HƢỚNG DẪN ÔN TẬP VẬT LÝ 12 - CHƢƠNG TRÌNH CHUẨN
Chƣơng III. DÕNG ĐIỆN XOAY CHIỀU
(Tài liệu ôn tập dùng kèm SGK Vật Lí 12)
A. TÓM TẮT KIẾN THỨC SGK
BÀI 12. ĐẠI CƢƠNG VỀ DÕNG ĐIỆN XOAY CHIỀU
I. Khái niệm về dòng điện xoay chiều
- Là dòng điện có cường độ biến thiên tuần hoàn với thời gian theo quy luật của hàm số sin hay cosin,
với dạng tổng quát i = I0cos(t + )
+ i: giá trị của cường độ dòng điện tại thời điểm t, được gọi là giá trị tức thời của i (cường độ tức thời).
+ I0 > 0: giá trị cực đại của i (cường độ cực đại).
2
+ > 0: tần số góc với 2 f
T
f : tần số của i, T : chu kì của i.
+ (t + ): pha của i, : pha ban đầu.
II. Nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều
- Xét một cuộn dây dẫn dẹt hình tròn, khép kín, quay
quanh trục cố định đồng phẳng với cuộn dây đặt trong
từ trường đều B có phương với trục quay.
- Giả sử lúc t = 0, = 0
- Lúc t > 0 = t (với là tốc độ góc của cuộn dây
quanh trục ), từ thông qua cuộn dây:
= NBScos = NBScost
với N là số vòng dây, S là diện tích mỗi vòng.
- biến thiên theo thời gian t nên trong cuộn dây xuất
hiện suất điện động cảm ứng:
d
e
NBSsint
dt
NBS
- Nếu cuộn dây kín có điện trở R thì cường độ dòng điện cảm ứng cho bởi: i
sint
R
Vậy, trong cuộn dây xuất hiện dòng điện xoay chiều với tần số góc và cường độ cực đại:
NBS
I0
R
III. Giá trị hiệu dụng
- Cho dòng điện xoay chiều i = I0cos(t + ) chạy qua R, công suất tức thời tiêu thụ trong R
p = Ri2 = RI20cos2(t + )
- Giá trị trung bình của p trong 1 chu kì: p RI 02 cos2t
- Công suất trung bình: P p
1 2
RI
2 0
I
I 20
I 0
2
2
2
- Do đó: P = RI
I: giá trị hiệu dụng của cường độ dòng điện xoay chiều (cường độ hiệu dụng)
1. Định nghĩa: (SGK/64)
2. Ngoài ra, đối với dòng điện xoay chiều, các đại lượng như hiệu điện thế, suất điện động, cường độ
điện trường, … cũng là hàm số sin hay cosin của thời gian, với các đại lượng này
Đặt: I 2
Giá trị cực đại
Giá trị
=
hiệu dụng
2
GV biên soạn: Lê Thái Trung. Lƣu hành nội bộ. HS: ……………..………………………………………- Lớp: 12/….
Trang 1
HƢỚNG DẪN ÔN TẬP VẬT LÝ 12 - CHƢƠNG TRÌNH CHUẨN
BÀI 13. CÁC MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU
* Thực nghiệm và lý thuyết đã chứng tỏ: nếu cường độ dòng điện trong mạch có dạng:
i = I0cos t = I 2 cos t
thì điện áp ở hai đầu mạch có cùng tần số góc , nghĩa là có thể viết dưới dạng:
u = U0cos( t ) = U 2 cos(t )
Đại lượng là độ lệch pha giữa u và i.
- Nếu 0 u sớm pha hơn i ;
- Nếu 0 u trễ pha hơn i ;
- Nếu 0 u và i cùng pha.
I. Mạch điện xoay chiều chỉ có điện trở
- Nối hai đầu R vào điện áp xoay chiều: u = U0cost = U 2 cost
u U
2cost
- Theo định luật Ôm: i
R R
U
Nếu ta đặt: I
thì: i I 2cos t
R
- Kết luận:
1. Định luật Ôm đối với mạch điện xoay chiều chỉ có điện trở : SGK
2. u và i cùng pha.
II. Mạch điện xoay chiều chỉ có tụ điện
1. Thí nghiệm
- Kết quả:
+ Tụ điện không cho dòng điện một chiều đi qua.
+ Dòng điện xoay chiều có thể tồn tại trong những mạch điện có chứa tụ điện.
2. Khảo sát mạch điện xoay chiều chỉ có tụ điện
a. - Đặt điện áp u giữa hai bản của tụ điện: u = Umcost = U 2 cost
- Điện tích bản bên trái của tụ điện: q = Cu = CU 2 cost
- Giả sử tại thời điểm t, dòng điện có chiều như hình, điện tích tụ điện tăng lên.
