Bài 14. Mạch có R, L, C mắc nối tiếp

Đặt điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng 200 V và tần số không đổi vào hai đầu A và B của đoạn mạch mắc nối tiếp theo thứ tự gồm biến trở R, cuộn cảm thuần có độ tự cảm L và tụ điện [r]

Trang 1

CHƯƠNG ĐIỆN XOAY CHIỀU

PHẦN MẠCH ĐIỆN RLC PHẦN I TÓM TẮT LÍ THUYẾT

1/ Biểu thức hiệu điện thế tức thời và dòng điện tức thời:

u = U0cos(t + u) và i = I0cos(t + i)

Với  = u – i là độ lệch pha của u so với i, có    

2/ Dòng điện xoay chiều i = I0cos(2ft + i) mỗi giây đổi chiều 2f lần

3/ Dòng điện xoay chiều trong đoạn mạch R,L,C

 Đoạn mạch chỉ có điện trở thuần R:

o  = u – i = 0: uR cùng pha với i,

o

U I R

 hay

0 0

U I R



 Đoạn mạch chỉ có cuộn thuần cảm L:

o  = u – i = /2: uL nhanh pha hơn i góc /2

U I Z

 hay

0 0

L

U I Z



với Z L = L là cảm kháng Lưu ý: Cuộn thuần cảm L cho dòng điện không đổi đi qua hoàn toàn (không cản trở).

 Đoạn mạch chỉ có tụ điện C:

o  = u – i = -/2: uC chậm pha hơn i góc /2,

U I Z

 hay

0 0

C

U I Z

 với

Lưu ý: Tụ điện C không cho dòng điện không đổi đi qua (cản trở hoàn toàn).

 Đoạn mạch RLC không phân nhánh

o Hiệu điện thế tức thời giữa hai đầu A, B là :

u = uR + uL + uC

o Giá trị hiệu dụng : U =  

2 2

U  U U

Trang 2

o Tổng trở: Z =  

2 2

  > 0: (u sớm pha đối với i) mạch có tính cảm kháng thì.

  < 0: (u trễ pha đối với i) mạch có tính cảm kháng.

+ Khi ZL > ZC   > 0 thì u nhanh pha hơn i : mạch có tính cảm kháng

+ Khi ZL < ZC   < 0 thì u chậm pha hơn i: mạch có tính dung kháng

+ Khi ZL = ZC   = 0 thì u cùng pha với i: cộng hưởng dòng điện

 Tổng trở của đoạn mạch đạt giá trị cực tiểu : Zmin = R

 Cường độ hiệu dụng trong mạch đạt giá trị cực đại : Imax =

U R

Trang 3

 Công suất tiêu thụ cực đại: Pmax = I2.R = U.I =

2

U R

5/ Công suất toả nhiệt: P = UIcos = I 2 R

Nhiệt lượng tỏa ra trong thời gian t: Q = I 2 Rt = UIcos t

Lưu ý: chỉ có R tiêu thụ điện năng, còn tụ điện và cuộn dây (thuần cảm) không tiêu thụ điệnnăng

6/ Mạch có R thay đổi

Dạng 1 Tìm R để mạch tiêu thụ cùng một công suất là P

Cần giải phương trình: P = I2R =  

2 2

Dạng 1 Tìm C để: Tổng trở đạt giá trị cực tiểu, Dòng điện đạt cực đại, Công suất đạt cực đại, U

và i cùng pha, Hệ số công suất đạt cực đại, UL = UC hoặc uL = - uC  Cộng hưởng

2





Trang 4

C C

R + Z 2Z

- +1ZZ

L

L max

R và UAB trễ pha hơn i

Nếu phần tử R, L mắc liên tiếp nhau thì URL UAB

Dạng 6 Thay đổi C có hai giá trị C 1 và C 2 mà I 1 = I 2 hoặc Z 1 = Z 2 hoặc P 1 = P 2

hoặc cosφ 1 = cosφ 2 thì:

Dạng 1 Tìm L để: Tổng trở đạt giá trị cực tiểu, Dòng điện đạt cực đại, Công suất đạt cực đại, U

và i cùng pha, Hệ số công suất đạt cực đại, UL = UC hoặc uL = - uC  Cộng hưởng

Dạng 2 Tìm L để (U )L max

Trang 5

U(U ) =

R + Z 2Z

- +1ZZ

R và UAB nhanh pha hơn i

Nếu phần tử R, C mắc liên tiếp nhau thì URC UAB

Từ giản đồ ta thấy: U R2 U C.U LU C

2

Dạng 6 Thay đổi L có hai giá trị L 1 và L 2 mà I 1 = I 2 hoặc Z 1 = Z 2 hoặc P 1 = P 2

hoặc cosφ 1 = cosφ 2 thì:

7 Mạch có ω (hoặc f) thay đổi

Dạng 1 Tìm ω để: Tổng trở đạt giá trị cực tiểu, Dòng điện đạt cực đại, Công suất đạt cực đại,

U và i cùng pha, Hệ số công suất đạt cực đại, UL = UC hoặc uL = - uC  Cộng hưởng

Dạng 2 Tìm ω để (U )L max

Trang 6

U L U

CM

U L U

PHẦN II TRẮC NGHIỆM LÍ THUYẾT

Câu 1.Phát biểu nào sau đây đúng với mạch điện xoay chiều chỉ chứa cuộn cảm?

A Dòng điện sớm pha hơn hiệu điện thế một góc  / 2

B Dòng điện sớm pha hơn hiệu điện thế một góc  / 4

C Dòng điện trễ pha hơn hiệu điện thế một góc  / 2

D Dòng điện trễ pha hơn hiệu điện thế một góc  / 4

Câu 2.Phát biểu nào sau đây là đúng với mạch điện xoay chiều chỉ chứa tụ điện ?

A Dòng điện sớm pha hơn hiệu điện thế một góc  / 2

B Dòng điện sớm pha hơn hiệu điện thế một góc  / 4

C Dòng điện trễ pha hơn hiệu điện thế một góc  / 2

D Dòng điện trễ pha hơn hiệu điện thế một góc  / 4

Câu 3.Một điện trở thuần R mắc vào mạch điện xoay chiều tần số 50 Hz, muốn dòng điện trong mạch sớm pha hơn hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch một góc  / 2

A Người ta phải mắc thêm vào mạch một tụ điện nối tiếp với điện trở

B Ngươi ta phải mắc thêm vào mạch một cuộn cảm nối tiếp với điện trở

C Người ta phải thay điện trở nói trên bằng một tụ điện

D Người ta phải thay điện trở nói trên bằng một cuộn cảm

Câu 4. 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 5. Khi tần số dòng điện xoay chiều chạy qua đoạn mạch chỉ chứa cuộn cảm tăng lên 4 lầnthì 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 6. Cách phát biểu nào sau đây là không đúng ?

A Trong đoạn mạch chỉ chứa tụ điện, dòng điện biến thiên sớm pha  / 2so với hiệu điệnthế

B Trong đoạn mạch chỉ chứa tụ điện, dòng điện biến thiên chậm pha/ 2so với hiệu điệnthế

C Trong đoạn mạch chỉ chứa cuộn cảm, dòng điện biến thiên chậm pha / 2so với hiệu điệnthế

Trang 7

D Trong đoạn mạch chỉ chứa cuộn cảm, hiệu điện thế biến thiên sớm pha  / 2so với dòngđiện trong mạch.

Câu 7. Tác dụng của cuộn cảm đối với dòng điện xoay chiều

A Cản trở dòng điện, dòng điện có tần số càng lớn càng bị cản trở

B Cản trở dòng điện, dòng điện có tần số càng nhỏ bị cản trở càng nhiều

C Cản trở dòng điện, cuộn cảm có độ tụ cảm càng bé thì cản trở dòng điện càng nhiều

D Cản trở dòng điện, dòng điện có tần số càng lớn thì ít bị cản trở

Câu 8. Trong đoạn mạch điện RLC mắc nối tiếp đang xảy ra hiện tượng cộng hưởng Tăng dần

tần số của dòng điện và giữ nguyên các thông số khác của mạch, kết luận nào sau đây không đúng?

A Cường độ hiệu dụng của dòng điện giảm

B Hệ số công suất của mạch giảm

C Điện áp hiệu dụng trên tụ tăng

D Điện áp hiệu dụng trên điện trở giảm

Câu 9. Chọn câu trả lời sai Trong mạch điện xoay chiều không phân nhánh RLC với cosφ =1

khi và chỉ khi:

A ωL = 1/ ωC B P= U.I C Z = R D U UR

Câu 10. Cho mạch RLC nối tiếp, trong đó R, L, C không đổi Đặt vào hai đầu đoạn mạch điện

áp xoay chiều ổn định u = U 2sin(2ft), với tần số f thay đổi Khi thay đổi f = f0 thì UR = U Tần số f nhận giá trị là

C UL = U C D Công suất tiêu thụ trong mạch đạt giá trị cực đại P = UI

Câu 12. Trong mạch điện xoay chiều không phân nhánh RLC Nếu tăng tần số của hiệu điện thế xoay chiều đặt vào hai đầu mạch thì:

A Dung kháng tăng B Cảm kháng tăng

C Điện trở tăng D Dung kháng giảm và cảm kháng tăng.

Câu 13 Phát biểu nào sau đây là không đúng?

Trong mạch điện xoay chiều không phân nhánh khi điện dung của tụ điện thay đổi và thoả mãn

A cường độ dao động cùng pha với hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch.

B cường độ dòng điện hiệu dụng trong mạch đạt cực đại.

C công suất tiêu thụ trung bình trong mạch đạt cực đại.

D hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai đầu tụ điện đạt cực đại.

Trong mạch điện xoay chiều không phân nhánh khi điện dung của tụ điện thay đổi và thoả mãn

A hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai đầu cuộn cảm đạt cực đại.

B hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai đầu tụ điện và cuộn cảm bằng nhau.

C tổng trở của mạch đạt giá trị lớn nhất.

D hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai đầu điện trở đạt cực đại.

Trang 8

Câu 15. Trong đoạn mạch RLC, mắc nối tiếp đang xảy ra hiện tượng cộng hưởng Tăng dần tần

số dòng điện và giữ nguyên các thông số của mạch, kết luận nào sau đây là không đúng?

A Hệ số công suất của đoạn mạch giảm B Cường độ hiệu dụng của dòng điện giảm.

C Hiệu điện thế hiệu dụng trên tụ điện tăng D Hiêu điện thế hiệu dụng trên điện trở giảm.

A Trong mạch điện xoay chiều không phân nhánh ta có thể tạo ra hiệu điện thế hiệu dụng

giữa hai đầu cuộn cảm lớn hơn hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai đầu đoạn mạch

B Trong mạch điện xoay chiều không phân nhánh ta có thể tạo ra hiệu điện thế hiệu dụng

giữa hai đầu tụ điện lớn hơn hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai đầu đoạn mạch

C Trong mạch điện xoay chiều không phân nhánh ta có thể tạo ra hiệu điện thế hiệu dụng

giữa hai đầu điện trở lớn hơn hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai đầu đoạn mạch

D Trong mạch điện xoay chiều không phân nhánh ta có thể tạo ra hiệu điện thế hiệu dụng

giữa hai đầu tụ điện bằng hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai đầu cuộn cảm

Câu 17. Cho mạch RLC mắc nối tiếp, trong mạch đang xảy ra hiện tượng cộng hưởng điện nếu

ta thay đổi tần số của dòng điện thì

A I tăng B UR tăng C Z tăng D UL = UC

Câu 18. Một điện áp xoay chiều được đặt vào hai đầu một điện trở thuần Giữ nguyên giá trịhiệu dụng, thay đổi tần số của hiệu điện thế Công suất toả nhiệt trên điện trở

A tỉ lệ thuận với bình phương của tần số B tỉ lệ thuận với tần số

C tỉ lệ ngịch với tần số D không phụ thuộc vào tần số

Câu 19. Trong mạch điện xoay chiều RLC mắc nối tiếp có ZL = ZC thì hệ số công suất sẽ

A bằng 0 B phụ thuộc R C bằng 1 D phụ thuộc tỉ số ZL/ZC

Câu 20. Trong mạch điện xoay chiều RLC, khi hệ số công suất đạt giá trị lớn nhất thì điều nào

sau đây là không đúng ?

A Tổng trở của mạch có giá trị cực tiểu

B Biên độ dòng điện và biên độ điện áp hai đầu đoạn mạch có giá trị bằng nhau

C Dòng điện trong mạch đạt giá trị cực đại

D Trong mạch có cộng hưởng điện

Câu 21. Cho mạch điện xoay chiều RLC với R là biến trở Gọi R0 là giá trị của biến trở để côngsuất cực đại Gọi R1, R2 là 2 giá trị khác nhau của biến trở sao cho công suất của mạch là nhưnhau Mối liên hệ giữa hai đại lượng này là

Câu 23. Trong mạch điện xoay chiều không phân nhánh RLC.Cho L,C, ω không đổi.Thay đổi R

cho đến khi R=R0 thì PMAX Khi đó:

A cos 1 B

1cos

2

 

C

1cos

A tỉ lệ thuận với bình phương của tần số B tỉ lệ thuận với tần số

C tỉ lệ ngịch với tần số D không phụ thuộc vào tần số

Câu 25. Một dòng điện xoay chiều hình sin có giá trị cực đại I0 chạy qua một điện trở thuần R.Công suất toả nhiệt trên điện trở đó là

Trang 9

I R

C I R02 D 2I R02

Câu 26. Chọn câu trả lời sai ý nghĩa của hệ số công suất cos là:

A Hệ số công suất càng lớn thì công suất tiêu thụ của mạch càng lớn

B Hệ số công suất càng lớn thì công suất hao phí của mạch càng lớn

C Để tăng hiệu quả sử dụng điện năng, ta phải tìm cách nâng cao hệ số công suất

D Công suất của các thiết bị điện thường phải  0,85

Câu 27. Mạch điện xoay chiều không tiêu thụ công suất khi

C công suất tức thời D công suất trung bình trong một chu kì

Câu 29. Một nguồn điện xoay chiều được nối với một điện trở thuần Khi giá trị cực đại củađiện áp là U0 và tần số là f thì công suất toả nhiệt trên điện trở là P Tăng tần số của nguồn lên2f, giá trị cực đại vẫn giữ là U0 Công suất toả nhiệt trên R là

Câu 30. Trong các dụng cụ tiêu thụ điện như quạt, tủ lạnh, động cơ, người ta phải nâng cao hệ

số công suất nhằm

A tăng công suất toả nhiệt B giảm công suất tiêu thụ

C tăng cường độ dòng điện D giảm cường độ dòng điện

Câu 31. Một bàn là điện được coi như là một đoạn mạch có điện trở thuần R được mắc vào mộtmạng điện xoay chiều 110V – 50Hz Khi mắc nó vào một mạng điện xoay chiều 110V – 60Hzthì công suất toả nhiệt của bàn là như thế nào?

A có thể tăng lên hoặc giảm xuống B tăng lên

Câu 32. Đoạn mạch điện xoay chiều nào sau đây không tiêu thụ công suất ?

A Đoạn mạch chỉ có cuộn dây thuần cảm

B Đoạn mạch gồm điện trở thuần nối tiếp với cuộn dây thuần cảm

C Đoạn mạch gồm điện trở thuần nối tiếp với tụ điện

D Đoạn mạch RLC mắc nối tiếp

Câu 33. Trong mạch điện xoay chiều RLC, khi hệ số công suất đạt giá trị lớn nhất thì điều nào

sau đây là không đúng ?

A Tổng trở của mạch có giá trị cực tiểu

B Biên độ dòng điện và biên độ điện áp hai đầu đoạn mạch có giá trị bằng nhau

C Dòng điện trong mạch đạt giá trị cực đại

D Trong mạch có cộng hưởng điện

Câu 34. Trong mạch điện xoay chiều RLC nối tiếp đang xảy ra cộng hưởng, nếu tần số của dòngđiện tăng thì

A hệ số công suất của mạch điện tăng B dung kháng của tụ điện tăng

C tổng trở của mạch điện tăng D cảm kháng của cuộn cảm giảm

Câu 35. Cho mạch điện xoay chiều RLC mắc nối tiếp, có điện trở R biến đổi được Điều chỉnh

R để công suất tiêu thụ cực đại, biết mạch có tính dung kháng Chọn kết luận đúng:

A điện áp hai đầu đoạn mạch sớm pha so với cường độ dòng điện góc  / 2

B điện áp hai đầu đoạn mạch sớm pha so với cường độ dòng điện góc  / 4

C điện áp hai đầu đoạn mạch trễ pha so với cường độ dòng điện góc  / 2

Trang 10

D điện áp hai đầu đoạn mạch trễ pha so với cường độ dòng điện góc / 4.

Câu 36. Cho mạch điện xoay chiều RLC mắc nối tiếp, có độ tự cảm L thay đổi được, đặt vào haiđầu đoạn mạch điện áp xoay chiều ổn định Điều chỉnh L để ULmax khi đó

A điện áp hai đầu đoạn mạch sớm pha so với uMB một góc / 4

B điện áp hai đầu đoạn mạch sớm pha so với uMB một góc  / 2

C điện áp hai đầu đoạn mạch trễ pha so với uMB một góc  / 4

D điện áp hai đầu đoạn mạch trễ pha so với uMB một góc  / 2

Câu 37. Một đoạn mạch RLC được nối với hai cực của nguồn điện có hiệu điện thế hiệu dụngkhông đổi và tần số thay đổi Biết cường độ dòng điện hiệu dụng tại tần số f1 bằng cường độdòng điện hiệu dụng tại tần số f2 Biểu diễn tần số cộng hưởng theo f1, f2:

A R=  L C

B R = L.C

C R = (L+C) D R = (L+C)/2

Câu 40. Cho mạch RLC nối tiếp, trong đó R, L, C không đổi Đặt vào hai đầu đoạn mạch điện

áp xoay chiều ổn định u = U 2sin(2ft), với tần số f thay đổi Khi thay đổi f = f0 thì UR = U.Tần số f nhận giá trị là

Câu 41. Cho mạch điện RLC nối tiếp Đặt điện áp xoay chiều ổn định giữa hai đầu đoạn mạch

có biểu thức u = U 2sint(V) Thay đổi tần số của dòng điện xoay chiều để điện áp hiệu dụnggiữa hai đầu tụ điện đạt cực đại, điện áp cực đại đó được xác định theo biểu thức:

A UCmax = 2 2

44

UL

24

UL

R LC C R

C UCmax = 2 2

24

UL

24

UL

R LC R C

Câu 42. Trong đoạn mạch điện RLC mắc nối tiếp đang xảy ra hiện tượng cộng hưởng Tăng dần

tần số của dòng điện và giữ nguyên các thông số khác của mạch, kết luận nào sau đây không đúng?

A Cường độ hiệu dụng của dòng điện giảm B Hệ số công suất của mạch giảm

C Điện áp hiệu dụng trên tụ tăng D Điện áp hiệu dụng trên điện trở giảm

Câu 43. Mạch RLC, u U 2 cost, thay đổi  để lần lượt UR, UL, UC đạt giá trị cực đại với

0, 1 à 2

   Chọn hệ thức đúng:

CL

M

Trang 11

A 02  1 2 B 0  1 2 C

0 2

Hướng dẫn

2 2

b/ P = I2.R =25 3W

Câu 2.Cho mạch địên như hình vẽ Biết R = 50, L = 1/ H Đặt vào hai đầu đoạn mạch mộthiệu điện thế u = 220 2sin100t (V)

a) Định C để hiệu điện thế cùng pha với dòng điện

b) Viết biểu thức cường độ dòng điện trong mạch

c) Nếu bây giờ ta tăng giá trị của điện dung C lên gấp đôi thì công suất của mạch tăng haygiảm?

R ; u, i đồng pha nên:  0  i=4, 4 2 sin 100 t A  

c/ c thay đổi thì mạch ko còn cộng hưởng nữa nên P giảm

Câu 3.Mạch điện nối tiếp R, cuộn thuần cảm L và tụ C Hai đầu đoạn mạch có điện áp xoaychiều có tần số và điện áp hiệu dụng không đổi Dùng vôn kế có điện trở rất lớn, lần lượt đo điện

áp ở hai đầu đoạn mạch, hai đầu tụ và hai đầu cuộn dây thì số chỉ vôn kế tương ứng là U, UC và

Trang 12

U =  

2 2

R

U R

Câu 4.Mạch điện nối tiếp R, cuộn thuần cảm L và tụ C Hai đầu đoạn mạch có điện áp xoaychiều có tần số và điện áp hiệu dụng không đổi Đặt vào hai đầu đoạn mạch một điện áp xoaychiều ổn định thì điện áp hiệu dụng trên R, L, C lần lượt là: 60V, 120V và 40V Thay C bởi tụđiện C’ thì điện áp hiệu dụng trên tụ là 100V, khi đó điện áp hiệu dụng trên R là:

Hướng dẫn

2 2

Trang 13

Câu 7.Một mạch điện R, L, C nối tiếp (cuộn dây thuần cảm) Hiệu điện thế hai đầu mạch

1 C có giá trị bằng bao nhiêu thì UC max giá trị UC max bằng bao nhiêu?

A

5

103

R + (Z - Z )  , giải phương trình bậc 2 ta được đáp án B

Câu 8.Cho mạch RLC, u= U 2cos t Khi R= R1 = 90 thì độ lệch pha giữa u và cường độdòng điện là 1 Khi R = R2 = 160 thì độ lệch pha giữa u và cường độ dòng điện là 2 Biết

A 20 3 B 20 2 C 30 D 40

Hướng dẫn

Mạch chỉ có tụ: u, i vuông pha nên ta có hệ thức:

Trang 14

và khác 0 Khi thay đổi giá trị R biến trở, với C=C1/2 thì điện áp hiệu dung giữa A và N bằng A.200V B.100 2 C.100V D.200 2

Ta có giản đồ véc tơ như hình vẽ

Từ giả thiết ta được ZL = 300 Ω

Đoạn mạch MB chứa L và C, do uMB nhanh pha hơn uAB nên ZL > ZC và

uAB nhanh pha hon i góc π/6

Mặt khác, uAN chậm pha hơn uAB góc π/3, mà uAB nhanh pha hơn i góc

π/6 nên uAN chậm pha hơn i góc π/6

U

IU

Trang 15

Từ đó ta giải tiếp như trên thu được kết quả.

Câu 3.Đặt điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng và tần số không đổi vào hai đầu đoạn mạchgồm biến trở R mắc nối tiếp với tụ điện có điện dung C Gọi điện áp hiệu dụng giữa hai đầu tụđiện, giữa hai đầu biến trở và hệ số công suất của đoạn mạch khi biến trở có giá trị R1 lần lượt làUC1, UR1 và cosφ1; khi biến trở có giá trị R2 thì các giá trị tương ứng nói trên là UC2, UR2 và cosφ2.Biết UC1 = 2UC2, UR2 = 2UR1 Giá trị của cosφ1 và cosφ2 là

Câu 4.Một đoạn mạch AB gồm hai đoạn mạch AM và MB mắc nối tiếp Đoạn mạch AM gồmđiện trở thuần R1 mắc nối tiếp với tụ điện có điện dung C, đoạn mạch MB gồm điện trở thuầnR2 mắc nối tiếp với cuộn cảm thuần có độ tự cảm L Đặt điện áp xoay chiều có tần số và giá trịhiệu dụng không đổi vào hai đầu đoạn mạch AB Khi đó đoạn mạch AB tiêu thụ công suất bằng

120 W và có hệ số công suất bằng 1 Nếu nối tắt hai đầu tụ điện thì điện áp hai đầu đoạn mạch

AM và MB có cùng giá trị hiệu dụng nhưng lệch pha nhau π/3, công suất tiêu thụ trên đoạnmạch AB trong trường hợp này bằng

Vẽ giản đồ ta có φ = 6

  tan =

Định dạng
Số trang	30
Dung lượng	1,46 MB