Câu 1 (ĐH Khối A – 2009) : 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 n[r]
Trang 1Dạng 2 : ĐỘ LỆCH PHA – CUỘN DÂY KHÔNG THUẦN CẢM (CÓ ĐIỆN TRỞ TRONG r )
Đt : 0914449230 1 Email : ngvuminh249@yahoo.com
I Cuộn dây có điện trở trong r khác 0 : Khi đề bài có nói đến cuộn dây không thuần cảm thì ta phải chú
ý đến các vấn đề sau :
Khi mắc cuộn dây có điện trở r và độ tự cảm L vào mạch điện xoay chiều, ta xem cuộn dây như đoạn
mạch r nối tiếp với L có giản đồ vectơ như hình vẽ dưới:
+ Tổng trở cuộn dây ( không được gọi là cuộn cảm nữa ): Zcd = r2+ZL 2 Trong đó: ZL = L.ω
+ Điện áp hai đầu cuộn dây không còn là u L mà phải là u dây
+ Khi viết biểu thức udây ta phải tính d L
Z tan φ
r
= (0 φd π
2
< < ) + Tổng trở cuộn dây không thuần cảm : 2
Z = r +Z
+ u dây lúc này không còn sớm pha hơn i góc π
2
+ Các biểu thức tính sẽ có thay đổi :
I
d U
Z= (r R)+ +(Z −Z )
Độ lệch pha
Hệ số công suất
AB
tanφ
C
R r cosφ
+ +
Công suất cả đoạn
Công suất trên cuộn
dây
2 r
P =I r
Cách nhận biết cuộn dây có điện trở thuần r:
-Xét toàn mạch, nếu: Z ≠ R2+(Z L−Z C)2 ; U ≠ U R2 +(U L−U C)2 hoặc P ≠ I2R; hoặc cosϕ ≠
Z
R
Æ thì cuộn dây có điện trở thuần r ≠ 0
-Xét cuộn dây, nếu: Ud ≠ UL hoặc Zd ≠ ZL hoặc Pd ≠ 0 hoặc cosϕd ≠ 0 hoặc ϕd ≠
2
π
Æ thì cuộn dây có điện trở thuần r ≠ 0
VD 1 : Cho mạch điện xoay chiều gồm điện trở R = 25Ω , cuộn dây có
điện trở r = 5Ω ; L 0,2H
π
= ; C 10 3F
6π
−
= Điện áp hai đầu đoạn mạch là uAB =100cos (314t) (V)
R r, L C
M N
A B
Ud uuur
Iur
r
U uur
UL
uuur
C
d
ϕ
Trang 2a) Viết biểu thức dòng điện trong mạch (ĐS : i 2cos(100πt 53 )
180 A
π
b) Tìm công suất trên cuộn dây và công suất trên toàn mạch điện Tính hệ số công suất của đoạn mạch ?
Giải :
………
………
………
………
………
………
………
………
VD 2 : R = 180Ω , cuộn dây có r = 20 , L = 0,64HΩ π 2 ≈ H, C = 32,8μF π 4 10− ≈ F Dòng điện qua mạch: i=cos314t(A)≈cos100πt(A) Hãy viết u hai đầu đoạn mạch ………
………
………
VD 3 : Đặt hiệu điện thế xoay chiều u 120 2 cos (100 t π) (V) 6 π = + vào hai đầu của một cuộn dây không thuần cảm thì dòng điện trong mạch có biểu thức i 2cos(100πt ) 12 A π = − Điện trở thuần r của cuộn dây có giá trị là bao nhiêu ………
………
………
VD 4 : Cho mạch điện như hình vẽ , trong đó 4 10 C π − = F , L = 1 2π H, r = 10Ω , R = 40Ω Biểu thức dòng điện trong mạch i = 2 2cos 100πt (A)
a Tính tổng trở của mạch ? viết biểu thức uAB và u cuộn dây
b Độ lệch pha ϕ và Công suất của toàn mạch ? ……….…
………
……….…
………
……….…
VD 5 : Cho mạch điện hình vẽ , biết: R = 40Ω, C= 2,510−4F
π
A B
M N
C
N M
C
M
Trang 3và:uAM=80cos100π t(V);uMB 200 2 cos(100 t 7 ) (V)
12
π π
= + r và L có giá trị là bao nhiêu ?
