Đại cương về dòng điện xoay chiều

Điện áp hiệu dụng U ở hai đầu mạch điện trên có giá trị là: Câu 6: Một cuộn dây có độ tự cảm L và điện trở thuần R.. Điện áp hiệu dụng hai đầu đoạn mạch là: Câu 17: Cho mạch AB gồm điện

GV: Trịnh Văn Bình Phương pháp giải bài tập Vật Lý 12 – Chương III

BÀI 12 ĐẠI CƯƠNG VỀ DÒ NG ĐIỆN XOAY CHIỀU.

DẠNG 1: SUẤT ĐIỆN ĐỘNG CẢM ỨNG CỦA KHUNG DÂY.

-Xác định góc φ: là góc tạo bởi véctơ cảm ứng từ B và véctơ pháp tuyến n của mặt phẳngkhung dây tại thời điểm ban đầu t = 0

1.Viết biểu thức từ thông tức thời gửi qua khung giây : ф = Φ0cos(ωt + φ) = NBScos(ωt + φ)Trong đó: + ω là tần số góc = tốc độ góc của khung dây quay quanh trục

+ Ф0= NBS là từ thông cực đại gửi qua khung dây (đơn vị: wb - vêbe)+ N là số vòng dây của khung

+ S là diện tích của khung dây (đơn vị: m2)+ B độ lớn véctơ cảm ứng từ (đơn vị: T - tesla)

2.Viết biểu thức suất điện động tức thời trong khung dây

e = - ф’ = -ωФ0sin(ωt + φ) = -E0sin(ωt + φ) = E0cos(ωt + φ + π/2)

Trong đó: + E0= ωФ0là suất điện động cực đại trong khung dây (đơn vị: V - vôn)

+

20

E

E là suất điện động hiệu dụng trong khung dây (đơn vị: V - vôn)

3.Nếu khung dây kín có điện trở R thì dòng điện xuất hiện trong khung dây là:

+ cường độ dòng điện tức thời: i = e/R = E0/Rcos(ωt + φ + π/2)

+ cường độ hiệu dụng: I = E/R

Chú ý: Nếu khung dây hở thì khi ta nối hai đầu khung dây với moạch ngoài thì trong mạch ngoài

xuất hiện dòng điện xoay chiều và hai đầu mạch xuất hiện điện áp xoay chiều biến thiên cùng tần

số với suất điện động

BÀI TẬP TỰ LUẬN.

Bài1 Một khung dây có diện tích S = 60cm2 quay đều với vận tốc 20vòng trong một giây.Khung đặt trong từ trường đều B = 2.10-2T Trục quay của khung vuông góc với đường cảm ứng

từ, tại thời điểm ban đầu mặt phẳng khung song song với đường cảm ứng từ

a.Xác định chu kì, tần số góc của khung dây

b.Viết biểu thức từ thông xuyên qua khung dây

c viết biểu thức suất điện động trong khung dây

d Nếu khung dây là kín có điện trở 0,5Ώ hãy xác định cường độ hiệu dụng trong khung

ĐS:a T=0,05s, 40π(rad/s) b.  12.10 cos40 t5  (Wb).c. 2cos

Bài 2 Một khung dây dẫn phẳng dẹt hình chữ nhật có 500 vòng dây, diện tích mỗi vòng là 220

cm2 Khung quay đều quanh một trục đối xứng nằm trong mặt phẳng của khung dây với tốc độ

50 vòng/giây, trong một từ trường đều có véctơ cảm ứng từ B

vuông góc với trục quay và có độ

Bài 4 (ĐH 2011) Một máy phát điện xoay chiều một pha có phần ứng gồm bốn cuộn dây giống

nhau mắc nối tiếp, suất điện động xoay chiều do máy phát ra có tần số 50 Hz và có giá trị hiệudụng 100 2 (V) Từ thông cực đại qua mỗi vòng của phần ứng là 5

π(mWb) Số vòng dây trongmỗi cuộn dây của phần ứng là bao nhiêu ?

ĐS: N 1 = N

4 = 100 vòng.

Bài 5 Một khung dây dẫn phẳng quay đều với tốc độ góc ω quanh một trục cố định nằm trong

mặt phẳng khung dây, trong một từ trường đều có véctơ cảm ứng từ vuông góc trục quay củakhung Suất điện động trong khung có biểu thức e = E0cos(ωt + π

2) V Tại thời điểm t = 0, véctơpháp tuyến của mặt phẳng khung dây hợp với véctơ cảm ứng từ một góc bằng bao nhiêu ?

ĐS: φ = π (rad)

BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM.

Câu 1: Một khung dây phẳng, dẹt hình chữ nhật gồm 200 vòng dây quay trong từ trường đều có

cảm ứng từ B = 0,2 T với tốc độ góc không đổi 40 rad/s Tiết diện của khung S = 400 cm2, trụcquay của khung vuông góc với đường sức từ Giá trị cực đại của suất điện động trong khungbằng

Câu 2: Một khung dây quay đều trong một từ trường đều quanh một trục vuông góc với các

đường cảm ứng từ Suất điện động hiệu dụng trong khung là 60 V Nếu giảm tốc độ quay củakhung đi 2 lần nhưng tăng cảm ứng từ lên 3 lần thì suất điện động trong khung có giá trị hiệudụng là

Câu 3: Một khung dây quay đều quanh một trục vuông góc với từ trường đều với tốc độ góc  =

