Một số dạng toán tiêu biểu trong mạch điện xoay chiều: Các bài toán về độ lệch pha
Giải bài tập Vật lý lớp 12
VnDoc - Tải tài liệu, văn bản pháp luật, biểu mẫu miễn phí
Một số dạng toán tiêu biểu trong mạch điện xoay chiều:
Các bài toán về độ lệch pha
Đặt vấn đề:
Bài tập về mạch điện xoay chiều cũng là một phần khá quan trọng trong các chuyên đề bài tập vật lý. Trong các đề
thi ĐH và CĐ thường cho dạng trắc nghiệm liên quan đến độ lệch pha trong mạch điện xoay chiều. .Dạng
toán này thường làm học sinh cảm thấy phức tạp, rối và cách giải đúng sẽ cho kết quả đúng nhưng ta còn
bị một vấn đề mà phải quan tâm đến khi giải trắc nghiệm là THỜI GIAN LÀM BÀI. Sau đây tôi xin đề
cập một số kinh nghiệm để giải quyết các bài toán này qua các ví dụ sau:
1.Phương pháp chung:
+
tan
L C
Z Z
R
Hay
tan
L C
R
U U
U
Thường dùng công thức này vì có dấu của ,
+
Z
R
cos
Hay
cos
R
U
U
; cos
=
P
UI
; Lưu ý công thức này không cho biết dấu của
.
+ sin
L C
Z Z
Z
;
sin
L C
U U
hay
U
+ Kết hợp với các công thức định luật ôm :
C MN
R L
L C MN
U U
U U
U
I
R Z Z Z Z
+ Lưu ý: Xét đoạn mạch nào thì áp dụng công thức cho đoạn mạch đó.
+ Nếu 2 đoạn mạch cùng pha:
1 2
tan tan
+ Nếu 2 đoạn mạch vuông pha:
1 2
tan .tan 1
a.Xác định các đại lượng khi biết hai đoạn mạch có điện áp cùng pha, vuông pha.
Bài tập 1: Một mạch điện xoay chiều RLC không phân nhánh có R=100
, L=
2
H, tụ điện có điện
dung C thay đổi được. Đặt vào hai đầu đoạn mạch một điện áp xoay chiều
)
4
100cos(2200
tu
AB
. Giá trị của C và công suất tiêu thụ của mạch khi điện áp giữa hai đầu
R cùng pha với điện áp hai đầu đoạn mạch nhận cặp giá trị nào sau đây:
Giải: Ta thấy khi u
R
cùng pha với u
AB
nghĩa là u
AB
cùng pha với cường độ dòng điện i. Vậy trong mạch
xảy ra cộng hưởng điện: Z
L
=Z
C =>
L
Z
C
1
. Với Z
L
=L
= 200
=> C=
4
10
2
F
Lúc này công suất P=P
max
=
W400
100
200
22
R
U
Bài tập 2: Cho mạch điện xoay chiều như hình.
C
A
B
R
L
VnDoc - Tải tài liệu, văn bản pháp luật, biểu mẫu miễn phí
R
1
= 4
,
2
1
10
8
C F
, R
2
= 100
,
1
L
H , f = 50Hz.
Tìm điện dung C
2
, biết rng điện áp u
AE
và u
EB
đồng pha.
Bài giải:
AE
u
i
AE
;
EB
EB u i
Vì u
AE
và u
EB
đồng pha nên
AE EB
u u
AE EB
tan tan
AE EB
1 2
1 2
C L C
Z Z Z
R R
2 1
2
1
C L C
R
Z Z Z
R
2
100
100 8 300
4
C
Z
;
2
4
2
1 1 10
2 . 2 50.300 3
C
C
f Z
(F)
Bài tập 3: Cho mạch điện như hình vẽ. U
AN
= 150V, U
MB
= 200V, u
AN
và u
MB
vuông pha với nhau,
cường độ dòng điện tức thời trong mạch có biểu thức
cos100
o
i I t
(A). Biết cuộn dây là thuần
cảm. Hãy viết biểu thức u
AB
.
Bài giải:Ta có:
2 2
150
AN R C
U U U
V (1)
2 2
200
MB R L
U U U
V (2)
Vì u
AN
và u
MB
vuông pha nhau nên:
2 2
MB AN MB AN
(Với
0
MB
,
0
AN
)
tan tan cot
2
MB AN AN
1
tan tan .tan 1
tan
MB MB AN
AN
2
. 1 .