……….…
………
……….…
……….…
VD 6 : Cho mạch điện như hình vẽ Biết 4 10 C π − = F, 1 2 L π = H, uAB= 200cos100πt(V) Điện áp uAM chậm pha 6 π so với dòng điện qua mạch và dòng điện qua mạch chậm pha 3 π so với u MB Tính r và R? ( Đs 50 3 3 r= Ω và R=100 3Ω ) C A R L,r B M ……….…
………
……….…
……….…
VD 7 : Cho mạch điện xoay chiều như hình vẽ bên Biết uAB=50 2cos100π t(V) Các điện áp hiệu dụng UAE = 50V, UEB = 60V a Tính góc lệch pha của uAB so với i Đt : 0914449230 3 Email : ngvuminh249@yahoo.com b Cho C=10,6μF Tính R và L.Viết i ? ……….…
………
B C L,r A E ……….…
……….…
……….…
………
……….…
……….…
B N C A R M L,r VD 8 : Cho mạch điện như hình bên UAB = U = 170V UMN = UC = 70V; UMB = U1 = 170V; UAN = UR = 70V a/ Chứng tỏ cuộn dây có điện trở thuần r b/ Tính R, C, L và r Biết i= 2cos100πt(A) ……….…
………
……….…
……….…
……….…
Trang 4VD 9 (ĐH – 2008) : Cho đoạn mạch điện xoay chiều gồm cuộn dây mắc nối tiếp với tụ điện Độ lệch pha của hiệu
điện thế giữa hai đầu cuộn dây so với cường độ dòng điện trong mạch là
3
π Hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai đầu
tụ điện bằng 3 lần hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai đầu cuộn dây Độ lệch pha của hiệu điện thế giữa hai đầu
cuộn dây so với hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch trên là A 0 B
2
π C
3
π
− D 2
3
π
……….…
……….…
……….…
……….…
VD 10 : Cho mạch điện xoay chiều hình cos
( ) ⎩ ⎧ = Ω = ≈ Ω = ) ( 100 cos 2 200 90 , 2 , 1 384 70 V t u r H H R AB π π ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎨ = ,L 0 R r,L B A M Hãy lập biểu thức của: a) Cường độ tức thời trong mạch b) Điện áp tức thời giữa hai đầu cuộn dây ……….…
……….…
……….…
……….…
……….…
……….…
……….…
……….…
BT Về Nhà R r,L B A M Bài 1 : Cho mạch điện xoay chiều tần số f=50Hz R=10 ,r =0,L=0,032Ω π 10 1 ≈ H UAB=100V Tính: a) Tổng trở của đoạn mạch b) Cường độ dòng điện hiệu dụng c) Điện áp hiệu dụng giữa hai đầu mỗi phần tử Bài 2 : Cho mạch điện xoay chiều tần số f = 50Hz R=17,3Ω≈10 3 Ω , r=0, L=0,096 π 10 3 ≈ A R r,L C B N M H UAB=100V Tính: a) Tổng trở của đoạn mạch b) Cường độ dòng điện hiệu dụng c) Điện áp hiệu dụng giữa hai đầu mỗi phần tử Bài 3 : Cho mạch điện xoay chiều hình cos ( ) ⎪⎩ ⎪ ⎨ ⎧ + = ≈ = Ω = ≈ = Ω = ) ( 645 , 0 100 cos 7 , 1 100 32 , 30 , 4 , 0 128 , 0 , 50 A t i F F C r H H L R π μ π μ π R r,L C B A N M Hãy lập biểu thức u giữa: a) Hai đầu đoạn mạch b) Hai đầu cuộn dây
Bài 4 : Cho mạch điện xoay chiều hình cos
Trang 5( )
=
Ω
=
) ( 100 cos 2 100
3 10
V t
⎪⎩
⎪
⎨
⎧
=
=
; 159
, 8 , 31
F C
r H L
μ
Bài 5 : Cho L=31,8mH Cho điện áp:u AM =100 2cos100πt(V),
) )(
3
2 100 cos(
2
A
M
C
a) Tính r, C b) Viết uAB
II Độ lệch pha :
+ Độ lệch pha giữa điện áp và cường độ dòng điện : L C L
R r
tanφ
C
Nếu φ 0> thì u sớm pha hơn i Nếu φ 0< thì u trễ pha hơn i
+ Độ lệch pha giữa điện áp và điện áp : Δ = φ φ1 − φ2
φ1 là độ lệch pha giữa u1 và i và φ2 là độ lệch pha giữa u2 và i
+ Hai đoạn mạch AM gồm R 1 L 1 C 1 nối tiếp và đoạn mạch MB gồm R 2 L 2 C 2 mắc nối tiếp có
U AB = U AM + U MB ⇒ u AB ; u AM và u MB cùng pha ⇒ tanϕAB = tanϕAM = tanϕMB
+ Hai đoạn mạch R 1 L 1 C 1 và R 2 L 2 C 2 cùng u hoặc cùng i có pha lệch nhau Δϕ
Đt : 0914449230 5 Email : ngvuminh249 @yahoo.com
Với L 1 C
1
1
tan
R
−
2
2
tan
R
2
C
−
ϕ = (giả sử ϕ1>ϕ2)
Δϕ = π/2 (vuông pha nhau) thì tanϕ1 tanϕ2 = −1.