- Sau khoảng thời gian t, điện tích trên bản tăng q.
q
- Cường độ dòng điện ở thời điểm t: i
t
dq
CU 2sint hay: i CU 2cos(t )
- Khi t và q vô cùng nhỏ thì i
dt
2
b. Đặt: I = UC thì i I 2cos(t ) và u = U 2 cost
2
- Nếu lấy pha ban đầu của i bằng 0 thì i I 2cos t và u U 2cos(t )
2
1
U
U
- Ta có thể viết: I
và đặt ZC
thì: I
C
1
ZC
C
trong đó ZC gọi là dung kháng của mạch.
- Định luật Ôm: (SGK)
c. So sánh pha dao động của u và i
+ i sớm pha /2 so với u (hay u trễ pha /2 so với i).
3. Ý nghĩa của dung kháng
+ ZC là đại lượng biểu hiện sự cản trở dòng điện xoay chiều của tụ điện.
+ Dòng điện xoay chiều có tần số cao (cao tần) chuyển qua tụ điện dễ dàng hơn dòng điện xoay chiều
tần số thấp.
+ ZC cũng có tác dụng làm cho i sớm pha /2 so với u.
III. Mạch điện xoay chiều chỉ có cuộn cảm thuần
GV biên soạn: Lê Thái Trung. Lƣu hành nội bộ. HS: ……………..………………………………………- Lớp: 12/….
Trang 2
HƢỚNG DẪN ÔN TẬP VẬT LÝ 12 - CHƢƠNG TRÌNH CHUẨN
- Cuộn cảm thuần là cuộn cảm có điện trở không đáng kể.
1. Hiện tượng tự cảm trong mạch điện xoay chiều
- Khi có dòng điện i chạy qua 1 cuộn cảm, từ thông tự cảm có biểu thức:
= Li
với L là độ tự cảm của cuộn cảm.
- Trường hợp i là một dòng điện xoay chiều, suất điện động tự cảm: e L
i
t
di
dt
2. Khảo sát mạch điện xoay chiều có cuộn cảm thuần
- Đặt vào hai đầu L một điện áp xoay chiều. Giả sử i trong mạch là: i = I 2 cost
di
- Điện áp tức thời hai đầu cuộn cảm thuần: u L Li ' LI 2sint
dt
Hay u LI 2cos(t )
2
a. Điện áp hiệu dụng ở hai đầu cuộn cảm: U = LI
U
I
Suy ra:
L
Đặt
ZL = L
- Khi t 0: e L
U
ZL
Trong đó ZL gọi là cảm kháng của mạch.
- Định luật Ôm: “Trong mạch điện xoay chiều chỉ có cuộn cảm thuần, cường độ hiệu dụng có giá trị
bằng thương số của điện áp hiệu dụng và cảm kháng của mạch”
b. Trong đoạn mạch chỉ có một cuộn cảm thuần:
i trễ pha /2 so với u, hoặc u sớm pha /2 so với i.
3. Ý nghĩa của cảm kháng
+ ZL là đại lượng biểu hiện sự cản trở dòng điện xoay chiều của cuộn cảm.
+ Cuộn cảm có L lớn sẽ cản trở nhiều đối với dòng điện xoay chiều, nhất là dòng điện xoay chiều cao tần.
+ ZL cũng có tác dụng làm cho i trễ pha /2 so với u.
BÀI 14. MẠCH CÓ R, L, C MẮC NỐI TIẾP
I. Phương pháp giản đồ Fre-nen
1. Định luật về điện áp tức thời
u = u1 + u2 + u 3 + …
I
Ta có:
2. Phương pháp giản đồ Fre-nen
Mạch
R
u, i cùng pha
C
u trễ pha
so với i
2
L
u sớm pha
so với i
2
Các vétơ quay U , I
UR
I
UC
UL
I
I
Định luật Ôm
UR = IR
UC = IZC
UL = IZL
II. Mạch có R, L, C mắc nối tiếp
1. Định luật Ôm cho đoạn mạch có R, L, C mắc nối tiếp. Tổng trở
GV biên soạn: Lê Thái Trung. Lƣu hành nội bộ. HS: ……………..………………………………………- Lớp: 12/….
Trang 3
HƢỚNG DẪN ÔN TẬP VẬT LÝ 12 - CHƢƠNG TRÌNH CHUẨN
- Giả sử, điện áp tức thời hai đầu đoạn mạch: u = U 2 cos(t+ u ) thì i = I 2 cos(t+ i )
- Hệ thức giữa các điện áp tức thờitrong
mạch:
u= uR + uL + uC
- Biểu diễn bằng các vectơ quay: U U R U L UC
Trong đó: UR = RI, UL = ZLI, UC = ZCI
2
R2 (ZL ZC )2 I 2
- Theo giản đồ (H. 14.3): U 2 UR2 ULC
Biểu thức Định luật Ôm trong mạch có R, L, C mắc nối tiếp: I
U
R ( Z L ZC )
2
2
U
Z
với Z R 2 ( Z L ZC )2 gọi là tổng trở của mạch.
2. Độ lệch pha giữa điện áp và dòng điện
tan
Nếu chú ý đến dấu: tan
ULC
UR
UL UC ZL ZC
UR
R
+ Nếu ZL > ZC > 0: u sớm pha so với i một góc .
