Bài tập trắc nghiệm dòng điện xoay chiều

www.truongthi.com.vn L ớp h ọc qua m ạng

Bài 12: Dòng đi ện xoay chi ều

A/ Tr ả l ời c ầu h ỏi k ỳ tr ước:

1. Sóng âm là sóng d ọc do đó các ph ần t ử c ủa môi trường dao động theo phương

trùng v ới phương truy ền âm

Trong hi ện tượng giao thoa, ta t ổng h ợp hai giao động theo quy t ắc UU t ức là ta

đã t ổng h ợp 2 giao động đi ều hoà x ảy ra trên cùng 1 ph ương. V ậy d ể có k ết qu ả v ề giao

thoa nh ư trong bài h ọc thì 2 âm g ặp nhau ph ải có cùng ph ương giao động ngh ĩa là hi ện

tượng giao thoa sóng âm ch ỉ x ảy ra trên đường th ẳng n ối 2 ngu ồn âm. Ngoài đường th ẳng

đó s ẽ không thu được k ết qu ả giao thoa nh ư giao thoa trên m ặt ch ất l ỏng.

1 M

U =+

2

2. Bài t ập:

a) Tính λ và f:

Khi d ịch chuy ển ổng t ừ v ị trí c ộng h ưởng (giao động c ực đại) đến v ị trí âm g ần nh ư t ắt h ẳn

(biên độ giao động c ực ti ểu) thì kho ảng cách này chính là kho ảng cách gi ữa 1 b ụng và 1 nút k ế

nhau, b ằng ¼ λ . V ậy:

λ /4 =0,51 – 0.34 = 0,17m => λ = 4.0,17 = 0,68m => f= V/ λ =340/0,68=500Hz

b) Chi ều dài AB

Trong ống (không k ể A) có 3 b ụng sóng => vì có c ộng h ưởng âm => A là b ụng th ứ 4: k=3 AB =

(2k + 1) λ /4 = (2.3 + 1) λ /4 = 7.0,68/4 = 1,19m

Tr ạng thái dao động t ại C

T ừ phương trình sóng d ừng Uc =

dl

2asin2 os2 (ft - ) c ππ

λλ

ở đây d = BC = 1,19 – 0,255 = 0,935m

Uc =

0,935 1,19

2asin2 . os2 (500t -

0,68 0,69

c ππ ) =

2a

3

2 ) os(100 t - 4 + )

42

c

ππ

π ππ + sin( =

d

C

A

B

Môn V ật Lý Th ầy giáo Đỗ L ệnh Đi ện

Tr ường PTTH Hà N ội – Amsterdam. www.truongthi.com.vn L ớp h ọc qua m ạng

2a

3

os(100 t + )

42

c

ππ

π sin = 2 os(100 t + )

2

ac

π

π

Dao động t ại C có biên độ b ăng 2 l ần biên độ c ủa ngu ồn và s ơm pha h ơn ngu ồn λ /2.

B. Bài gi ảng Dòng đi ện xoay chi ều

I. Cách t ạo ra dòng đi ện xoay chi ều

Cho 1 khung dây quay đều trong 1 t ừ trường đều => trong khung xu ất hi ện su ất đi ện động

c ảm ứng: ( ) sin( ) Eosin( t+ ) et NBS t φ ωω ϕ ω ϕ =− = + = trong đó: Eo = NBS ; pha ban đầu ω

ϕ ph ụ thu ộc đi ều ki ện ban đầu

II. M ạch xoay chi ều có R, L, C n ối ti ếp

1. T ổng tr ở:

22

()

L c

ZR Z Z =+ −

L ưu ý: N ếu cho trước L, C Hai s ố ch ỉ có 1 giá tr ị duy nh ất Z

N ều bi ết Z, R và 1 trong 2 hai đại l ượng Z

L

, Z

C

thì s ố có hai giá tr ị khác

nhau c ủa đại l ượng cùng tho ả mãn bài toán

22

LC

Z ZZ −= −R

2. Góc l ệch pha gi ũa u và i là ϕ

V ới tgϕ =

L C

Z Z

R

−

ϕ >o thi u s ớm pha h ơn i ; ϕ

Chú ý : Trong các bài t ập, bài thi, thông thường ng ười ta cho bi ểu th ức c ủa u trước

và yêu c ầu vi ết bi ểu th ức c ủa i sau vì th ế n ều tính theo công th ức trên, khi ϕ

trong bi ểu th ức c ủa i ph ải l ấy giá tr ị (+) và ngược l ại

Ví d ụ: Cho m ạch đi ện nh ư hình v ẽ, hi ệu đi ện th ế đặt vào m ạch

200 2 sin100 ( ) ut π = v

K

2

C

2

K

1

C

1

L,R

2

R

1

A

U

R

1

= 50 Ω C

1

=

44

2

21

10 , 10

3

FC

ππ

−−

= F

R

A

không đáng k ể

+ Khi K

1

đóng, K

2

m ở ch ỉ 98

5 A và i tr ễ pha h ơn u góc

1

ϕ

: A

Môn V ật Lý Th ầy giáo Đỗ L ệnh Đi ện

Tr ường PTTH Hà N ội – Amsterdam. www.truongthi.com.vn L ớp h ọc qua m ạng

+ Khi K

1

m ở, K

2

đóng: i s ớm pha h ơn u góc

21

2

π

ϕϕ =−

a) Tính R

2

, L,

1, 2

ϕϕ

b) Đóng c ả 2K, Ămpe k ế ch ỉ bao nhiêu? vi ết bi ểu th ức c ủa i

Gi ải:

a) Tính R

2

, L,

1, 2

ϕϕ :