2
− → đoạn mạch chỉ chứa C
π 2 + → đoạn mạch chỉ chứa L
π (− ;0) → đoạn mạch chứa R, C
2 π (0; ) 2 + → đoạn mạch chứa R, L
A
N
M
VD 1 : Cho mạch điện như hình vẽ, KhiUR UL 1U
2
= = C thì dòng điện trong mạch sẽ
A Sớm phaπ
2so với điện áp hai đầu đoạn mạch B Trễ pha
π
2so với điện áp hai đầu đoạn mạch
C Sớm phaπ
4so với điện áp hai đầu đoạn mạch D Trễ pha
π
4so với điện áp hai đầu đoạn mạch
Trang 6VD 2: Một đoạn mạch có biểu thức u U 2cosωt= và i I 2cos(ωt π
2)
= + Đoạn mạch chứa dụng cụ :
A R B Tụ điện C Cuộn dây thuần cảm D R, C
VD 3 : Đặt hiệu điện thế u U c= 0 osωt vào hai đầu đoạn mạch nối tiếp RLC có LC= 22 ω và RC = 1 ω Cường độ dòng điện tức thời trong mạch là I, lúc đó: A u chậm pha π/ 4 so với i B u nhanh pha π/ 2 so với i C u nhanh pha π/ 4 so với i D u chậm pha π/ 2 so với i ………
………
………
VD 4 (ĐH Khối A – 2008) : Cho đoạn mạch điện xoay chiều gồm cuộn dây có điện trở thuần R, mắc nối tiếp với tụ điện Biết hiệu điện thế giữa hai đầu cuộn dây lệch pha 2 π so với hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch Mối liên hệ giữa điện trở thuần R với cảm kháng ZL của cuộn dây và dung kháng ZC của tụ điện là A R2 = ZC(ZL – ZC) B R2 = ZC(ZC – ZL) C R2 = ZL(ZC – ZL) D R2 = ZL(ZL – ZC) ………
………
………
………
VD 5 : Một đoạn mạch điện xoay chiều AB gồm tụ điện C, điện trở R và cuộn dây có độ tự cảm L, điện trở r Biết hiệu điện thế uAB và hiệu điện thế hai đầu cuộn dây lệch pha nhau 90 0 Tìm mối liên hệ giữa R,r,L,C A r = RLC B R = rLC C L = CRr D C = LRr VD 6 : Điện áp xoay chiều đặt vào hai đầu đoạn mạch RLC mắc nối tiếp có tấn số f Giá trị điện dung C tính theo độ tự cảm L, điện trở R và tần số f là: I r 4 π A 1 (2 ) C f fL R π π = − B 1 2 (2 ) C f fL R π π = − U ur C 1 (2 ) C f fL R π π = + D 1 2 (2 ) C f fL R π π = + VD 7 : Cho mạch xoay chiều như hình vẽ Đặt điện áp xoay chiều 2 cos( ) (V) u=U ωt vào giữa hai đầu đoạn mạch thì thấy uAN vuông pha với uMB Tìm mối liên hệ giữa R, L, C :
A L = CR2 B R2 = LC2 C R = L/C D RC2 = L3 ………
………
VD 8 : Cho mạch điện như hình vẽ, uAB π và biểu
thức cường độ dòng điện qua mạch là
220 2 cos(100πt ) V
4
π
thể chứa những phần thử nào ?