150 rad/s Trục quay vuông góc với các đường cảm ứng từ Từ thông cực đại gửi qua khung là0,5 Wb Suất điện động hiệu dụng trong khung có giá trị bằng

Câu 4: Từ thông qua 1 vòng dây dẫn là  =



210

GV: Trịnh Văn Bình Phương pháp giải bài tập Vật Lý 12 – Chương III

Câu 6:Một khung dây quay đều trong từ trường B

vuông góc với trục quay của khung với tốc

độ n = 1800 vòng/ phút Tại thời điểm t = 0, véctơ pháp tuyến n

của mặt phẳng khung dây hợpvới B

một góc 300 Từ thông cực đại gởi qua khung dây là 0,01Wb Biểu thức của suất điệnđộng cảm ứng xuất hiện trong khung là :

DẠNG 2: SỐ LẦN DÒNG ĐIỆN ĐỔI CHIỀU VÀ THỜI GIAN ĐÈN SÁNG.

1 Biểu thức điện áp tức thời và dòng điện tức thời:

2 Dòng điện xoay chiều i = I0cos(2ft + i)

* Mỗi giây đổi chiều 2f lần

3.Tính thời gian đèn huỳnh quang sáng trong một chu kỳ

Cách 1:

Khi đặt điện áp u = U0cos(t + u) vào hai đầu bóng đèn,

biết đèn chỉ sáng lên khi u ≥ U1

-Nếu đèn chỉ sáng khi u m thì giải phương trình u=m

-Tìm t1và t2trong cùng một nửa chu kì: ∆t=t2-t1

-Với thời gian hoạt động của đèn là ∆t khá lớn so với chu kì T của dòng điện xoay chiều thì thời

2

)( 2 1 t2 t1

T

t t t

N     với N: Số nửa chu kì(T/2) trong thời gian ∆t

ĐS: 100 lần đèn sáng.

BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM.

Câu 1: Cường độ của một dòng điện xoay chiều có biểu thức i = 4cos120t (A) Dòng điện này

A có chiều thay đổi 120 lần trong 1 s B có tần số bằng 50 Hz

C có giá trị hiệu dụng bằng 2 A D có giá trị trung bình trong một chu kì bằng 2 A

Câu 2: Một dòng điện xoay chiều có cường độ i = 2 2 cos(100 t + /2) (A) thì trong 1 s dòng

điện đổi chiều

Câu 3: Các đèn ống dùng dòng điện xoay chiều có tần số 50 Hz sẽ

A phát sáng hoặc tắt 50 lần mỗi giây B phát sáng hoặc tắt 25 lần mỗi giây

C phát sáng hoặc tắt 100 lần mỗi giây D sáng đều không tắt

Câu 4:Một chiếc đèn nêôn đặt dưới một hiệu điện thế xoay chiều 119V – 50Hz Nó chỉ sáng lên

khi hiệu điện thế tức thời giữa hai đầu bóng đèn lớn hơn 84V Thời gian bóng đèn sáng trongmột chu kỳ là bao nhiêu?

A Δt = 0,0100s B Δt = 0,0133s C Δt = 0,0200s D Δt = 0,0233s

2

2

GV: Trịnh Văn Bình Phương pháp giải bài tập Vật Lý 12 – Chương III

Câu 5: Một đèn nêon đặt dưới hiệu điện thế xoay chiều có giá trị hiệu dụng 220V và tần số

50Hz Biết đèn sáng khi hiệu điện thế giữa hai cực không nhỏ hơn 155V Tỉ số giữa thời gianđèn sáng và thời gian đèn tắt trong một chu kỳ là bao nhiêu?

Câu 6: Một đèn ống được mắc vào mạng điện xoay chiều u t )V

2100cos(

Câu 7: Một bóng đèn ống được mắc vào mạng điện xoay chiều tần số f = 50Hz, điện áp hiệu

dụng 220V Biết rằng đèn chỉ sáng khi điện áp giữa hai cực của đèn đạt giá trị u  110 2 V.Thời gian đèn sáng trong 1s là

3

DẠNG 3: ĐIỆN LƯỢNG QUA TIẾT DIỆN DÂY DẪN.

-Điện lượng qua tiết diện dây dẫn trong thời gian dt rất nhỏ là: dq=idt

-Điện lượng truyền qua tiết diện dây dẫn trong thời gian từ t1đến t2là:

trong thời gian nửa chu kì kể từ lúc i=0 là bao nhiêu?

Câu 3: Dòng điện i2 cos100 t A( )chạy qua dây dẫn Điện lượng chạy qua một tiết điện dâytrong khoảng thời gian từ 0 đến 0,15s là:

3( )

6( )

BÀI 13 CÁC MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU.

1.Đoạn mạch chỉ có điện trở thuần R: u R cùng pha với i, ( = u–i= 0)

Z

 với ZL=L là cảm kháng

-Đặt điện áp uU 2 cos tvào hai đầu một cuộn cảm thuần thì cường độ dòng điện qua nó cógiá trị hiệu dụng là I Tại thời điểm t, điện áp ở hai đầu cuộn cảm thuần là u và cường độ dòngđiện qua nó là i Hệ thức liên hệ giữa các đại lượng là :

Lưu ý: Cuộn thuần cảm L cho dòng điện không đổi đi qua hoàn toàn (không cản trở).