+ Nếu ZL < ZC < 0: u trễ pha so với i một góc .
3. Cộng hưởng điện
- Nếu ZL = ZC thì tan = 0 = 0 : u cùng pha với i.
U
- Do đó: Zmin = R I I Max
. Đây là hiện tượng cộng hưởng điện.
R
1
Điều kiện để có cộng hưởng điện là: Z L ZC L
hay 2 LC 1
C
BÀI 15. CÔNG SUẤT ĐIỆN TIÊU THỤ CỦA MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU. HỆ SỐ CÔNG
SUẤT
I. Công suất của mạch điện xoay chiều
1. Biểu thức của công suất
a, Công suất tức thời
Giả sử, điện áp hai đầu mạch u = U 2 cost và cường độ dòng điện tức thời trong mạch i =
I 2 cos(t+ ) thì đại lượng p = ui gọi là công suất tức thời của mạch điện xoay chiều (công suất tiêu
thụ trong mạch tại thời điểm t).
b, Công suất trung bình
Công suất điện tiêu thụ trung bình trong một chu kỳ P = UIcos . (1)
(W)
Nếu thời gian dùng điện t >> T, thì P cũng là công suất tiêu thụ điện trung bình của mạch trong thời
gian đó (U, I không thay đổi).
c, Công suất biểu kiến
Pbk = U.I
GV biên soạn: Lê Thái Trung. Lƣu hành nội bộ. HS: ……………..………………………………………- Lớp: 12/….
Trang 4
HƢỚNG DẪN ÔN TẬP VẬT LÝ 12 - CHƢƠNG TRÌNH CHUẨN
(V.A)
2. Điện năng tiêu thụ của mạch điện
W = P.t
(2)
II. Hệ số công suất
1. Biểu thức của hệ số công suất
Trong biểu thức P = UIcos , cos được gọi là hệ số công suất. Do || có giá trị không vượt quá 900
nên 0 cos 1 .
2. Tầm quan trọng của hệ số công suất
- Các động cơ, máy khi vận hành ổn đinh, công suất trung bình được giữ không đổi và bằng:
P
P = UIcos với cos > 0 I
UI cos
P2 1
- Gọi r là điện trở đường dây tải điện thì công suất hao phí là Php rI r 2
U cos2
- Nếu cos nhỏ Php sẽ lớn, ảnh hưởng đến sản xuất kinh doanh của công ti điện lực.
2
3. Tính hệ số công suất của mạch điện R, L, C nối tiếp
cos
hay cos
R
Z
R
R 2 ( L
1 2
)
C
- Công suất trung bình tiêu thụ trong mạch: P RI 2
Vậy công suất tiêu thụ trên mạch RLC bằng công suất tỏa nhiệt trên R.
BÀI 16. TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG. MÁY BIẾN ÁP
I. Bài toán truyền tải điện năng đi xa
- Công suất phát từ nhà máy: Pphát = UphátI
trong đó I là cường độ dòng điện hiệu dụng trên đường dây.
- Công suất hao phí do toả nhiệt trên đường dây: Php RI 2 R
2
Pphá
t
U
2
phát
2
Pphá
t
R
2
Uphá
t
Muốn giảm Php ta phải giảm R (không thực tế) hoặc tăng Uphát (hiệu quả).
- Kết luận: Trong quá trình truyền tải điện năng, phải sử dụng những thiết bị biến đổi điện áp.
II. Máy biến áp
- Là những thiết bị có khả năng biến đổi điện áp (xoay chiều).
1. Cấu tạo và nguyên tắc của máy biến áp
* Cấu tạo: (Sgk)
U2
D2
U1 D1
- Kí hiệu trên sơ đồ mạch điện:
* Nguyên tắc hoạt động
- Đặt điện áp xoay chiều tần số f ở hai đầu cuộn sơ cấp. Nó gây ra sự biến thiên từ thông trong hai
cuộn. Gọi từ thông này là: = 0cost
- Từ thông qua cuộn sơ cấp và thứ cấp: 1 = N10cost
2 = N20cost
d
N 2 0 sint
- Trong cuộn thứ cấp xuất hiện suất điện động cảm ứng e2: e2
dt
- Vậy, nguyên tắc hoạt động của máy biến áp dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ.
2. Khảo sát thực nghiệm một máy biến áp
GV biên soạn: Lê Thái Trung. Lƣu hành nội bộ. HS: ……………..………………………………………- Lớp: 12/….
Trang 5
HƢỚNG DẪN ÔN TẬP VẬT LÝ 12 - CHƢƠNG TRÌNH CHUẨN
a. Thí ghiệm 1: Khoá K ngắt (chế độ không tải) I2 = 0.
N
U
N
U
- Hai tỉ số 2 và 2 luôn bằng nhau: 2 2
N1 U1
N1
U1
- Nếu
N2
> 1: máy tăng áp.
