Bạn đang xem bài viết Bài Tập Vật Lý 12 Chuyên Đề Dòng Điện Xoay Chiều Một Phần Tử Chọn Lọc. được cập nhật mới nhất trên website 2atlantic.edu.vn. Hy vọng những thông tin mà chúng tôi đã chia sẻ là hữu ích với bạn. Nếu nội dung hay, ý nghĩa bạn hãy chia sẻ với bạn bè của mình và luôn theo dõi, ủng hộ chúng tôi để cập nhật những thông tin mới nhất.
I. Các bài tập vật lý 12 mạch điện xoay chiều 1 phần tử R.
1. Lý thuyết cơ bản.
Cho điện áp u = U0cos(ωt + φu ) vào hai đầu một đoạn mạch có điện trở giá trị R, cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch là: i = I0cos(ωt + φi ).
– Định luật Ohm: mối liên hệ giữa dòng điện, điện áp và điện trở trên một đoạn mạch: Io = Uo / R
– Độ lệch pha: Δφ= φu- φi=0. Dòng điện luôn cùng pha với điện áp ở trường hợp này.
Một số dạng bài toán thường gặp:
Dạng 1: Tính toán giá trị hiệu dụng: I=U/R. Chú ý độ lệch pha lúc nào cũng là 0, tức lúc nào dòng điện cũng trùng pha với điện áp.
Dạng 2: Tính toán nhiệt lượng.
Một dòng điện chạy qua dây dẫn có điện trở, nhiệt lượng tỏa ra được nước hấp thụ. Tính toán hiệu suất?
Để làm dạng này, cần sử dụng công thức tỏa nhiệt trên điện trở theo hiệu ứng Jun-Lenxo: Q1 = I2Rt.
Nhiệt lượng mà nước hấp thụ sẽ là Q2= mc(t2 – t1). Với t2 là nhiệt độ lúc sau, t1 là nhiệt độ ban đầu của nước.
Nếu Q1=Q2, tức là nước hấp thụ toàn bộ nhiệt từ điện trở tỏa ra, hiệu suất đạt 100%.
Dạng 3: Tính toán công suất bóng đèn.
Xét dòng điện xoay chiều chạy qua bóng đèn, ta xem đó là trường hợp dòng điện đi qua dây dẫn có điện trở trong. Các công thức phía trên đều được áp dụng.
Từ các chỉ số ghi trên bóng đèn, ta sẽ nắm được công suất định mức Pdm và hiệu điện thế định mức Udm . Ta tính được các đại lượng sau:
– Điện trở bóng: R = U2/P.
– Cường độ dòng điện định mức: I=P/U
Nhận xét:
Khi dòng điện chạy qua bóng bằng dòng điện định mức thì bóng sáng bình thường.
Trong trường hợp các bóng đèn mắc song song:
Còn nếu trường hợp mắc nối tiếp:
2. Các bài tập vật lý minh họa.
Ví dụ 1: Cho dòng điện xoay chiều i = 4√2cos(100πt) A đi qua đoạn dây dẫn có R=7 Ohm. Để đoạn dây dẫn trên vào bình chứa m=1.2 kg nước. Sau khoảng T=10 phút, thì nhiệt độ nước trong bình sẽ là bao nhiêu, biết rằng ban đầu, bình nước có nhiệt độ 200C và hiệu suất hấp thu nhiệt là H=100%.
A. 200C
B. 240C
C. 60C
D. 120C
Hướng dẫn giải:
Để giải bài này, ta sử dụng công thức tỏa nhiệt trên dây dẫn và công thức tính nhiệt lượng hấp thụ:
Do H=100%, tức là không có mất mát, toàn bộ nhiệt lượng tỏa ra trên dây dẫn được nước hấp thu sạch sẽ. Khi đó:
Ví dụ 2: Cho điện áp xoay chiều u = U√2cos(ωt) vào đoạn dây có điện trở thuần R=110Ω, lúc này giá trị cường độ dòng điện qua điện trở là 2A. Giá trị của U là:
A. 220V
B. 110V
C. 380V
D. 24V
Hướng dẫn giải.
Sử dụng công thức tính hiệu điện thế hiệu dụng: U=IR=2.110=220V.
Chọn đáp án A.
3. Một số câu trắc nghiệm tự luyện bài tập lý 12.
Đáp án:
1
2
3
4
5
A
A
D
D
C
II. Các bài tập vật lý 12 mạch điện xoay chiều 1 phần tử L.
1. Lý thuyết cơ bản.
Cho dòng điện xoay chiều i = I0cos(ωt + φi ) và điện áp xoay chiều dạng u = U0cos(ωt + φu ) đi qua 1 cuộn dây.
