Tài liệu Chủ đề 5 độ lệch pha - phương pháp giản đồ vectơ - bài toán hộp đen

http://lophocthem.com Phone: 01689.996.187 [email protected] CHỦ ĐỀ 5: ĐỘ LỆCH PHA - PHƯƠNG PHÁP GIẢN ĐỒ VECTƠ - BÀI TOÁN HỘP ĐEN BÀI TOÁN 1 : LIÊN QUAN ĐỘ LỆCH PHA PHƯƠNG PHÁP Độ lệch pha giữa i và u : tan ϕ = + Nếu: ZL > ZC hay ωL > + Nếu: ZL < ZC hay ωL < + Nếu:ZL= ZC hay ωL = 1 ωC 1 ωC 1 ωC UL − UC ZL − ZC = = UR R 1 ωC Hoặc cosϕ = R ; cos ϕ = U R U R Z ωL − thì u nhanh pha hơn i : ϕ>0 (mạch có tính cảm kháng) thì u chậm pha hơn i : ϕ<0 (mạch có tính dung kháng) thì u cùng pha với i: ϕ = 0 + Khi đoạn mạch RLC cộng hưởng thì : ϕ = 0 VÍ DỤ MINH HỌA. VD1:ĐH 2014 Một đoạn mạch điện xoay chiều gồm điện trở thuần R mắc nối tiếp với một cuộn cảm thuần có cảm kháng với giá trị bằng R. Độ lệch pha của điện áp giữa hai đầu đoạn mạch với cường độ dòng điện trong mạch bằng A. π 4 . HD: tanϕ = B. 0. C. π D. 2 π 3 . ZL π = 1 => ϕ = . => Đáp án A R 4 VD2:TN 2012 Đặt điện áp u = U0cos(ωt + π 6 ) (V) vào hai đầu đoạn mạch gồm điện trở thuần R và cuộn cảm thuần L mắc nối tiếp thì cường độ dòng điện qua đoạn mạch là i = I0cos(ωt - π 12 ) (A). Tỉ số điện trở thuần R và cảm kháng của cuộn cảm là A. 1. B. 1 . 2 π C. 3 . 2 D. 3 . ZL = 1.=> Đáp án A. 4 R π VD3(CĐ 2009). Đặt điện áp u = U 0 cos(ωt + ) vào hai đầu đoạn mạch chỉ có tụ điện thì cường 4 HD: ϕ = ϕu - ϕi = ; tanϕ = độ dòng điện trong mạch là i = I0cos(ωt + ϕi); ϕi bằng π 2 A. − . B. − 3π . 4 C. π . 2 HD: Với đoạn mạch xoay chiều chỉ có tụ điện ϕ = ϕu - ϕi = ϕi = ϕu + π 2 = π 4 DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU + π 2 = D. 3π . 4 π 2 3π .=> Đáp án D. 4 CHỦ ĐỀ 5. ĐỘ LỆCH PHA – PP GIẢN ĐỒ - BÀI TOÁN HỘP ĐEN 1 http://lophocthem.com Phone: 01689.996.187 [email protected] VD4 (CĐ 2010). Đặt điện áp xoay chiều vào hai đầu đoạn mạch gồm điện trở thuần 40 Ω và tụ điện mắc nối tiếp. Biết điện áp giữa hai đầu đoạn mạch lệch pha π so với cường độ dòng điện 3 trong mạch. Dung kháng của tụ bằng A. 40 3 Ω. 3 B. 40 3 Ω . π HD. tanϕ = tan(- ) = - 3 = 3 − ZC R C. 40Ω . D. 20 3 Ω . ZC = 40 3 Ω. => Đáp án B. VD5 (CĐ 2010). Đặt điện áp u = 220 2 cos100πt (V) vào hai đầu đoạn mạch AB gồm 2 đoạn mạch AM và MB mắc nối tiếp. Đoạn AM gồm điện trở thuần R mắc nối tiếp với cuộn cảm thuần L, đoạn MB chỉ có tụ điện C. Biết điện áp giữa hai đầu đoạn mạch AM và điện áp giữa hai đầu đoạn mạch MB có giá trị hiệu dụng bằng nhau nhưng lệch pha nhau dụng giữa hai đầu đoạn mạch AM bằng A. 220 2 V. B. 220 V. 3 HD. U2 = U 2AM + U 2MB + 2UAM.UMBcos C. 220 V. 2π . Điện áp hiệu 3 D. 110 V. 2π 2π 1 = U 2AM (vì UMB = UAM và cos =- ) 3 3 2 UAM = U = 220 V. Đáp án C. VD6. (CĐ 2011). Đặt điện áp u = 220 2 cos100 π t (V) vào hai đầu đoạn mạch gồm một bóng đèn dây tóc loại 110V – 50W mắc nối tiếp với một tụ điện có điện dung C thay đổi được. Điều chỉnh C để đèn sáng bình thường. Độ lệch pha giữa cường độ dòng điện và điện áp ở hai đầu đoạn mạch lúc này là: A. π 2 . B. π 3 C. . π 6 D. . π 4 . HD. Để đèn sáng bình thường thì UR = 110 V UC = U 2 − U R2 = 110 3 V; tanϕ = −UC =UR 3 = tan(- π 3 ).=> Đáp án B. VD7 (CĐ 2012). Đặt điện áp xoay chiều vào hai đầu đoạn mạch gồm điện trở thuần, cuộn cảm thuần và tụ điện mắc nối tiếp. Biết cảm kháng của cuộn cảm bằng 3 lần dung kháng của tụ điện. Tại thời điểm t, điện áp tức thời giữa hai đầu điện trở và điện áp tức thời giữa hai đầu tụ điện có giá trị tương ứng là 60 V và 20 V. Khi đó điện áp tức thời giữa hai đầu đoạn mạch là A. 20 13 V. B. 10 13 V. C. 140 V. D. 20 V. HD. u = uR + uL + uC = 60 – 3.20 + 20 = 20; (uL và uC ngược pha nhau nên ngược dấu với nhau). =>Đáp án D. VD8 (CĐ 2012). Đặt điện áp xoay chiều vào hai đầu đoạn mạch gồm điện trở thuần mắc nối tiếp với tụ điện. Biết điện áp hiệu dụng giữa hai đầu điện trở và giữa hai bản tụ điện lần lượt là 100V và 100 3 V. Độ lệch pha giữa điện áp hai đầu đoạn mạch và điện áp giữa hai bản tụ điện có độ lớn bằng A. π 6 . DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU B. π 3 . C. π 8 . D. π 4 . CHỦ ĐỀ 5. ĐỘ LỆCH PHA – PP GIẢN ĐỒ - BÀI TOÁN HỘP ĐEN 2 http://lophocthem.com HD. tanϕ = −UC =UR 3 ϕ=- π 3 ; ϕC = - π 2 Phone: 01689.996.187 ; ∆ϕ = ϕ - ϕC = π 6 [email protected] . Đáp án A. VD9 (ĐH 2009). Một đoạn mạch điện xoay chiều gồm điện trở thuần, cuộn cảm thuần và tụ điện mắc nối tiếp. Biết cảm kháng gấp đôi dung kháng. Dùng vôn kế xoay chiều (điện trở rất lớn) đo điện áp giữa hai đầu tụ điện và điện áp giữa hai đầu điện trở thì số chỉ của vôn kế là như nhau. Độ lệch pha của điện áp giữa hai đầu đoạn mạch so với cường độ dòng điện trong đoạn mạch là A. π . 4 B. HD. tanϕ = π . 6 C. π . 3 π 3 D. − . U L − U C 2U C − U C π = 1 = tan . Đáp án A. = UR UC 4 VD10. Đặt vào hai đầu đoạn mạch RLC một điện áp xoay chiều u = U0cosωt thì dòng điện chạy trong mạch là i = I0cos(ωt + π ). Có thể kết luận được chính xác gì về điện trở thuần R, cảm 6 kháng ZL và dung kháng ZC của đoạn mạch. HD: Đoạn mạch có i sớm pha hơn u nên sẽ có tính dung kháng tức là ZC > ZL. Ta có tanϕ = Z L − ZC 1 π = tan(- ) = R 6 3 R= 3 (ZC – ZL). VD11 (ĐH 2010). Một đoạn mạch AB gồm hai đoạn mạch AM và MB mắc nối tiếp. Đoạn mạch AM có điện trở thuần 50 Ω mắc nối tiếp với cuộn cảm thuần có độ tự cảm 1 π H, đoạn mạch MB chỉ có tụ điện có điện dung thay đổi được. Đặt điện áp u = U0cos100πt (V) vào hai đầu đoạn mạch AB. Điều chỉnh điện dung của tụ điện đến giá trị C1 sao cho điện áp hai đầu đoạn mạch AB lệch pha A. 8.10 −5 π π 2 so với điện áp hai đầu đoạn mạch AM. Giá trị của C1 bằng B. F. 10 −5 π HD. ZL = ωL = 100 Ω; tanϕAM = F. C. 4.10 −5 π F. D. 2.10 −5 π F. ZL 63π π = 2 = tan ; ϕ - ϕAM = - (vì đoạn mạch AB có tụ điện R 180 2 sẽ trể pha hơn đoạn mạch AM) Z −Z 27π ; tanϕ = L C1 = - 0,5 2 180 R 1 8.10 −5 ZC1 = ZL + 0,5R = 125 Ω C1 = = F. => Đáp án A. ωZ C 1 π ϕ = ϕAM - π =- VD12: Đoạn mạch AB gồm một cuộn dây có độ tự cảm L = 1/2π H, R C L A B 1 −4 một tụ điện có điện dung C = 10 F và một điện trở thuần R = 50Ω nối tiếp. M Điện N trở của cuộn π dây nhỏ không đáng kể. Điện áp giữa 2 đầu đoạn mạch AB có tần số 50Hz và có giá trị hiệu dụng là U = 100V. Tính độ lệch pha của điện áp giữa 2 điểm A và N đối với điện áp giữa 2 điểm M và B. DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU CHỦ ĐỀ 5. ĐỘ LỆCH PHA – PP GIẢN ĐỒ - BÀI TOÁN HỘP ĐEN 3 http://lophocthem.com A. 3π 4 B. π C. 4 π D. - 2 HD. Độ lệch pha của uAN Độ lệch pha của đối với i: tanϕuMB uMB Phone: 01689.996.187 [email protected] 3π 4 ZL = 1 => ϕuAN = π/4; R Z −Z = L C = -∞ =>ϕuMB= -π/2 0 đối với i :tanϕuAN = ∆(ϕuAN/ϕuMB) = ∆ϕuAN - ϕuMB = π/4-(-π/2) = 3π/4. VD13: Đoạn mạch xoay chiều R, L, C nối tiếp như hình vẽ , biết R= 100W; UR =50V; UL=50V;UC=100V; f =50Hz a) L, C? b) ZAB? UAB? c) ϕuAN − ϕuMB ? Dựa vào giản đồ tìm UAB HD UR 50 = = 0, 5 A R 100 U ZC= C = 100 = 200Ω I 0, 5 a) I = + U L 50 Z 100 1 = = 100Ω ; L = L = = H I 0, 5 ω 100π π −4 ; C = 1 = 1 = 10 F ωZC 100π.200 2π ;+ ZL= 2 b) Z= R + ( ZL − ZC ) = 100 c) Giản đồ vectơ 2 ϕ1 góc 2 Ω ;UAB = I.Z = 50 lệch pha của uAN so với I ;tan ϕ1 = N UL A U MB 2V ZL π = 1 ⇒ ϕ1 = R 4 U AN UR I M B U C ; uMB trễ pha so với i 1 góc л/2 (vì ZC >ZL). vậy uAN sớm pha hơn uMB 1 góc: ϕ1 + π = π + π = 3π . 2 Dựa vào giản đồ ta có:NB = 2MN và 4 π ϕ1 = 4 2 4 nên tam giác ANB là tam giác vuông cân tại A vì vậy AB = AN VD14: Một điện trở thuần R = 30 Ω và một cuộn dây được mắc nối tiếp với nhau thành một đoạn mạch. Khi đặt điện áp không đổi 24 V vào hai đầu đoạn mạch này thì dòng điện đi qua nó có cường độ 0,6 A; khi đặt một điện áp xoay chiều tần số 50 Hz vào hai đầu đoạn mạch, thì dòng điện qua nó lệch pha 450 so với điện áp này. Tính độ tự cảm của cuộn dây, tổng trở của cuộn dây và tổng trở của cả đoạn mạch. HD: Ta có: R + r = L= U = 40 Ω I ZL = 0,127 H; Zd = 2π f DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU r = 10 Ω; ZL = tanϕ = 1 R+r ZL = R + r = 40 Ω r 2 + Z L2 = 41,2 Ω; Z = ( R + r ) 2 + Z L2 = 40 2 Ω. CHỦ ĐỀ 5. ĐỘ LỆCH PHA – PP GIẢN ĐỒ - BÀI TOÁN HỘP ĐEN 4 http://lophocthem.com Phone: 01689.996.187 [email protected] VD15: Đặt điện áp u = 200 2 cos(100πt) (V) vào hai đầu đoạn mạch AB gồm hai đoạn mạch AM và MB mắc nối tiếp. Đoạn AM gồm điện trở thuần R mắc nối tiếp với cuộn cảm thuần L, đoạn MB chỉ có tụ điện C. Biết điện áp giữa hai đầu đoạn mạch AM và điện áp giữa hai đầu đoạn mạch MB có giá trị hiệu dụng bằng nhau nhưng lệch pha nhau dụng giữa hai đầu đoạn mạch AM. HD: → → → → → U 2AB = U 2AM + U 2MB + 2UAMUMBcos(U AM, U MB). Ta có: U AB = U AM + U MB → 2π . Tính điện áp hiệu 3 → Vì UAM = UMB và (U AM ,U MB ) = 2π 3 U 2AB = U 2AM UAM = UAB = 220 V. VD16. Một đoạn mạch AB gồm hai đoạn mạch AM và MB mắc nối tiếp. Đoạn mạch AM có điện trở thuần R = 50 Ω nối tiếp với cuộn cảm thuần có L = 1 H, đoạn mạch MB chỉ có tụ điện π với điện dung thay đổi được. Đặt điện áp u = U0cos100πt (V) vào hai đầu đoạn mạch AB. Điều chỉnh điện dung của tụ đến giá trị C1 sao cho điện áp hai đầu đoạn mạch AB lệch pha π so với 2 điện áp hai đầu đoạn mạch AM. Tính C1. HD: Ta có: ZL = ωL = 100 Ω. Vì đoạn mạch AB có tụ điện nên điện áp uAB trể pha hơn điện áp uAN ϕAB - ϕAN = - π 2 ϕAN = ϕAB + π 2 π tanϕAN = tan(ϕAB + ) = - cotanϕAB 2 Z L − Z C1 Z L . tanϕAB.tanϕAN = = tanϕAB.(- cotanϕAB) = - 1 R R R 1 8.10−5 ZC1 = 1 + ZL = 125 Ω C1 = = F. ω Z C1 π Z L VD17 (ĐH 2012). Đặt điện áp u = U0cos100πt (V) vào hai đầu đoạn mạch AB gồm hai đoạn mạch AM và MB mắc nối tiếp. Đoạn mạch AM gồm điện trở thuần 100 3 Ω mắc nối tiếp với 10−4 cuộn cảm thuần có độ tự cảm L. Đoạn mạch MB chỉ có tụ điện có điện dung F . Biết điện 2π áp giữa hai đầu đoạn mạch AM lệch pha π 3 so với điện áp giữa hai đầu đoạn mạch AB. Giá trị của L bằng A. 3 π B. H. HD. ϕ - ϕAM 2 π H. C. 1 π H. D. 2 π H. Z −Z Z 1 = 200 Ω; tanϕ = L C ; tanϕAM = L ; ωC R R tan ϕ − tan ϕ AM π = - ; tan(ϕ - ϕAM) = =- 3 3 1 + tan ϕ . tan ϕ AM ZC = DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU CHỦ ĐỀ 5. ĐỘ LỆCH PHA – PP GIẢN ĐỒ - BÀI TOÁN HỘP ĐEN 5 http://lophocthem.com ZL − ZC ZL − − RZ C R R = =2 2 Z L − ZC Z L R + Z − Z Z L C L 1+ . R R RZ C 2 2 2 Z L - ZCZL + R ZL = 100 Ω L= 3 ZL ω =0 = 1 π Phone: 01689.996.187 [email protected] 3 Z L - 200ZL + 10000 = 0 H. => Đáp án C. VD18 (ĐH 2012). Đặt điện áp u = U0cosωt (U0 và ω không đổi) vào hai đầu đoạn mạch AB theo thứ tự gồm một tụ điện, một cuộn cảm thuần và một điện trở thuần mắc nối tiếp. Gọi M là điểm nối giữa tụ điện và cuộn cảm. Biết điện áp hiệu dụng giữa hai đầu AM bằng điện áp hiệu dụng giữa hai đầu MB và cường độ dòng điện trong đoạn mạch lệch pha hai đầu đoạn mạch. Hệ số công suất của đoạn mạch MB là A. 3 . 2 B. 0,26. HD. UAM = UMB cosϕMB = tanϕ = ZAM = ZMB R Z L2 + R 2 = C. 0,50. Z C2 = Z 2L + R2 ZC > ZL D. π 12 so với điện áp giữa 2 . 2 ϕ < 0; R ; ZC ZL − ZC Z Z 1 π = L - C = tanϕMB = tan(- ) R R R cos ϕ MB 12 1 − cos 2 ϕ MB cos ϕ MB - 1 = - 0,27 cos ϕ MB 1 − cos 2 ϕ MB = 1 - 0,27cosϕMB 1 – cos2ϕMB = 1 – 0,54cosϕMB + 0,07cos2ϕMB cosϕMB(1,07cosϕMB – 0,54) cosϕMB = 0,5. => Đáp án C. DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU CHỦ ĐỀ 5. ĐỘ LỆCH PHA – PP GIẢN ĐỒ - BÀI TOÁN HỘP ĐEN 6 http://lophocthem.com Phone: 01689.996.187 [email protected] BÀI TOÁN 2: PHƯƠNG PHÁP GIẢN ĐỒ VECTƠ PHƯƠNG PHÁP → Căn cứ vào điều kiện bài toán cho vẽ giãn đồ véc tơ cho đoạn mạch. Có thể vẽ véc tơ tổng U bằng cách áp dụng liên tiếp qui tắc hình bình hành. Nhưng nên sử dụng cách vẽ thành hình đa giác thì thuận lợi hơn. Nếu giãn đồ có dạng hình học đặc biệt, ta có thể dựa vào những công thức hình học để giải bài tập một cách ngắn gọn. - Độ lệch pha ϕ : tan ϕ = Z L − ZC R - Biểu thức: Nếu i = Io cos ( ω t + ϕi ) ⇒ u = Uo cos ( ω t + ϕi + ϕ ) Nếu u = Uo cos ( ω t + ϕu ) ⇒ i = Io cos ( ω t + ϕu − ϕ ) Giản đồ các loại đoạn mạch Đoạn mạch R ZL Z 0 tan ϕ ∞ Giản đồ U0 L U0 R I0 I0 vectơ ZC −∞ I0 U0C Đoạn mạch Z R 2 + Z2L tan ϕ ZL R Giản đồ vectơ R 2 + ZC2 Z L − ZC ZC R ±∞ - U 0 R I0 U0 U0 L U0 L ϕ U0 I0 ϕ U0 R U0C U0 I0 ϕ U0C DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU CHỦ ĐỀ 5. ĐỘ LỆCH PHA – PP GIẢN ĐỒ - BÀI TOÁN HỘP ĐEN 7 http://lophocthem.com Phone: 01689.996.187 [email protected] * Phương pháp hình học ( Phương pháp giản đồ Fre-nen) + Vẽ giản đồ véc tơ, lấy trục dòng điện làm gốc. Các véc tơ biểu diễn các giá trị hiệu dụng hoặc cực đại. + Biểu diễn các véc tơ U1 ;U 2 ;U 3 ;...;U n . Véc tơ tổng U = U1 + U 2 + ...... + U n . + Gọi ϕ là độ lệch pha giữa u và i ta có: tan ϕ = U1 sin ϕ1 + U 2 sinϕ 2 U1cosϕ1 + U 2 cosϕ2 N UL A UL+UC O C B a UR Định lý hàm số sin hoặc Cosin. i UC B + UA B A a b a = = Sin¢ SinB SinC + a2 = b2 + c2 - 2bccosA b2 = a2 + c2 - 2accosB c2 = a2 + b2 - 2abcosC UC N + UAB c UA b UL UR i M + 2 Cách vẽ giản đồ véc tơ *VÍ DỤ MINH HỌA VD1 (ĐH 2009). Đặt một điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng U vào hai đầu đoạn mạch AB gồm cuộn cảm thuần có độ tự cảm L, điện trở thuần R và tụ điện có điện dung C mắc nối tiếp theo thứ tự trên. Gọi UL, UR và UC lần lượt là các điện áp hiệu dụng giữa hai đầu mỗi phần tử. Biết điện áp giữa 2 đầu đoạn mạch AB lệch pha π so với điện áp giữa hai đầu đoạn mạch NB 2 (đoạn mạch NB gồm R và C ). Hệ thức nào dưới đây đúng? A. U 2 = U 2R + U C2 + U 2L . B. U C2 = U 2R + U 2L + U 2 . C. U 2L = U 2R + U 2C + U 2 . D. U 2R = U C2 + U 2L + U 2 . HD. Theo giản đồ véc tơ ta có: U 2RC = R 2R + U C2 ; U 2L = U 2RC + U2 = R 2R + U C2 + U2. =>Đáp án C. VD2: Cho mạch điện như hình vẽ. Biết : U AM = 5(V ) ; U MB = 25(V ) ; U AB = 20 2 (V ) . Hệ số công suất của mạch có giá trị là: R M r, A 2 3 L A. B. C. 2 D. 3 2 B 2 HD DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU CHỦ ĐỀ 5. ĐỘ LỆCH PHA – PP GIẢN ĐỒ - BÀI TOÁN HỘP ĐEN 8 http://lophocthem.com Phone: 01689.996.187 [email protected] Ur Từ giản đồ véc tơ áp dụng định lý hàm số cos cho tam giác AMB ta có: B MB 2 = AM 2 + AB 2 − 2. AM . AB. cos ϕ UL 2 AM 2 + AB 2 − MB 2 5 2 + 20 2 − 25 2 2 => cos ϕ = . = = 2. AM . AB 2 2.5.20 2 A => đáp án A UMB ϕ UR VD3: Cho mạch điện xoay chiều như hình vẽ: U AM = 36(V ) . U MB kế chỉ I=2(A) . Tính công suất mạch ? A A A. P=180(W) B. P=120(W) C. P=100(W) D. P=50(W) HD Dùng định lý hàm số cos cho tam giác AMB ta có : M = 40(V ) . Và UAB=68(V). Ampe R1 M B L ϕ A U1 B R2 MB 2 = AM 2 + AB 2 − 2. AM . AB. cos ϕ AM 2 + AB 2 − MB 2 68 2 + 36 2 − 40 2 => cos ϕ = = = 0,88 2. AM . AB 2.68.36 => P = U .I . cos ϕ = 68.2.0,88 = 120(W ) R2;L U2 M I => Đáp án B VD4. Cho đoạn mạch xoay chiều như hình vẽ. Trong đó uAB = 50 2 cosωt (V) ;UAN = 50 V ; UC = 60 V. Cuộn dây L thuần cảm. Xác định UL và UR. HD : Ta có: UAB = 50 V = UAN. Giản đồ có dạng là một tam giác cân mà đáy là UC. Do đó ta có: UL = 2 2 1 UC = 30 V; UR = U AN − U L = 40 V. 2 VD5; Cho đoạn mạch điện xoay chiều như hình vẽ. Trong đó UAB = 40 V; UAN = 30 V; UNB = 50 V. Cuộn dây L thuần cảm. Xác định UR và UC. HD : Vì U 2NB = U 2AB + U 2AN nên trên giản đồ tam giác ABN là tam giác vuông tại A; do đó ta có: UR = 1 U .U = 1 U .U AB AN L R 2 2 U AB .U AN = 24 V; UC = UL 2 U AN − U R2 = 18 V. VD6. Cho đoạn mạch xoay chiều như hình vẽ. Cuộn dây L thuần cảm. Các điện áp hiệu dụng đo được là UAB = 180 V; UAN = 180 V; UNB = 180 V. Xác định hệ số công suất của đoạn mạch. HD : DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU CHỦ ĐỀ 5. ĐỘ LỆCH PHA – PP GIẢN ĐỒ - BÀI TOÁN HỘP ĐEN 9 I http://lophocthem.com Phone: 01689.996.187 [email protected] UAB = UAN = UNB = 180V =>Giản đồ có dạng là một tam giác đều với UR là đường cao trên cạnh đáy UC nên: → → cosϕ = cos( U AB ; U R ) = cos(- π )= 3. 2 6 VD7. Một đoạn mạch điện xoay chiều gồm cuộn dây mắc nối tiếp với điện trở thuần R, biểu thức của điện áp ở hai đầu mạch có dạng u = 300cos100πt (V). Đo điện áp hiệu dụng giữa hai đầu cuộn dây và hai đầu điện trở được các giá trị lần lượt là 50 10 V và 100 V, công suất tiêu thụ trên cuộn dây là 100 W. Tính điện trở thuần và độ tự cảm của cuộn dây. HD : Ta có: U = 150 2 V. Dựa vào giản đồ véc tơ ta thấy: 2 2 d U 2 − U d2 − U R2 cosϕd = = 2U dU R 2 R U = U + U + 2UdURcosϕd Pd = UdIcosϕd Zd = I 1 . 10 Pd Pd = 2 A; Rd = 2 = 25 Ω ; U d cosϕd I Ud = 25 10 Ω ; ZL = I Z d2 − R 2 = 75 Ω L= ZL ω = 3 H. 4π VD8. Đặt một điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng U vào hai đầu đoạn mạch AB gồm cuộn cảm thuần có độ tự cảm L, điện trở thuần R và tụ điện có điện dung C mắc nối tiếp theo thứ tự trên. Gọi UL, UR và UC lần lượt là các điện áp hiệu dụng giữa hai đầu mỗi phần tử. Biết điện áp giữa 2 đầu đoạn mạch AB lệch pha π so với điện áp giữa hai đầu đoạn mạch NB (đoạn mạch 2 NB gồm R và C ). Hệ thức nào dưới đây đúng? 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 B. U C = U R + U L + U . A. U = U R + U C + U L . 2 2 C. U L = U R + U C + U . HD : Theo giản đồ ta có: U 2L = U2 + U 2NB = U2 + U 2R + U C2 . 2 2 2 2 D. U R = U C + U L + U . VD9; Cho đoạn mạch xoay chiều như hình vẽ. Trong đó cuộn dây là thuần cảm. Đặt vào hai đầu đoạn mạch AB điện áp xoay chiều uAB = U0cos(100πt + ϕ) thì ta có điện áp trên các đoạn mạch AN và MB là uAN = 100 2 cos100πt (V) và uMB = 100 6 cos(100πt - π ) (V). Tính U . 0 2 HD : Theo giản đồ ta có: 2 2 U .U UL + UC = U AN + U MB = 200 V; UR = AN MB = 50 3 V ; U L + UC U 2 AN 2 R 2 L 2 MB 2 R = U + U và U = U + U DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU 2 C CHỦ ĐỀ 5. ĐỘ LỆCH PHA – PP GIẢN ĐỒ - BÀI TOÁN HỘP ĐEN 10 http://lophocthem.com Phone: 01689.996.187 [email protected] U 2MB - U 2AN = U C2 - U 2L = (UC + UL)(UC - UL) 2 2 U MB − U AN UC – UL = = 100 V UC + U L UL – UC = - 100 V U R2 + (U L − U C ) 2 = 50 7 V U0 = U 2 = 50 14 V. VD10 : Cho đoạn mạch xoay chiều như hình vẽ. Trong đó cuộn dây L là thuần cảm. Đặt vào hai U= đầu đoạn mạch AB điện áp xoay chiều uAB = 50 2 cos(100πt - π ) (V) thì điện áp giữa hai đầu 3 đoạn mạch AM có biểu thức là uL = 100 2 cos100πt (V). Tìm biểu thức điện áp giữa hai đầu đoạn mạch MB. HD: Trên giãn đồ Fre-nen ta thấy: AB = π = 1 AM và 2 π = 3 ABM là tam giác vuông tại B 6 2 2 π nên: UMB = U AM − U AB = 50 3 V; vì uMB trể pha hơn uAB góc 2 uMB = UMB π π 5π 2 cos(100πt - - ) = 50 6 cos(100πt (V). 3 2 6 BÀI TOÁN 3: HỘP ĐEN BÍ ẨN PHƯƠNG PHÁP Dựa vào độ lệch pha ϕx giữa u và i . + Hộp đen một phần tử: - Nếu ϕx = 0: hộp đen là R. ; - Nếu ϕx = + Hộp đen gồm hai phần tử: - Nếu 0 < ϕx < π : hộp đen là L. ; - Nếu ϕ = - π : hộp đen là C. x 2 2 π : hộp đen gồm R nối tiếp với L. 2 π - Nếu - < ϕx < 0: hộp đen gồm R nối tiếp với C. 2 π - Nếu ϕx = : hộp đen gồm L nối tiếp với C với ZL > ZC. 2 π - Nếu ϕ = - : hộp đen gồm L nối tiếp với C với Z < Z . x L 2 C - Nếu ϕx = 0: hộp đen gồm L nối tiếp với C với ZL = ZC. Dựa vào một số dấu hiệu khác: + Nếu mạch có R nối tiếp với L hoặc R nối tiếp với C thì: 2 2 2 U2 = U R + U L hoặc U2 = U R + U C2 . + Nếu mạch có L nối tiếp với C thì: U = |UL – UC|. + Nếu mạch có công suất tỏa nhiệt thì trong mạch phải có điện trở thuần R hoặc cuộn dây phải có điện trở thuần r. + Nếu mạch có ϕ = 0 (I = Imax; P = Pmax) thì hoặc là mạch chỉ có điện trở thuần R hoặc mạch có cả L và C với ZL = ZC. DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU CHỦ ĐỀ 5. ĐỘ LỆCH PHA – PP GIẢN ĐỒ - BÀI TOÁN HỘP ĐEN 11 http://lophocthem.com Phone: 01689.996.187 [email protected] VÍ DỤ MINH HỌA VD1. Trên đoạn mạch xoay chiều không phân nhánh gồm hai phần tử (điện trở thuần R, cuộn cảm thuần L hoặc tụ điện C), cường độ dòng điện sớm pha ϕ (0 < ϕ < π ) so với điện áp ở hai 2 đầu đoạn mạch. Xác định các loại phần tử của đoạn mạch. HD : Đoạn mạch có i sớm pha hơn u nên có tính dung kháng, tức là có tụ điện C. Vì 0 < ϕ < π ) nên đoạn mạch có cả điện trở thuần R. Vậy đoạn mạch có R và C. 2 VD2 : Cho điện như hình vẽ. Trong đó X là hộp đen chứa hai trong ba phần tử (điện trở thuần R, cuộn cảm thuần L hoặc tụ điện C). Biết rằng khi đặt một điện áp xoay chiều π ) (V) vào hai đầu đoạn mạch thì cường 4 π độ dòng điện chạy trong mạch là i = 4cos(100πt + ) (A). Xác định uAB = 220 2 cos(100πt + 3 các loại linh kiện trong hộp đen. HD : Độ lệch pha giữa u và i là: ϕ = π − π = − π , do đó hộp đen chứa R và C. 4 3 12 VD3. Trên một đoạn mạch xoay chiều không phân nhánh gồm hai phần tử thuần (điện trở thuần R, cuộn cảm thuần L hoặc tụ điện C) khác loại. Đặt vào hai đầu đoạn mạch điện áp 3π u1 = 100 2 cos(100πt + 4 ) (V) thì cường độ dòng điện qua mạch là π i1 = 2 cos(100πt + 4 ) (A). Nếu đặt vào hai đầu đoạn mạch điện áp π u2 = 100 2 cos(50πt + 2 ) (V) thì cường độ dòng điện là i2 = thành phần của đoạn mạch. HD : 2 cos50πt (A). Xác định hai Khi ω = ω1 = 100π hay ω = ω2 = 50π thì u và i đều lệch pha nhau góc Vậy đoạn mạch chỉ có L và C mà không có R. π. 2 VD4. Cho điện như hình vẽ. Trong đó X là hộp đen chứa một trong 3 phần tử (điện trở thuần R, cuộn cảm thuần L hoặc tụ điện C) và R = 50 Ω. Khi đặt vào hai đầu AB một điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng 200 V thì điện áp hiệu dụng giữa hai đầu điện trở thuần R là 120 V và điện áp giữa hai đầu hộp đen trể pha hơn điện áp giữa hai đầu điện trở thuần. Xác định loại linh kiện của hộp đen và trở kháng của nó. HD:Vì uMB trể pha hơn uR tức là trể pha hơn i nên uMB có tính dung kháng tức là hộp đen chứa tụ điện. Ta có: UAB = IZ = I R 2 + ZC2 UC = 2 U AB −U R2 = 160 V DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU ZC = U 2AB = U 2R + U C2 U C RU C 200 = = Ω. I UR 3 CHỦ ĐỀ 5. ĐỘ LỆCH PHA – PP GIẢN ĐỒ - BÀI TOÁN HỘP ĐEN 12 http://lophocthem.com Phone: 01689.996.187 [email protected] VD3: Cho mạch điện như hình vẽ: C UAB = 200cos100πt(V) A ZC = 100Ω ; ZL = 200Ω M N X B I = 2 2(A ) ; cosϕ = 1; X là đoạn mạch gồm hai trong ba phần tử (R0, L0 (thuần), C0) mắc nối tiếp. Hỏi X chứa những linh kiện gì ? Xác định giá trị của các linh kiện đó. HD N Ta có giản đồ véc tơ: * Theo bài ra cosϕ = 1 ⇒ uAB và i cùng pha. UR0 UC0 UMN UAM = UC = 200 2 (V) i A UAB UMN = UL = 400 2 (V) B UAM UAB = 100 2 (V) Vì UAB cùng pha so với i nên trên NB (hộp X) phải chứa điện trở Ro M và tụ điện Co. ⇒ U NB xiên góc và trễ pha so với i nên X phải chứa Ro và Co Từ giản đồ ⇒ URo và UCo từ đó tính Ro; Co + URo = UAB ↔ IRo = 100 2 → Ro = 100 2 = 50(Ω) 2 2 + UCo = UL - UC → I . ZCo = 200 2 → ZCo = 200 2 = 100(Ω) 2 2 1 10−4 = (F) 100π.100 π VD5. Cho mạch điện như hình vẽ. Trong đó hộp đen X chứa hai trong 3 phần tử (điện trở thuần R, cuộn cảm thuần L hoặc tụ điện C). ⇒ Co = Biết R = ZC = 100 Ω; uMA trể pha hơn uAN góc π và 12 UMA = 3UAN. Xác định các loại linh kiện trong hộp đen và giá trị trở kháng của chúng. HD : Ta có: tanϕAN = − ZC π = - 1 = tan(- ) R 4 DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU ϕAN = - π ;ϕ -ϕ =- π MA AN 4 12 CHỦ ĐỀ 5. ĐỘ LỆCH PHA – PP GIẢN ĐỒ - BÀI TOÁN HỘP ĐEN 13 http://lophocthem.com ϕMA = ϕAN - Phone: 01689.996.187 [email protected] π = - π . Vậy, hộp đen chứa điện trở thuần R và tụ điện C . x x 12 3 Ta lại có: ZAN = R 2 + ZC2 = 100 2 Ω và UMA = I.ZMA = 3UAN = 3.I.ZAM − ZCx π ZMA = 3ZAN = 300 2 Ω. Vì tanϕMA = = tan(- ) = - 3 ZCx = 3 Rx Rx 3 Z Rx = MA = 150 2 Ω và ZCx = 150 6 Ω. 2 VD6. Trong ba hộp đen X, Y, Z có ba linh kiện khác loại nhau là điện trở thuần, cuộn cảm thuần hoặc tụ điện. Biết khi đặt vào hai đầu đoạn mạch MN điện áp uMN = 100 2 cos100πt (V) thì cường độ dòng điện chạy trong mạch là i = 2 cos100πt (A) và điện áp giữa hai đầu các đoạn mạch AB và AN là uAB = 100 2 cos100πt (V) và uAN = 200cos(100πt linh kiện của từng hộp đen và trở kháng của chúng. HD : Vì uAB cùng pha với i nên hộp đen Y chứa điện trở thuần R và R = trể pha π ) (V). Xác định loại 4 U AB = 100 Ω. Vì uAN I π so với i nên đoạn mạch AN chứa R và C tức là hộp đen Z chứa tụ điện và Z = AN 4 U AN = 100 2 Ω I ZC = 100 Ω. Vì u và i cùng pha nên đoạn mạch có cộng hưởng điện, do đó X là cuộn cảm thuần và ZL = ZC = 100 Ω. VD7: Nhiều hộp khối giống nhau, người ta nối một đoạn mạch gồm một trong các hộp khối đó mắc nối tiếp với điện trở R = 60Ω khi đoạn mạch được đặt vào hiệu điện thế xoay chiều tần số 50Hz thì hiệu điện thế sớm pha 58 so với dòng điện trong mạch. 1. Hộp kín chứa tụ điện hay cuộn cảm. Tính điện dung của tụ hoặc độ tự cảm của cuộn cảm 2. Tính tổng trở của mạch. HD: 1) Tìm phần tử trong trong hộp đen Đoạn mạch gồm X và R mắc nối tiếp Vì hiệu điện thế sớm pha hơn cường độ dòng điện trong mạch nên mạch điện có tính chất cảm kháng. Vậy trong hộp chứa cuộn cảm. * Tìm L: DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU CHỦ ĐỀ 5. ĐỘ LỆCH PHA – PP GIẢN ĐỒ - BÀI TOÁN HỘP ĐEN 14 http://lophocthem.com Ta có: tgϕ = Phone: 01689.996.187 [email protected] ZL = tg58 ≈ 1,6 R → ZL = 1,6.R = 1,6.60 = 96Ω L= ZL 96 = ≈360.10-3(H) ω 2π.50 → L = 306 mH 2) Tổng trở của mạch Z= R 2 + Z 2L ≈ 602 − 962 ≈ 113 (Ω) VD8: Một đoạn mạch xoay chiều AB gồm hai phần tử X, Y mắc như trên.Cường độ dao động trong mạch nhanh pha π/6 so với hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch. A B a) Hai phần tử trên là 2 phần từ nào trong số R, L, C? b) Biết các biên độ của hiệu điện thế và cường độ dòng điện lần lượt là U0 = 40V và I0 = 8,0 A, tần số dao động là f = 50Hz. Tính giá trị mỗi phần từ. HD: Giả sử trong đoạn mạch trên có không có phần tử R Như vậy thì X ,Y là hai phần từ L, C. Gọi ϕ là góc hợp với U ; I ( R=0) tgϕ = ZL − Zc π = ∞ = tg ⇒ vô lí R 2 Theo đầu bài U trễ pha với i 1 góc π/6→ vậy mạch điện chắc chắn có R (giả sử X là R) → Y là L hoặc C .Do i sớm pha hơn u => Y là C ω = 2πf = 2π.50 = 100π (Rad/s); tgϕ = - Mặt khác: Z = R 2 + Z 2C = ZC π 1 ⇒ = tg( − ) = − R 6 3 U 0 40 = =5 I0 8 3 ZC = R ⇒R2 + Z2C = 25 (1) (2) Thay (1) vào (2): 3ZC2 + Z2C= 25 ⇒ ZC = 2,5 (Ω) → R = 2,5 3 (Ω) Vậy: R = 2,5 1 1 4.10−3 = = 3; C = (F) Z Cω 2,5.100π π DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU CHỦ ĐỀ 5. ĐỘ LỆCH PHA – PP GIẢN ĐỒ - BÀI TOÁN HỘP ĐEN 15 http://lophocthem.com Phone: 01689.996.187 [email protected] VD9: Cho mạch điện xoay chiều như hình vẽ. X là một hộp đen chứa 1 phần tử R hoặc L hoặc C, biết uAB=100 2 sin 100wt (V); IA = 2 (A), P = 100 (W), C = 10 −3 (F), i trễ pha hơn uAB. 3π Tìm cấu tạo X và giá trị của phần tử. HD Kết hợp giả thiết về độ lệch pha giữa u và i và mạch tiêu thụ điện suy ra hộp đen thoả mãn (e.1.1) Vậy hộp đen là một một cuộn dây có r ≠ 0. Ta có: P = I2r → r = P 100 = = 50 (Ω ) 2 2 I 2 ( ) U 2 AB Mặc khác: r + (ZL - Zc) = I2 2 2 U 2AB ⇒ ZL − ZC = I 2 2 −r = 100 2 ( 2) 2 − 50 2 => ZL = 80 ⇒ L = ZL ω = 80 4 (H) = 100π 5π VD10: Cho mạch điện như hình vẽ hiệu điện thế giữa hai đầu AB là U = 100 2 sin (100πt) Tụ điện C = 10 F π A C B Hộp kín X chỉ chứa 1 phần tử (R hoặc L). Dòng điện trong mạch sớm pha hơn π/3 so với hiệu điện thế giữa A - B. 1) Hỏi hợp X chứa điện trở hay cuộn cảm. Tính giá trị của nó. 2) Viết biểu thức của dòng điện tức thời trong mạch. 3) Mắc thêm vào mạch điện AB một điện trở thuần thì thấy công suất tiêu thụ trên mạch đạt cực đại. Hỏi phải mắc điện trở đó như thế nào. Tính điện trở đó HD 1) i sớm pha hơn π/3 so với hiệu điện thế nên mạch có tính chất dung kháng. Mạch chứa C và điện trở thuần R Biểu diễn trên giản đồ vectơ: U C ; U L ; U (trục góc e ) Theo giả thiết: tan ⇒R = 1 π U = = 3 ⇒ U = 3U R 3 Uñ 1 100 = (Ω) 2 ω.Z C 3 . 2) Viết biểu thức dao động trong mạch DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU CHỦ ĐỀ 5. ĐỘ LỆCH PHA – PP GIẢN ĐỒ - BÀI TOÁN HỘP ĐEN 16 http://lophocthem.com Phone: 01689.996.187 [email protected] i = I0sin (100πt + ϕ) Tổng trở của mạch: Z = 1002 200 (Ω) + 1002 = 3 3 R 2 + Z 2C = Cường độ dòng điện hiệu dung: I = 100 = 0,3 3 (4) => I0= I 200 2 = 0,5 6 (A) 3 => i = 0,5 6 sin (100πt + π/3) (A) 3) Công thức tính công suất: U R U 2 .R U 2 P = UIcos ϕAB = U. . = = Z Z Z y y= ( R* ) 2 + Z 2C R* Lại có R . * * R= Z 2C R* Z 2C R * * =R + Z 2C R* Để Pmax → umin = Z2C = cost ⇒ ymin khi ⇒R* = ZC= 100 (Ω) R mạch có tính chất dung kháng.=> X chứa tụ điện C Biểu thức công suất của mạch điện P = UI cosϕAB = U. U R U 2R U 2 . = = Z AB Z AB Z AB y U = cost ⇒Pmax ⇔Ymin Z 2AB R 2 + Z 2C Z 2C Với y = = = R+ R R R Z 2C Z 2C 2 = Z C = cost ⇒ y min ⇔ K = Nhận xét: R . R R Vậy khi Pmax thì R = ZC DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU ⇒ R = ZC (1) CHỦ ĐỀ 5. ĐỘ LỆCH PHA – PP GIẢN ĐỒ - BÀI TOÁN HỘP ĐEN 18 http://lophocthem.com Khi đó: I = 2 A => ZAB = ⇒R2+ ZC2 = →C= 2002 (Ω). 4 Phone: 01689.996.187 [email protected] U 200 (Ω) = I 2 Từ (1) (2) R = Zc = 100 (Ω) 1 1 10−6 = = (F) ωZ C 50.2π.100 π III. ĐỀ TRẮC NGHIỆM TỔNG HỢP Câu 1: Cho nhiều hộp kín giống nhau, trong mỗi hộp chứa một trong ba phần tử R0, L0 hoặc C0. Lấy một hộp bất kì mắc nối tiếp với một điện trở thuần R = 20 Ω . Đặt vào hai đầu đoạn mạch điện áp xoay chiều có biểu thức dạng u = 200 2 cos100πt (V) thì dòng điện trong mạch có biểu thức i = 2 2 sin(100πt + π / 2)(A) . Phần tử trong hộp kín đó là A. L0 = 318mH. B. R0 = 80 Ω . C. C0 = 100 / πµF . D. R0 = 100 Ω . Câu 2: Cho nhiều hộp kín giống nhau, trong mỗi hộp chứa một trong ba phần tử R0, L0 hoặc C0. Lấy một hộp bất kì mắc nối tiếp với một cuộn dây thuần cảm có L = 3 / π (H). Đặt vào hai đầu đoạn mạch điện áp xoay chiều có biểu thức dạng u = 200 2 cos 100πt (V ) thì dòng điện trong mạch có biểu thức i = 2 cos(100πt − π / 3)(A) . Phần tử trong hộp kín đó là A. R0 = 100 3Ω. B. C0 = 100 / πµF . C. R0 = 100 / 3Ω. D. R0 = 100Ω. Câu 3: Cho hộp kín gồm 2 trong 3 phần tử R0, L0 hoặc C0 mắc nối tiếp. Mắc hộp kín nối tiếp 10 3 µF . Đặt vào hai đầu đoạn mạch điện áp xoay chiều có biểu 3π 2 thức u = 120 2 cos(100πt + π / 4)(V) thì dòng điện trong mạch là i = 2 2 cos 100πt (A ) . Các phần tử với tụ điện có điện dung C = trong hộp kín đó là A. R0 = 60 2Ω , L0 = 6 2 / π3 H. B. R0 = 30 2Ω , L0 = 2 / π3 H. C. R0 = 30 2Ω , L0 = 6 2 / π2 H. D. R0 = 30 2Ω , L0 = 6 2 / π3 H. Câu 4: Cho mạch gồm điện trở R và cuộn dây thuần cảm L mắc nối tiếp, L thay đổi được. Điện áp hiệu dụng hai đầu mạch là U, tần số góc ω = 200(rad/s). Khi L = L1 = π /4(H) thì u lệch pha so với i góc ϕ1 và khi L = L2 = 1/ π (H) thì u lệch pha so với i góc ϕ 2 . Biết ϕ1 + ϕ 2 = 900. Giá trị của điện trở R là A. 50 Ω . B. 65 Ω . C. 80 Ω . D. 100 Ω . Câu 5: Cho một hộp đen X trong đó có chứa 2 trong 3 phần tử R, L, hoặc C mắc nối tếp. Mắc hộp đen nối tiếp với một cuộn dây thuần cảm có L0 = 318mH. Đặt vào hai đầu đoạn mạch điện một điện áp xoay chiều có biểu thức u = 200 2 cos(100 π t- π /3)(V) thì dòng điện chạy trong mạch có biểu thức i = 4 2 cos(100 π t- π /3)(A). Xác định phần tử trong hộp X và tính giá trị của các phần tử ? A. R = 50 Ω ; C = 31,8 µ F. B. R = 100 Ω ; L = 31,8mH. C. R = 50 Ω ; L = 3,18 µ H. D. R = 50 Ω ; C = 318 µ F. Câu 6: Cho mạch điện xoay chiều như hình vẽ, trong đó tụ điện có điện dung C = 10-3/2 π F Đoạn mạch X chứa hai trong DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU CHỦ ĐỀ 5. ĐỘ LỆCH PHA – PP GIẢN ĐỒ - BÀI TOÁN HỘP ĐEN 19 http://lophocthem.com Phone: 01689.996.187 [email protected] ba phần tử R, L, C mắc nối tiếp. Bỏ qua điện trở của ampe kế và dây nối. Đặt vào hai đầu đoạn mạch một điện áp xoay chiều có biểu thức u = 200 2 cos100 π t (V) thì ampe kế chỉ 0,8A và hệ số công suất của dòng điện trong mạch là 0,6. Xác định các phần tử chứa trong đoạn mạch X và giá trị của chúng. A. R0 = 150 Ω và L0 = 2,2/ π H. B. R0 = 150 Ω và C0 = 0,56.10-4/ π F. C. R0 = 50 Ω và C0 = 0,56.10-3/ π F. D. A hoặc B. Câu 7: Cho mạch điện xoay chiều RLC nối tiếp. Cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm L = 1/ π (H), tụ có điện dung C = 2.10-4/ π F. Tần số dòng điện xoay chiều là f = 50Hz. Tính R để dòng điện xoay chiều trong mạch lệch pha π /6 với uAB: A. 100/ 3 Ω . B. 100 3 Ω . C. 50 3 Ω . D. 50/ 3 Ω . Câu 8: Cho đoạn mạch gồm hai phần tử X, Y mắc nối tiếp. Trong đó X, Y có thể là R, L hoặc C. Cho biết điện áp giữa hai đầu đoạn mạch là u = 200 2 cos100 π t(V) và i = 2 2 cos(100 π t π /6)(A). Cho biết X, Y là những phần tử nào và tính giá trị của các phần tử đó? B. R = 50 Ω và C = 100/ π µ F. A. R = 50 Ω và L = 1/ π H. C. R = 50 3 Ω và L = 1/2 π H. D. R = 50 3 Ω và L = 1/ π H. Câu 9: Nhiều hộp kín giống nhau, trong mỗi hộp chứa 1 trong 3 phần tử R, L hoặc C. Người ta lắp một đoạn mạch gồm một trong các hộp đó mắc nối tiếp với một điện trở thuần 60 Ω . Khi đặt đoạn mạch vào một điện áp xoay chiều tần số 50 Hz thì hiệu điện thế trễ pha 420 so với dòng điện trong mạch. Xác định phần tử trong hộp kín và tính giá trị của phần tử đó? B. tụ điện có C = 58,9 µ F. A. cuộn cảm có L = 2/ π (H). C. tụ điện có C = 5,89 µ F. D. tụ điện có C = 58,9 mF. Câu 10: Ba linh kiện tụ điện, điện trở, cuộn dây được đặt riêng biệt trong ba hộp kín có đánh số bên ngoài một cách ngẫu nhiên bằng các số 1, 2, 3. Tổng trở của mỗi hộp đối với một dòng điện xoay chiều có tần số xác định đều bằng 1k Ω . Tổng trở của hộp 1, 2 mắc nối tiếp đối với dòng điện xoay chiều đó là Z12 = 2 k Ω . Tổng trở của hộp 2, 3 mắc nối tiếp đối với dòng điện xoay chiều đó là Z23 = 0,5k Ω . Từng hộp 1, 2, 3 lần lượt là A. C, R, cuộn dây. B. R, C, cuộn dây. C. C, cuộn dây, C. D. R, cuộn dây, C. Câu 11: Cuộn dây thuần cảm có hệ số tự cảm L = 636mH mắc nối tiếp với đoạn mạch X, đoạn mạch X chứa 2 trong 3 phần tử R0, L0 , C0 mắc nối tiếp. Đặt vào hai đầu đoạn mạch hiệu điện thế u = 120 2 cos100 π t(V) thì cường độ dòng điện qua cuộn dâylà i = 0,6 2 cos(100 π t π /6)(A). Xác định 2 trong 3 phần tử đó ? A. R0 = 173 Ω và L0 = 31,8mH. B. R0 = 173 Ω và C0 = 31,8mF. C. R0 = 17,3 Ω và C0 = 31,8mF. D. R0 = 173 Ω và C0 = 31,8 µ F. Câu 12: Cho mạch điện RLC mắc nối tiếp. Biết dung kháng ZC = 48 Ω . Hiệu điện thế hiệu dụng hai đầu mạch là U, tần số f. Khi R = 36 Ω thì u lệch pha so với i góc ϕ1 và khi R = 144 Ω thì u lệch pha so với i góc ϕ 2 . Biết ϕ1 + ϕ 2 = 900. Cảm kháng của mạch là A. 180 Ω . B. 120 Ω . C. 108 Ω . D. 54 Ω . Câu 13: Một đoạn mạch điện xoay chiều gồm 2 trong 3 phần tử R, L, C mắc nối tiếp. Cường độ dòng điện trong đoạn mạch nhanh pha π / 6 so với điện áp giữa hai đầu đoạn mạch, tần số f = 50Hz. Biết U0 = 40 V và I0 = 8A. Xác định các phần tử trong mạch và tính giá trị của các phần tử đó? A. R = 2,5 3 Ω và C = 1,27mF. B. R = 2,5 3 Ω và L = 318mH. DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU CHỦ ĐỀ 5. ĐỘ LỆCH PHA – PP GIẢN ĐỒ - BÀI TOÁN HỘP ĐEN 20