Chinh phục bài tập điện xoay chiều

bo tai lieu bai tap dien xoay chieu giup cac ban lop 11,12 hoac dang on thi dai hoc co the tiep can sau hon vao chuyen de .tai lieu mang den cho doc gia nen tang kien thuc vung chac nhat de chinh phuc bai tap dien xoay chieu chi trong thoi gian ngan.tong hop day du kien thuc co ban va nang cao ,giup ren luyen ky nang thanh thao trong giai cac bai tap dien xoay chieu .chuc cac ban chinh phuc thanh cong chuyen de nay

LOVEBOOK.VN

Lời chúc & kí tặng

Chữ ký và lời chúc của tác giả hoặc thành viên Lovebook

Sách gốc phải có chữ ký của tác giả hoặc của thành viên Lovebook Bất kể cuốn sách nào không có chữ ký đều là sách lậu, không phải do Lovebook phát hành

Đời phải trải qua giông tố nhưng không được cúi đầu trước giông tố!

Đặng Thùy Trâm

Hãy phấn đấu vươn lên không chỉ bằng khối óc mà bằng cả con tim của mình nữa!

Lương Văn Thùy

LOVEBOOK tin tưởng chắc chắn rằng em sẽ

đỗ đại học một cách tự hào và hãnh diện nhất!

Bản quyền thuộc về Công Ty Cổ Phần Giáo Dục Trực Tuyến Việt Nam – VEDU Corp

Không phần nào trong xuất bản phẩm này được phép sao chép hay phát hành dưới bất kỳ hình thức hoặc phương tiện nào mà không có sự cho phép trước bằng văn bản của công ty

CHINH PHỤC

BÀI TẬP VẬT LÍ

TẬP 2 – ĐIỆN XOAY CHIỀU

Sách dành cho:

 Học sinh lớp 12 chuẩn bị cho kì thi Tuyển sinh Đại học, Cao đẳng (KÌ THI THPT QUỐC GIA 2016)

 Học sinh lớp 10, 11: Tự học Vật lí, chuẩn bị sớm và tốt nhất cho KÌ THI THPT QUỐC GIA

 Học sinh mất gốc Vật lí, học kém Vật lí, sợ Vật lí, thiếu phương pháp và kĩ năng giải toán Vật lí

 Học sinh muốn đạt 9,10 trong kì thi Tuyển sinh Đại học, Cao đẳng (KÌ THI THPT QUỐC GIA 2016)

 Học sinh thi học sinh giỏi cấp tỉnh, thành phố cấp trung học cơ sở và trung học phổ thông

 Thí sinh đại học muốn ôn thi lại môn Vật lí

 Người yêu thích môn Vật lí, muốn tìm kiếm một cuốn sách chứa những phân tích, tìm tòi thú vị, sáng

tạo và độc đáo

NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

16 Hàng Chuối – Hai Bà Trưng – Hà Nội Điện thoại: Biên tập – Chế bản: (04) 39714896;

Quản lý xuất bản: (043) 9728806; Tổng biên tập: (04) 397 15011

Fax: (04) 39729436

Chịu trách nhiệm xuất bản:

Giám đốc – Tổng biên tập: TS PHẠM THỊ TRÂM

Biên tập:

Chế bản: CÔNG TY CỔ PHẦN GIÁO DỤC TRỰC TUYẾN VIỆT NAM – VEDU CORP Trình bày bìa: NGUYỄN SƠN TÙNG

Sửa bản in: LƯƠNG VĂN THÙY – NGUYỄN THỊ CHIÊN – TĂNG HẢI TUÂN

Đối tác liên kết xuất bản:

CÔNG TY CỔ PHẦN GIÁO DỤC TRỰC TUYẾN VIỆT NAM – VEDU CORP

Địa chỉ: 101 Nguyễn Ngọc Nại, Thanh Xuân, Hà Nội

SÁCH LIÊN KẾT

CHINH PHỤC BÀI TẬP VẬT LÍ TẬP 2 – ĐIỆN XOAY CHIỀU

Mã số: 1L – 160 ĐH2015

In 1000 cuốn, khổ 29,7 x 21cm tại Nhà máy In Bộ Tổng Tham Mưu – Bộ Quốc Phòng

Địa chỉ: Km13 Ngọc Hồi, Thanh Trì, Hà Nội

Số xuất bản: 549 – 2015/CXB,IPH/13- 114/ĐHQGHN, ngày 15/09/2015

Quyết định xuất bản số: 1391/CXBIPH-QLXB, ngày 15/09/2015

In xong và nộp lưu chuyển quý III năm 2015

Các bạn cảm thấy:

a Bài tập Điện xoay chiều thực là đa dạng và phức tạp, các công thức giải nhanh rất phong phú và khó nhớ trong khi sách giáo khoa viết còn sơ sài, sách tham khảo thì cuốn viết quá ít, cuốn thì viết quá nhiều, rườm rà Làm sao chọn được một cuốn bài tập Vật lí về Điện xoay chiều đầy đủ, dễ hiểu và thú vị?

