Mach dien xc co khoa k cua thay luong

I.ĐOẠN MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU CÓ KHÓA K.

ĐOẠN MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU CÓ THÊM BỚT PHẦN TỬ.

Lưu ý : Khi k ĐÓNG thì phần tử mắc song song với k bị nối tắt (mạch điện không chứa phần tử đó)

Khi k NGẮT thì phần tử mắc song song với k hoạt động bình thường ( xem như không có khóa K)

Khi Amper kế có điện trở rất nhỏ mắc song song với đoạn mạch nào thì đoạn mạch đó bị nối tắt nghĩa là nó

giống như khóa K đang ĐÓNG.

Với giả thiết: R,L,C và f không thay đổi thì ta có:

Hình 1: Rd Rm

Cd Cm

U U

U U ; Hình 2: Rd Rm

Ld Lm

U U

U U ; Hình 3: Cd Cm

Ld Lm

U U

U U ;

Câu 1: Cho mạch điện xoay chiều như hình vẽ, R = 100, L là độ tự cảm của cuộn dây thuần cảm, 410

3C

F, RA 0.

Điện áp 50 2 cos100ABu t (V). Khi K đóng hay khi K mở, số chỉ của ampe kế không thay đổi.

a. Tính độ tự cảm L của cuộn dây và số chỉ của ampe kế trong hai trường hợp.

b. Lập biểu thức của cường độ dòng điện trong mạch khi K đóng và khi K mở.

Hướng dẫn giải:

a. Theo đề bài, điện áp và số chỉ ampe kế không đổi khi K đóng hay khi K mở nên

tổng trở Z khi K mở và khi K đóng là bằng nhau:

22 2 2

m d L C CZ Z R Z Z R Z

2 2 L C CZ Z Z

2

0

L C C L C

L C C L

Z Z Z Z Z

Z Z Z Z (loại ZL = 0)

Ta có: C 4

1 1Z 100 3 173

10C100 .

3

L CZ 2Z 2.100 3 200 3 346

LZ 200 3 2 3L H 1,1H

100

H

Số chỉ ampe kế bằng cường độ dòng điện hiệu dụng khi K đóng:

A d2 2 2 2

d C

U U 50I I 0,25A

Z R Z 100 (100 3)

b. Biểu thức cường độ dòng điện:

- Khi K đóng: Độ lệch pha: Cd

Z 100 3tan 3

R 100

d3

rad

Pha ban đầu của dòng điện: di u d d0

3

.

Vậy biểu thức của cường độ dòng điện khi K đóng: di 0,25 2 cos 100 t

3

A.

- Khi K mở: Độ lệch pha: L Cm

Z Z 346 173tan 3

R 100

m

3

K

M N L R

C B A

Hình 2 K

M N L R

C B A

Hình 3

R K

B A

L

C

Hình 1

Pha ban đầu của dòng điện: mi u m m0

3

Vậy biểu thức của cường độ dòng điện khi K mở: mi 0,25 2 cos 100 t

3

A.

Câu 2: Cho mạch điện như hình vẽ.

Đặt vào hai đầu AB điện áp xoay chiều (220 V, 50 Hz) ; R = 100 Ω, cuộn dây thuần

cảm có độ tự cảm L = 2 3

H. Khi K đóng hoặc mở thì cường độ dòng điện qua

mạch không đổi. Dòng điện qua mạch có giá trị hiệu dụng bằng

A. 2,2 A B. 1,1 A C. 1,556 A. D. 1,41 A


+ K đóng, mạch chứa RC: 2 2

1 CZ R Z

+ K mở, mạch chứa RLC : 2 2

2( )

L CZ R Z Z

+ Do I1 = I2 1 22

L

C

ZZ Z Z 100 3 Ω

2 2

1100 (100 3)Z 200 Ω

1 2

1

1,1U

I IZ

A. Đáp án B

Câu 3: Cho mạch điện như hình vẽ. Đặt điện áp xoay chiều 2cos100 ( )u U t V

vào hai đầu đoạn mạch điện AB như hình vẽ. Cuộn dây thuần cảm và R = ZC .

Khi K đóng hoặc mở thì cường độ dòng điện hiệu dụng qua mạch không đổi.

a.Tính độ lệch pha giữa u và i khi k mở và k đóng.

b.Tính hệ số công suất của đoạn mạch khi k mở và k đóng.

Hướng dẫn giải: a.Tính độ lệch pha giữa u và i khi k mở và k đóng.

+ K đóng, mạch chứa R và C nối tiếp: 2 2

12

CZ R Z R

+ K mở, mạch chứa RLC : 2 2

2( )

L CZ R Z Z

+ Do I1 = I2 2 2 2 2

2 12 ( )

C L C C L CZ Z R R Z R Z Z Z Z Z 2 2L CZ Z R

+ độ lệch pha:

2tan 1

4

L Cm

Z Z R R

R R

; tan 1

4

Cd

Z R

R R

b. Tính hệ số công suất của đoạn mạch khi k mở và k đóng.

Cách 1: Sử dụng kết quả câu a:

2 2

cos cos ;cos cos( )4 2 4 2

m d

Cách 2: Dùng công thức: 2 2

cos( )L C

R R

Z R Z Z

Hệ số công suất của đoạn mạch: 2

1 2cos

22 2m

R R

Z R ;

1

1 2cos

22 2d

R R

Z R

Cách 3: Dùng phương pháp"Chuẩn Hóa Gán Số Liệu" Chọn R =1 đơn vị điện trở.

Ta suy ra: 2 1

2 2.Z Z R

1

1 2cos

22d

R

Z ;

2

1 2cos

22m

R

Z ;

R K

B A

L

C

A R

B L C

K

R

A B X

K

Câu 4: Đoạn mạch điện như hình vẽ. Đặt vào hai đầu đoạn mạch một điện áp xoay chiều ổn định u =

U 2 cos( t ). Khi K mở hoặc đóng, dòng điện qua mạch đều có cùng giá trị hiệu dụng là I. Điện trở dây nối rất

nhỏ, hộp X chứa :

A. gồm tụ điện mắc nối tiếp với cuộn dây không thuần cảm.

B. chỉ chứa cuộn dây.

C. gồm tụ điện mắc nối tiếp cuộn thuần cảm.

D. chỉ chứa tụ điện.


Khi K đóng, mạch chỉ có R 1

UI

R .

Khi K ngắt, mạch gồm R nối tiếp X 1

UI

Z (Z là tổng trở của mạch).

Theo đề bài I1 = I2 R = Z => L CZ Z . Như vậy chỉ có đáp án C thỏa mãn điều kiện.. Đáp án C.

Câu 5: Cho mạch điện như hình vẽ, Điện trở R= 50 , cuộn dây thuần cảm

có 2

L H3

, tụ điện có

46.10F

3

.

Điện áp xoay chiều ổn định giữa hai đầu A và B là u = 100 6 cos(100πt+ π/3) (V). Điện trở các dây nối rất nhỏ.

a.Khi K mở viết biểu thức cường độ dòng điện qua mạch im.

b.Khi K đóng viết biểu thức cường độ dòng điện qua mạch iđ .

c.Vẽ đồ thị cường độ dòng điện qua mạch theo thời gian tương ứng là im và iđ được biểu diễn trên cùng một hình.

Hướng dẫn giải: a.Khi K mở viết biểu thức cường độ dòng điện qua mạch im.

Ta có: L

2 200Z L 100

3 3

. C 4

1 1 100 3 50 3Z

6.10C 6 3100

3

,

2 2 2 2

m L C

200 50 3Z R (Z Z ) 50 ( ) 100

33 => 0

0m

m

U 100 6I 6A

Z 100

L Cm

200 50 3

Z Z 33tan 3

R 50

=> m= π/3 > 0

=> u sớm pha hơn im góc π/3, hay im trễ pha hơn u góc π/3 .

Vậy: mi 6 cos(100 t )A 6 cos(100 t)A3 3

b.Khi K đóng viết biểu thức cường độ dòng điện qua mạch iđ .

2 2 2 2

d C

50 3 100Z R Z 50 ( )

3 3 ;

00d

d

U 100 6. 3I 3 2A

Z 100

Cd d

50 3Z 33tanR 50 3 6

<0

=> u trễ pha thua iđ góc π/6, hay iđ sớm pha hơn u góc π/6

K

M N L R

C B A

O

dI

mI

Iđ

t(10-2 s)

6

0

i(A)

6

Im

3 2

3 2

2 1

0,5 1,5

Vậy: di 3 2 cos(100 t )A 3 2 cos(100 t )A

3 6 2

Nhận xét: iđ nhanh pha hơn im góc π/2.

c.Vẽ đồ thị cường độ dòng điện qua mạch theo thời gian như hình trên.

Câu 6: Cho mạch điện như hình vẽ, cuộn dây thuần cảm. Điện áp xoay chiều ổn định giữa hai đầu A và B là u =

100 6 cos( t ). Khi K mở hoặc đóng, thì đồ thị cường độ dòng điện qua mạch theo thời gian tương ứng là im và iđ

được biểu diễn như hình bên. Điện trở các dây nối rất nhỏ. Giá trị của R bằng :

A.100; B. 50 3;

C.100 3; D. 50


I1=Im.; I2=Iđ ( K đóng)

Cách 1: Dùng giản đồ véc tơ kép:

Dựa vào đồ thị ta thấy 1 chu kì 12 ô và hai dòng điện

lệch pha nhau 3 ô hay T/4 về pha là π/2 (Vuông pha)

Ta có: d mI 3 I =>

R2 R1U 3U .

Dựa vào giản đồ véc tơ, AEBF là hình chữ nhật ta có:

LC1 R2 R1U U 3 U (1)

2 2 2

R1 R2U U (100 3) (2)

Từ (1) và (2) suy ra: 2 2 2

R1 R1 R1U ( 3U ) (100 3) U 50 3V

Hay R2 R1U 3U 3.50 3 150V

=> Giá trị của R: R1 R2

m d

U UR ;R

I I

Thế số: R1

m

U 50 3R 50

I 3 .

[Đáp án D].

Cách 2: Dùng giản đồ véc tơ buộc:

Ta có: d mI 3 I =>

R2 R1U 3U .

Ta có: R1

AB

Ucos

U ; R2

AB

Usin

U

=> R2

R1

Utan 3

U 3

=> R1 AB

1U U cos 100 3 50 3V

2

Ta có : R1

m

U 50 3R 50

I 3 . [Đáp án D].

Cách 2b: Dùng giản đồ véc tơ tổng trở:

Ta có: d mI 3 I => m dZ 3.Z .(vì cùng U)

m

m

U 100 3Z 100

I 3 =>

d

d

U 100 3 100Z

I 3 3

Dùng hệ thức lượng trong tam giác vuông ABC:

K

M N L R

C B A

CZ

R

LZ

H

mZ

A

B

I

dZ

C

mI

ABU

F

2UR C2U

1ULC

U A B

E dI

1UR

ABU

1UR

LC1U

2UC

U AB

A

B

I

2UR

Iđ

t(s)

6

0

i(A)

6

Im

3 2

3 2

2 2 2

m d

1 1 1

R Z Z Thế số :

2 2 2 2

1 1 3 4R 50

R 100 100 100

[Đáp án D].

Cách 3: Phương pháp đại số

K đóng: Mạch chứa RC:

42 2 2 2

C C

d

U 100 3 10R Z R Z

I 3 3 (1)

K ngắt: Mạch chứa RLC: 2 2 2 2 4

L C L C

m

U 100 3R (Z Z ) R (Z Z ) 10

I 3 (2)

Iđ vuông pha Im. nên ta có C L Cd m

Z Z Ztan .tan 1 . 1

R R

=> 2 2 2

L C C L C C(Z Z )Z R Z .Z R Z (3)

Khai triển (2) , thế (1) và (3) vào (2): 4 4

2 2 2 4 2 4

C L C L L

10 10R Z 2Z Z Z 10 2. Z 10

3 3

4 42 4

L L

10 4.10 200Z 10 Z

3 3 3

Từ ( 1) và (3) ta có:

4 4 4

L C C

L

10 10 10 50 3Z .Z Z

2003 3.Z 33.

3

Từ ( 1) suy ra :

4 4 42 2 2 2

C C

10 10 10 50 3R Z R Z ( ) 50

3 3 3 3 . [Đáp án D].

Câu 7: Cho mạch điện như hình vẽ. Điện áp xoay chiều ổn định giữa hai đầu A và B là u = 100 6 cos( t ). Khi K

mở hoặc đóng, thì đồ thị cường độ dòng điện qua mạch theo thời gian tương ứng là im và iđ được biểu diễn như hình

bên. Điện trở các dây nối rất nhỏ. Giá trị của R bằng :

A. 100. B.50 3.

C. 100 3. D.50 2

Hướng dẫn giải: I1=Im.; I2=Iđ ( K đóng) Cách 1: Dùng giản đồ véc tơ kép:

Dựa vào đồ thị ta thấy 1 chu kì 12 ô và hai dòng điện

nhau 3 ô hay T/4 về pha là π/2 ( Vuông pha )

Ta có: d mI 3 I => R2 R1U 3U .

Dựa vào giản đồ véc tơ hình chữ nhật ta có:

LC1 R2 R1U U 3 U (1)

2 2 2

R1 R2U U (100 3) (2)

Từ (1) và (2) suy ra: 2 2 2

R1 R1 R1U ( 3U ) (100 3) U 50 3V

Hay R2 R1U 3U 3.50 3 150V

=> Giá trị của R: R1 R2

m d

U UR ;R

I I

mI

ABU

F

2UR

C2U

1ULC

U

A B

E dI

1UR

K

M N L R

C B A

Iđ

t(s)

3

0

i(A)

3

Im

3

3

Thế số: R1

m

U 50 3 2R 50 2

I 3

Đáp án D. Cách 2: Dùng giản đồ véc tơ buộc:

Ta có: d mI 3 I =>

R2 R1U 3U .

Ta có: R1

AB

Ucos

U ; R2

AB

Usin

U

=> R2

R1

Utan 3

U 3

=>R1 AB

1U U cos 100 3 50 3V

2

Ta có : R1

m

U 50 3 2R 50 2

I 3 . Đáp án D.

Cách 3: Dùng giản đồ véc tơ tổng trở:

Ta có: d mI 3 I =>

m dZ 3.Z .(vì cùng U)

m

m

U 100 3 2Z 100 2

I 3 =>

d

d

U 100 3 2 100 2Z

I 3 3

Dùng hệ thức lượng trong tam giác vuông ABC:

2 2 2

m d

1 1 1

R Z Z Thế số :

2 2 2 2

1 1 3 2R 50 2

R 2.100 2.100 100 .Đáp án D.

Câu 8: Đoạn mạch như hình vẽ, uAB = 100 2cos100t (V). Khi K đóng, I = 2(A), khi K mở dòng điện qua

mạch ℓệch pha

4 so với hiệu điện thế hai đầu mạch. Cường độ dòng điện hiệu dụng qua mạch khi K mở ℓà:

A. 2(A) B. 1(A)

C. 2 (A) D. 2(A)


Khi K đóng, mạch chỉ có R, ta tính được R =U/I= 100/2= 50Ω

Khi K mở thì mạch có R, L, C và có độ ℓệch pha

4. Từ tan =1 ZL -ZC =R Z =R 2 =50 2 Ω

Cường độ dòng điện hiệu dụng qua mạch khi K mở ℓà: I=U/Zm=100/50 2 = 2 A. [Đáp án C]

Câu 9: Đặt vào hai đầu mạch RLC nối tiếp một điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng không đổi thì điện áp hiệu dụng

trên các phần tử R, L và C đều bằng nhau và bằng 20V. Khi tụ bị nối tắt thì điện áp dụng hai đầu điện trở R bằng

A. 10V. B. 10 2 V. C. 20V. D. 20 2 V.

Hướng dẫn giải: Giải :

-Khi chưa nối tắt tụ: 2 2( )R L CU U U U .Do R L C L CU U U R Z Z

Mạch cộng hưởng => U =UR =20V.

-Khi tụ nối tắt, mạch chỉ còn RL: 2 2' 'R LU U U .Do R =ZL

=> U’R =U’L => 20

2 ' ' 10 22 2

R R

UU U U V

Đáp án B.

CZ

R

LZ

H

mZ

A

B

I

dZ

C

ABU

1UR

LC1U

2UC UAB

A

B

I

2UR

Hình câu 8

M R C

B A

K

L

Câu 10: Đặt điện áp xoay chiều vào hai đầu một đoạn mạch R, L, C không phân nhánh. Điện áp hiệu dụng hai đầu R

là 80V, hai đầu L là 120V, hai bản tụ C là 60V. Khi nối tắt hai đầu tụ C thì điện áp hiệu dụng hai đầu R là 60V. Xác

định điện áp hiệu dụng hai đầu L:

A. 120V B. 100V C. 80V D. 60V

Giải:Điện áp ở hai đầu đoạn mạch: 2 2 2 2( ) 80 (120 60) 100R L CU U U U (V).

Khi nối tắt hai đầu tụ C thì 2 2 2 2 2 2' ' ' ' 100 60 80R L L RU U U U U U V . Đáp án C.

Câu 11: Đặt điện áp xoay chiều vào hai đầu đoạn mạch gồm: Một điện trở thuần R, một cuộn cảm thuần L và một tụ

điện C ghép nối tiếp. Người ta đo được giá trị hiệu dụng của điện áp giữa hai đầu mỗi phần tử R, L, C theo thứ tự đó là

40V, 80V và 50V. Khi nối tắt hai đầu tụ C thì điện áp hiệu dụng hai đầu R là 30V. Xác định hệ số công suất sau khi nối

tắt tụ C:

A. 0,8 B. 1 C. 0,6 D. 0,5

Giải:Điện áp ở hai đầu đoạn mạch: 2 2 2 2( ) 40 (80 50) 50R L CU U U U V .

Khi nối tắt hai đầu tụ C thì 2 2 2 2 2 2' ' ' ' 50 30 40R L L RU U U U U U V .

Hệ số công suất sau khi nối tắt tụ C: ,

30cos ' 0,6

50

RU

U Đáp án C.

Câu 12: Điện áp xoay chiều đặt vào hai đầu một đoạn mạch R, L, C không phân nhánh. Điện áp hiệu dụng hai đầu R

là 80V, hai đầu cuộn cảm thuần L là 120V, hai bản tụ C là 60V. Khi nối tắt hai đầu cuộn dây thì điện áp hiệu dụng hai

đầu R là 60V. Xác định hệ số công suất sau khi nối tắt cuộn dây:

A. 0,8 B. 0,9 C. 0,6 D. 0,5

Giải:Điện áp ở hai đầu đoạn mạch: 2 2 2 2( ) 80 (120 60) 100R L CU U U U V .

Khi nối tắt hai đầu cuộn dây thì 2 2 2 2 2 2' ' ' ' 100 60 80R C C RU U U U U U V .

Hệ số công suất sau khi nối tắt cuộn dây: ,

60cos ' 0,6

100

RU

U Đáp án C.

Câu 13: Mắc vào đoạn mạch RLC không phân nhánh gồm một nguồn điện xoay chiều có tần số thay đổi được. Ở tần

số f1 = 60Hz, hệ số công suất đạt cực đại cos1 = 1 và lúc lúc đó cảm kháng 1LZ R . Ở tần số f2 =120Hz, hệ số công

suất nhận giá trị 2cos bằng bao nhiêu?

A.2

13 B.

2

7 C. 0,5 D.

2

5

Cách giải 1: Dùng công thức: 2 2

cos( )L C

R R

Z R Z Z

Lúc f1 = 60Hz và cos1 = 1 nên ta có: ZL1 = ZC1 =R

Lúc f2 = 120Hz = 2f1 thì ZL2 = 2ZL1= 2R ; ZC2 = R/2.

Hệ số công suất 22 2 2

2 2L2 C2

R R R 2cos

R 13R (Z Z ) 13RR (2R )2 4

.Chọn A

Cách giải 2:

Cách giải dùng Phương pháp chuẩn hóa gán số liệu:

Lúc f1 = 60Hz và cos1 = 1 nên ta có: ZL1 = ZC1 =R => chuẩn hóa gán số liệu: R=ZL1 = ZC1 = 1

Lúc f2 = 120Hz = 2f1 thì ZL2 = 2; ZC2 = 1/2.

22 2

2 2L2 C2

R 1 2cos

1 13R (Z Z )1 (2 )

2

Câu 14: Đoạn mạch xoay chiều AB có điện trở R mắc nối tiếp với cuộn dây, điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn dây và hai

đầu điện trở R cùng giá trị, nhưng lệch pha nhau /3. Nếu mắc nối tiếp thêm tụ điện có điện dung C thì cos = 1 và

công suất tiêu thụ là 100W. Nếu không có tụ thì công suất tiêu thụ của mạch là bao nhiêu?

A. 80W B. 86,6W C. 75W D. 70,7W


Giải 1: Trên giản đồ vector: 2

1

3cos (1)

6 2

Z

Z

Từ (1) và vì cùng U nên ta có: 1 2

2 1

3(2)

2

I Z

I Z

Công suất :

2

1 1

2

2 2

( ) (4)

( ) (5)

P R r I

P R r I

Từ (4) và (5) => 2 21 1

1 2

2 2

3 3 3 3( ) ( ) .100 75

2 4 4 4

P IP P W

P I Đáp án C

Giải 2: cos=1 (cộng hưởng điện)

22

max 100 100( )U

P U R rR r

(1)

+ tan 3 33

LL

ZZ r

r

(2) +

2 2 2 2d R LU U r Z R R r (3)

+ Công suất khi chưa mắc tụ C:

2

2 2( )

( ) L

UP R r

R r Z

(4)

Thay (1), (2), (3) vào (4): 2 2

100(2 ) 300(2 ) 75

4(2 ) ( 3)

r rP r r W

r r r

Đáp án C

Câu 15: Đoạn mạch xoay chiều AB có điện trở R1 mắc nối tiếp với đoạn mạch R2C , điện áp hiệu dụng hai đầu R1 và

hai đầu đoạn mạch R2C có cùng giá trị, nhưng lệch pha nhau /3. Nếu mắc nối tiếp thêm cuộn dây thuần cảm thì cos

= 1 và công suất tiêu thụ là 200W. Nếu không có cuộn dây thì công suất tiêu thụ của mạch là bao nhiêu?

A. 160W B. 173,2W C. 150W D. 141,42W


Giải 1: Trên giản đồ vector: 2

1

3cos( ) (1)

6 2

Z

Z

Từ (1) và vì cùng U nên ta có: 1 2

2 1

3(2)

2

I Z

I Z

Công suất :

2

1 1 2 1

2

2 1 2 2

( ) (4)

( ) (5)

P R R I

P R R I

Từ (4) và (5) => 2 21 1

1 2

2 2

3 3 3 3( ) ( ) .200 150

2 4 4 4

P IP P W

P I Đáp án C

Giải 2: cos=1 (cộng hưởng điện)

22

max 1 2

1 2

200 200( )U

P U R RR R

(1)

+ 2

2

tan 3 33

CC

ZZ R

R

(2) +

2 2 2

2 1 2 1 1 22R C R CU U R Z R R R (3)

+ Công suất khi chưa mắc cuộn dây:

2

1 2 2 2

1 2

( )( ) C

UP R R

R R Z

(4)

Thay (1), (2), (3) vào (4): 2 22 2 2 2

2 2 2

200(2 ) 600(2 ) 150

4(2 ) ( 3)

R RP R R W

R R R

Đáp án C

6

LZ

1Z

I

CZ

R r

dZ

3

6

LZ

1Z

I

CZ

1R 2R

2R CZ 3

Câu 16: Cho mạch điện xoay chiều:

)(100cos2100

159

Vtu

FC

AB

- L: cuộn cảm có điện trở hoạt động r=17,3 và độ tự cảm L=31,8mH.

- L’: cuộn cảm khác.

a) Khi K đóng viết biểu thức i. Tính công suất của đoạn mạch.

b) Mở khoá K. Hệ số công suất của mạch không đổi nhưng công suất giảm

một nửa. Lập biểu thức điện áp tức thời hai đầu L’.


3

1 120

10.100

2

CZ

C

; . 10 LZ L ; 17,3 10 3 r

a) K đóng : Z= 2 2 2 2( ) (10 3) (10 20) 20 L C

Z r Z Z

tan =10 20 3

tan310 3

L CZ Z

r => = -/6

I = 100

5( )20

U

I AZ

vậy: 5 2 cos(100 )( )6

i t A

b)K mở: hệ số công suất không đổi: <=> 2 2

'

10 3 10 3 '

20 (10 3 ') (10 20)

L

r

r Z

(1)

Công suất giảm 1/2 : P’ =P/2 <=> 2 2 2 2

'

2. ( ')

(10 20) ( ') (10 20)

L

r r r

r r r Z (2)

<=> 2 22 2

'

2.10 3 ( ')

( ') (10 20)(10 3) (10 20)

L

r r

r r Z

=> r’= 10 3 r ; ZL’ = 30

Viết biểu thức uL’ ?

Tổng trở Z’= ...

Câu 17: Cho mạch điện xoay chiều như hình vẽ. UAB=const; f=50(Hz) , điện trở các khóa K và ampe kế không đáng

kể. )(10 4

FC

. Khi khóa K chuyển từ vị trí 1 sang 2 thì số chỉ của ampe kế không thay đổi. Tính độ tự cảm L của

cuộn dây ?

A. )(10 2

H

B. )(10 1

H

C. )(1

H

D. )(10

H


100CZ ; )(100s

Rad

Khi khóa K ở vị trí 1 mạch là hai phần tử R và C.

Nên ta có : )1(22

C

AB

AB

AB

ZR

U

Z

UI

Khi khóa K ở vị trí 2 thì mạch bao gồm hai phần tử là R và L:

Nên ta có : )2('

'22

L

AB

AB

AB

ZR

U

Z

UI

Theo đề I=I’ nên (1) = (2) :

2222

L

AB

C

AB

ZR

U

ZR

U

C L’ A B

K

L

A B

C

A

1

2 K

R

L

Suy ra:

10011 2222

2222CLLC

LC

ZZZRZRZRZR

=> )(1

100

100H

ZL L

Câu 18: Mạch điện không phân nhánh như hình vẽ, trong đó R = 80 Ω, C = 50/π μF,

L = 1/π H. uAB = U0cos100πt. Tỉ số công suất tỏa nhiệt trên mạch trước và mạch sau

khi đóng khóa K bằng

A. 3/4. B. 1.

C. 4/3. D. 2

Câu 19: Cho mạch điện xoay chiều như hình vẽ. Điện áp hai

đầu có tần số f = 100Hz và giá trị hiệu dụng U không đổi.

1./Mắc vào M,N ampe kế có điện trở rất nhỏ thì pe kế chỉ I = 0,3A.

Dòng điện trong mạch lệch pha 600 so với uAB, Công suất toả nhiệt trong mạch là P = 18W. Tìm R1, L, U

2./ Mắc vôn kế có điện trở rất lớn vào M,N thay cho Ampe kế thì vôn kế chỉ 60V đồng thời điện áp trên vôn kế chậm

pha 600 so với uAB. Tìm R2, C?


1. Mắc Am pe kế vào M,N ta có mạch điện như hình bên ( R1 nt L)

Áp dụng công thức tính công suất: P = UIcos suy ra: U = P/ Icos

Thay số ta được: U = 120V.

Lại có P = I2R1 suy ra R1 = P/I2.Thay số ta được: R1 = 200

Từ i lệch pha so với uAB 600 và mạch chỉ có R,L nên i nhanh pha so với u vậy ta có:

LL 1

1

Zπ 3tg = = 3 Z = 3R =200 3(Ω) L= H

3 R π

2.Mắc vôn kế có điện trở rất lớn vào M,N ta có mạch như hình vẽ:

Vì R1, L không đổi nên góc lệch pha của uAM so với i trong mạch vẫn không đổi so với khi chưa mắc vôn kế vào M,N

vậy: uAM nhanh pha so với i một góc AM

π=

3 .

Từ giả thiết điện áp hai đầu vôn kế uMB trể pha một góc π

3 so với uAB.

Tù đó ta có giãn đồ véc tơ biểu diễn phương trình véc tơ:

AB AM MBU U U

Từ giãn đồ véc tơ ta có:2 2 2 2 2

AM AB MB AB MBU =U +U -2U U . cosπ

3

thay số ta được UAM = 60 3 V.

áp dụng định luật ôm cho đoạn mạch AM ta có:

I = UAM/ZAM = 0,15 3 A.

Với đoạn MB Có ZMB= 2 2 MB

2 c

U 60 400R +Z = = = Ω

I 0,15. 3 3 (1)

Với toàn mạch ta có: 2 2 AB

2 L

U 800(R+R ) +(Z ) = = Ω

I 3CZ Z (2)

Giải hệ phương trình (1) và (2) ta được R2=200 ; ZC = 200/ 3 -43C= .10 F

4π

Câu 20: Đặt một điện áp xoay chiều có giá trị cực đại U0 vào hai đầu đoạn mạch R, L, C ghép nối tiếp thì

cường độ dòng điện trong mạch i1 = I0cos(100πt + π/6) A. Nếu ngắt bỏ tụ C thì cường độ dòng điện trong

mạch là i2 = I0√3 cos(100πt - π/3) A. Điện áp hai đầu đoạn mạch là?

O

AMU

ABU

1RU

2RU

MBU

3

3

A L R1

B

N M

A R1 L C

B R2

N M

A R1 L C

B R2

V

K

L

C

R

A. u = U0cos(100πt – π/6) V. B. u = U0cos(100πt – π/3) V.

C. u = U0cos(100πt + π/6) V. B. u = U0cos(100πt + π/3) V.


Giả sử biểu thức điện áp hai đầu mạch là 0 os 100 uu U c t V

1

2

22 01 0 1

0

1 2

2 2 02 0 2

0

1 u 1

1

2 u 2

2

, , os 1006

3 ,

, 3 os 1003 3

os os ,2 2

,

os os , 02

L C

L

i

i

UR L C i I c t A Z R Z Z

IZ Z a

UR L i I c t A Z R Z

I

Rc c

Zb

Rc c

Z

2 1u u u u u u

u u 0

os 3 os os 3 os sin 3 os3 6 6 6

tan 3 os 1006 6 3 6 6

i i

u

ac c c c c

b

u U c t V

Câu 21: Cuộn dây có điện trở thuần R và độ tự cảm L mắc vào điện áp xoay chiều u = 250 2 cos100t (V)

thì cường độ dòng điện hiệu dụng qua cuộn dây là 5A và lệch pha so với u góc bằng 600. Mắc nối tiếp cuộn

dây với đoạn mạch X thì cường độ dòng điện hiệu dụng là 3A và điện áp hai đầu cuộn dây vuông pha với điện

áp hai đầu X. Công suất tiêu thụ trên đoạn X là

A. 300W B. 300 3 W C. 200 2 W D. 200W


+ Khi mạch chỉ có RL thì i1 và u lệch pha nhau góc 600

LZtan 3

3 R

ZL = 3 R

+ Cuộn dây có: d

UZ 50( )

I

+ Khi mạch mắc thêm đoạn X mà uRL vuông pha với uX

X gồm R’ và C nối tiếp

Giản đồ véc tơ như hình bên.

+ U 250

Z'I ' 3

2 2 2d XZ' Z Z 2 2

X dZ Z' Z = 200

3() R’ =

100 3

3

Công suất đoạn: 2XP I' R ' = 300 3 (W)

Câu 22: Cho mạch điện như hình vẽ (H.b22).

Biết C1 =15

10 3

F, C2 =

410

F, Hộp đen X chứa 2 trong 3 linh kiện R, L, C.

A

G

X

B

D C1

E C2

K1 K2

L1

UX

URL UL

UR

UR’

UC

Đặt vào hai đầu mạch AG một hiệu điện thế xoay chiều u = 200 2 cos100πt (V)

+ Khi đóng K1, mở K2 hoặc đóng K2 mở K1 thì cường độ hiệu dụng của dòng điện trong mạch đều như nhau.

+ Khi đóng đồng thời cả K1 và K2 thì hiệu điện thế hai đầu tụ điện đạt cực đại và hiệu điện thế hai đầu hộp đen X nhanh

pha hơn cường độ dòng điện là π/4 (Rad).

+ Khi K1, K2 mở dòng điện không cùng pha với hiệu điện thế.

a. Xác định các linh kiện các hộp đen X và giá trị của nó. Tìm L1?

b. Viết biểu thức cường độ dòng điện trong mạch khi K1, K2 mở.

Hướng dẫn giải: a. Xác định các linh kiện các hộp đen X và giá trị của nó. Tìm L1?

Ta có: ZC1 = 150 Ω; ZC2 = 100Ω;

+ Khi đóng đồng thời cả K1 và K2 thì hiệu điện thế hai đầu tụ điện đạt cực đại và hiệu điện thế hai đầu hộp đen X nhanh

pha hơn cường độ dòng điện là π/4 (Rad).

Nên hộp đen X gồm điện trở

R và cuộn thuần cảm có độ tự

cảm L

( vì nếu có L và C thì uX vuông pha với i; nếu là R và C thì uX chậm pha hơn i)

và ta có R = ZL (*) (vì uX nhanh pha hơn i góc4

)

Khi UC = UCmax thì ZC1 = L

L

Z

ZR 22 = 2ZL (**) => R = ZL =

2

1CZ = 75Ω;

và L = 100

LZ=

4

3 (H)

+ Khi đóng K1, mở K2 Z1 = 2

21

2 )( CCL ZZZR

+ Khi đóng K2, mở K1 Z2 = 2

11

2 )( CLL ZZZR

+ Khi đóng K1, mở K2 hoặc đóng K2 mở K1 thì cường độ hiệu dụng của dòng điện trong mạch đều như nhau. : Z1 = Z2

=> 2

21

2 )( CCL ZZZR = 2

11

2 )( CLL ZZZR

2

21 )( CCL ZZZ = 2

11 )( CLL ZZZ => )( 21 CCL ZZZ = ± )( 11 CLL ZZZ

)( 21 CCL ZZZ = )( 11 CLL ZZZ => ZL1 = - ZC2 <0 loại

)( 21 CCL ZZZ = - )( 11 CLL ZZZ => ZL1 = 2ZC1 + ZC2 – 2ZL = 250Ω => L1 = 100

1LZ=

5,2 (H)

b. Viết biểu thức cường độ dòng điện trong mạch khi K1, K2 mở.

Ta có Z = 2

211

2 )( CCLL ZZZZR = 75 2 Ω => I = Z

U=

3

24 (A)

Góc lệch pha giữa u và i trong mạch:

tan = R

ZZZZ CCLL 211 = 1 => =

4

Dòng điện i chậm pha hơn điện áp góc

4

Do đó biểu thức cường độ dòng điện trong mạch khi K1, K2 mở. i = 3

8cos(100πt -

4

) (A)

ĐÓN ĐỌC:

Tuyệt đỉnh công phá chuyên đề vật lí luyện thi quốc gia 2016 Nhà sách Khang Việt. Tác giả: Đoàn Văn Lượng (Chủ biên )

Ths.Nguyễn Thị Tường Vi

Website: WWW.nhasachkhangviet.vn

A

X

B

D C1

E C2

G

http://www.nhasachkhangviet.vn/

II.GIẢN ĐỒ VEC TƠ KÉP: 1. CÁCH VẼ GIẢN ĐỒ VÉC TƠ KÉP:

+ Khi gặp bài toán thay đổi về thông số hay cấu trúc mạch ta dùng véc-tơ kép.

Ví dụ: Khi gặp bài toán có khóa K thì I thay đổi và U không đổi nên ta thường chọn trục u nằm ngang. Khi k đóng và

k mở có 2 trường hợp nên có hai giản đồ véc tơ ta vẽ chập lại cùng U nên gọi là giản đồ véc tơ kép:

2.CÁC BÀI TẬP MINH HỌA:

Bài 1: Đặt điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng là 60V vào 2 đầu mach R,L,C nối tiếp thì cường độ dòng

điện hiệu dụng trong mach là ))(4

cos(01 AtIi

. Khi bỏ tụ C thì dòng điện trong mạch là

))(12

cos(02 AtIi

. Hỏi biểu thức điện áp của mạch là?

A. 60 2 cos( )V12

u t

B. 60 2 cos( )V6

u t

C. 60 2 cos( )V6

u t

D. 60 2 cos( )V3

u t

Hướng dẫn giải: Dùng giản đồ vecto kép

Trong 2 trường hợp I0 như nhau nên: 2222

21 )( LCL ZRZZRZZ

LCCLC ZZZZZ 2022

=>R

Z

R

ZZ LCL

1tan ; R

ZL2tan => 21

Vậy u là đường chéo hình thoi và ta có: i1 i22 1

( )4 12

2 2 6

nên phương trình u có dạng:

1 12 cos( ) 60 2 cos( ( )) 60 2 cos( ( )) 60 2 cos( )V4 4 4 12

iu U t t t t

Bài 2: Đặt điện áp xoay chiều có biên độ không đổi vào hai đầu đoạn mạch gồm cuộn dây nối tếp với tụ điện

có điện dung C1. Khi đó dòng điện trong mạch là i1 và công suất tiêu thụ của mạch là P1. Lấy một tụ điện khác

có điện dung C’ = 4C1 mắc song song với tụ điện C1 thì dòng điện trong mạch là i2 và công suất tiêu thụ là P2.

Biết P1 = 3P2 và i1 vuông pha với i2. Độ lệch pha 1 và 2

giữa điện áp hai đầu đoạn mạch với i1 và i2 là

1I

ABU

2UR

C2U

U

E

2I

F

1ULC

A B

1UR

U

B

ABU

A

1I

ABU

F

2UR

C2U

1ULC

U A B

E

2I

1UR

ABU

Ghép 2 giản đồ lại

I1

u

I2

A. 1

/ 6 và 2

/3 B. 1

/ 6 và 2

/3

C. 1

/ 4 và 2

/ 4 D. 1

/ 4 và 2

/ 4


Giản đồ vecto kép

+ P1 = 3P2 => RI12 = 3RI2

2 => I1 = 3 I2

=> UR1 = 3 UR2

+ C2 > C1 => ZC1 > ZC2 => u trễ pha hơn i1 và u sớm pha hơn i2

+ tan1 = - 1

2

R

R

U

U= -

3

1 => 1 = - /6 => 2 = /3 .Chọn B

Bài 3: Đặt điện áp u =220 6 (t) (V) vào hai đầu đoạn mạch mắc nối tiếp gồm điện trở thuần R,cuộn cảm thuần L và

tụ điện có điện dung C thay đổi được. Khi thay đổi C thì điện áp hiệu dụng trên điện trở R tăng 2 lần và dòng điện tức

thời chạy trong đoạn mạch trước và sau khi thay đổi vuông pha nhau. Điện áp hiệu dụng ULC của đoạn mạch ban đầu

bằng

A. 220 3 V B.220 2 V C.110 2 V D.440V

Hướng dẫn giải: Vẽ giản đồ vectơ kép:

Theo đề: AMBN là hình chữ nhật có đường chéo AB = U.

Đặt U1R = X. Theo đề suy ra : 2U 2.XR .

Giản đồ vectơ cho ta: 1 2 1U U 2.U 2LC R R X

Theo Định Lý Pitagor: 2 2 2 2

1 1 2 3AB R LCU U U U X ( X ) X

=> 220 3

2203 3

UX V => 1U 2 220 2LC X V . Chọn B.

Bài 4: Đặt điện áp u =220 2 cos(t) (V) vào hai đầu đoạn mạch mắc nối tiếp gồm điện trở thuần R,cuộn

cảm thuần L và tụ điện có điện dung C thay đổi được. Khi thay đổi C thì điện áp hiệu dụng trên điện trở R

tăng 3 lần và dòng điện tức thời chạy trong đoạn mạch trước và sau khi thay đổi vuông pha nhau. Điện áp

hiệu dụng ULC của đoạn mạch ban đầu bằng

A.110 3 V B.220 2 V C.110 2 V D.220V


Dùng giản đồ vecto kép

Đề cho : 220U V ; Và 2 1U 3.UR R Vẽ giản đồ vectơ :

Theo đề: AMBN là hình chữ nhật có đường chéo AB = U.

Đặt U1R = X. Theo đề suy ra : 2U 3.XR .

Giản đồ vectơ cho ta: 1 2 1U U 3.U 3LC R R X

Theo Định Lý Pitagor: 2 2 2 2

1 1 3 2AB R LCU U U U X ( X ) X

=> 220

1102 2

UX V => 1U 3 110 3LC X V . Đáp án A.

i1

u

i2

UR2

UR1

1

2

1I

ABU

M

2U R

2LCU

1U LC

U

A B

N 2I

1U R

1I

ABU

M

2U R

2LCU

1U LC

U

A B

N 2I

1U R

Bài 5: Đặt điện áp u=120 2 cos100t (V) vào hai đầu đoạn mạch mắc nối tiếp gồm điện trở thuần R=60, tụ điện và

cuộn dây có độ tự cảm thay đổi được. Khi độ tự cảm của cuộn dây là L=10

3H thì công suất tiêu thụ trong mạch có giá

trị lớn nhất và uRC vuông pha với ud. Công suất lớn nhất này có giá trị bằng

A. 216W B. 192W C. 240W D. 130W


Cách 1: Tính ZL =30 Ω;

Khi L thay đổi mà Pmax thì cộng hưởng nên:

ZC =ZL =30Ω.

Công suất của đoạn mạch P lúc đó:

2UP

( R r )

.

Muốn tính P ta phải tìm r! Dùng giản đồ véc tơ:

Trên giản đồ vec tơ ta có: NAB ABD ADH

30 1

60 2

130 15

2

C C r

R L L

L

U Z U rtan

U R U Z

r Z tan *

2UP

( R r )

=

2 2120192

60 15

UW

( R r ) ( )

.Chọn B.

Lưu ý: Bài này ta không nên tìm sinα hay cosα vì phải qua trung gian URC hay Ud !

Cách 2: Khi L thay đổi mà Pmax thì cộng hưởng nên: ZC =ZL =30Ω.

Theo đề: 30

1 1 30 1560

C CLRC d L

Z ZZtan .tan * r * Z

R r R

.

2UP

( R r )

=

2 2120192

60 15

UW

( R r ) ( )

.Chọn B.

Bài 6: Đặt điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng không đổi 150 V vào đoạn mạch AMB gồm đoạn AM chỉ

chứa điện trở R, đoạn mạch MB chứa tụ điện có điện dung C mắc nối tiếp với một cuộn cảm thuần có độ tự

cảm L thay đổi được. Biết sau khi thay đổi độ tự cảm L thì điện áp hiệu dụng hai đầu mạch MB tăng 2 2 lần

và dòng điện trong mạch trước và sau khi thay đổi lệch pha nhau một góc 2

. Tìm điện áp hiệu dụng hai đầu

mạch AM khi chưa thay đổi L?

A. 100 V. B. 100 2 V. C. 100 3 V. D. 120 V.


Giải 1: Giản đồ vecto kép:

1 + 2 = /2 => 1 1tan .tan 1 '

1 2

.R RU U

U U=1 HAY 1

12

1

.1

2 2 2 2

R RU U UU

U

MÀ: 2 2 2

1RU U U =>2 2

100 23

RU U V

Cách này lưu ý : UR và ULC vuông pha trong cả hai trường hợp

Tuy nhiên: 1 và 2 nên đảo vị trí thì mới đảm bảo tinh vật lý của bài toán Có thể lập luận tìn kết qủa như

sau. Do i1 vuông pha với i2 nên UR vuông với UR’ ta được hình chữ nhật như trên

C A B

R L,r

r M N

Hình bài 7

D

M

Ur

A B

N

Ud

URC

UC

UR

α

α

α UL

H

1

2

1U

'

RU

2U

RU

U

12 22 UUU R Kết hợp với 2 2 2

1RU U U U

Giải 2: Ta có: tan1 = 1

11

R

CL

U

UU ; tan2 =

2

22

R

CL

U

UU

Đề cho: /1/ + /2 / = /2 =>tan1 tan2 = ( 1

11

R

CL

U

UU )(

2

22

R

CL

U

UU ) = -1

(UL1 – UC1)2 .(UL2 – UC2)

2 = 2

1RU 2

2RU .Hay: 2

1MBU 2

2MBU = 2

1RU 2

2RU .

Vì UMB2 = 2 2 UMB1 => 8 4

1MBU = 2

1RU 2

2RU . (1)

Mặt khác do cuộn dây cảm thuần, Ta có trước và sau khi thay đổi L:

U2 = 2

1RU + 2

1MBU = 2

2RU + 2

2MBU => 2

2RU = 2

1RU - 7 2

1MBU (2)

Từ (1) và (2): 8 4

1MBU = 2

1RU 2

2RU = 2

1RU ( 2

1RU - 7 2

1MBU )

=> 4

1RU - 7 2

1MBU . 2

1RU - 8 4

1MBU = 0. Giải PT bậc 2 loại nghiệm âm: => 2

1RU = 8 2

1MBU

Tao có: 2

1RU + 2

1MBU = U2 => 2

1RU + 8

2

1RU = U2 => UR1 =

3

22U = 100 2 (V). Chọn B

Bài 7: Đặt điện áp xoay chiều 2 cosu U t vào 2 đầu đoạn mạch R,L,C mắc nối tiếp (cuộn dây thuần

cảm).Khi nối tắt tụ C thì điện áp hiệu dụng trên điện trở R tăng 2 lần và dòng điện trong hai trường hợp này

vuông pha với nhau .Hệ số công suất đoạn mạch lúc sau bằng

A.3

2 B.

2

2 C.

2

3 D.

2

5


Sử dụng giãn đồ véc tơ kép.

Trường hợp 2 : i chậm pha hơn u

Trường hợp 1: i nhanh pha hơn u

i và uR cùng pha nhau và U không đổi

Từ hình vẽ giản đồ ta thấy:

UL2=UR1( hình chữ nhật)

UR2= 2 UR1( giả thiết)

2 2 2 2

2 2 1 1 1( 2 ) 3R L R R RU U U U U U

Vậy 2 12

1

2 2cos

33

R R

R

U U

U U .Chọn C

Bài 8(THI THỬ ĐH VINH-2014)*:Đặt điện áp xoay chiều ổn định vào hai đầu đoạn mạch gồm cuộn dây không

thuần cảm nối tiếp với tụ điện, vôn kế nhiệt mắc vào hai đầu cuộn dây. Nếu nối tắt tụ điện thì số chỉ vôn kế tăng 3 lần và

cường độ dòng điện tức thời trong hai trường hợp vuông pha với nhau. Hệ số công suất của mạch điện lúc đầu là

A. 3/ 10. B. 1/ 10. C. 1/ 3. D. 1/3.

Hướng dẫn giải: Giải cách 1:

Hệ số công suất ban đầu 1

221

)(cos

Z

r

ZZr

r

CL

Hệ số công suất lúc sau 2

222cos

Z

r

Zr

r

L

Nếu nối tắt tụ điện thì số chỉ vôn kế tăng 3 lần tức 3

12

ZZ

Suy ra 122

12

1 cos3cos3

1.

cos

cos

r

Z

Z

r(*)

CU 1dU

U

C A B

R L M

UR2

U

UL2

UR1

UC1

UL1

u

+ Do i trong hai trường hợp vuông pha nhau nên 1212 sincos

2

(**)

Từ (*) và (**) suy ra 1 1 1 1

13 3

10cos sin tan cos

Giải cách 2: Dùng giản đồ véc tơ kép

Vì cuộn dây có R , L và ω không đổi nên

góc α = MAI1 =BAI2= MBA

Theo đề cho:Tứ giác AI2BI1 là hình chữ nhật.

Dễ thấy tam giác MAB vuông tại A,

Đặt: Ud=AM=X; Và AB= 3AM=3X ,

Nên ta có:2 2 2 23 10MB AM AB X ( X ) X

1

10 10

MA XCos sin

MB X

Giải cách 3:

Vì khi nối tắt tụ C, mạch chỉ còn cuộn cảm nên khi hai dòng điện

vuông góc ta có giãn đồ như hình vẽ.

Áp dụng hệ thức lượng trong tam giác vuông:

22 2

1 1 1 1os =

10 10/ 3

rr

r

UUU c

U U UU

Giải cách 4:

Khi chưa nối tắt tụ: UV = Ucd

Khi nối tắt tụ U’V = U

U = 3Ucd Từ giản đồ:

2 2 2 2 2 2

31 1 1 1 1 10

9 9 10 10

1cos

10

cdR

R cd cd cd cd

R

U UU

U U U U U U

U

U

Đáp án B.

Giải cách 5:

Dùng phương pháp chuẩn hóa gán số liệu:

Xem giản đồ véc tơ kép trên:

Đặt: Ud=AM= 1 đơn vị điện áp; Ud2 = 3Ud = UAB = 3; và AB= 3AM= 3,

Ta có:

2 2 2 21 3 10 MB AM AB ( )1

10

MACos sin

MB .Đáp án B.

Giải cách 6: Dùng phương pháp đại số

+ Lúc đầu Z1 = 22 )( CL ZZR ; + Lúc sau: Z2 = Zd =

22

LZR ;

+ Ud2 = 3Ud1 I2 = 3I1 Z1 = 3Z2 Z21 = 9 Z2

2 R2 + Z2L - 2ZLZC + Z2

C = 9R2 + 9Z2L (*)

8(R2 + Z2L) = Z2

C - 2ZLZC (*)

+ tan1 = R

ZZ CL , tan2 =

R

Z L; Cường độ dòng điện tức thời trong hai trường hợp đó vuông pha với nhau:

tan1 tan2 = -1 .R

ZZ CL

R

Z L = - 1 R2 + Z2

L = ZLZC (**)

rU

LrU

U

U/3

U

Ucd

UR

U

φ

2I

ABU

M

2U R

CU

2U L

U

A B

α

1I

1U R

Ud

1U L

α

α

+ Từ (*) và (**) ZC = 10ZL Thế vào (**) R2 = 9Z2L

+ Hệ số công suất của mạch điện lúc đầu : cos1 =

1Z

R =

23Z

R =

223 LZR

R

=

93

22 R

R

R

= 10

1

Bài 9: Đoạn mạch xoay chiều AB nối tiếp gồm hai đoạn: đoạn AN là một điện trở thuần; đoạn NB gồm một cuộn dây

thuần cảm ghép nối tiếp với tụ điện có điện dung thay đổi được. Điện áp hiệu dụng giữa hai đoạn NB được đo bằng

một vôn kế. khi C = C1 thì vôn kế chỉ V1 = 36V; khi C= C2 thì vôn kế chỉ V2 = 48V. Biết cường độ dòng điện 1i vuông

pha với dòng điện 2i .Hệ số công suất ứng với đoạn mạch có điện dung C2 (U khộng đổi)

A. 0,8 B. 0,6 C. 0,5 D. 1

2


Do 1i vuông pha với 2i nên tứ giác là hình chữ nhật

=>'

1RU V mà 2 22 '

1

4tan

3R

V V

U V

22

2 22 5

2

1 3cos cos 0,6

tan 1 5

.Chọn B

Bài 10: Đặt điện áp xoay chiều vào hai đầu đoạn mạch RLC nối tiếp, cuộn dây thuần cảm. Khi nối tắt tụ C thì điện áp

hiệu dụng giữa hai đầu điện trở R tăng 2 lần và dòng điện trong hai truờng hợp vuông pha với nhau. Hệ số công suất

đoạn mạch lúc sau bằng:

A. 5

1 B.

10

3 C.

2

10 D.

5

2

Giải cách 1: Gọi 1

và 2

lần lượt là độ lệch pha của u so với i trước và sau khi nối tắt tụ C.