Tính cản trở dòng điện được đặc trưng bằng đại lượng cảm kháng ZL = ωL.
Định luật Ohm: I=U/ ZL (dùng cho giá trị hiệu dụng)
Độ lệch pha: Δφ= φu- φi=π/2. Điện áp nhanh pha 1 góc π/2 so với dòng điện.
Các dạng toán thường gặp:
Dạng 1: xác định các đại lượng đặc trưng:
Cảm kháng ZL = ωL.
Cường độ dòng điện hiệu dụng I=U/ ZL
Dạng 2: Tính toán giá trị tức thời.
2. Ví dụ minh họa.
Ví dụ 1: Đặt điện áp u = U0cos(ωt) vào hai đầu một cuộn cảm thuần, giá trị tự cảm L. Khi đó, dòng điện đi qua cuộn cảm sẽ là?
Hướng dẫn giải.
Ta sử dụng định luật Ohm để tính: I=U/ ZL, suy ra I0=U0/ ZL .
Mặt khác, u sớm pha hơn i một góc π/2 nên ta chọn đáp án C.
Ví dụ 2: Cho một điện áp u = U√2cos(ωt) đi qua một cuộn cảm thuần, cường độ dòng điện có giá trị hiệu dụng I. Xét tại thời điểm t, điện áp ở hai đầu cuộn cảm là u và cường độ dòng điện là i. Hệ thức liên hệ nào sau đây sẽ đúng?
Hướng dẫn giải.
Do dòng điện vuông pha với điện áp ở mọi thời điểm t, suy ra
Đáp án là C.
3. Một số bài tập tự luyện.
Đáp án: 1-A ; 2-B ; 3-A
1
2
3
A
B
A
III. Các bài tập lý 12 mạch điện xoay chiều 1 phần tử C.
1. Lý thuyết cơ bản.
Cho dòng điện xoay chiều i = I0cos(ωt + φi ) và điện áp xoay chiều dạng u = U0cos(ωt + φu ) đi qua tụ điện thuần.
Đại lượng cản trở dòng điện dung kháng: ZC=1/Cω
Định luật Ohm: I=U/ZC (chú ý chỉ xài cho giá trị hiệu dụng)
Độ lệch pha Δφ= φu- φi=-π/2. Điện áp trễ pha 1 góc π/2 so với dòng điện.
Dạng toán thường gặp:
Dạng 1: tính toán đại lượng đặc trưng: dùng các công thức dung kháng và định luật Ohm.
Dạng 2: tính toán giá trị tức thời:
Nhận xét:
2. Ví dụ minh họa.
3. Bài tập vật lý 12 tự luyện.
Đáp án:
1
2
3
B
B
B
Tóm Tắt Công Thức Giải Nhanh Vật Lý 12: 3 Dạng Bài Tập Dòng Điện Xoay Chiều Mạch Rlc.
I. Công thức giải nhanh vật lý 12: Các dạng toán cơ bản.
1. Tính tổng trở đoạn mạch RLC mắc nối tiếp.
Lý thuyết:
Cho mạch điện xoay chiều R, L, C mắc nối tiếp. Khi đó, tổng trở đoạn mạch là:
Trong đó:
Z là tổng trở (Ω)
R là điện trở thuần của đoạn mạch (Ω)
ZL=ωL gọi là cảm kháng (Ω)
ZC=1/ωC gọi là dung kháng (Ω)
Chú ý:
Trên mạch không có phần tử nào, ta hiểu giá trị của đại lượng thiếu đó sẽ là 0.
Trường hợp nhiều điện trở mắc song song hoặc nối tiếp, thì ta thay bằng điện trở tương đương theo công thức sau:
Tương tự, khi nhiều cuộn cảm ghép song song hoặc nối nối, ta thay bằng cảm kháng tương đương, tính bằng công thức:
Tượng tự cho tụ điện, ta sử dụng công thức sau nếu có nhiều tụ mắc song song hoặc nối tiếp
Ví dụ minh họa.
Ví dụ 1: xét mạch RLC (cuộn dây thuần cảm). gọi UR, UL, UC là điện áp hiệu dụng giữa hai đầu phần tử điện trở, giữa hai đầu cuộn dây và giữa hai đầu tụ. Cho UR=UL=UC/2,khi đó dòng điện chạy qua mạch:
A. Trễ pha π/4 (rad) so với điện áp giữa hai đầu đoạn mạch.
B. Sớm pha π/4 (rad) so với điện áp giữa hai đầu đoạn mạch.
C. Trễ pha π/2 (rad) sơ với điện áp UR
D. Sớm pha π/2 (rad) so với điện áp UC.
Hướng dẫn giải:
Ta sử dụng sơ đồ sau:
Ta có công thức:
Vecto AD là vecto điện áp giữa hai đầu đoạn mạch. Vì UR=UL=UC/2 nên BC=BD. Suy ra tam giác ABD vuông cân tại B.