3.Đoạn mạch chỉ có tụ điện C: u C chậm pha hơn i là/2, ( = u–i= -/2)

GV: Trịnh Văn Bình Phương pháp giải bài tập Vật Lý 12 – Chương III

22

2

2 2

2 0

2

2 0

i U

u I

cường độ dòng điện qua cuộn dây có biểu thức i=3 2 cos(100πt+

31,8 F.Hiệu điện thế đặt hai đầu tụ điện là:





C i = cos(100t + /2)(A) D i = 1cos(100t – /2)(A)

Câu 2: Đặt điện áp u200 2 os(100 t+ )c   (V) vào hai đầu đoạn mạch chỉ có cuộn thuầncảm L 1(H)

GV: Trịnh Văn Bình Phương pháp giải bài tập Vật Lý 12 – Chương III

Câu 8 Đặt điện áp u U cos( t0 )

Câu 9 Khi tần số dòng điện xoay chiều chạy qua đoạn mạch chỉ chứa tụ điện tăng lên 4 lần thì

dung kháng của tụ điện

A Tăng lên 2 lần B Tăng lên 4 lần C Giảm đi 2 lần D Giảm đi 4 lần Câu 10 Khi tần số dòng điện xoay chiều chạy qua đoạn mạch chỉ chứa cuộn cảm tăng lên 4 lần

thì cảm kháng của cuộn cảm

A Tăng lên 2 lần B Tăng lên 4 lần C Giảm đi 2 lần D Giảm đi 4 lần Câu 11 Khi đặt một điện áp một chiều 12 V vào hai đầu một cuộn dây thì có cường độ 0,24 A

chạy qua cuộn dây Khi đặt điện áp xoay chiều có giá trị 130 V, tần số 50 Hz, vào cuộn dây đó

thì có cường độ hiệu dụng 1 A chạy qua Độ tự cảm của cuộn dây có giá trị bằng

A 1 ( ) H B 1, 2 ( ) H C 1, 3 ( H) D 2 ( ) H

BÀI 14 MẠCH RLC MẮC NỐI TIẾP.

DẠNG 1: TỔNG TRỞ - CƯỜNG ĐỘ DÒNG ĐIỆN - HIỆU ĐIỆN THẾ.

1 Tính tổng trở bằng công thức.

C L 2

) Z Z (

R

2

) U U

(

U

oC oL 2

oR 2

b Tính cường độ dòng điện hiệu dụng trong mạch

c Tính hiệu điện thế hiệu dụng hai đầu mỗi phần tử trong đoạn mạch trên

ĐS: a.10 2(V);b.11 2(A);c.U R U L 110 2(V).

Bài 2 Cho đoạn mạch điện xoay chiều như hình vẽ:

b Tính cường độ dòng điện hiệu dụng trong mạch.

c Tính hiệu điện thế hiệu dụng hai đầu mỗi phần tử

trong đoạn mạch trên

a Tính cường độ dòng điện hiệu dụng trong mạch

b Tìm hiệu điện thế hiệu dụng hai đầu bóng đèn và hai đầu tụ điện

ĐS: a.0,24A ; b.72V, 96V.

Bài 5 Cho mạch điện xoay chiều như hình 2 Biết R = 200 Ω, L = 2/πH,

C = 10-4/πF Đặt vào hai đầu mạch điện một điện áp xoay chiều có

biểu thức u = 100 10cos100πt(V).Tính số chỉ của Ampe kế

ĐS: 1A

Bài 6 Mạch điện gồm điện trở R = 50 Ω, cuộn thuần cảm có độ tự cảm L = 2/ πH và tụ điện C =

10-4/πF mắc nối tiếp Điện áp xoay chiều hai đầu đoạn mạch có Giá trị hiệu dụng U = 120V, tần

số f = 50Hz Tính cường độ hiệu dụng qua R

GV: Trịnh Văn Bình Phương pháp giải bài tập Vật Lý 12 – Chương III

A I = 0,25 A B I = 0,50 A C I = 0,71 A D I = 1,00 A

Câu 4: Một đoạn gồm một cuộn dây thuần cảm có cảm kháng 10  và tụ điện có điện dung

F

C 2104

 mắc nối tiếp Dòng điện chạy qua mạch có biểu thức i I0cos(100  t ) (A)

Mắc thêm vào đoạn mạch một điện trở thuần R bằng bao nhiêu để Z Z L  Z C ?

Câu 5: Một đoạn mạch gồm một điện trở thuần R mắc nối tiếp với cuộn cảm thuần L Biết điện

áp hiệu dụng ở hai đầu điện trở R là UR= 40 V và điện áp hiệu dụng ở hai đầu cuộn cảm L là UL

= 30 V Điện áp hiệu dụng U ở hai đầu mạch điện trên có giá trị là:

Câu 6: Một cuộn dây có độ tự cảm L và điện trở thuần R Đặt vào hai đầu cuộn dây một điện áp

không đổi 12V thì dòng điện qua cuộn dây là 4 A Nếu đặt một điện áp xoay chiều 12V – 50Hz

vào hai đầu cuộn dây thì cường độ hiệu dụng của dòng điện là 1,5 A Độ tự cảm của cuôn dây là:

 Đặt vào hai đầu đoạn mạch một điện áp xoay chiều u5 2cos100 t (V) Biết

số chỉ của vôn kế ở hai đầu điện trở R là 4 V Cường độ dòng điện chạy trong mạch có giá trị là:

Câu 8: Điện áp đặt vào hai đầu một đoạn mạch R, L, C không phân nhánh Điện áp hiệu dụng

hai đầu mạch là 100V, hai đầu R là 80V , hai bản tụ C là 60V Mạch điện có tính cảm

kháng.Tính điện áp hiệu dụng hai đầu L:

Câu 9: Cho đọan mạch RLC mắc nối tiếp, cuộn dây thuần cảm Đặt vào 2 đầu đoạn mạch 1 điện

áp xoay chiều, người ta đo được các điện áp hiệu dụng ở 2 đầu R, L, C lần lượt là U R= 30V; UL

= 80V; UC= 40V Điện áp hiệu dụng UABở 2 đầu đoạn mạch là :

Câu 10: Cho một đoạn mạch xoay chiều nối tiếp gồm điện trở R, cuộn dây thuần cảm L và tụ C,

đặt vào hai đầu đoạn mạch điện áp u50 2 cos(100 t V) , lúc đó ZL= 2ZC và điện áp hiệu dụng

hai đầu điện trở là UR= 30V Điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn dây là:

Câu 11: Cho mạch điện như hình vẽ với UAB = 300(V), UNB =

140(V), dòng điện i trễ pha so với uAB một góc  (cos = 0,8),

cuộn dây thuần cảm Vôn kế V chỉ giá trị:

A 100V B 200V C 300V D 400V

Câu 12: Chọn câu đúng Cho mạch điện xoay chiều như hình vẽ

(Hình 3) Người ta đo được các điện áp UAM = 16V, UMN = 20V,

UNB= 8V Điện áp giữa hai đầu đoạn mạch AB là:

R

B C L

Câu 13: Chọn câu đúng Cho mach điện xoay chiều như hình vẽ

(Hình 4) Người ta đo được các điện áp UAN=UAB = 20V; UMB=

12V Điện áp UAM, UMN, UNBlần lượt là:

A UAM= 12V; UMN= 32V; UNB=16V B UAM= 12V; UMN= 16V; UNB=32V

C UAM= 16V; UMN= 24V; UNB=12V D UAM= 16V; UMN= 12V; UNB=24V

Câu 14: Cho đoạn mạch điện gồm điện trở thuần R , cảm thuần L ,tụ điện C nối tiếp , đặt vào

2 đầu đoạn mạch điện áp hiệu dụng 100 2V, Vôn kế nhiệt đo điện áp các đoạn: 2 đầu R là100V ; 2 Đầu tụ C là 60V thì số chỉ vôn kế khi mắc giữa 2 đầu cuộn cảm thuần L là

Câu 15: Đặt vào hai đầu mạch điện RLC nối tiếp một điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng

không đổi thì điện áp hiệu dụng trên các phần tử R, L, và C đều bằng nhau và bằng 20V Khi tụ

bị nối tắt thì địện áp hiệu dụng hai đầu điện trở bằng:

Câu 16: Điện áp đặt vào hai đầu một đoạn mạch R, L, C không phân nhánh Điện áp hai đầu R

là 80V, hai đầu L là 120V, hai bản tụ C là 60V Điện áp hiệu dụng hai đầu đoạn mạch là:

Câu 17: Cho mạch AB gồm điện trở thuần R mắc nối tiếp với cuộn dây có độ tự cảm L, R0 Biết

U = 200V, UR= 110V, Ucd= 130V Biết cường độ qua mạch là I = 2A Tính R0

Câu 18: Cho đoạn mạch điện xoay chiều như hình vẽ, trong đó L là cuộn thuần cảm Cho biết

UAB= 50V, UAM= 50V, UMB= 60V Khi này điện áp URcó giá trị:

Câu 21: Một đoạn mạch gồm một điện trở thuần mắc nối tiếp với một tụ diện Biết điện áp hiệu

dụng ở hai đầu đoạn mạch là 100 V, ở hai đầu điện trở là 60 V Điện áp hiệu dụng ở hai đầu tụđiện là

Câu 22: Mạch điện xoay chiều gồm điện trở R40 nối tiếp với cuộn cảm thuần L Điện áphiệu dụng giữa hai đầu mạch là 100 V, giữa hai đầu cuộn cảm thuần là 60V Cường độ hiệu dụngtrong mạch là

GV: Trịnh Văn Bình Phương pháp giải bài tập Vật Lý 12 – Chương III

Bài 1 Dùng một vôn kế để đo điện áp hiệu dụng giữa hai đầu của mỗi phần tử trong đoạn mạch

RLC mắc nối tiếp ta thu được điện áp hiệu dụng hai đầu điện trở thuần, hai đầu cuộn thuần cảm,hai đầu tụ điện lần lượt là: U1 = 30V, U2= 70V, U3 = 40V Hãy tìm điện áp hai đầu đoạn mạchRLC, độ lệch pha giữa điện áp hai đầu đoạn mạch so với cường độ dòng điện chạy qua mạch

4);

(2

Bài 2 Cho mạch điện xoay chiều RLC không phân nhánh Biết các giá tri điện áp hiệu dụng:

UR= 15V, UL= 20V, UC= 40V

a.Tìm điện áp hiệu dụng hai đầu đoạn mạch AB

b.Tìm góc lệch pha giưa uABso với i

ĐS: a.25V ; b.-0,927(rad).

Bài 3 Cho mạch điện AB theo thứ tự gồm tụ điện mắc nối tiếp với cuộn dây thuần cảm L và

điện trở R Gọi M là điểm nối giữa tụ điện và cuộn dây Biết UAM= 2 V, UMB= 3 V, UAB = 1

V Độ lệch pha giữa uABvà i là bao nhiêu?

