máy phát điện xoay chiều: A Ở máy phát điện xoay chiểu có rôto là phẩn ứng ta lấy điện ra mạch ngoài qua trung gian gồm hai vành khuyên và hai chổi quét

B Hai chổi quét nối với hai đầu mạch ngoài và trượt lên hai vành khuyên khi rôto quay

C Hai vành khuyên và hai chổi quét có tác dụng tạo ra dòng điện xoay chiễu ở mạch ngoài

D Ở máy phát điện xồy chiều có rơto là phân cảm ta không có hai vành

khuyên và hai chổi quét

18 Điều nào sau đây là đúng khi nói vể động cơ không đồng bộ ba pha? A Hoạt động dựa vào sóng điện từ

B Sử dụng từ trường quay

C Chuyển hóa cơ năng thành điện năng

D Cả A, B và C đều đúng

19 Điều nào sau đây là đúng khi nói tới cấu tạo của biến thế: A Biến thế có hai cuộn dây dẫn có số vòng giống nhau

B Biến thế có thể chỉ có một cuộn dây

C Cuộn sơ cấp của biến thế mắc vào tải tiêu thụ, cuộn thứ cấp mắc với nguồn điện

D Cuộn sơ cấp của máy biến thế có số vòng dây ít hơn cuộn thứ cấp

21 Một máy phát điện xoay chiểu 3 pha hình sao có hiệu điện thế pha bằng

¿20V Tải mắc vào mỗi pha giống nhau có điện trở thuần R = 6O, cảm kháng Z„ = 8Q Cường độ hiệu dụng của dòng điện qua các tải là:

A 12/7A B.11A

C 38,1A D 22A

Iv BAI TAP CO HUGNG DAN GIAI 7

1 Một máy biến thế có cuộn sơ cấp gồm 2000 vòng dây, cuộn thứ cấp gồm 400 vòng Trong thời gian 1 phút, từ thông biến thiên qua tiết diện thẳng của lõi thép là 10Wb

Tính các suất điện động xuất hiện ở hai đâu của các cuộn sơ cấp và thứ cấp,

từ đó lập biểu thức của hai suất điện động này và suy ra kết luận về mối lên hệ giữa các suất điện động nói trên và số vòng dây của máy biến thế

Giải

Ao 10

Ta có: =wN,.|—| =2000— ~333V

Trang 40

je,| = ne = 4002 = 66,7V At 60 we tt N, €¡ €;

2 Một máy biến thế có lõi sắt hình vành xuyến dùng để tăng thế từ 100V lên

đến 4000V Dùng một dây dẫn vòng qua vành xuyến và nối hai đầu dây với

một vôn kế thì thấy vôn kế chỉ 1V Tính các số vòng dây của cuộn sơ cấp và thứ

cấp của biến thế

Giải

Gọi nụ, n; là số vòng dây của cuộn sơ cấp, thứ cấp