N1
N2
< 1: máy hạ áp.
N1
- Khi một máy biến áp ở chế độ không tải, thì nó hầu như không tiêu thụ điện năng.
b. Thí ghiệm 2: Khoá K đóng (chế độ có tải).
- Khi I2 0 thì I1 tự động tăng lên theo I2. Với máy biến áp lí tưởng thì
U2 I1 N2
U1 I 2 N1
-Kết luận: Khi máy biến áp làm việc trong điều kiện lý tưởng thì:
N
+Tỷ số điện áp hiệu dụng ở cuộn thứ cấp và sơ cấp bằng 2
N1
- Nếu
+Tỷ số cường độ hiệu dụng ở mạch thứ cấp và mạch sơ cấp bằng
N2
N1
3. Hiệu suất của máy biến áp
- Định nghĩa: Máy biến áp là thiết bị có khả năng biến đổi điện áp xoay chiều
- Sự tổn hao điện năng trong một máy biến áp gồm có:
+ Nhiệt lượng Jun trong các cuộn dây.
+ Nhiệt lượng Jun sinh ra bởi dòng điện Fu-cô.
+ Toả nhiệt do hiện tượng từ trễ.
III. Ứng dụng của máy biến áp
1. Truyền tải điện năng.
2. Nấu chảy kim loại, hàn điện.
BÀI 17. MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU
I. Máy phát điện xoay chiều một pha
Cấu tạo:
- Phần cảm (roto) tạo ra từ thông biến thiên bằng các nam châm quay.
- Phần ứng (stato) gồm các cuộn dây giống nhau, cố định trên một vòng tròn.
+ Từ thông qua mỗi cuộn dây biến thiên tuần hoàn với tần số:
f np
trong đó: n (vòng/s)
p: số cặp cực.
II. Máy phát điện xoay chiều 3 pha
1. Cấu tạo
- Là máy tạo ra 3 suất điện động xoay chiều hình sin cùng tần sồ, cùng biên độ và lệch pha nhau 1200
từng đôi một.
2. Cách mắc mạch ba pha
- Trong mạch ba pha, các tải được mắc với nhau theo hai cách:
a. Mắc hình sao.
b. Mắc hình tam giác.
- Các điện áp u10, u20, u30 gọi là điện áp pha.
- Các điện áp u12, u23, u31 gọi là điện áp dây.
Udây = 3 Upha
3. Dòng ba pha
- Dòng ba pha là hệ ba dòng điện xoay chiều hình sin có cùng tần số, nhưng lệch pha với nhau 120 0
từng đôi một.
GV biên soạn: Lê Thái Trung. Lƣu hành nội bộ. HS: ……………..………………………………………- Lớp: 12/….
Trang 6
HƢỚNG DẪN ÔN TẬP VẬT LÝ 12 - CHƢƠNG TRÌNH CHUẨN
4. Những ưu việt của hệ ba pha
- Tiết kiệm dây dẫn.
- Cung cấp điện cho các động cơ ba pha, dùng phổ biến trong các nhà máy, xí nghiệp.
BÀI 18. ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA
I. Nguyên tắc chung của động cơ điện xoay chiều
- Tạo ra từ trường quay.
- Đặt trong từ trường quay một (hoặc nhiều) khung kín có thể quay cùng chiều xung quanh trục trùng
với trục quay của từ trường quay.
- Tốc độ góc của khung luôn luôn nhỏ hơn tốc độ góc của từ trường quay, nên động cơ hoạt động theo
nguyên tắc này gọi là động cơ không đồng bộ.
II. Động cơ không đồng bộ ba pha
1. Nguyên tắc hoạt động: Dựa trên nguyên tắc hoạt động của động cơ không đồng bộ.
2. Cấu tạo: gồm 2 bộ phận chính:
- Rôto: nhiều khung dây dẫn giống nhau có trục quay chung tạo thành một cái lồng hình
trụ, mặt bên tạo bởi nhiều thanh kim loại song song ( rôto lồng sóc ).
- Stato: là bộ phận tạo ra từ trường quay, gồm 3 cuộn dây giống nhau quấn trên 3 lõi sắt đặt
lệch 1200 trên vòng tròn.
3. Hoạt động: Cho dòng 3 pha vào 3 cuộn dây từ trường tổng hợp do 3 cuộn dây tạo ra ở tâm O là
từ trường quay. Rôto quay theo với tốc độ góc < tốc độ quay của từ trường quay. Chuyển động quay
của rôto được sử dụng để làm quay các máy khác.
B. PHƢƠNG PHÁP GIẢI MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP
Lƣu ý :
1
, càng lớn hay f càng lớn nghĩa là ZC càng nhỏ thì I càng lớn : dòng
C
điện càng dễ “chảy” qua tụ điện và ngược lại Tụ điện không cho dòng điện một chiều đi qua
1. Đối với tụ điện, Z C
nó.
2. Đối với cuộn cảm, ZL= L 2 fL : Dòng điện có tần số càng lớn bị cản trở càng nhiều và
ngược
lại.