b Tại sao lại có quá nhiều công thức giải nhanh đến vậy? Làm sao mình có thể học và nhớ được tầm vài chục phương pháp đây, đi thi chắc mình sẽ loạn lên mất

c Tại sao nhiều bài tập cuốn sách luyện thi (đặc biệt là đề thi) lại giải tắt đến vậy? Mình bị mất gốc môn Vật lí, đọc thật khó hiểu trong khi mùa thi đại học, cao đẳng sắp đến gần Làm sao để tìm được một cuốn chuyên đề mà bài toán được giải chi tiết, cụ thể và logic để mình có thể tự tin đi thi đại học được?

d Giá mà có ai đó giúp mình giải quyết những thắc mắc trong quá trình học và luyện thi vật lí, đi học thêm quả thật quá mệt mỏi và không hiệu quả

Nếu bạn gặp phải những vấn đề trên, chắc chắn CHINH PHỤC BÀI TẬP VẬT LÍ – TẬP 2 – ĐIỆN XOAY CHIỀU là cuốn sách mà bạn đang ngày đêm tìm kiếm

Trong cuốn sách này bạn sẽ:

1 Tiếp cận một phương pháp (một lí thuật) giải vật lí Điện xoay chiều hiệu quả - PHƯƠNG PHÁP CHUẨN HÓA SỐ LIỆU - một phương pháp mà bạn chỉ cần dùng đến kiến thức lớp 8, không cần suy nghĩ nhiều, chỉ cần GIẢ SỬ GIÁ TRỊ CỦA MỘT ĐẠI LƯỢNG BẰNG ĐƠN VỊ và BIỂU DIỄN CÁC GIÁ TRỊ CÒN LẠI Phương pháp này giúp bạn giải quyết ngon lành 5 đến 7 câu trong đề thi Quốc gia THPT trong thời gian rất ngắn, đặc biệt là RẤT ĐƠN GIẢN và DỄ DÀNG đến mức làm bạn bất ngờ Hơn nữa, PHƯƠNG PHÁP CHUẨN HÓA SỐ LIỆU còn đóng vai trò là kim chỉ nam cho việc phân tích

đề bài, là cơ sở của các phương pháp khác Với CHUẨN HÓA SỐ LIỆU , bạn sẽ thấy đề thi Quốc gia THPT trở nên rất rõ ràng và có định hướng, không còn dài, phức tạp và mông lung Đặc biệt, PHƯƠNG PHÁP CHUẨN HÓA SỐ LIỆU dùng được cả trong thi trắc nghiệm và thi tự luận PHƯƠNG PHÁP CHUẨN HÓA SỐ LIỆU là kết quả của quá trình nghiên cứu, tìm tòi của bản thân tác giả Nguyễn Đình Yên Sau khi được tác giả cuốn sách sáng tạo ra, phương pháp mới này được tác giả đánh giá là sẽ tạo nên một cuộc cách mạng trong dạy và học lí

2 Tiếp cận 4 phương pháp, kĩ thuật giải toán vật lí bao gồm: PHƯƠNG PHÁP CHUẨN HÓA SỐ LIỆU, PHƯƠNG PHÁP GIẢN ĐỒ VEC – TƠ, PHƯƠNG PHÁP ĐẠI SỐ, PHƯƠNG PHÁP PHỨC HÓA với cách trình bày đi từ cơ sở lí luận của phương pháp, minh hoạ và bài tập áp dụng Với 4 phương pháp này, bạn sẽ có thể giải TOÀN BỘ đề thi đại học từ 2007 đến 2014 phần Dòng điên xoay chiều nói riêng và đa số các câu trong đề thi Quốc gia THPT nói chung một cách dễ dàng mà không cần dùng quá nhiều phương pháp Đương nhiên, để làm 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 thành thạo phương pháp

hoặc sáng tạo mới gần đây của đội ngũ tác giả, như “C thay đổi để (UR + UC) lớn nhất, C thay đổi để (Ud + UC) lớn nhất, số vòng quay roto để UL, UC, URL, URC lớn nhất, tần số góc ω thay đổi để URL,

URC lớn nhất”… CHINH PHỤC BÀI TẬP VẬT LÍ - ĐIỆN XOAY CHIỀU chính là cuốn sách mà bạn hằng mong ước có được

Cuốn sách là kết quả của quá trình lao động miệt mài của tác giả BÙI ĐÌNH HIẾU, hiện tại tác giả đang là sinh viên năm thứ 2 đại học Ngoại thương Hà Nội ) và NGUYỄN ĐÌNH YÊN (Thạc sĩ Vật lí lí thuyết và Vật lí Toán ĐHSP Huế) Cuốn sách là tâm huyết của đội ngũ tác giả với mong muốn giúp các

em học sinh có thể học hoá hiệu quả nhất, nhanh nhất, thú vị nhất để đạt được kết quả tốt nhất trong kì thi Quốc gia THPT sắp tới

Cuốn “Chinh phục bài tập Vât lí – Điện xoay chiều được biên soạn bởi Bùi Đình Hiếu và Nguyễn Đình Yên, hiện đang cộng tác cho Nhà sách Lovebook – nhà sách của học sinh Việt Nam