Câu 1: Cho đoạn mạch RLC nối tiếp có UL=UR=UC/2 thì độ lệch pha giữa điện áp hai đầu đoạnmạch với dòng điện qua mạch là:

Câu 4: Cho đoạn mạch xoay chiều RLC mắc nối tiếp Biết các điện áp hiệu dụng UR= 10 3 V,

UL= 50 V, UC= 60 V Điện áp hiệu dụng giữa hai đầu đoạn mạch và độ lệch pha giữa điện áphai đầu đoạn mạch so với cường độ dòng điện chạy trong mạch có giá trị là

Câu 6: Cho đoạn mạch điện xoay chiều gồm R và C mắc nối tiếp Hiệu điện thế hai đầu đoạn

mạch có biểu thức u  100 2cos100 t(V)  Dòng điện trong mạch có giá trị hiệu dụng là 3A vàlệch pha

 



DẠNG 3: BIỂU THỨC CƯỜNG ĐỘ TỨC THỜI BIỂU THỨC ĐIỆN ÁP TỨC THỜI.

* Những lưu ý khi viết biểu thức cường độ dòng điện và hiệu điện thế đối với dòng điện xoaychiều:

GV: Trịnh Văn Bình Phương pháp giải bài tập Vật Lý 12 – Chương III

A

B N

* Dựa vào giả thiết đề cho để tìm U hoặc I;

* Biểu thức tìm  từ biểu thức tính độ lệch pha của hiệu điện thế so với cường độ dòng điện:tan =

Bài 1 Cường độ dòng điện i = 2cos(100 πt - π

6) A chạy trong đoạn mạch điện xoay chiều chỉ cócuộn thuần cảm L = 1

π (H) và điện trở R = 100 (Ω) mắc nối tiếp Viết biểu thức điện áp giữa haiđầu đoạn mạch

Bài 3 Một đoạn mạch điện gồm có điện trở thuần R = 40Ω mắc nối tiếp với cuộn cảm thuần có

L = 0,4/π H Cường độ dòng điện chạy qua mạch có biểu thức )

6100cos(

12100

 Hãy viết biểu thức điện áp hai đ ầu

đoạn mạch AB, AN, MN, NB, AM

ĐS:

Bài 5 Một mạch điện xoay chiều gồm một điện trở

thuần R = 40Ω, một cuộn cảm thuần L = 0.8/π H và một tụ điện có điện dung C = 2.10-4/ π F mắcnối tiếp Cường độ dòng điện qua mạch có biểu thức i = 3cos100 πt (A) Viết biểu thức điện ápgiữa hai đầu mạch điện

Bài 6 Cho mạch điện xoay chiều như hình vẽ Biết R = 30 Ω, C = 10-3/4π F.

Điện áp giữa hai đầu đoạn mạch AB )( )

4100cos(

a.Tính số chỉ trên các dụng cụ đo

b.Viết biểu thức cường độ dòng điện qua mạch ( bỏ qua điện trở

của dây nối và các dụng cụ đo không làm ảnh hưởng đến mạch

Bài 8 Cho đoạn mạch RLC nối tiếp, cuộn dây

thuần cảm (Hình 3) Điện áp tức thời hai đầu đoạn

mạch là u 60 2cos100 t(V) Cho biết UAD =

c.Tính độ lệch pha giữa hiệu điện thế và cường độ dòng điện

d.Viết biểu thức của hiệu điện thế tức thời giữa hao đầu mạch

ĐS: a 80  ; 50  ; 50  b. 120cos100 ( ); 240cos 100 ( ); 150cos 100 ( )

Hình 3

Hình 2

GV: Trịnh Văn Bình Phương pháp giải bài tập Vật Lý 12 – Chương III

Câu 2 Cho đoạn mạch gồm điên trở R  200 , và tụ điện C 0,318.104F, mắc nối tiếp nhau.Điện áp giữa hai đầu mạch có biểu thức u 220 2cos(100 t) (V) Biểu thức cường độ dòngđiện tức thời trong mạch có dạng:

2100cos(

56,

2100cos(

Câu 7: Đoạn mạch gồm một cuộn dây có điện trở thuẩn R, độ tự cảm L và một điện dung có

dung kháng 70  mắc nối tiếp Biết hiệu điện thế ở hai đầu đoạn mạch là

Câu 8: Đặt hiệu điện thế u  200 2cos200t(V)vào hai đầu đoạn mạch gồm một cuộn dây và tụđiện mắc nối tiếp Dùng vôn kế nhiệt (có Rv rất lớn) đo hiệu điện thế hai đầu cuộn dây và tụđiện thì cùng chỉ 200(V) Biểu thức hiệu điện thế hai đầu cuộn dây l à:

10 4(F); hiệu điện thế 2 đầumạch là u=120 2 cos100 t (V), thì cường độ dòng điện trong mạch là

GV: Trịnh Văn Bình Phương pháp giải bài tập Vật Lý 12 – Chương III

Câu 13: Một đoạn mạch điện gồm điện trở R = 50 mắc nối tiếp với cuộn thuần cảm L = 0,5/(H) Đặt vào hai đầu đoạn mạch một điện áp xoay chiều u = 100 2 cos(100t - /4) (V) Biểuthức của cường độ dòng điện qua đoạn mạch là:

A i = 2cos(100t - /2) (A) B i = 2 2 cos(100t - /4) (A)

C i = 2 2 cos100t (A) D i = 2cos100t (A)