Mặt khác, dòng điện đi qua mạch lúc nào cũng cùng pha với điện áp đi qua điện trở. Mà
Suy ra điện áp giữa hai đầu đoạn mạch sẽ trễ pha π/4 (rad) so với điện áp UR. Vậy chọn đáp án B.
Ví dụ 2: Xét đoạn mạch xoay chiều có R=40 Ohm, cuộn cảm thuần có độ tự cảm là L=0.4/π H và một tụ điện có C=10-4π F. Điện áp giữa hai đầu đoạn mạch có tần số 50Hz. Khi đó, tổng trở của mạch sẽ là:
A. 90Ω
B. 140Ω
C. 72Ω
D. 100Ω
Hướng dẫn giải:
Ta sử dụng các công thức tính cảm kháng và dung kháng:
Lại sử dụng công thức tổng trở:
Vậy chọn đáp án C.
2. Viết biểu thức dòng điện, hiệu điện thế.
Lý thuyết:
Để biểu diễn được một dòng điện hoặc hiệu điện thế, cần xác định các đại lượng sau:
+ Biên độ, pha lúc đầu, tần số.
+ Viết biểu thức của dòng ddienj I trước, sử dụng sơ đồ ứng dụng tính chất vuông pha giữa điện áp trên trở, trên cuộn cảm thuần và trên tụ để suy ra độ lệch pha giữa các đại lượng, từ đó suy ra biểu thức.
Nhận xét:
Cho phương trình u=U0cos(ωt+ϕU) và dòng điện i=I0cos(ωt+ϕI), ta có:
Ví dụ minh họa:
Ví dụ 1: Cho điện áp u=100cos(100πt) vào 2 đầu mạch điện RLC mắc nối tiếp. Biết rằng điện trở R=50√3 Ω, cuộn cảm thuần có giá trị L=1/π H và tụ điện có điện dung C=10-3π/5 F. Hãy xác định điện áp giữa hai đầu RC.
Hướng dẫn giải:
Vậy chọn đáp án A.
Ví dụ 2: Xét mạch điện xoay chiều RLC nối tiếp, điện trở thuần R=10Ω, cuộn dây thuần cảm và tụ điện có C=10-3/(2π). Biết rằng biểu thức điện áp giữa 2 đầu tụ điện là uC=50√2cos(100πt-0.75π) (V). Hãy tính biểu thức cường độ dòng điện chạy qua mạch trên:
Hướng dẫn giải:
Ta sử dụng công thức tính dung kháng:
Điện áp đi qua tụ sẽ trễ pha 1 góc π/2 so với dòng điện đi qua mạch, từ đó ta có phương trình dòng điện trong mạch là:
Ta chọn đáp án B.
3. Bài toán về cộng hưởng điên.
Lý thuyết:
Cộng hương điện là trường hợp ở đó, công suất đạt cực đại. Điều kiện xảy ra cộng hưởng điện là ZL=ZC. Lúc này kéo theo tổng trở mạch sẽ là nhỏ nhất: Zmin=R, cường độ đi qua mạch sẽ là lớn nhất Imax=U/R
Khi cộng hưởng xảy ra, điện áp hai đầu mạch sẽ cùng pha với dòng điện chạy qua mạch đó.
Mối liên hệ giữa tần số với tổng trở:
Trong đó:
+ f0 là tần số cộng hưởng.
+ nếu f<f0 thì mạch có tính dung kháng.
Ví dụ minh họa:
Ví dụ 1: Xét một đoạn mạch gồm điện trở R=50 Ohm, cuộn cảm thuần độ tự cảm L và tụ điện có giá trị điện dung C=2.10-4/π F mắc nối tiếp. Áp vào hai đầu đoạn mạch điện áp có điện áp hiệu dụng 110V, f=50Hz thì xảy ra hiện tượng cổng hưởng. Tính độ tự cảm và công suất tiêu thụ của mạch.
Hướng dẫn giải:
Ta có ZC=1/(2πfC). Mặt khác khi xảy ra cộng hưởng: ZC=ZL=50 Ohm. Suy ra L=1/(2π) H.