Nội dung của cuốn sách bám sát chương trình ban cơ bản phần điện xoay chiều lớp 12 – phù hợp với kiến thức thi đại học hiện nay

Chương điện là một chương khó và tương đối chiếm nhiều điểm trong đề thi đại học những năm gần đây và bài tập điện trong đề thi đại học là tương đối khó Nhưng các em, nếu thuộc lí thuyết và vận dụng Toán tốt thì giải toán điện xoay chiều không phải là trở ngại gì đối với các em Với cuốn sách này hai tác giả viết nhằm giúp các bạn hiểu sâu hơn về điện, giúp rèn luyện tốt kĩ năng giải một bài toán điện Tuy nó có thể còn thiếu, nhưng lượng kiến thức này đã đủ để các bạn có thể tự tin “Chinh phục Bài tập Vật Lí” phần “Điện xoay chiều” trong các đề thi thử và các đề thi của Bộ những năm gần đây Mỗi bài tập đều có một hướng dẫn giải hoặc nhiều hơn – đây chỉ là một hướng giải quyết tương đối

là tối ưu, các em hoàn toàn có thể tìm được cho mình những lời giải hay hơn, ngắn hơn, phù hợp cho bản thân

Mặc dù đã dành rất nhiều thời gian và tâm huyết để hoàn thiện cuốn sách nhưng cuốn sách chắc chắn sẽ không thể tránh khỏi sai sót vì thời gian và kiến thức còn hạn chế Chúng tôi rất mong nhận được các ý kiến đóng góp về nội dung của cuốn sách từ các bạn học sinh, sinh viên, các thầy cô giáo để những lần tái bản tiếp theo cuốn sách sẽ được hoàn thiện hơn

Mọi ý kiến đóng góp của các bạn, các thầy cô xin vui lòng gửi về địa chỉ

o Hòm thư điện tử: gopy.lovebook.vn@gmail.com

o Diễn đàn chăm sóc sử dụng sách: vedu.vn/forums/

Đội ngũ tác giả xin chân thành cảm ơn!!!

Đội ngũ tác giả xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, đặc biệt tới bố mẹ - những người đã động viên và hỗ trợ trong suốt quá trình từ khi bắt đầu lên ý tưởng đến khi hoàn thành cuốn sách

Chúng tôi xin gửi lời cảm ơn tới tập thể giáo viên trường THPT Quỳnh Côi, Quỳnh Phụ, Thái Bình, đặc biệt là:

- Cô giáo Hoàng Thị Lan – giáo viên bộ môn Vật lí trường THPT Quỳnh Côi, người đã động viên và hỗ trợ kiến thức rất nhiều cho cuốn sách Nếu không có sự giúp đỡ và tâm huyết của thầy, chắc chắn cuốn sách sẽ không thể được hoàn thành với kết quả tốt nhất Đối với tôi,

cô giáo Lan là một trong những giáo viên mà tôi nể phục nhất vì thầy sở hữu kiến thức Vật lí rất phong phú và sâu sắc, phong cách giảng dạy tâm huyết và sự thân thiện, nhiệt tình đối với học sinh

- Cô giáo Nguyễn Thị Hương - giáo viên bộ môn toán trường THPT Quỳnh Côi Cách tư duy sáng tạo và đột phá trong cách giảng dạy của cô đã có tác động lớn tới nhận thức và tư duy của rất nhiều học sinh, trong đó có tác giả

- Cô Phạm Thị Vân Anh - giáo viên bộ môn Tiếng Anh trường THPT Quỳnh Côi, người

mà tôi luôn kính trọng và ngưỡng mộ về phong cách giảng dạy sư phạm, nghiêm túc và sự nhiệt tình, tâm huyết với sự nghiệp giáo dục phổ thông của cô

Cảm ơn bạn Tăng Hải Tuân (tổ trưởng tổ Vật lí công ty Vedu, đồng thời là admin Diễn đàn Vật lí phổ thông – vatliphothong.vn, sáng lập trang học trực tuyến hocvl.vn) đã cho chúng

tôi những ý kiến đóng góp quý báu để cuốn sách được hoàn thiện hơn

Cuối cùng, chúng tôi xin gửi lời cảm ơn tới anh Lương Văn Thùy – Giám đốc điều hành công ty Vedu – người đã luôn động viên và hỗ trợ chúng tôi trong quá trình hoàn thiện cuốn

sách

Một lần nữa, chúng tôi xin chân thành cảm ơn!!!

1 Bạn nên học theo thứ tự các chủ đề

Cuốn sách này khác với các cuốn sách khác, tác giả khuyên các bạn nên ĐỌC THẬT KĨ ĐÁP ÁN 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 toán đó Các bạn không nên lướt qua đáp án vì đáp án chính là một trong những phần thú vị và giá trị nhất của cuốn sách

2 Đọc có phần bạn không hiểu, bạn nên làm gì?

Đừng ngại ngần, hãy đi hỏi !!!