4 2 cos(100πt ) A
3
L
A B
M N
L
A B
X
Trang 7A L B C C L và R D R và C
………
………
VD 9 : Cho mạch điện như hình vẽ, hộp đen X chứa 2 trong 3 phần tử R, L, C mắc nối tiếp Biết rằng khi đặt một
điện áp xoay chiều biểu thứcuAB 210 2 cos(100πt π)
4
=
Đt : 0914449230 7 Email : ngvuminh249@yahoo.com
V + thì biểu thức cường độ dòng điện qua mạch là i 2 2 cos(100πt 2π)
3
A Khẳng định nào sau đây là đúng
A Hộp đen gồm R và C nối tiếp B Hộp đen gồm R và L nối tiếp
C Hộp đen gồm L và C nối tiếp D Không tồn tại hộp thỏa YCBT
………
………
VD 10 : Cho mạch điện như hình vẽ, hộp đen X chứa 2 trong 3 phần tử R, L, C mắc nối tiếp Biết rằng khi đặt một
điện áp xoay chiều biểu thứcuAB 100cos(100πt π)
3
dòng điện qua mạch là i 2cos(100πt π)
6
A Khẳng định nào sau đây là đúng ?
A Hộp đen gồm R và C nối tiếp B Hộp đen gồm R và L nối tiếp
C Hộp đen gồm L và C nối tiếp D Không tồn tại hộp thỏa YCBT
………
………
VD 11 : Cho mạch điện xoay chiều AB như hình trên Hộp kín X chứa một
trong ba phần tử R, L, C Biết dòng điện qua mạch nhanh pha so với điện áp
uAB Mạch X chứa các phần tử nào ?
A R B L
C Tụ C D Không có khả năng này
………
………
VD 12 : Cho mạch điện xoay chiều AB như hình trên Hộp kín X chứa một
trong ba phần tử R, L, C Biết uAB nhanh pha π
3 so với dòng điện qua mạch
Mạch X chứa các phần tử nào ?
A R B L
C Tụ C D Không có khả năng này
………
………
VD 13 : Chọn phát biểu đúng khi nói về cường độ hiệu dụng của dòng điện xoay chiều
A Cường độ hiệu dụng đo được bằng ampe kế một chiều
B Giá trị của cường độ hiệu dụng đo được bằng ampe kế xoay chiều
C Cường độ hiệu dụng của dòng điện xoay chiều bằng cường độ dòng điện không đổi
D Giá trị của cường độ hiệu dụng được tính bởi công thức I = 2I0, trong đó là cường độ cực đại của dòng
điện xoay chiều
0
I
VD 14 : Vôn kế và ampe kế xoay chiều là những dụng cụ dùng để đo
X
X
Trang 8u
xoay chiều
p có R = 30Ω Biết i sớm pha π/3 so với u ở hai đầu mạch, cuộn dây có ZL= 70Ω Tổng
ánh, cường độ dòng điện sớm
………
BÀI TẬP TỰ LUẬ A giá trị tức thời của điện áp và cường độ dòng điện xoay chiều B giá trị trung bình của điện áp và cường độ dòng điện xoay chiề C giá trị cực đại của điện áp và cường độ dòng điện xoay chiều D giá trị hiệu dụng của điện áp và cường độ dòng điện VD 15 : Nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều dựa trên A từ trường quay B hiện tượng quang điện C hiện tượng tự cảm D hiện tượng cảm ứng điện từ VD 16: Mạch RLC nối tiế trở Z và ZC của mạch là: A Z = 60 Ω; ZC =18 Ω B Z = 60 Ω; ZC =12 Ω C Z = 50 Ω; ZC =15 Ω D Z = 70 Ω; ZC =28 Ω ………
………
………
………
VD 17 (ĐH Khối A – 2007): Trong một đoạn mạch điện xoay chiều không phân nh pha φ (với 0 < φ < 0,5π) so với hiệu đi ế đầu đoạn mạch Đoạn mạch đ A gồm điện trở thuần và tụ điện B chỉ có cuộn cảm C gồm cuộn thuần cảm (cảm thuần) và tụ điện D gồm điện trở thuần và cuộn thuần cảm (cảm thuần) ………
………