Công suất tiêu thụ đạt cực đại Pmax=U2/R=242W
Ví dụ 2: Áp điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng 200V có tần số không đổi f vào hai đầu đoạn mạch RLC nối tiếp. Biết rằng điện trở R, độ tự cảm L và điện dung C có thể thay đổi. Gọi N là điểm nằm giữa cuộn cảm và tụ điện. Các giá trị R,L,C hữu hạn khác không. Khi C=C1 thì điện áp giữa hai đầu biến trở R có giá trị không đổi và đồng thời cũng không thay đổi khi ta thay đổi giá trị của R. Tính điện áp hiệu dụng giữa A và N khi C=C1/2.
Hướng dẫn giải:
II. Công thức giải nhanh vật lý 12: Bài tập tự luyện.
Đáp án:
1
2
3
4
5
6
A
C
D
A
C
D
Định Nghĩa Công Suất Điện Của Dòng Điện Một Chiều? Xoay Chiều?
Công suất điện của dòng điện một chiều là gì?
là công suất tiêu thụ điện năng của đoạn mạch đó và có trị số bằng điện năng mà đoạn mạch tiêu thụ trong một đơn vị thời gian. Hoặc bằng tích Công suất điện của một đoạn mạch hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch và cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch đó .
Công thức: (P= frac{A}{t}= Utimes I)
(P= I^{2}times R= frac{U^{2}}{R})
Công suất tỏa nhiệt trên vật dẫn: Công suất tỏa nhiệt P ở vật dẫn khi có dòng điện chạy qua đặc trưng cho tốc độ tỏa nhiệt của vật dẫn đó và được xác định bằng nhiệt lượng tỏa ra ở vật dẫn trong một đơn vị thời gian .
(P=I^{2}times R)
Công suất của nguồn điện: Công suất (P_{ng}) của nguồn điện đặc trưng cho tốc độ thực hiện công của nguồn điện đó và được xác định bằng công của nguồn điện thực hiện trong một đơn vị thời gian. Công suất này cũng chính bằng công suất tiêu thụ điện năng của toàn mạch
Công thức: (P_{ng}=frac{A_{ng}}{t}=Etimes I)
Công suất điện của dòng điện xoay chiều là gì?
Định nghĩa công suất của mạch điện xoay chiều là đại lượng vật lý đặc trưng cho tốc độ thực hiện công (năng lượng điện tiêu thụ) của mạch điện xoay chiều. Trong mạch điện xoay chiều , các thành phần tích lũy năng lượng như cuộn cảm và tụ điện có thể tạo ra sự lệch pha của dòng điện so với hiệu điện thế .
Công thức tính công suất điện xoay chiều
(P=Utimes Itimes Cosleft ( varphi _{u}-varphi t right )=Utimes Itimes Cosvarphi)
P: Công suất của mạch điện xoay chiều (W)
U: Điện áp hiệu dụng giữa 2 đầu mạch điện xoay chiều (V)
I: Cường độ hiệu dụng trong mạch điện xoay chiều (A)
đơn vị của công suất
viết công thức tính công suất
hệ số công suất bằng 1 khi nào
định nghĩa công suất điện lớp 9
công thức tính công suất điện trở
công thức tính công suất định mức
công thức tính công suất điện 1 chiều
công thức tính công suất điện xoay chiều 3 pha
Tác giả: Việt Phương
Lý Thuyết + Bài Tập: Mạch Điện Xoay Chiều 3 Pha
Trong bài viết này, chúng ta sẽ nghiên cứu sâu hơn mạch điện xoay chiều 3 pha, cộng với việc làm bài tập sẽ giúp chúng ta càng nắm vững kiến thức phần này.
I. Khái niệm về điện xoay chiều 3 pha
Điện xoay chiều 3 pha là dòng điện xoay chiều được tạo ra bằng máy phát điện xoay chiều 3 pha dựa vào nguyên lý biến thiên của từ trường trong cuộn dây.
Hệ thống điện 3 pha gồm 1 dây lạnh và 3 dây nóng.
Điện năng sử dụng trong công nghiệp dưới dạng dòng điện 3 pha vì những lí do sau:
Máy phát điện xoay chiều 3 pha có cấu tạo đơn giản và đặc tính tốt hơn máy 1 pha.
Truyền tải điện năng bằng mạch điện 3 pha tiết kiệm được dây dẫn hơn so với việc truyền tải điện năng bằng dòng điện 1 pha.