3. Cách nối dây trong mạng điện xoay chiều 3 pha. Mạng điện gia đình sử dụng là 1 pha điện của
mạng điện 3 pha trong cách mắc hình sao.
GV biên soạn: Lê Thái Trung. Lƣu hành nội bộ. HS: ……………..………………………………………- Lớp: 12/….
Trang 7
HƢỚNG DẪN ÔN TẬP VẬT LÝ 12 - CHƢƠNG TRÌNH CHUẨN
Loại 1. Suất điện động xoay chiều (tính các đại lượng và viết biểu thức tức thời liên quan)
* Vận dụng các kiến thức sau đây:
- Từ thông gửi qua khung dây dẫn gồm N vòng dây, có diện tích S, quay với vận tốc góc trong từ
trường đều B : 0 .cos(t )
+ Chọn: t = t0 = 0 khi n / /B 0 0 .cos t
+ Biên độ của từ thông hay từ thông cực đại là: 0 NBS
+ Đơn vị , 0 (Wb);(rad/s);B(T);S(m2 ) .
- Biểu thức suất điện động tức thời là e ' E 0 .sin t
+ Suất điện động cực đại là E 0 NBS
+ Tần số góc = vận tốc góc của khung 2f
2
, tần số f(Hz,s1 ) n (số vòng quay/1 giây).
T
+ Đơn vị e, E 0 (V) .
e
biểu thức cường độ dòng điện i I0 sin t
R
E
NBS
+ Giá trị cực đại của dòng điện xoay chiều là I0 0
R
R
- Nếu khung dây có điện trở R thì i
- Mối liên hệ giữa giá trị hiệu dụng và cực đại: I
I0
U
E
; U 0 ;E 0 I0 , U 0 , E 0 ?
2
2
2
+ Đơn vị i, I, I0 (A);E(V);u,U,U 0 (V) .
Loại 2. Liên hệ giữa hiệu điện thế và cường độ dòng điện
* Tính tổng trở Z() :
- Tính điện trở thuần R.
- Tính tần số góc 2f
- Tính cảm kháng ZL L 2fL
- Tính dung kháng ZC
1
1
C 2fC
Z R 2 (ZL ZC )2
- Chú ý:
+ Nếu đoạn mạch không đủ phần tử nào thì phần tử thiếu đó có giá trị bằng 0.
+ Nếu đoạn mạch có nhiều(n)phần tử cùng loại mắc nối tiếp hoặc song song(tạo thành bộ-b) thì:
Ghép nối tiếp
Ghép song song
R b R 1 R 2 ... R n
1
1
1
1
...
Rb R1 R 2
Rn
ZLb Z L1 Z L2 ... Z Ln
1
1
1
1
...
ZLb ZL1 ZL2
ZLn
Lb L1 L2 ... L n
1
1
1
1
...
Lb L 1 L 2
Ln
GV biên soạn: Lê Thái Trung. Lƣu hành nội bộ. HS: ……………..………………………………………- Lớp: 12/….
Trang 8
HƢỚNG DẪN ÔN TẬP VẬT LÝ 12 - CHƢƠNG TRÌNH CHUẨN
ZCb Z C1 Z C2 ... Z Cn
1
1
1
1
...
ZCb ZC1 ZC2
ZCn
1
1
1
1
...
Cb C 1 C 2
Cn
Cb C1 C2 ... C n
+ Nếu biết điện trở bộ R b (gồm 2 điện trở) và một điện trở thành phần R 1 , hỏi cách mắc và giá trị
điện trở còn lại R 2 thì so sánh R b với R 1 và từ công thức ở bảng trên ta suy ra được cách mắc.
Áp dụng tương tự cho cuộn cảm và tụ điện.
+ Trong đoạn mạch RLC, nếu bài toán cho cuộn dây có độ tự cảm L và điện trở(hoạt động) r thì
cuộn dây này ta xem như là một cuộn cảm thuần nối tiếp với điện trở thuần r. Nếu tính tổng trở
2
2
thì dùng công thức Z (R r) (ZL ZC ) , còn nếu tính đại lượng nào đó liên quan đến
2
2
cuộn dây như ZCD r ZL
+ Nếu đoạn mạch chứa khoá K thì:
Khi khoá K đóng: dòng điện chạy qua đoạn mạch nối tiếp với khoá K và không chạy
qua đoạn mạch song song với khoá K.
Khi khoá K mở: dòng điện không chạy qua đoạn mạch nối tiếp với khoá K và chạy qua
đoạn mạch song song với khoá K.
* Tính cường độ dòng điện và hiệu điện thế:
- Áp dụng định luật Ôm: I
UR U UL UC UCD
R
Z ZL ZC ZCD
hoặc I0
U0R U0 U0L U0C U0CD
R
Z
ZL
ZC
ZCD
2
2
2
2
2
2
- Công thức liên hệ: U UR (UL UC ) hoặc U0 U0R (U0L U0C )
- Giản đồ Frexnen:
U0 U0R U0L U0C
u u R u L u C
U U R U L UC
và để tính các độ lớn và các góc ta dựa vào: phép chiếu hoặc định lí hàm số cosin hoặc tính chất
hình học và lượng giác của các góc đặc biệt.
- Các bài toán từ số đo của các Vôn kế, Ampe kế(chú ý đây là giá trị hiệu dụng) nên chú ý cách mắc
cũng áp dụng các phương pháp trên.
* Tính độ lệch pha giữa cường độ dòng điện tức thời và hiệu điện thế tức thời:
- Áp dụng công thức: tg
Z L ZC
ui u i i u hayu i
R
R
và chú ý phải xét dấu của dựa vào giả thuyết bài toán
Z
hoặc từ giản đồ Frexnen hoặc so sánh Z L , Z C …
- Dựa vào hệ số công suất: cos
- Giản đồ Frexnen(đây là phƣơng pháp thƣờng dùng nhanh nhất)
* Viết biểu thức cường độ dòng điện tức thời và hiệu điện thế tức thời:
i I0 cos(t i )
u U 0 cos(t u )
Tìm các đại lượng như trên và thay vào công thức tổng quát
Loại 3. Xác định công suất P và các giá trị R, L, C .
2
* Công thức tổng quát: P UIcos hay P I R UR .I
GV biên soạn: Lê Thái Trung. Lƣu hành nội bộ. HS: ……………..………………………………………- Lớp: 12/….
Trang 9
HƢỚNG DẪN ÔN TẬP VẬT LÝ 12 - CHƢƠNG TRÌNH CHUẨN
* Hệ số công suất cos
R
P UR
Z UI U
2
* Nhiệt lượng toả ra Q I .R.t
* I
P
từ định luật Ôm Z
R
* Khi cường độ dòng điện hiệu dụng đạt giá trị lớn nhất hoặc cường độ dòng điện tức thời và hiệu
điện thế tức thời cùng pha hoặc công suất tiêu thụ mạch lớn nhất thì đây là hiện tượng cộng hưởng
ZL ZC hoặc C
Z
1
1
1
hoặc L 2 C , với 2f
2
C
L ZL
Loại 4. Định điều kiện để một đại lượng đạt cực trị (cực đại hoặc cực tiểu)
* Phương pháp : - Dựa vào các công thức liên quan, lập biểu thức của đại lượng cần tìm cực trị dưới
dạng một hàm số(có thể chứa nhiều hằng số nhưng chỉ có 1 biến số)
- Tìm cực trị ta vận dụng các kiến thức sau:
+ Hiện tượng cộng hưởng;
+ Tính chất phân số đại số;
+ Bất đẳng thức côsi(Cauchy);
+ Tính chất đạo hàm của hàm số; …
* Ví dụ 1: Cho đoạn mạch RLC với ZL ≠ ZC . Xác định giá trị của R để công suất tiêu thụ cực đại:
U2
(Z ZC )2
R L
R
2
(Z ZC )
Để P đạt giá trị cực đại R L
đạt giá trị cực tiểu
R
Ta có: P RI 2
RU 2
R 2 (ZL ZC )2
mà theo bất đẳng thức côsi(Cauchy) R
(ZL ZC )2
(Z ZC ) 2
2 R. L
2 Z L ZC
R
R
(Z L ZC ) 2
(Z L ZC ) 2
R ZL ZC
đạt giá trị cực tiểu = 2 ZL ZC R
R
R
R
Do đó: P
U2
U2
2 ZL ZC 2.R
* Ví dụ 2: Mạch điện RLC có R (không đổi), có L hoặc C thay đối. Điều kiện để cường độ dòng
điện hiệu dụng và công suất tiêu thụ cực đại.
Hiện tượng cộng hưởng xảy ra: Pmax
U2
U
Z L Z C , khi đó: I = IMax =
R
R
Loại 5. Máy phát điện xoay chiều một pha
- Từ thông cực đại : 0 NBS
- Suất điện động cực đại là: E 0 NBS
+ N: số vòng dây của phần ứng
- Tần số của dòng điện là: f pn
+ n(vòng/giây) : vận tốc của Rôto
+ p: số cặp cực của Rôto
- Biểu thức suất điện động tức thời là: e E 0 .sin(t )
+ (rad/s): vận tốc góc(tần số góc) của Rôto
GV biên soạn: Lê Thái Trung. Lƣu hành nội bộ. HS: ……………..………………………………………- Lớp: 12/….
Trang 10
HƢỚNG DẪN ÔN TẬP VẬT LÝ 12 - CHƢƠNG TRÌNH CHUẨN
Loại 6. Máy biến thế và sự truyền tải điện năng
* Xác định số vòng dây, hiệu điện thế hiệu dụng, cường độ dòng điện, máy loại gì?
- Áp dụng công thức: Đặt k =
N1 U1 I2
N 2 U 2 I1
+ ...(1): sơ cấp, (2): thứ cấp.
+ k > 1: hạ thế, k < 1: tăng thế.
* Công suất tiêu hao trên đường dây tải điện(công suất toả nhiệt) P ?
2
- Áp dụng công thức: P R.I
+ Điện trở dây dẫn: R
R.P 2
P P
hoặc H (%)
2
U
P
l
S
+ Công suất nhà máy : P(W)
+ Hiệu điện thế 2 đầu dây: U(V)
+ Hiệu suất truyền tải điện năng H(tính ra %)
+ Tăng U lên n lần thì P giảm n2 lần.
C. VẬN DỤNG - LUYỆN TẬP
3.1 Đối với dòng điện xoay chiều cách phát biểu nào sau đây là đúng?
A. Trong công nghiệp, có thể dùng dòng điện xoay chiều để mạ điện.
B. Điện lượng chuyển qua một tiết diện thẳng dây dẫn trong một chu kỳ bằng không.
C. Điện lượng chuyển qua một tiết diện thẳng dây dẫn trong khoảng thời gian bất kỳ đều bằng không.
D. Công suất toả nhiệt tức thời có giá trị cực đại bằng 2 lần công suất toả nhiệt trung bình.
3.2 Phát biểu nào sau đây là không đúng?
A. Hiệu điện thế biến đổi điều hoà theo thời gian gọi là hiệu điện thế xoay chiều.
B. Dòng điện có cường độ biến đổi điều hoà theo thời gian gọi là dòng điện xoay chiều.
C. Suất điện động biến đổi điều hoà theo thời gian gọi là suất điện động xoay chiều.
D. Cho dòng điện một chiều và dòng điện xoay chiều lần lượt đi qua cùng một điện trở thì chúng toả ra
nhiệt lượng như nhau.
3.3 Phát biểu nào sau đây là đúng với mạch điện xoay chiều chỉ chứa cuộn cảm?
A. Dòng điện sớm pha hơn hiệu điện thế một góc π/2.
B. Dòng điện sớm pha hơn hiệu điện thế một góc π/4.
C. Dòng điện trễ pha hơn hiệu điện thế một góc π/2.
D. Dòng điện trễ pha hơn hiệu điện thế một góc π/4.
3.4 Phát biểu nào sau đây là đúng với mạch điện xoay chiều chỉ chứa tụ điện?
A. Dòng điện sớm pha hơn hiệu điện thế một góc π/2.
B. Dòng điện sớm pha hơn hiệu điện thế một góc π/4.
C. Dòng điện trễ pha hơn hiệu điện thế một góc π/2.
D. Dòng điện trễ pha hơn hiệu điện thế một góc π/4.
3.5 Một điện trở thuần R mắc vào mạch điện xoay chiều tần số 50Hz, muốn dòng điện trong mạch sớm
pha hơn hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch một góc π/2
A. người ta phải mắc thêm vào mạch một tụ điện nối tiếp với điện trở.
B. người ta phải mắc thêm vào mạch một cuộn cảm nối tiếp với điện trở.
C. người ta phải thay điện trở nói trên bằng một tụ điện.
D. người ta phải thay điện trở nói trên bằng một cuộn cảm.
GV biên soạn: Lê Thái Trung. Lƣu hành nội bộ. HS: ……………..………………………………………- Lớp: 12/….
Trang 11
HƢỚNG DẪN ÔN TẬP VẬT LÝ 12 - CHƢƠNG TRÌNH CHUẨN
3.6 Đặt vào hai đầu tụ điện C
10 4
( F ) một hiệu điện thế xoay chiều u = 141cos(100πt)V. Cường độ
dòng điện qua tụ điện là
A. I = 1,41A.
B. I = 1,00A.
C. I = 2,00A.
D. I = 100Ω.
3.7 Trong mạch RLC mắc nối tiếp, độ lệch pha giữa dòng điện và hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn
mạch phụ thuộc vào
A. cường độ dòng điện hiệu dụng trong mạch.
B. hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai đầu đoạn mạch.
C. cách chọn gốc tính thời gian.
D. tính chất của mạch điện.
3.8 Phát biểu nào sau đây là không đúng?
A. Trong mạch điện xoay chiều không phân nhánh ta có thể tạo ra hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai đầu
cuộn cảm lớn hơn hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai đầu đoạn mạch.
B. Trong mạch điện xoay chiều không phân nhánh ta có thể tạo ra hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai đầu
tụ điện lớn hơn hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai đầu đoạn mạch.
C. Trong mạch điện xoay chiều không phân nhánh ta có thể tạo ra hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai đầu
điện trở lớn hơn hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai đầu đoạn mạch.
D. Trong mạch điện xoay chiều không phân nhánh ta có thể tạo ra hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai đầu
tụ điện bằng hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai đầu cuộn cảm.