- Hỏi bạn bè cùng lớp Học thầy không tày học bạn

- Hỏi thầy cô giáo trên lớp

- Hỏi bạn bè trên cộng đồng mạng, ví dụ như Diễn đàn Vật lí phổ thông – vatliphothong.vn – cộng đồng của những bạn đam mê Vật lí

- Bạn hãy đăng những thắc mắc trong quá trình sử dụng sách lên diễn đàn chăm sóc sử

dụng sách của nhà sách Lovebook để được hỗ trợ tốt nhất: vedu.vn/forums/

3 Ghi chú, đánh dấu

Trong quá trình đọc cuốn sách, bạn nên lấy bút màu đánh dấu vào những phần kiến thức

mà bạn hay quên, còn nhầm lẫn, những bài toán mà các bạn làm sai và những phần mà bạn thấy quan trọng Trước khi thi 2 tháng, bạn nên đọc lại toàn bộ cuốn sách vì cuốn sách đã tổng hợp toàn bộ những thứ bạn cần về phần ĐIỆN XOAY CHIỀU, đặc biệt bạn cần xem lại những phần mình đã đánh dấu bằng bút màu trước đây để tránh việc lặp lại sai lầm khi bước vào kì thi chính thức

4 Kết hợp với bộ đề

Trong quá trình sử dụng sách, để đạt được hiệu quả cao nhất, tốt nhất bạn nên có một bộ

đề để luyện tập Vì sao lại thế ?

Các bài tập tự luyện bên dưới sau mỗi chuyên đều là các bài tập cùng dạng đã trình bày nhằm củng cố kiến thức dạng bài tập đó Do đó, để có thể nhớ lâu và có kĩ năng tư duy tổng hợp các kiến thức, các chuyên đề với nhau thì cần phải có một bộ đề để làm

Khi làm đề mà có nhiều phần chưa học, hãy làm những phần mình đã học rồi chứ không nên để đến lúc học xong hết chương trình rồi mới làm

Ví dụ bạn đọc hết cuốn sách này, hãy cứ bỏ đề ra và đặt bút làm, làm hết tất cả các câu thuộc phần điện xoay chiều

Bạn sợ thiếu đề ? Bạn yên tâm rằng, Lovebook có 120 bộ đề nằm trong 3 tập của bộ sách Chinh phục đề thi THPT Quốc gia môn Vật lí với đáp án và lời giải chi tiết cho bạn

MỤC LỤC

Tiết 1 Các bài toán cơ bản, suất điện động, từ thông, tần số, nhiệt lượng 13

Tiết 4 Các đại lượng đặc trưng sử dụng giá trị hiệu dụng, giá trị tức thời 62 Bài toán liên quan tới tổng hợp dao động các dao động điều hòa trong điện xoay chiều 89

CHỦ ĐỀ 2 MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU RLC HIỆN TƯỢNG CỘNG HƯỞNG ĐIỆN 95

Tiết Hiện tượng cộng hưởng điện: Các đặc điểm và điều kiện 95

1 Vấn đề thứ nhất: Điều kiện cộng hưởng và các vấn đề liên quan 95

2 Vấn đề thứ 2: Điều kiện công hưởng và giả thiết R2 = nLC 99

3 Vấn đề thứ 3: Tần số của mạch mắc nối tiếp và tần số của các mạch thành phần 100

CHỦ ĐỀ 3 CÔNG SUẤT MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU KHÔNG PHÂN NHÁNH RLC 102

Phương pháp đánh giá loại hàm số đối với các bài toán điện xoay chiều 128

CHỦ ĐỀ 5 BÀI TOÁN BIỆN LUẬN HỘP KÍN, ĐỘ LỆCH PHA, GIẢN ĐỒ VEC-TƠ 339

PHỤ LỤC ỨNG DỤNG SỐ PHỨC KẾT HỢP VỚI MÁY TÍNH CẦM TAY ĐỂ

TUYỂN TẬP ĐIỆN XOAY CHIỀU

TRONG CÁC KÌ THI THỬ CỦA CÁC TRƯỜNG THPT, THPT CHUYÊN, KÌ THI HSG 516

1 Tăng Hải Tuân (Chủ biên), Trần Văn Quân, Nguyễn Minh Hiệp, Tuyển tập Điện xoay chiều Diễn đàn Vật

lí phổ thông

2 Nguyễn Anh Vinh, Cẩm nang ôn luyện thi Đại học môn Vật lí (2 tập), NXB Đại học Sư phạm Hà Nội

3 Lê Văn Thành, Phương pháp ôn luyện thi Đại học, Cao đẳng môn Vật lí theo chủ đề (2 tập), NXB Đại học

Sư phạm Hà Nội

4 Lê Văn Vinh, Bí quyết ôn luyện thi Đại học đạt điểm tối đa Vật lí (2 tập), NXB Đại học Quốc gia Hà Nội

5 Chu Văn Biên, Bí quyết ôn luyện thi Đại học theo chủ đề môn Vật lí, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội

6 Nguyễn Đăng Tỷ - THPT Trần Văn Kỷ, Phân loại và phương pháp giải một số dạng toán cực trị trong

mạch điện xoay chiều

7 Chu Duy Thắng – THPT Diễn Châu 2, Sáng kiến kinh nghiệm: Sử dụng mối liên hệ giữa chuyển động tròn

đều và dao động điều hoà trên các trục tọa độ để giải một số bài toán mạch điện xoay chiều

8 Nguyễn Văn Đạt, THPT Lạng Giang 1, Bắc Giang, Mạch RLC có tần số góc biến thiên

9 Diễn đàn Vật lí phổ thông – vatliphothong.vn

10 Diễn đàn Thư viện Vật lý – thuvienvatly.com

11 Diễn đàn Violet – viloet.vn

12 Trang tài liệu Lovebook – tailieulovebook.com

13 Đề thi thử Đại học, Cao đẳng các năm của các đơn vị sau:

- THPT Chuyên Đại Học Vinh

- Chuyên Nguyễn Huệ - Hà Nội

- THPT Chuyên Thái Bình

- THPT Chuyên Hà Tĩnh

- THPT Chuyên Phan Bội Châu – Nghệ An

- THPT Chuyên Vĩnh Phúc

- THPT Chuyên Lương Văn Tụy

- THPT Chuyên ĐH Sư phạm Hà Nội

- THPT Tứ Kì - Hải Dương

- GSTT GROUP

- Học sinh giỏi Thái Bình

14 Đề thi Đại học, Cao đẳng, thi THPT Quốc gia chính thức của Bộ Giáo Dục và Đào Tạo từ năm 2008 –

2015

15 Bộ sách giáo khoa cơ bản, nâng cao môn Vật lí lớp 12

Mặc dù đã rất cố gắng trích dẫn tài liệu tham khảo, tuy nhiên, có nhiều tài liệu chúng tôi tham khảo trên mạng chưa rõ nguồn gốc tác giả Vậy nên, khi chúng tôi liệt kê danh mục trên, chắc chắn có những thiếu sót Nếu tác giả và tài liệu nào chưa được liệt kê trên danh mục bên trên, xin vui lòng gửi phản hồi về hòm thư

điện tử: gopy.lovebook.vn@gmail.com để chúng tôi cập nhật và bổ sung Xin chân thành cảm ơn!!!

178 | LOVEBOOK.VN

TIẾT 2: ĐỘ TỰ CẢM BIẾN THIÊN

Xét mạch điện xoay chiều có hiệu hiệu thế hai đầu ổn định :

Ví dụ 1.1: Một đoạn mạch xoay chiều gồm một cuộn dây không thuần cảm có điện trở thuần bằng 40 Ω,

độ tự cảm L (có thể thay đổi được)và một tụ điện có điện dung C 1  mF

10



 mắc nối tiếp với nhau và nối tiếp với một am-pe kế có điện trở không đáng kể Người ta đặt vào hai đầu đoạn mạch trên một điện

áp có thông số 100 V-50 Hz sau đó tiến hành thay đổi L thì thấy số chỉ của am-pe kế là cực đại và bằng 1

A Giá trị của R và L bằng bao nhiêu?

Ví dụ 1.2: Cho mạch điện nối tiếp gồm cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm L có thể thay đổi được, tụ điện

có dung kháng 60 Ω và điện trở thuần 20 Ω Điện áp giữa hai đầu đoạn mạch có giá trị hiệu dụng là 240

V Khi cảm kháng bằng ZL thì điện áp hiệu dụng giữa hai đầu tụ điện đạt giá trị cực đại Um Giá trị của Zm

và Um lần lượt là bao nhiêu?

C

2 2L m

của R khác 0, điều này chỉ có thể xảy ra khi mạch xảy ra hiện tượng cộng hưởng điện mà thôi

(Nếu chưa tin, các bạn có thể coi biểu thức

Nhân xét: Giả thiết về dung kháng của tụ điện bằng 20 (Ω) trong bài toán này thừa, nó được dùng để phần

nào phân tán sự chú ý của người giải quyết vấn đề

2 Vấn đề thứ hai: L biến thiên liên quan tới điện áp giữa hai đầu cuộn cảm

ZC và U là các hằng số không đổi Ta có thể dùng phương pháp khảo sát hàm số

này theo biến số là ZL Tuy nhiên với cách khảo sát hàm số sẽ rất phức tạp Với

phương pháp dùng giản đồ Vecto bài toán này có thể giải dễ hơn và rút ra nhiều

+ Khi

2 2

C L

+ Khi ULmax thì hiệu điện thế tức thời ở hai đầu mạch luôn nhanh pha hơn uRC một góc 900

Hệ quả của điều này là chùm công thức sau:

C L C 2

Với L = L1 và L = L2 mà UL1 = UL2 từ đó cos   o 1 cos        o 2 1 2 2 o

Ví dụ 2.1: Chọn phát biểu sai Mạch điện nối tiếp gồm điện trở thuần, tụ điện và cuộn dây cảm thuần đang xảy ra cộng hưởng Nếu chỉ tăng độ tự cảm của cuộn dây một lượng rất nhỏ thì?