N Bài 1 : Cho mạch điện như hình vẽ Biết uAB =56,6cos(100πt) V R L A B a) Dòng điện qua ống dây là 10 A và trễ pha so với điện áp hai đầu đoạn π mạch một góc 3 Tìm R và L ? b) Mắc nối tiếp với đoạn mạch trên một tụ điện C thì thấy dòng điện sớm pha hơn điện áp hai đầu đoạn mạch góc π 6 Tìm C ? ………
………
………
………
………
………
chiều như hình vẽ , đặt điện áp xoay chiều ………
Bài 2 : Cho mạch xoay u U 2cos(100πt) (V)= vào giữa hai đầu đoạn mạch thì thấy điện áp giữ iện áp giữa hai đầu đoạn mạch Bi a hai đầu cuộn dây lệch pha 900 so với đ ết ; R 80= Ω; r 20= Ω L 1/ (H)= π R r,L C A B Hãy xác định điện dung C (ĐS : 10 4 − ) 1, 2π ………
………
Trang 9………
Đt : 0914449230 9 Email : ngvuminh249@yahoo.com ………
i 3 : Cho mạ điện R, L, C như hình vẽ
………
Bà ch mắc nối tiếp 200 L mH π = , C 1000 F 4π R r, L C M N A B μ = , r = 0 Biế và nhanh pha u mạch một góc t i 2cos(100πt) A= hơn điện áp hai đầ π a) Xác định R
4 b) viết uAN ……… ………
Bài 4 : Cho mạch điện R, L, C mắc nối tiếp như hình vẽ, ………
………
………
………
………
……… …
π C 2 = 1000 L= mH; 4 10 R L C N A B F − ; R = 100 Tìm f biết uΩ NB lệch pha π 2 π so với uAB và UAB không đổi (ĐS : f =50 2Hz) ………
………
………
………
………
……… ……….…
Bài 9 : Mạch nối tiếp có: UR = 13V; Ucd = 13V; UC = 65V; u = 65 2 cosωt ; công suất tiêu thụ P = 25W Điện trở thuần của cuộn dây là bao nhiêu ?
………
………
………
………
………
………
Bài 10 (ĐH Khối A – 2007) : Đặt vào hai đầu đoạn mạch điện RLC không phân nhánh một hiệu điện thế xoay … chiều có tần số 50 Hz Biết điện trở thuần R = 25 Ω, cuộn dây thuần cảm (cảm thuần) có L = 1/π H Để hiệu điện thế ở hai đầu đoạn mạch trễ pha π/4 so với cường độ dòng điện thì dung kháng của tụ điện là bao nhiêu ? ………
………
………
Trang 10ạch xoay chiều R, L, C không phân nhánh,
………
Bài 11 (ĐH Khối A – 2007) : Dòng điện chạy qua một đoạn mạch có biểu thức i = I0cos100πt Trong khoảng thời gian từ 0 đến 0,01s cường độ dòng điện tức thời có giá trị bằng 0,5I0 vào những thời điểm ………
………
Bài 12 : Cho m R= 50 2 Ω, U=U RL= 100 2V, U C = 200V Tính công suất tiêu ………… …………
mạch điện gồm thụ của mạch ? ………
………
………
……… … ………
Bài 13 : Cho R, L, C mắc nối tiếp Biết L H π =0, 2 , C= 31,8μF, f = 50Hz, hiệu điện thế hiệu dụng hai đầu đoạn mạch là U 200 2(V) = Nếu công suất tiêu thụ của mạch là 400W thì R có những giá trị nào ? ………
………
………
……… …
Bài 14 : Cho mạch điện như hình vẽ : L = 318mH uAB =200 2 cos(2πft) V với f = 50Hz thì điện á ụng 2 ……… ………
p hiệu d đầu M và B là UMB = 100V Tính điện ung C ? (ĐS : C = d 15,9 Fμ ) ……… ………… ………… ………
………
………
R C L A B M ……… … … … ………
Bài 15 : Mạch R, L, C có ZL = Ω 50 ; ZC= 100 Ω; R 50 3= Ω ; uAB =U 2 cos(2πft) V Tính độ lệch pha giữa uAB ………
ạch R, L, C có đối với i và độ lệch pha của uAM đối với i, suy ra độ lệch pha giữa uAB với uC ………
………
………
……… ………
Bài 16 : Cho m UR =10 3 V; UAB = 20 V ; UC = 30 V và mạch có tính cảm kháng Tính độ lệch pha giữa uAB và uLC ? ………
………