II. Mạch điện xoay chiều 3 pha
Mạch điện xoay chiều 3 pha gồm: Nguồn điện 3 pha; dây dẫn; các tải 3 pha
1. Nguồn điện 3 pha
a) Cấu tạo
Để tạo ra nguồn điện 3 pha, ta dùng máy phát điện đồng bộ 3 pha có cấu tạo gồm:
Phần Roto: 1 nam châm điện dao động 1 chiều, xoay quanh trục cố định. Việc xoay quanh trục như vậy nhằm tạo ra được một lượng từ trường biến thiên phù hợp.
Phần STATO: Gồm 3 cuộn dây được thiết kế giống hết nhau từ kích thước đến số vòng. Chúng được đặt ngay trên vòng tròn lệch với nhau từng đôi một một góc 120 độ.
Dây quấn pha A kí hiệu là AX.
Dây quấn pha B kí hiệu là BY.
Dây quấn pha C kí hiệu là CZ
X,Y,Z: Điểm cuối pha
A,B,C điểm đầu pha
b) Nguyên lí làm việc:
Khi nam châm quay đều, trong giây cuốn mỗi pha xuất hiện suất điện động xoay chiều một pha
Vì 3 cuộn dây giống nhau đặt lệch nhau 120 độ nên suất điện động các pha bằng nhau và lệch pha nhau một góc 2π/3
Khi quay rôto, từ trường sẽ lần lượt quét các dây cuốn stato, và cảm ứng vào trong dây cuốn stato các sức điện động sin cùng biên độ, tần số và lệch nhau một góc 120 độ.Khi nam châm bắt đầu quay trong cuộn dây, thì điện áp sẽ sinh ra ở giữa 2 đầu cuộn dây. Điện áp này đồng thời sẽ sinh ra một dòng điện xoay chiều.
Mối liên hệ giữa dòng điện được sinh ra trong cuộn dây và vị trí của các nam châm được chỉ ra trong hình vẽ. Dòng điện lớn nhất sẽ được sinh ra khi 2 cực N và cực S của nam châm gần với cuộn dây nhất. Tuy nhiên, chiều dòng điện ở mỗi nửa vòng quay, của nam châm lại ngược nhau.
2. Tải 3 pha
Thường là động cơ điện 3 pha
a) Cách nối nguồn điện 3 pha
Có 2 cách nối phổ biến:
Nối tam giác: Điểm đầu pha này nối với điểm cuối pha kia. Ví dụ: A nối với Z; B nối với X; C nối với Y
Nối hình sao: Nối chung 3 điểm cuối X, Y, Z thành điểm trung tính.
Đối với nguồn, 3 điểm cuối X, Y, Z nối với nhau thành điểm trung tính O của nguồn
Đối với tải, 3 điểm cuối X’, Y’, Z’ nối với nhau tạo thành trung tính của tải O’
b) Sơ đồ mạch điện 3 pha
Khái niệm
Dây pha: Nối điểm đầu của nguồn (A, B,C) đến các tải
Dây trung tính: Nối từ điểm trung tính của nguồn đến điểm trung tính của tải
Điện áp dây: Điện áp giữa 2 dây pha (Ud)
Điện áp pha: Điện áp giữa điểm đầu và điểm cuối một pha (Up)
Dòng điện dây: Dòng điện trên dây pha (Id)
Dòng điện pha: Dòng điện trong mỗi pha (Ip)
Dòng điện trung tính: (Io)
Nguồn nối hình sao, tải nối hình sao:
Nguồn và tải nối hình sao có dây trung tính:
Nguồn nối hình sao, tải nối hình tam giác:
Quan hệ giữa đại lượng dây và pha
Xét với tải 3 pha đối xứng
Khi nối hình sao:
Khi nối hình tam giác:
III. Bài tập mạch điện xoay chiều 3 pha
Bài 1: Máy phát điện 3 pha có điện áp pha là 220V. Nếu nối hình sao hoặc tam giác thì ta sẽ có những giá trị điện áp dây, pha khác nhau. Tính các giá trị đó.
Giải:
Bài 2: Tải 3 pha gồm 3 điện trở R=10Ω, nối tam giác, đấu vào nguồn 3 pha có Ud=380V. Tính dòng điện pha, dòng điện dây?
Giải:
Lý thuyết cần biết về Động Cơ Không đồng bộ 3 pha
Cập nhật thông tin chi tiết về Bài Tập Vật Lý 12 Chuyên Đề Dòng Điện Xoay Chiều Một Phần Tử Chọn Lọc. trên website 2atlantic.edu.vn. Hy vọng nội dung bài viết sẽ đáp ứng được nhu cầu của bạn, chúng tôi sẽ thường xuyên cập nhật mới nội dung để bạn nhận được thông tin nhanh chóng và chính xác nhất. Chúc bạn một ngày tốt lành!