Do 2

nên ta có:

2 2

1 21 cos cos (1)

Với: cosRU

U

mà U không đổi

Theo đề: 2 1

2R R

U U => 2 1

2 2 cos cos ( )

Từ (1) và (2) suy ra: 2

2

5 cos Chọn D

Giải cách 2: Dùng giản đồ véc tơ:

Theo đề cho: Tứ giác AI2BI1 là hình chữ nhật.

góc 2 = BAI2= I1BA.

Đặt: X = U1R .Theo đề: 2 12 2R RU U X

Ta có: 2 2 2 2 2 2

1 1 2 2 5R LC R RU U U U U X ( X ) X

22

2 2

5 5

RU XCos

U X

Chọn D

Giải cách 3: Dùng phương pháp chuẩn hóa gán số liệu và giản đồ véc tơ:

Theo đề cho: Tứ giác AI2BI1 là hình chữ nhật. góc 2 = BAI2= I1BA.

Đặt: U1R = 1 đơn vị .Theo đề: 2 12 2R RU U

2I

U

2U R

LCU

U

A B

2

1I

1U R

1

2

LU

1

2

RU

2V

'

RU

1V

Ta có: 2 2 2 2 2 2

1 1 2 1 2 5R LC R RU U U U U 22

2

5

RUCos

U

Chọn D

*Bài 11: Cho đoạn mạch AMB nối tiếp. Đoạn AM gồm R,C; đoạn MB chứa cuộn cảm L. Đặt vào 2 đầu AB

điện áp xoay chiều có tần số thay đổi được thì điện áp tức thời trên AM và MB luôn lệch pha nhau 2

. Khi

mạch cộng hưởng thì điện áp trên AM có giá trị hiệu dụng U1 và trễ pha so với uAB góc 1. Điều chỉnh tần

số để điện áp trên AM có giá trị hiệu dụng U2 thì điện áp tức thời trên AM trễ pha hơn uAB góc 2. Biết ( 1

+ 2)= 2

và U2 =0,75U1. Hệ số công suất của mạch AM khi xảy ra cộng hưởng là:

A. 0,6 B. 0,8 C. 1 D. 0,75


+ Điện áp tức thời trên AM và MB luôn lệch pha nhau 2

=> UrL2 + URC

2 = U2

+ Vì 1 + 2 = /2 => Từ hình ta có : URC1 = UrL2 = U1

Và URC2 = UrL1 = U2

+ tan1 = U2/U1 = 0,75 => 1 = 36,870

+ Khi cộng hưởng u cùng pha i => AM = - 1 = - 36,870

=> cosAM = 0,8. Chọn B.

Bài 11b: Một đoạn mạch AB gồm đoạn AM và MB mắc nối tiếp. Đoạn AM gồm điện trở R nối tiếp với tụ điện C,

còn đoạn MB chỉ có cuộn cảm L. Đặt vào AB một điện áp xoay chiều chỉ có tân số thay đổi được thì điện áp tức thời

trên AM và trên MB luôn luôn lệch pha nhau π/2. Khi mạch cộng hưởng thì điện áp trên AM có giát rị hiệu dụng U1

và trễ pha so với điện áp trên AB một góc α1. Điều chỉnh tần số để điện áp hiệu dụng trên AM là U2 thì điện áp tức

thời trên AM lại trễ hơn điện áp trên AB một góc α2.Biết α1 + α2 = π/2 và U1 = 0,75U2. Tính hệ số công suất của

mạch AM khi xảy ra cộng hưởng

A. 0,6 B. 0,8 C. 1 D. 0,75

Giải : Ta luôn có uAM vuông pha với uMB

Khi có cộng hưởng uAM trễ pha so với uAB tức trễ pha so với i góc α1

do đó hệ số công suất của mạch AM khi xảy ra cộng hưởng là cos α1

Vẽ giãn đồ véc tơ như hình vẽ

Khi có cộng hưởng UAM1 = U1 góc BAM1 = 1

Khi đó ABM1 = 2

Khi UAM2 = U2 góc BAM2 = 2

Khi đó ABM2 = 1

Do vậy hai tam giác ABM1 = ABM2

UM1B = U2

Trong tam giác vuông ABM1

tanα1 = 1

2

U

U =

3

4 cos α1 =

5

3= 0,6 . Chọn A

URC2

URC1

UrL2

UrL1

U 2

1 u

2

1

2

1

M2 M1

B A

UAB

M

C A B R L,r

M

C A B R L,r

Bài 12: Cho mạch điện như hình vẽ. Nếu giữ UAB cố định thì khi K đóng và mở thì cường độ dòng điện

trong mạch lần lượt là iđ= 2cos( )4

t

(A); iM= 2cos( )4

t

(A). Hai đầu AB được nối với nguồn điện

xoay chiều có giá trị hiệu dụng U= 200V và 2

L H

.

Cuộn dây cảm thuần (không có điện trở r).

Tính R; ZL; ZC và .

Giải: Dùng giản đồ véc tơ kép.

Do cường độ trong 2 trường hợp bằng nhau nên

Ta có tổng trở Z khi K mở và khi K đóng là bằng nhau:

22 2 2

m d L C CZ Z R Z Z R Z

2 2 L C CZ Z Z

2

0

L C C L C

L C C L

Z Z Z Z Z

Z Z Z Z (loại ZL = 0)

200100 2

2m d

UZ Z

I .

Hai dòng điện vuông pha và bằng nhau nên ta có:

U U U =UdR mR dC mLC

=> 100C LC L CR Z Z Z Z

Và 2 200m d L CZ Z Z Z

200100 /

2 /

LZrad s

L

ĐÓN ĐỌC: Tuyệt đỉnh công phá chuyên đề vật lí luyện thi quốc gia 2016

Nhà sách Khang Việt. Tác giả: Đoàn Văn Lượng (Chủ biên )

Ths.Nguyễn Thị Tường Vi

Website: WWW.nhasachkhangviet.vn

Nguyên tắc thành công: Suy nghĩ tích cực; Cảm nhận đam mê; Hành động kiên trì !

Bí ẩn của thành công là sự kiên định của mục đích!

Chúc các em học sinh THÀNH CÔNG trong học tập!

Các em HS ôn luyện kì thi QUỐC GIA cần tư vấn thì gửi email theo địa chỉ: Email: [email protected] ; [email protected]

ĐT: 0915718188 – 0906848238- 0975403681

Tại TP HCM các em HS có thể liên lạc qua số ĐT trên nếu cảm thấy chưa TỰ TIN !

Biên tập: GV. Đoàn Văn Lượng

mI

ABU

M

UdR

dCU

UmLC

U A B

N

dI

UmR

http://www.nhasachkhangviet.vn/

mailto:[email protected]

mailto:[email protected]

Education

Mach dien xc co khoa k cua thay luong