L C
R L C
R R
U U
U U U
U U
(3)
Từ (1), (2) và (3), ta suy ra : U
L
= 160V
,
U
C
= 90V, U
R
= 120V
Ta có :
2
2
2 2
120 160 90 139
AB R L C
U U U U
V
160 90 7
tan 0,53
120 12
L C
R
U U
U
rad. Vậy
139 2 cos 100 0,53
AB
u t
(V)
Bài tập 4: Cho vào đoạn mạch hình bên một dòng điện xoay chiều có cường độ
cos100
o
i I t
(A). Khi đó u
MB
và u
AN
vuông pha nhau, và
100 2 cos 100
3
M B
u t
(V).
Hãy viết biểu thức u
AN
và tìm hệ số công suất của đoạn mạch MN.
Bài giải: Do pha ban đầu của i bằng 0 nên
0
3 3
MB
MB u i
rad
Dựa vào giản đồ vec-tơ, ta có các giá trị hiệu dụng của U
L
, U
R
, U
C
là:
O
L
U
MB
U
MN
U
R
U
AN
U
C
U
I
MB
MN
R
L,
A
B
N
M
C
R
C
L,r=0
A
B
N
M
VnDoc - Tải tài liệu, văn bản pháp luật, biểu mẫu miễn phí
U
R
= U
MB
cos
MB
=
100cos 50
3
(V)
tan 50tan 50 3
3
L R MB
U U
(V)
Vì u
MB
và u
AN
vuông pha nhau nên:
2 6
MB AN AN
Ta có:
tan .tan 1
MB AN
. 1
L C
R R
U U
U U
2 2
50 50
50 3 3
R
C
L
U
U
U
(V)
Ta có:
50 100 2
100
cos 3
3
cos
6
R
AN oAN
AN
U
U U
(V)
Vậy biểu thức
2
100 cos 100
3 6
AN
u t
(V).
Hệ số công suất toàn mạch:
2 2
2
2
50 3
cos
7
50
50 50 3
3
R R
R L C
R U U
Z U
U U U
b. Xác định các đại lượng khi biết hai đoạn mạch có điện áp lệch pha góc
.
Bài tập 1: Cho mạch điện như hình vẽ. Biết
4
10
C
F,
1
2
L
H,
200cos100
AB
u t
(V). Điện áp u
AM
chậm pha
6
so với dòng điện qua mạch và
dòng điện qua mạch chậm pha
3
so với u
MB
. Tính r và R? Đs.
50 3
3
r
và
100 3R
.
Giải : Z
L
= 50; Z
C
= 100;
tan tan 3
3
L
MB
Z
r
.
50 3
3
3
L
Z
r
1
tan tan 3 100 3
6
3
C
AM C
Z
R Z
R
.
Bài tập 2: Một mạch điện không phân nhánh gồm điện trở thuần R = 75
, cuộn cảm có độ tự cảm
L =
5
4
H và tụ điện có điện dung C. Dòng điện xoay chiều qua mạch: i = 2 cos 100
t(A). Độ lệch
pha giữa điện áp và cường độ dòng điện là /4.Tính C.Viết biểu thức điện áp giữa hai đầu đoạn
mạch trên.
C
A
B
R
L,r
M
Để học tốt Vật lý 12: Một số dạng toán tiêu biểu trong mạch điện xoay chiều: Các bài toán về độ lệch pha
VnDoc xin giới thiệu tới bạn đọc Một số dạng toán tiêu biểu trong mạch điện xoay chiều: Các bài toán về độ lệch pha. Nội dung tài liệu chắc chắn sẽ là nguồn thông tin hữu ích để giúp các bạn học sinh đạt kết quả tốt hơn trong học tập.
- Câu hỏi trắc nghiệm Vật lý 12 chương 3
- Giải bài tập SBT Vật lý 12 bài 13
- Lý thuyết và bài tập Vật lý 12: Dòng điện xoay chiều
--------------------------
Trên đây VnDoc đã giới thiệu tới các bạn Một số dạng toán tiêu biểu trong mạch điện xoay chiều: Các bài toán về độ lệch pha. Để có kết quả cao hơn trong học tập, VnDoc xin giới thiệu tới các bạn học sinh tài liệu Giải bài tập Toán lớp 12, Giải bài tập Hóa học lớp 12, Giải bài tập Vật Lí 12, Tài liệu học tập lớp 12 mà VnDoc tổng hợp và đăng tải.