Câu 14: Khi đặt điện áp không đổi 30V vào hai đầu đoạn mạch gồm điện trở thuần mắc nối tiếp

với cuộn cảm thuần có độ tự cảm 1

4(H) thì dòng điện trong đoạn mạch là dòng điện một chiều

có cường độ 1 A Nếu đặt vào hai đầu đoạn mạch này điện áp u150 2 cos120 t (V) thì biểuthức của cường độ dòng điện trong đoạn mạch là

+ uRcùng pha i  cùng phương cùng chiều với trục I: nằm ngang

+ uLnhanh pha so với i  vuông góc với trục I: hướng lên

+ uCchậm pha so với i  vuông góc với trục I: hướng xuống

Phương pháp:

Xét tổng véc tơ: U      UR UL UC Từ điểm ngọn của véc tơ ta vẽ nối tiếp véc tơ

(gốc của trùng với ngọn của ) Từ ngọn của véc tơ vẽ nối tiếp véc tơ Véc tơtổng U 

có gốc là gốc của và có ngọn là ngọn của véc tơ cuối cùng (Hình 3)

Quy tắc: L - lên; C – xuống; R – ngang: Vận dụng quy tắc vẽ này ta bắt đầu vẽ giản đồ véc

tơ cho bài toán mạch điện xoay chiều như sau!

Lưu ý: Độ dài các véctơ là các giá trị

điện áp hiệu dụng hoặc trở kháng

- Biểu diễn các số liệu lên giản đồ

- Dựa vào các hệ thức lượng trong tam

giác để tìm các điện áp hoặc góc chưa

biết:

>>Tam giác thường:

a2= b2+ c2– 2bc.cosA; a b c

>>Tam giác vuông:

Bài 1.Một mạch điện xoay chiều gồm R = 50  , một tụ điện có điện dung C mắc nối tiếp Điện

áp giữa hai đầu đoạn mạch sớm pha hơn điện áp giữa hai bản tụ điện một góc π

6 Dung khángcủa tụ điện bằng bao nhiêu ?

ĐS: Z C = 50 3(  ).

Bài 2 Cho đoạn mạch xoay chiều như hình vẽ.

Trong đó uAB = 50 cost (V) ;UAN = 50 V ; UC = 60 V Cuộn

dây L thuần cảm Xác định ULvà UR

ĐS: U L = 30 V; U R = 40 V.

Bài 3 Cho đoạn mạch điện xoay chiều như hình vẽ.

Trong đó UAB = 40 V; UAN = 30 V; UNB = 50 V Cuộn dây L thuần

cảm Xác định URvà UC

ĐS: U R = 24 V; U C = 18 V.

LU



RU



RU



CU



LU



CU



2

GV: Trịnh Văn Bình Phương pháp giải bài tập Vật Lý 12 – Chương III

Bài 4 Cho đoạn mạch xoay chiều như hình vẽ Trong đó cuộn dây là thuần cảm Đặt vào hai đầu

đoạn mạch AB điện áp xoay chiều uAB= U0cos(100t + ) thì ta có điện áp trên các đoạn mạch

Bài 6 Đặt điện áp u = 220 2cos100t (V) vào hai đầu đoạn mạch AB gồm hai đoạn mạch AM

và MB mắc nối tiếp Đoạn AM gồm cuộn cảm thuần L

mắc nối tiếp với điện trở thuần R, đoạn MB chỉ có tụ

điện C Biết điện áp giữa hai đầu đoạn mạch AM và điện

áp giữa hai đầu đoạn mạch MB có giá trị hiệu dụng bằng nhau nhưng lệch pha nhau 2π

Bài 8 Một cuộn dây có điện trở thuần r, độ tự cảm L ghép nối tiếp với một tụ điện có điện dung

C vào nguồn hiệu điện thế uAB= U0cos100πt (V) Ta đo được các

hiệu điện thế hiệu dụng hai đầu cuộn dây, hai đầu tụ điện và hai

đầu mạch là như nhau Udây= UC = UAB Xác định độ lệch pha

giữa udâyvà uC

ĐS: φ uAM/uMB = 120 0

Bài 9 Cho đoạn mạch xoay chiều như hình vẽ Trong đó cuộn dây L là

thuần cảm Đặt vào hai đầu đoạn mạch AB điện áp xoay chiều uAB= 50

cos(100t - ) (V) thì điện áp giữa hai đầu đoạn mạch AM có

biểu thức là uL= 100 cos100t (V) Tìm biểu thức điện áp giữa hai đầu đoạn mạch MB

BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM.

Câu 1:Đặt điện áp u = U0cos100t (V) vào hai đầu đoạn mạch AB gồm hai đoạn mạch AM và

MB mắc nối tiếp Đoạn mạch AM gồm điện trở thuần 100 3mắc nối tiếp với cuộn cảm thuần

có độ tự cảm L Đoạn mạch MB chỉ có tụ điện có điện dung

410

Câu 2: Trên đoạn mạch xoay chiều không phân nhánh có bốn điểm theo đúng thứ tự A, B, C và

D Giữa hai điểm A và B chỉ có tụ điện, giữa hai điểm B và C chỉ có điện trở thuần, giữa haiđiểm C và D chỉ có cuộn dây thuần cảm Điện áp hiệu dụng hai điểm A và D là 100 3V vàcường độ hiệu dụng chạy qua mạch là 1A Điện áp tức thời trên đoạn AC và trên đoạn BD lệchpha nhau

F và cuộn cảm có hệ số tụ cảm L Đặt vào hai đầu đoạn mạch đó một điện áp xoay chiều có tần

số 50Hz thì điện áp giữa hai đầu điện trở thuần R sớm pha

Câu 5 Cho mạch điện LRC nối tiếp theo thứ tự trên Biết R là

biến trở, cuộn dây thuần cảm có L = 4/(H), tụ có điện dung C = 10-4/(F) Đặt vào hai đầu đoạnmạch một điện áp xoay chiều ổn định có biểu thức: u = U0.sin100t (V) Để điện áp uRLlệch pha

/2 so với uRCthì R bằng bao nhiêu?