Z

C1

=

4

1

11

50

2

10 .100

C ω

π

π

−

==Ω

2

4

2

11

300

2

10 100

C

Z

C ω

π

π

−

== = Ω

K

1

đóng K

2

m ở:

T ổng tr ở c ủa m ạch

200

50 5

0,8 5

U

Z

I

== = Ω

T ừ

22 2

12

( ) (50 5) (50 ) ( 50)

Lc L

ZR Z Z R Z =+ − ⇒ =+ + −

2

(1)

I trước pha h ơn u => U

L

> U

C

:tg

1

1

12

50

Lc L

ZZ Z

2

50

RRR

ϕ

− −

= =

++

(2)

U

L

U

→

U

→

R U

→

1

ϕ

I

C

→

K

1

m ở, K

2

đóng:

i s ớm pha h ơn u => U

C

>U

L

=> V ề độ l ớn

2

2

12 2

300

50

CL L

ZZ Z

tg

RRR

ϕ

− −

= =

++

(3)

Theo Gi ả thi ết:

21 2

cot

2

tg

π

1

g ϕϕ ϕ ϕ =− ⇒ = do đó

12

1 tg tg ϕϕ = (4)

V ậy 1=

2

2

22

50 300

. (50 ) ( 50)(300 )

50 50

LL

LL

ZZ

RZZ

RR

−−

⇔+ = − −

++

C U

→

→

L U

2

ϕ

I

→

U

→

U

→

Môn V ật Lý Th ầy giáo Đỗ L ệnh Đi ện

Tr ường PTTH Hà N ội – Amsterdam. www.truongthi.com.vn L ớp h ọc qua m ạng

T ừ (1) và (4)

22

(50 5) ( 50)(300 ) ( 50)

2500 5 ( 50)(300 50) ( 50)250

2500.5

50 100

250

100 1

100

LLL

LLL L

L

L

ZZZ

xZ Z Z Z

Z

Z

LH

ωππ

=− − + −

=− − + − = −

⇔= + = Ω == =

Thay vào (4)

2

2

22

1

11

12

21

(50 ) (100 50)(300 100) 50.200

0 50 50.200 100 50

100 50 1

0,464

50 50 2

1,57 0,464 1,106

2

Lc

R

RR R

ZZ

tg rad

RR

rad

ϕϕ

π

ϕϕ

+= − − =

> ⇒ += = Ω ⇔ = Ω − −

== = ⇒ ≅

++

=− = − =

b) Đóng c ả 2 K

C=C

1

+C

2

=

44

21 7

( )10 10

33

F

ππ π

−−

+=

4

22 2

12

2

1 300

7

7

10

3

300

( ) ( ) 100 (100 )

7

3 100. 65

100 1 (1 )

77

c

LC

Z

ZRR Z Z

π

−

== Ω =+ + − = + −

=+− = Ω 2

ămpe k ế ch ỉ

12

200 200.7

1,763

100 65 / 7 100 65

100 300 / 7 7

100 4

0,519 0

LC

U

I A

Z

ZZ

RR

rad

ϕ

ϕ

== = ≅

−−

== =

+

≅> ⇒

tg

i trước pha h ơn u

Bi ểu th ức c ủa i: 2 sin( ) 1,736 2 sin(100 0,519) t t A ωϕ π =−= − iI

3. Công su ất cu ả dòng xoay chi ều

Môn V ật Lý Th ầy giáo Đỗ L ệnh Đi ện

Tr ường PTTH Hà N ội – Amsterdam. www.truongthi.com.vn L ớp h ọc qua m ạng

Công su ất tiêu th ụ trong m ạch xoay chi ều P=UIcosϕ t ừ gi ản đồ vect ơ:

1

RR

os =

ZZ

cPUI ϕ ⇒==IR

Nh ư v ậy công su ất tiêu th ụ trong m ạch xoay chi ều ch ỉ là công su ất tiêu th ụ trên đi ện trở R,

còn Z

L

,Z

C

không tiêu th ụ công su ất.

Chú ý: Dù u s ớm pha h ơn i hay tr ễ pha h ơn i thì cosϕ có giá tr ị nh ư nhau. Do đó nê ư bi ết

cosϕ ta ch ưa th ể xác định được u s ớm pha h ơn i hay ngược l ại.

Ví d ụ 2:

A

L

U

C

R

V

240 2 sin100

75 ,

ut

RR

π =

=Ω Θ≈∞

Cu ộn dây thu ần c ảm có

1

L

π

= H Bi ết h ệ s ố công

su ất c ủa m ạch b ằng

2

2

B

a) Tính C và s ố ch ỉ vônk ế

b) vi ết bi ểu th ức c ủa i và c ảu U

AB

trong 2 trường

h ợp. Tính công su ất tiêu th ụ .

Gi ải :

a) Tính C và ch ỉ s ố vônk ế

22 2

22

1

2

1

100 100

R2

os = 2 75 2

Z2

()

(75 2) 75 75

100 75 25

100 75

100 75 175

L

LC L C

C

C

C

ZL

cZR

2

Z RZ Z Z Z Z R

Z

Z

Z

ωπ

π

ϕ

== = Ω =⇔ = = Ω =+ − ⇔ − = −

=−=Ω =− = Ω 

−= ⇒



=+ = Ω 

Có 2 giá tr ị c ủa C

Môn V ật Lý Th ầy giáo Đỗ L ệnh Đi ện

Tr ường PTTH Hà N ội – Amsterdam. www.truongthi.com.vn L ớp h ọc qua m ạng

4

1

1

5

2

2

11

1,27.10

25.100.3,14

11

1,82.10

175.100.3,14

240

1, 6 2

75 2

C

C

CF

Z

CF

Z

U

IA

I

ω

ω

−

−

== ≅

== ≅

== =

N ếu Z

C1

= 25Ω thì

2 222

1

75 25 25 10

AB C

ZRZ =+ = + =

Vônk ế ch ỉ 1,6 2.25 10 80 5 178,9

AB AB

Z == = ≈ UI V

N ếu Z

C2

= 175Ω

22 2 2

75 175 25 3 7 25 9 49 190,4

AB

Z=+ = + = + ≈ Ω

Vônk ế ch ỉ 1,6 2 190,4 403,8

AB AB

Z x == = UI V

b) Vi ết bi ểu th ức c ủa i, u

T ừ

2

os =

2

ϕ c => v ề độ l ớn

4

π

ϕ =

Trường h ợp

4

1

1,27.10 CF

−

=

Z

c1

L

=> i tr ễ pha h ơn u

1

21,6 2. 2 3,2

3,2sin(100 )

4

o

IIA

it

π

π

== =

=−A

L U

→

U

→

R U

→

V U

→

1 C U

→

ϕ

2

ϕ

1

U

V

tr ễ pha h ơn i góc ϕ

2

11

22

R

25 1

0,322

75 3

Cc

UZ

tg rad

UR

ϕϕ == = = ⇒ ≈

U

AB

tr ễ pha h ơn u góc ϕ

1

+ ϕ

2

=π/4 + 0,322 =

1,107rad

178,9 2 sin(100 1,107)

AB

π =− Ut V

Trường h ợp C

2

= 1,82.10

-5

F

Z

C2

>Z

L

=> i s ớm pha h ơn u

2

3,2sin(100 )

4

π

π =+ it A

U

C

ϕ

2

ϕ

U

L

U

R

U

AB

tr ễ pha h ơn u gócϕ

2

2

2

2

175 350 7

75 150 3

1,166

c

Z

tg

R

rad

ϕ

ϕ

== = =

=

U

V

U

AB

tr ễ pha h ơn u ϕ

2

- ϕ

1

=1,166 - π/4 = 0,381 rad

Môn V ật Lý Th ầy giáo Đỗ L ệnh Đi ện

Tr ường PTTH Hà N ội – Amsterdam. www.truongthi.com.vn L ớp h ọc qua m ạng

Môn V ật Lý Th ầy giáo Đỗ L ệnh Đi ện

Tr ường PTTH Hà N ội – Amsterdam.

403,8 2 sin(100 0,381)( )

AB

π =− Ut V

Công su ất tiêu th ụ:

2

os =240.1,6 2. 384w

2

PUIc ϕ==

Câu h ỏi và bài t ập v ề nhà:

1) Làm th ế nào để nh ận bi ết cu ộn dây trong m ạch co đi ện tr ử hay không ?

2) Bài t ập: M ột khung dây hình ch ữ nh ật kích th ước 15cmx20cm g ồm 200 vòng dây quay

đều trong 1 t ừ trường đều B=0,15T v ới t ốc độ 3000vòng/phút.

a) vi ết bi ểu th ức c ủa su ất đi ện động c ảm ứng trong khung. l ấy thước đi ểm là t=0 là

lúc m ật khung vuông góc v ới đường s ức.

b) tính e t ại các th ời đi ểm t

1

=0,005s và t

2

=0,01s

3) Làm các bài t ập trong b ộn đề thi tuy ển sinh 43(2), 4(2), 2(2)