A Điện áp hiệu dụng trên điện trở giảm

B Công suất tỏa nhiệt trên toàn mạch giảm

C Điện áp hiệu dụng giữa hai đầu cuộn cảm giảm

D Điện áp hiệu dụng giữa hai đầu cuộn cảm tăng

Hướng dẫn giải Điều kiện để hiện tượng cộng hưởng xảy ra và UL lớn nhất lần lượt là

L1 C

2 2 2

L2 L1 C

Ví dụ 2.2 Cho đoạn mạch xoay chiều AMB, trong đó AM gồm R và C, MB chứa cuộn thuần cảm có độ tự cảm

L thay đổi được Đặt vào hai đầu đoạn mạch điện áp xoay chiều có biểu thức u 40 2cos t    V Điều chỉnh L thì nhận thấy, khi L = L1 thì điện áp giữa hai đầu cuộn cảm có giá trị cực đại và bằng 50 (V), khi L =

L2 thì điện áp hiệu dụng giữa hai đầu cuộn cảm bằng điện áp hiệu dụng giữa hai đầu đoạn mạch Tỉ số giữa

Z2

Z  , do đó: 1

2

L  Chọn đáp án A

Ví dụ 2.3: [ĐH 2013] Đặt điện áp u = U0cost (U0 và  không đổi) vào hai đầu đoạn mạch mắc nối tiếp gồm điện trở R, tụ điện có điện dung C, cuộn cảm thuần có độ tự cảm L thay đổi được Khi L = L1 và L =

L2 điện áp hiệu dụng ở hai đầu cuộn cảm có cùng giá trị; độ lệch pha của điện áp ở hai đầu đoạn mạch so với cường độ dòng điện lần lượt là 0,52 rad và 1,05 rad Khi L = L0 điện áp giữa hai đầu cuộn cảm đạt cực đại; độ lệch pha của điện áp hai đầu đoạn mạch so với cường độ dòng điện là  Giá trị của  gần giá trị nào nhất sau đây:

+ Khi L L 1 thì điện áp hiệu dụng ở hai đầu cuộn cảm cực đại và bằng U max và điện áp hai đầu mạch sớm L

pha hơn dòng điện ,0 235 ; 0

C

2 2 C L

2 2 C C L1 C C

2 2

L2 C L2 C

LOVEBOOK.VN | 205

TIẾT 3: ĐIỆN DUNG BIẾN THIÊN Xét mạch điện xoay chiều có hiệu hiệu thế hai đầu ổn định có biểu thức u U 0cos  t u V trong đó: R là điện trở, L là một cuộn dây thuần cảm không đổi và C có giá trị thay đổi

Nhận xét: Vì trong công thức tổng trở Z R 2(ZLZC)2R2(ZCZL)2 do đó ta thấy rằng bài toán thay đổi giá trị C cũng giống như bài toán thay đổi giá trị L Do đó khi thực hiện việc khảo sát ta cũng thực hiện tương tự

1 Vấn đề thứ nhất: C biến thiên liên quan tới hiện tượng cộng hưởng



  nên Pr lớn nhất khi và chỉ khi ZL = ZC do đó Z = r..

Mặt khác theo giả thiết ta có o C

A không thay đổi B tăng C giảm nhẹ rồi tăng ngay D giảm

Hướng dẫn giải Ban đầu ZC > ZL Khi tăng C thì ZC giảm nên  2

Chọn đáp án B

Ví dụ 1.4: Một đoạn mạch điện xoay chiều gồm một điện trở thuần có điện trở R, cuộn dây thuần cảm có

độ tự cảm L = 0, 3 H, tụ điện có điện dung C có thể thay đổi được mắc nối tiếp vào nguồn điện xoay chiều

ổn định có điện áp hiệu dụng không đổi bằng U và tần số f = 55 Hz Điện dung của tụ điện có giá trị gần giá trị nào nhất sau đây để điện tích trên bản tụ điện đạt giá trị lớn nhất?

Hướng dẫn giải:

Phân tích: Không ít người trong chúng ta khi lần đầu tiên tiếp xúc với bài toán này tỏ ra lúng túng, và mắc phải sai lầm khi bắt tay vào giải quyết, có nhiều bạn không nhớ chính xác công thức tính điện tích mà tụ tích điện dẫn tới bế tắc, lại có bạn không hiểu thực sự bản chất của công thức tính điện tích ấy Công thức

Q CU mà chúng ta đã được học, và được làm bài tập áp dụng không ít lần trong chương trình Vật lí 10 hiện hành, nhưng tới chương trình lớp 11, nhất là chương trình lớp 12 lại rất ít khi được nhắc lại, hay cung cấp các bài tập vận dụng nó, điều này khiến cho người học không nhớ, hoặc nhớ không đúng về công thức này Trong công thức ấy, U được hiểu là hiệu điện thế giữa hai đầu bản tụ chứ không phải là hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch Để tránh nhầm lẫn, chúng ta nên viết rõ Q CU C Chính vì hiểu sai bản chất công thức như thế, nên họ cho rằng: Q lớn nhất ⟺ C lớn nhất (vì họ cho rằng U không đổi), và chọn đáp án lớn nhất trong các đáp án cho trước!!! Ta có điện tích trên bản tụ điện được tính bởi công thức