A R = 300 B R = 100 C R = 100 2 D R = 200

Câu 6 Cho một mạch điện RLC nối tiếp R thay đổi được, L = 0,8/ H, C = 10-3/(6) F Đặt vàohai đầu đoạn mạch một điện áp có biểu thức: u = U0.cos100t Để uRLlệch pha /2 so với u thìphải có

DẠNG 5: BÀI TOÁN ĐỘ LỆCH PHA CỦA u SO VỚI u

GV: Trịnh Văn Bình Phương pháp giải bài tập Vật Lý 12 – Chương III

Cách 1: Sử dụng giản đồ véc tơ.

Cách 2: Phương pháp đại số:

2 1 2

1 2

u u

= φ1 u i

- φ2

u i

tan φ1 u i

; tan φ

2

u i

rồi thay vào (*)

Cách 3: Tính trực tiếp φ

1 2

u u

- φ2

u i

VD: * Mạch điện ở hình 1 có u AB và u AMlệch pha nhau 

-Ở đây 2 đoạn mạch AB và AM có cùng i và u ABchậm pha hơn

* Mạch điện ở hình 2: Khi C = C1và C = C2(giả sử C1> C2) thì i1và i2lệch pha nhau 

Ở đây hai đoạn mạch RLC1và RLC2có cùng u AB

Gọi 1 và 2 là độ lệch pha của u AB so với i 1 và i 2thì có 1

d Hiệu điện thế đánh thủng của tụ điện là 400V, hỏi

hiệu điện thế giữa hai đầu AB phải là bao nhiêu để C không bị đánh thủng

a Lập biểu thức hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch AN

b Lập biểu thức hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch MB

Bài 5.Cho mạch điện như hình vẽ UAN = 150V, UMB =

200V, uAN và uMB vuông pha với nhau, cường độ dòng điện

tức thời trong mạch có biểu thức i  Iocos100  t (A) Biết

cuộn dây là thuần cảm Hãy viết biểu thức uAB

ĐS:uAB  139 2 cos 100   t  0,53  (V)

Bài 6 (ĐH- 2008) Một cuộn dây có điện trở thuần R và độ tự cảm L mắc nối tiếp với một tụ

điện, đặt vào hai đầu đoạn mạch một một hiệu điện thế xoay chiều có hiệu điện thế hiệu dụngkhông đổi Khi đó hiệu điện thế hai đầu cuộn dây lệch pha

GV: Trịnh Văn Bình Phương pháp giải bài tập Vật Lý 12 – Chương III

BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM.

Câu 1 Đoạn mạch điện xoay chiều gồm điện trở thuần R = 30 () mắc nối tiếp với cuộn dây có

hệ số tự cảm L và điện trở r Điện áp hiệu dụng ở hai đầu cuộn dây là 120 V Dòng điện trongmạch lệch pha π

6 so với điện áp hai đầu đoạn mạch và lệch pha

π

3 so với điện áp hai đầu cuộndây Cường độ hiệu dụng dòng qua mạch bằng bao nhiêu ?

A 3 3(A) B 3 (A) C 4 (A) D 2 (A)

Câu 2 Đặt một điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng U vào hai đầu đoạn mạch AB gồm cuộn

cảm thuần có độ tự cảm L, điện trở thuần R và tụ điện có điện dung C mắc theo thứ tự như trên.Gọi UL, UR, UClà điện áp hai đầu mỗi phần tử Biết điện áp giữa hai đầu đoạn mạch AB lệch phaπ

2 so với điện áp hai đầu NB (đoạn NB gồm R và C) Hệ thức nào dưới đây là đúng ?

Câu 6 Cho đoạn mạch RLC nối tiếp, giá trị của R đã biết, L cố định Đặt một điện áp xoay chiều

ổn định vào hai đầu đoạn mạch, ta thấy cường độ dòng điện qua mạch chậm pha /3 so với điện

áp trên đoạn RL Để trong mạch có cộng hưởng thì dung kháng ZCcủa tụ phải có giá trị bằng

A R = 50  B R = 150 3  C R = 100 D R = 100 2 

Câu 8: (ĐH- 2009) Một đoạn mạch xoay chiều gồm R,L,C mắc nối tiếp Biết cảm kháng gấp đôi

dung kháng Dùng vôn kế xoay chiều (có điện trở rất lớn) đo điện áp giữa hai đầu tụ điện và giữahai đầu điện trở thì số chỉ của vôn kế như nhau Độ lệch pha giũa hai đầu đoạn mạch so cường độdòng điện trong mạch là:

Câu 10: Cho mạch điện R, L, C mắc nối tiếp với uAB 200 2cos100t(V) Số chỉ trên hai vôn

kế là như nhau nhưng giá trị tức thời của chúng lệch pha nhau

MBvà u

AB lệch phanhau 900 Tần số f của dòng điện có giá trị là:

Câu 13: Cho mạch điện xoay chiều như hình vẽ, cuộn dây thuần

cảm Biết UAM= 80V ; UNB= 45V và độ lệch pha giữa uANvà uMB

là 900, Điện áp giữa A và B có giá trị hiệu dụng là :

