Chuyên đề Bài tập về Xác định các phần tử điện chứa trong hộp đen

- HOC247 NET: Website hoc miễn phí các bài học theo chương trình SGK từ lớp 1 đến lớp 12 tất cả các môn học với nội dung bài giảng chi tiết, sửa bài tập SGK, luyện tập trắc nghiệm m[r]

1 Đề bài

Bài 1

Cho mạch điện như hình vẽ Điện áp giữa hai đầu đoạn mạch có biểu thức

là uMN  200 2 sin100  t (V) Cường độ dòng điện i nhanh pha hơn điện áp

hai đầu đoạn mạch X là hộp kín chứa cuộn thuần cảm hoặc tụ điện R là biến

trở Điều chỉnh R thấy công suất của mạch cực đại khi I  2A Xác định phần tử điện trong X và giá trị của nó

Bài 2

Cho mạch điện như hình vẽ Tụ điện C1 có điện dung thay đổi được

Điện trở R1 = 100, cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm L1 = 0,318H Hộp

kín X chứa hai trong ba phần tử điện (thuần Ro, thuần Lo, thuần Co) Đặt

vào hai đầu đoạn mạch AB điện áp xoay chiều có U = 200V, f = 50Hz

- Khi C1 = 1,59.10-5F thì uMB nhanh pha hơn uAM một góc 5

12



  rad

- Nếu điều chỉnh C1 để uAM trùng pha với dòng điện thì công suất tiêu thụ của mạch là P = 200W Hãy xác định các phần tử chứa trong hộp kín X và giá trị của chúng

Bài 3

Cho đoạn mạch AB như hình vẽ Mỗi hộp X và Y chỉ chứa hai

trong ba phần tử: điện trở thuần, cuộn dây thuần cảm và tụ điện

mắc nối tiếp Các vôn kế V1, V2 và ampe kế đo được cả dòng xoay

chiều và một chiều, điện trở các vôn kế rất lớn, điện trở ampe kế

không đáng kể

Khi mắc vào hai điểm A và M hai cực của nguồn điện một chiều, ampe kế chỉ 2A, V1 chỉ 60V

nhưng uAM và uMB lệch pha nhau

2



Hai hộp X và Y chứa những phần tử nào? Tính giá trị của chúng

2 Hướng dẫn giải và giải:

Bài 1:

Tóm tắt:

200 2 sin100

MN

i nhanh pha hơn u

X chứa tụ điện hoặc cuộn thuần cảm Pmax khi I  2A

X là gì? Tính giá trị của X

Bài giải:

Cường độ dòng điện i nhanh pha hơn điện áp u hai đầu đoạn mạch nên X chứa tụ điện

Công suất tiêu thụ của đoạn mạch:

2

2

2 2

.

C C

P I R

Z

R Z

R R

Ta thấy, Pmax khi

2

C

Z R R



 min Theo bất đẳng thức Cô-si, ta có:

C

Dấu = xảy ra khi và chỉ khi R = ZC

2 2

2

Z  R  Z  Z

100 100

C

C

Z

Bài 2:

Tóm tắt:

R1 = 100

L1 = 0,318H

X chứa hai trong ba phần tử điện (Ro, Lo, Co)

U = 200V

f = 50Hz

C1 = 1,59.10-5F  5

12



  rad

AM = 0  P = 200W

X là gì? Giá trị của X = ?

Bài giải:

Ta có:

1 1 2 1 2 50.0,318 100

L

Z   L   f L    

200

2 2 50.1,59.10

C

Z

1 1

1

100 200

R



           rad

Ta có giản đồ Fre-nen như hình vẽ

Vì     1  2    2   1

2 5

  



Vậy hộp kín X chứa Ro nối tiếp Lo

tan

3

 Ro  ZLo 3 (1)

Điều chỉnh C1 để uAM đồng pha với dòng điện thì trên đoạn AM xảy ra cộng hưởng điện, nên ZL1 = ZC1 =

100

Công suất của mạch:

1 o 2 1 o

U

Z

Từ (1) và (2)  Ro  50 3  và ZLo   50 0,159

2 50

o

L

Vậy hộp kín X chứa Ro  50 3  nối tiếp cuộn thuần cảm Lo  0,159H

Bài 3:

Tóm tắt:

Mắc A, M vào nguồn một chiều: I1 = 2A, U1 = 60V

Mắc A, B vào nguồn xoay chiều: f = 50Hz, I2 = 1A, U1' = U2 = 60V

uAM vuông pha uMB

X, Y là gì? Giá trị của X = ?, Y = ?

Bài giải:

Khi mắc hai đầu hộp X với nguồn điện một chiều, ampe kế chỉ 2A  trong mạch có dòng điện có cường độ

I1 = 2A, chứng tỏ trong hộp kín X không có tụ điện Vậy hộp kín X chứa điện trở R nối tiếp cuộn cảm L

1

60 30 2

AM

U

I

     (vì ZL = 0)

Khi mắc A và B vào nguồn điện xoay chiều, ta có:

' 1

2

60 60 1

AM

U Z

I

Vì ZAM  R2  ZL2  R2  ZL2  602  ZL  602 302  30 3 

30 3

0,165

L

Z

L

f

Ta có: 30 3

L

Z R



Ta có hình vẽ như ở bên dưới Theo hình, uMB trễ pha so với dòng điện nên  hộp kín Y chứa điện trở R’ nối tiếp tụ điện C

Đối với đoạn mạch MB: 2

2

60 60 1

MB

U Z

I

Mà ZMB  R' 2  ZC2   60

 R'2 ZC2  602 (1)

Vì uAM vuông pha uMB nên ta có:

tan AM.tan MB   1 ZL Z'C 1



 

    

  ZL ZC' 1

R R

30 3 '

1 30

C

Z R

   R'  ZC 3 (2)

Giải (1) và (2)  '

30 3

R   ; ZC   30

1,06.10

2 C 2 50.30

C

f Z



Vậy hộp X chứa R   30 nối tiếp L  0,165H

hộp Y chứa R'  30 3  nối tiếp C  1,06.104F

MB

U

AM

U

AM



MB



O

I

Website HOC247 cung cấp một môi trường học trực tuyến sinh động, nhiều tiện ích thông minh, nội dung bài giảng được biên soạn công phu và giảng dạy bởi những giáo viên nhiều năm kinh nghiệm,

giỏi về kiến thức chuyên môn lẫn kỹ năng sư phạm đến từ các trường Đại học và các trường chuyên

danh tiếng

I Luyện Thi Online

các khóa luyện thi THPTQG các môn: Toán, Ngữ Văn, Tiếng Anh, Vật Lý, Hóa Học và Sinh Học

PTNK, Chuyên HCM (LHP-TĐN-NTH-GĐ), Chuyên Phan Bội Châu Nghệ An và các trường Chuyên khác cùng TS.Trần Nam Dũng, TS Pham Sỹ Nam, TS Trịnh Thanh Đèo và Thầy Nguyễn Đức Tấn

II Khoá Học Nâng Cao và HSG

7, 8, 9 yêu thích môn Toán phát triển tư duy, nâng cao thành tích học tập ở trường và đạt điểm tốt ở các kỳ thi HSG

học sinh các khối lớp 10, 11, 12 Đội ngũ Giảng Viên giàu kinh nghiệm: TS Lê Bá Khánh Trình, TS Trần Nam

Dũng, TS Pham Sỹ Nam, TS Lưu Bá Thắng, Thầy Lê Phúc Lữ, Thầy Võ Quốc Bá Cẩn cùng đôi HLV đạt thành

tích cao HSG Quốc Gia

III Kênh học tập miễn phí

học với nội dung bài giảng chi tiết, sửa bài tập SGK, luyện tập trắc nghiệm mễn phí, kho tư liệu tham khảo phong phú và cộng đồng hỏi đáp sôi động nhất

từ lớp 1 đến lớp 12 tất cả các môn Toán- Lý - Hoá, Sinh- Sử - Địa, Ngữ Văn, Tin Học và Tiếng Anh

Vững vàng nền tảng, Khai sáng tương lai

Học mọi lúc, mọi nơi, mọi thiết bi – Tiết kiệm 90%

Học Toán Online cùng Chuyên Gia

HOC247 NET cộng đồng học tập miễn phí HOC247 TV kênh Video bài giảng miễn phí