Vì chỉ có C thay đổi, các đại lượng khác không đổi nên từ công thức trên ta có Q lớn nhất ⟺ ZL = ZC

Lúc này mạch xảy ra hiện tượng cộng hưởng điện, suy ra điện dung của tụ điện khi đó C 12

L



Thay số liệu vào công thức, chúng ta tìm được giá trị của C xấp xỉ 2, 7912.10-5 (F) Chọn đáp án D

Chú ý: Không ít bạn làm ra kết quả C xấp xỉ 2, 7912.10-5 (F) lại sơ ý chọn nhầm đáp án C 3 µF

Ví dụ 1.4.1 : [Chuyên Thái Bình] Một đoạn mạch điện xoay chiều RLC mắc nối tiếp vào nguồn xoay chiều có điện

áp hiệu dụng không đổi, có tần số f = 55 (Hz), điện trở R = 100 (Ω), hệ số tự cảm là L = 0, 3 (H) Để điện tích cực đại trên bản tụ điện đạt giá trị lớn nhất thì điện dung C của tụ điện có giá trị nào dưới đây?

A ≈14, 46 (μF) B ≈33, 77 (μF) C ≈1102 (μF) D ≈27, 9 (μF)

Ví dụ 1.5: [Quốc học Huế] Đoạn mạch AB gồm hai đoạn mạch AM và MB mắc nối tiếp: đoạn AM chỉ chứa một

tụ điện có điện dung C có thể thay đổi được còn đoạn MB chứa một cuộn cảm thuần có độ tự cảm L nối tiếp với một điện trở thuần có điện trở R Người ta tiến hành đặt vào hai đầu đoạn mạch AB một điện áp xoay chiều ổn định có giá trị hiệu dụng U và tần số f không đổi rồi điều chỉnh giá trị của C để điện áp giữa hai đầu

tụ đạt cực đại thì thấy giá trị cực đại đó bằng 100 V Sau đó, họ thay đổi C đến một giá trị nào đó thì ngừng lại, kết quả là điện áp hiệu dụng giữa hai đầu đoạn mạch MB đạt giá trị lớn nhất Giá trị đó bằng bao nhiêu?

Hướng dẫn giải:

Ta có khi thay đổi C để U lớn nhất thì:C .

2 2 L Cmax

LOVEBOOK.VN | 207

Ví dụ 1.6: Một đoạn mạch xoay chiều AB gồm hai đoạn mạch AM và MB mắc nối tiếp Đoạn mạch AM chỉ gồm cuộn dây có điện trở r và độ tự cảm L, một điện trở thuần R mắc nối tiếp Đoạn mạch MB chỉ có tụ điện có điện dung C thay đổi được Nếu đặt vào hai đầu đoạn mạch AB một điện áp xoay chiều có biểu thức

Có nhiều cách giải bài toán cơ sở: Tìm C để UC lớn nhất: đại số hay giản đồ vec-tơ

Tuy nhiên có rất nhiều sách giải theo hai cách này và khá quen thuộc với nhiều bạn rồi

L C L 2

Ví dụ 2.1: Cho mạch điện nối tiếp gồm điện trở 30 Ω cuộn dây có độ tự cảm 3  H

10 và điện trở thuần 30

Ω và tụ xoay có điện dung thay đổi được C Điện áp giữa hai đầu đoạn mạch có giá trị hiệu dụng là 240 V Khi C = Cm thì điện áp hiệu dụng giữa hai đầu tụ điện đạt giá trị cực đại Um Giá trị của Cm và Um lần lượt

 và một tụ điện có điện dung C (có thể thay đổi được) được mắc nối tiếp với nhau Người

ta tiến hành đặt vào hai đầu mạch điện nói trên một điện áp xoay chiều ổn định có giá trị hiệu dụng không đổi bằng 120 V , tần số xác định bằng 50 (Hz) rồi sau đó tiến hành điều chỉnh giá trị của C thay đổi từ 0  

đến rất lớn thì điện áp hiệu dụng giữa hai bản tụ có đặc điểm nào dưới đây?