L A

B C

L,r

GV: Trịnh Văn Bình Phương pháp giải bài tập Vật Lý 12 – Chương IIIu=U0cos100 t(V) Để điện áp hai đầu đoạn mạch cùng pha với điện áp hai đầu R thì giá trị độ

từ cảm của cuộn dây là

- Coi cuộn dây có điện trở thuần r như một điện trở thuần r nối tiếp với cuộn cảm thuần L

- Tổng trở của cuộn dây: Z cd  r2 Z L2  r2 ( L  )2

- Tổng trở của cả đoạn mạch RLC nối tiếp là: Z  (Rr)2 (Z LZ C)2

- Độ lệch pha giữa điện áp hai đầu đoạn mạch RLC với cường độ dòng điện là:

r R

Bài 1: Một đoạn mạch điện xoay chiều gồm điện trở

thuần R=180 , một cuộn dây có r=20  , độ tự cảm

cả mắc nối tiếp với nhau Dòng điện qua mạch có cường

độ i=cos(100 t) (A) Lập biểu thức của điện áp tức thời giữa hai đầu đoạn mạch.

ĐS : u=224cos(100 t+0,463) (V)

Bài 2: Cho đoạn mạch điện AB gồm R với UR=U1, và L với UL=U2 Điện trở thuần R=55 mắcnối tiếp với cuộn dây có độ tự cảm L Khi đặt vào hai đầu đoạn mạch một điện áp u=200 2cos100 t(V) thì điện áp hiệu dụng giữa hai đầu điện trở R và hai

cuộn dây lần lượt là U1=100V và U2=130V

b R=200  ; L=0,48 (H); i=0,2. 2 cos(100 t+0,2 )  (A)

Bài 4: Cho mạch điện xoay chiều như hình vẽ 4 Biết u AB 100 2 cos100 t V( )

Các điện áp hiệu dụng UAM= 100V; UMB= 120V

a.Tính góc lệch của uAB so với i

b.Cho C = 10,6μF Tính R và L; Viết i?

ĐS : a tan -1 (3/4) =0,6435(rad) =0,2 (rad)

b R= 200  ; L=0,48 (H); i= i=0,2. 2 cos(100 t+0,2 )  (A)

Bài 5 Cho mạch điện xoay chiều gồm một điện trở thuần, một cuộn dây và một tụ điện Biết

a.Viết biểu thức cường độ dòng điện qua mạch

b.Viết biểu thức điện áp hai đầu mạch gồm cuộn dây và tụ điện

c.Xác định điện áp hiệu dụng ở hai đầu điện trở thuần, cuộn dây và tụ điện

ĐS: a. i1, 2 2 cos(100 t0, 2 ) ( ) A b.u48 5 cos(100 t0, 2 ) ( ) V

c. U R 72V ; U d 13, 7V ; U C 120V

Bài 6: Cho mạch điện như hình 5 Điện áp giữa hai đầu mạch

là u65 2cos t(V) Các điện áp hiệu dụng là UAM= 13V

UMB= 13V; UNB= 65V Công suất tiêu thụ trong mạch là 25w

a.biết công suất tiêu thụ của R là P1= 70W

b.biết công suất tiêu thụ của cuộn dây là P0= 90w

Bài 9 Đoạn mạch xoay chiều không phân nhánh gồm một điện trở hoạt động R1 = 24 , mộtcuộn dây có điện trở hoạt động R2  16 và có độ tự cảm L

a Cảm kháng , dung kháng, tổng trở của cuộn dây và tổng trở của đoạn mạch

b Biểu thức của cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch; điện áp ở hai đầu cuộn dây

M

Hình 5

BHình 6

Hình 7

B A

GV: Trịnh Văn Bình Phương pháp giải bài tập Vật Lý 12 – Chương III

ĐS:

Bài 10 Cho mạch điện xoay chiều như hình vẽ Tần số f =

50Hz;

310

   Các máy đo có ảnh hưởng không

đáng kể đối với dòng điện qua mạch Vôn kế V2chỉ 82V

Hãy tìm số chỉ của cường độ dòng điện, vôn kế V1, vôn kế

V3và vôn kế V

ĐS:

Bài 4 Cho mạch điện xoay chiều như hình vẽ.

Điện áp ở hai đầu đoạn mạch u AB 25 2cos100 ( ) V

a Cường độ dòng điện qua mạch

b Điện áp giữa hai đầu tụ điện và ở hai đầu đoạn mach

ĐS:

Bài 12 Một cuộn dây khi mắc vào nguồn điện không đổi U1= 100V thì cường độ dòng điện quacuộn dây là I1 = 2,5 A, khi mắc vào nguồn điện xoay chiều U2 = 100V, f = 50Hz thì cường độdòng điện qua cuộn dây là I2= 2 A Tính điện trở thuần của cuộng dây và hệ số tự cảm L

ĐS:R40 ; L0.096H

BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM

Câu 1: Cho mạch điện xoay chiều gồm một cuộn dây có hệ số tự cảm L = 0,1

 H và có điện trởthuần r = 10 mắc nối tiếp với một tụ điện có điện dung C = 500 F

π  Đặt vào hai đầu đoạnmạch một điện áp xoay chiều có tần số f = 50Hz và điện áp hiệu dụ ng U = 100V, pha ban đầubằng 0 Biểu thức của dòng điện qua mạch: