Tải bản đầy đủ (.pdf) (9 trang)

Tính giá trị cực đại của Công suất và chỉ số cực đại Vôn kế trong mạch điện xoay chiều môn Vật lý 12

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.18 MB, 9 trang )

<span class='text_page_counter'>(1)</span><div class='page_container' data-page=1>

<b>Câu 1: </b>Cho mạch điện xoay chiều như hình vẽ. Hiệu điện thế luôn duy trì hai đầu đoạn mạch là
AB


u 200 cos100 t <b> (V). </b>Cuộn dây thuần cảm, có L 1H


 ; điện trở thuần có R = 100; tụ điện có điện


dung C thay đổi được. Vơn kế có điện trở rất lớn.


a. Điều chỉnh C để công suất tiêu thụ của mạch đạt cực đại. Tính cơng suất cực đại đó.
b. Với giá trị nào của C thì số chỉ vơn kế V là lớn nhất, tìm số chỉ đó.


<b>Hướng dẫn: </b>


Ta có:
L


0


1


Z L 100 . 100


R 100


U 200


U 100 2V


2 2





     


 <sub></sub>


 <sub></sub> <sub></sub>





   







a. Công suất của mạch tính theo cơng thức:




2 2


2


2 2


2


L C L C



U R U


P I R


R Z Z Z Z


R


R


  


  




Ta thấy rằng U và R có giá trị khơng thay đổi, vậy P = Pmax thì:


2


L C


L C


Z Z


R R Z Z 100


 <sub></sub> 



     


</div>
<span class='text_page_counter'>(2)</span><div class='page_container' data-page=2>

Suy ra:


4


C


1 1 10


C F


Z 100 .100


  


   và khi đó


2
2


max


100 2
U


Z R P 200W



R 100


     .


b. Số chỉ vôn kế là: 2 2


V AM AM L


U


U U IZ R Z


Z


    .


Dễ thấy do Uvà R2Z2<sub>L</sub> 100 2 không đổi, nên UAM lớn nhất  Znhỏ nhất  RZ<sub>L</sub> Z<sub>C</sub> 100


Suy ra:


4


C


1 1 10


C F


Z 100 .100



  


   và khi đóZR.


2
2


max


100 2
U


Z R P 200W


R 100


     .


Số chỉ vôn kế là: U<sub>V max</sub> UZ<sub>AM</sub> 100 2100 2 200V


R 100


   <i>. </i>


<b>Câu 2: Cho mạch điện như hình vẽ biết UAB = U không đổi, R, C, ω không đổi. Điều chỉnh L để vôn kế chỉ </b>
cực đại.


a. Tìm giá trị của L.



b. Tìm số chỉ cực đại của vôn kế.


</div>
<span class='text_page_counter'>(3)</span><div class='page_container' data-page=3>

a. Vẽ giản đồ vectơ.


Dựa vào giản đồ véctơ ta có: <sub>RC</sub>
2




    = hằng số.


Theo định lý hàm số sin ta có:


L

L

RC



RC


U.sin


U U


U


sin sin sin


  


  


    



MàU<sub>Lmax</sub> U sin

<sub>RC</sub>

1
sin


    


 , tam giác AMB vuông tại A, do đó:


URC = ULcos

= ULcos RC U sinL RC
2




 <sub> </sub> <sub></sub> <sub></sub>


 


 


2 2 C L C


C L <sub>2</sub> <sub>2</sub> <sub>2</sub> <sub>2</sub>


C C


Z Z Z


R Z Z .


R Z R Z



    


 


<sub>2</sub> <sub>2</sub>

2


2 2 2 2


C


2 C C


L 2 L


C C C


R Z <sub>R</sub> <sub>Z</sub> <sub>R</sub> <sub>Z</sub>


Z Z L


Z Z Z


 <sub></sub> <sub></sub>


     




b. Số chỉ của vơn kế khi đó: 2 2



L max C


RC


U U U


U R Z


sin cos R


   


  .


</div>
<span class='text_page_counter'>(4)</span><div class='page_container' data-page=4>

b. Biết biểu thức điện áp hai đầu đoạn mạch là uU cos 100 t V<sub>0</sub>

. Viết biểu thức dòng điện trong
mạch.


c. Viết biểu thức điện áp giữa hai điểm MB.


<b>Hướng dẫn: </b>


a. Chọn trục i làm trục pha ta có giãn đồ véctơ:


1


AMU 100V; BMU<sub>2</sub>100V; AB U 100 3V.
Dùng định lý hàm số cosin cho tam giác AMB ta có :


2 2 2



MB AM AB 2AM.ABcos


2 2 2


AM AB MB


cos


2AM.AB


 


   1002 (100 3)2 1002 3


2
2.100 3.100


 


  .


Suy ra công suất tiêu thụ đoạn mạch:P U.I.cos 100 3.2. 3 300W
2


    .


b. Dựa vào giản đồ vec tơ ta có: rad i 2 2cos 100 t A


3 3



  


    <sub></sub>   <sub></sub>


  .


c. Áp dụng định lý hàm số sin:


2 R1 R1


2


U U U sin 100 1


sin . 0, 5 rad


sin sin U 100 2 6


 


        


  .


Mặt khác: <sub>2</sub> <sub>u 2</sub> <sub>2</sub> <sub>1</sub> 0 rad


6 6 3 3 3


    



</div>
<span class='text_page_counter'>(5)</span><div class='page_container' data-page=5>

Vậy u<sub>MB</sub> u<sub>2</sub> 100 2cos 100 t V
3


 


  <sub></sub>   <sub></sub>


  .


<b>Câu 4: Cho mạch điện như hình vẽ, R = 60Ω, cuộn dây thuần cảm có L = 0,255H, UAB = 120V, f = 50Hz. C </b>
là điện dung biến thiên của một tụ điện. Khi thay đổi điện dung C có một giá trị của C với số chỉ vôn kế cực
đại.


a. Tính giá trị của C.


b. Tính giá trị cực đại của vôn kế. Coi RV =

.


<b>Hướng dẫn: </b>


a. Đặt góc tạo bởi URL và i là φ,<sub>, U và i là φ. Ta có: ZL = 80</sub><sub>. </sub>


Định lý hàm số sin cho:


C


,


,



U U


sin <sub>sin</sub>


2





 


   <sub> </sub>


 


 


,



C ,


sin


U U


cos


  


 



</div>
<span class='text_page_counter'>(6)</span><div class='page_container' data-page=6>

UC cực đại khi

,

,
L C
,
L
sin 1
2
Z Z
1 R
tan


tan R Z



 <sub>        </sub>

 <sub></sub>
 <sub>  </sub> <sub></sub> <sub> </sub>



2 2
L
C
L C


R Z 1


Z 125 C 24,5 F



Z Z




       


 .


b. Số chỉ vôn kế:


2 2
L
Cmax ,


R Z


U


U .U 200V


cos R




  


 .


<b>Câu 5: Mạch điện như hình vẽ, các vơn kế: V1 chỉ 75V, V2 chỉ 125 V, uMP = 100</b> 2cos100πt (V), cuộn cảm



L có điện trở R. Cho RA = 0, RV1 = RV2 = ∞. Biểu thức điện áp uMN
<b>A. uMN = 125</b> 2cos(100πt +


2


) (V). B. uMN = 75 2cos(100πt + 2


3


) (V).


<b>C. uMN = 75</b> 2cos(100πt +


2




) (V). D. uMN = 125 2cos(100πt +


3


) (V).


<b>Hướng dẫn: </b>


Dựa vào giản đồ véctơ có ngay uMN vng pha uMP.


<i>Chọn C </i>


<b>Câu 6: Đặt một nguồn điện xoay chiều ổn định vào đoạn mạch nối tiếp gồm, điện trở R, cuộn cảm thuần L </b>
và tụ điện C. Nối hai đầu tụ điện với một ampe kế lí tưởng thì thấy nó chỉ 1A, đồng thời dịng điện tức thời
chạy qua nó chậm pha


6




</div>
<span class='text_page_counter'>(7)</span><div class='page_container' data-page=7>

nó chỉ 167,3 V, đồng thời điện áp trên vôn kế chậm pha một góc
4




so với điện áp hai đầu đoạn mạch. Điện
áp hiệu dụng hai đầu đoạn mạch là


A. 175 V. B. 150 V. C. 100 V. D. 125 V.


<b>Hướng dẫn: </b>
Khi mắc ampe kế song song với C thì C bị nối tắt: 0


LR 30 .


  Khi mắc vơn kế song song với C thì mạch
không ảnh hưởng và U<sub>C</sub> U<sub>V</sub>167,3V.


Vẽ giản đồ véctơ trượt, áp dụng định lý hàm số sin: 167,3<sub>0</sub> U <sub>0</sub> U 150V.



sin 75 sin 60  


<i>Chọn B </i>


<b>Câu 7: Đặt điện áp xoay chiều 120 V – 50 Hz vào đoạn mạch nối tiếp AB gồm điện trở thuần R, tụ điện và </b>
cuộn cảm. Khi nối hai đầu cuộn cảm một ampe kế có điện trở rất nhỏ thì số chỉ của nó là 3A. Nếu thay
ampe kế bằng vơn kế có điện trở rất lớn thì nó chỉ 60 V, đồng thời điện áp tức thời hai đầu vôn kế lệch pha


3




so với điện áp hai đầu đoạn mạch AB. Tổng trở của cuộn cảm là


A. 40 Ω. B. 40 3 Ω. C. 20 3 Ω. D. 60 Ω.
<b>Hướng dẫn: </b>


Khi mắc ampe kế song song với Lr thì Lr bị nối tắt: Z<sub>RC</sub> U 40 3 .
I


  


</div>
<span class='text_page_counter'>(8)</span><div class='page_container' data-page=8>

Vẽ giản đồ véctơ trượt, áp dụng định lý hàm số cos:


2 2 0


RC


U  120 60 2.120.60. cos 60 60 3V rL rL



rL RC
RC RC


Z U 60 60


Z Z 40 .


Z U 60 3 60 3


      


<i>Chọn A </i>


<b>Câu 10: Cho đoạn mạch nối tiếp gồm tụ C và cuộn dây D. Khi tần số của dòng điện bằng 1000 Hz người ta </b>
đo được điện áp hiệu dụng trên tụ là 2 V, trên cuộn dây là 3 V, hai đầu đoạn mạch 1 V và cường độ hiệu
dụng trong mạch bằng 1 mA. Cảm kháng của cuộn dây là:


A. 750 Ω. B. 75 Ω. C. 150 Ω. D. 1500 Ω.
<b>Hướng dẫn: </b>




2 2 cd
L
C


C L


2
2



L C
U


r Z 1000 3


U <sub>I</sub>


Z 2000 Z 1500 .


I U


r Z Z 1000


I


 <sub></sub> <sub></sub> <sub></sub>





   <sub></sub>   


 <sub></sub> <sub></sub> <sub></sub> <sub></sub>







</div>
<span class='text_page_counter'>(9)</span><div class='page_container' data-page=9>

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



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


danh tiếng.


<b>I.</b>

<b>Luyện Thi Online</b>



- <b>Luyên thi ĐH, THPT QG:</b> Đội ngũ <b>GV Giỏi, Kinh nghiệm</b> từ các Trường ĐH và THPT danh tiếng xây dựng
các khóa <b>luyện thi THPTQG </b>các mơn: Tốn, Ngữ Văn, Tiếng Anh, Vật Lý, Hóa Học và Sinh Học.


- <b>Luyện thi vào lớp 10 chun Tốn: </b>Ơn thi <b>HSG lớp 9</b> và <b>luyện thi vào lớp 10 chuyên Toán</b> các trường


<i>PTNK, Chuyên HCM (LHP-TĐN-NTH-GĐ), Chuyên Phan Bội Châu Nghệ An</i> và các trường Chuyên khác cùng


<i>TS.Trần Nam Dũng, TS. Phạm Sỹ Nam, TS. Trịnh Thanh Đèo và Thầy Nguyễn Đức Tấn.</i>


<b>II.</b>

<b>Khoá Học Nâng Cao và HSG </b>



- <b>Toán Nâng Cao THCS:</b> Cung cấp chương trình Tốn Nâng Cao, Tốn Chun dành cho các em HS THCS lớp 6,
7, 8, 9 u thích mơn Tốn phát triển tư duy, nâng cao thành tích học tập ở trường và đạt điểm tốt ở các kỳ
thi HSG.


- <b>Bồi dưỡng HSG Toán:</b> Bồi dưỡng 5 phân mơn <b>Đại Số, Số Học, Giải Tích, Hình Học </b>và <b>Tổ Hợp</b> dành cho
học sinh các khối lớp 10, 11, 12. Đội ngũ Giảng Viên giàu kinh nghiệm: <i>TS. Lê Bá Khánh Trình, TS. Trần Nam </i>
<i>Dũng, TS. Pham Sỹ Nam, TS. Lưu Bá Thắng, Thầy Lê Phúc Lữ, Thầy Võ Quốc Bá Cẩn</i> cùng đôi HLV đạt thành
tích cao HSG Quốc Gia.


<b>III.</b>

<b>Kênh học tập miễn phí</b>



- <b>HOC247 NET:</b> Website hoc miễn phí các bài học theo <b>chương trình SGK</b> 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 mễn phí, kho tư liệu tham khảo
phong phú và cộng đồng hỏi đáp sôi động nhất.


- <b>HOC247 TV:</b> Kênh <b>Youtube</b> cung cấp các Video bài giảng, chuyên đề, ôn tập, sửa bài tập, sửa đề thi miễn phí
từ lớp 1 đến lớp 12 tất cả các mơn Tốn- Lý - Hoá, Sinh- Sử - Địa, Ngữ Văn, Tin Học và Tiếng Anh.


<i><b>Vững vàng nền tảng, Khai sáng tương lai </b></i>



<i><b> Học mọi lúc, mọi nơi, mọi thiết bi – Tiết kiệm 90% </b></i>


<i><b>Học Toán Online cùng Chuyên Gia </b></i>


</div>

<!--links-->

×