A tăng từ 120 V đến   120 5 V sau đó giảm từ   120 5 V đến 0  

B tăng từ 0 đến 120 5 V sau đó giảm từ   120 5 V đến 0  

C tăng từ 120 V đến   120 10 V sau đó giảm từ   120 10 V đến 0  

D giảm từ 120 V đến 0 V sau đó giảm từ 0 đến   120 V  

Hướng dẫn giải:

Cảm kháng của cuộn dây bằng: ZL 200 

Điện áp lớn nhất hai đầu tụ được tính theo công thức đã biết: max 2 2L  

Nếu các bạn chưa hiểu lắm, thì có thể tham khảo lời giải cụ thể, khảo sát kĩ hơn như sau:

Khi C tăng từ 0 tới một giá trị rất lớn thì C 1

ZC

có giá trị CC1 F thì điện áp giữa hai đầu tụ điện và hai đầu cuộn cảm có cùng giá trị và bằng U, đồng thời cường độ dòng điện tức thời chạy trong mạch khi đó có biểu thứci1 2 6cos 100 t  A

Chú ý: Đôi khi chúng ta cần kết hợp điều cực đại và độ lệch pha

Ví dụ 2.4: Đặt điện áp xoay chiều vào hai đầu đoạn mạch AB nối tiếp gồm điện trở R, cuộn dây thuần cảm

có độ tự cảm L, và tụ điện có điện dung C thay đổi được mắc nối tiếp Khi C = C1 thì dòng điện trễ pha

5 Vấn đề thứ thứ 5: Bài toán tần số thay đổi liên quan tới URL và URC

Đây có thể coi là dạng toán hay, lạ và khó hiện nay: hay bởi những tính chất đẹp ẩn chứa trong những công thức giải nhanh của nó mang lại, lạ bởi trước đây, nó chưa từng được khai thác để sử dụng trong các

đề thi thử Đại học, đề thi chính thức tuyển sinh Đại học cao đẳng, đề thi HSG, hay thậm chí các chủ đề thảo luận trong các diễn đàn, trang luyện thi, còn khó là bởi để “công phá” và “chinh phục” được lớp bài toán này, chúng ta cần sử dụng tới một công cụ của Giải tích toán học là đạo hàm, điều mà trước đây, chỉ có dạng toán thay đổi C (hoặc L) để URC (hoặc URL) lớn nhất, vạn bất đắc dĩ chúng ta mới phải dùng tới Không phải trước kia chưa ai từng nghĩ tới hướng giải quyết lớp bài toán này, mà chính xác ra, chưa có ai đủ sự tự tin, thời gian để tìm ra những vẻ đẹp đằng sau sự “khó nhằn” của nó, là bởi nghĩ tới cách “trâu bò” là đạo hàm, khảo sát hàm số cho Vật lí, không mấy ai mặn mà đặt bút để kiếm tìm

Tuy nhiên, vào ngày 3 tháng 5 năm 2013, trên diễn đàn Vật lí phổ thông (www.vatliphothong.vn), thầy Phan Anh Nguyên (sinh 1987, thạc sĩ Vật lí, trung tâm luyện thi đại học PC), với tài khoản Phan Anh Nguyên,

có đăng một chủ đề mới là một bài toán với nội dung như sau, nhân đây, chúng tôi xin được đăng nguyên văn topic đó, các bạn có thể vào diễn đàn để tham khảo: www.vatliphothong.vn/t/2592/:

Bài toán: Cho đoạn mạch AMNB mắc nối tiếp trong đó cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm L = 2 (H) thuộc AM; điện trở R = 200 (Ω) thuộc MN; tụ điện có điện dung C = 200 (µF) thuộc NB Cấp cho đoạn mạch AB điện áp xoay chiều có U = 200 (V) Mắc vào 2 đầu AN vôn kế V1; mắc vào hai đầu MB vôn kế V2

a) Nếu tăng chu kỳ dòng điện từ 0,02 (s) đến 0,2 (s) thì công suất trên đoạn MB thay đổi thế nào?

Vấn đề: Thay đổi ω để URL max:

Ta có

2 2 2 2 2 2 2 2 L

RL 2 2 2

2 2 2 2

LOVEBOOK.VN | 311

Một thời gian sau, trên trang luyện thi Vật lí 5K của mạng xã hội Facebook (http://www.facebook.com/LuyenThiDaiHocVL5K), thầy Hứa Lâm Phong có đăng tải một bài toán đề nghị

có liên quan tới chủ đề này như sau:

[VL5K] Mạch điện xoay chiều AB gồm cuộn cảm thuần có độ tự cảm L, điện trở thuần R và tụ điện có điện dung C mắc nối tiếp Gọi M là điểm nằm giữa cuộn dây và điện trở, N là điểm nằm giữa điện trở và tụ điện Biết rằng điện áp hiệu dụng hai đầu AB không đổi và mạch có tần số góc  thay đổi được Chỉnh

 đến giá trị1 (rad/s) thì điện áp hai đầu UAN đạt cực đại Từ giá trị 1 đó giảm tần số góc đi 40 (rad/s) thì điện áp hai đầu UMB đạt cực đại, khi đó hệ số công suất của mạch bằng 1

7 Giá trị của 1gần với giá trị nào nhất sau đây?

Ngay sau khi bài toán được đăng tải, nó đã được sự quan tâm và chú ý của nhiều người, nhưng nó vô nghiệm Thầy Phong đã chỉnh lại số liệu bài toán đã cho: từ 1

2 4 R

2 R

Y 2 2

Y

2 4 R

1RL

11

2 R

X 2 2

X

2 4 R

1RL

5.1 Bài toán tần số đểURLhoặc URClớn nhất

5.1.1 Bài toán  thay đổi để URLmax

2LC