3.9 Mạch điện xoay chiều gồm RLC mắc nối tiếp, có R = 30 Ω, ZC = 20 Ω, ZL = 60 Ω. Tổng trở của
mạch là
A. Z = 50 Ω.
B. Z = 70 Ω.
C. Z = 110 Ω.
D. Z = 2500 Ω.
3.10 Cho đoạn mạch xoay chiều AB gồm điện trở R = 100 Ω, tụ điện C
L
2
10 4
( F ) và cuộn cảm
( H ) mắc nối tiếp. Đặt vào hai đầu đoạn mạch một hiệu điện thế xoay chiều có dạng u =
200cos100πt(V). Cường độ dòng điện hiệu dụng trong mạch là
A. I = 2A.
B. I = 1,4A.
C. I = 1A.
D. I = 0,5A.
3.12 Mạch điện nào sau đây có hệ số công suất lớn nhất?
A. Điện trở thuần R1 nối tiếp với điện trở thuần R2.
B. Điện trở thuần R nối tiếp với cuộn cảm L.
C. Điện trở thuần R nối tiếp với tụ điện C.
D. Cuộn cảm L nối tiếp với tụ điện C.
3.13 Một động cơ không đồng bộ ba pha hoạt động bình thường khi hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai
đầu mỗi cuộn dây là 220V. Trong khi đó chỉ có một mạng điện xoay chiều ba pha do một máy phát ba
pha tạo ra, suất điện động hiệu dụng ở mỗi pha là 127V. Để động cơ hoạt động bình thường thì ta phải
mắc theo cách nào sau đây?
A. Ba cuộn dây của máy phát theo hình tam giác, ba cuộn dây của động cơ theo hình sao.
B. Ba cuộn dây của máy phát theo hình tam giác, ba cuộn dây của động cơ theo tam giác.
GV biên soạn: Lê Thái Trung. Lƣu hành nội bộ. HS: ……………..………………………………………- Lớp: 12/….
Trang 12
HƢỚNG DẪN ÔN TẬP VẬT LÝ 12 - CHƢƠNG TRÌNH CHUẨN
C. Ba cuộn dây của máy phát theo hình sao, ba cuộn dây của động cơ theo hình sao.
D. Ba cuộn dây của máy phát theo hình sao, ba cuộn dây của động cơ theo hình tam giác.
3.14 Phát biểu nào sau đây là không đúng?
A. Cảm ứng từ do cả ba cuộn dây gây ra tại tâm stato của động cơ không đồng bộ ba pha, khi có dòng
điện xoay chiều ba pha đi vào động cơ có độ lớn không đổi.
B. Cảm ứng từ do cả ba cuộn dây gây ra tại tâm stato của động cơ không đồng bộ ba pha, khi có dòng
điện xoay chiều ba pha đi vào động cơ có phương không đổi.
C. Cảm ứng từ do cả ba cuộn dây gây ra tại tâm stato của động cơ không đồng bộ ba pha, khi có dòng
điện xoay chiều ba pha đi vào động cơ có hướng quay đều.
D. Cảm ứng từ do cả ba cuộn dây gây ra tại tâm stato của động cơ không đồng bộ ba pha, khi có dòng
điện xoay chiều ba pha đi vào động cơ có tần số quay bằng tần số dòng điện.
3.15 Stato của một động cơ không đồng bộ ba pha gồm 6 cuộn dây, cho dòng điện xoay chiều ba pha
tần số 50Hz vào động cơ. Từ trường tại tâm của stato quay với tốc độ bằng bao nhiêu?
A. 3000vòng/phút.
B. 1500vòng/phút.
C. 1000vòng/phút.
D. 500vòng/phút.
3.16 Nhận xét nào sau đây về máy biến thế là không đúng?
A. Máy biến thế có thể tăng hiệu điện thế.
B. Máy biến thế có thể giảm hiệu điện thế.
C. Máy biến thế có thể thay đổi tần số dòng điện xoay chiều.
D. Máy biến thế có tác dụng biến đổi cường độ dòng điện.
3.17 Điện năng ở một trạm phát điện được truyền đi dưới hiệu điện thế 2kV và công suất 200kW. Hiệu
số chỉ của các công tơ điện ở trạm phát và ở nơi thu sau mỗi ngày đêm chênh lệch nhau thêm 480kWh.
Hiệu suất của quá trình truyền tải điện là
A. H = 95%.
B. H = 90%.
C. H = 85%.
D. H = 80%.
3.18 Phát biểu nào sau đây là không đúng?
Trong mạch điện xoay chiều không phân nhánh khi điện dung của tụ điện thay đổi và thoả mãn điều
1
kiện
thì
LC
A. cường độ dòng điện cùng pha với hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch.
B. cường độ dòng điện hiệu dụng trong mạch đạt cực đại.
C. công suất tiêu thụ trung bình trong mạch đạt cực đại.
D. hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai đầu tụ điện đạt cực đại.
3.19 Điện năng ở một trạm phát điện được truyền đi dưới hiệu điện thế 2kV, hiệu suất trong quá trình
truyền tải là H = 80%. Muốn hiệu suất trong quá trình truyền tải tăng đến 95% thì ta phải
A. tăng hiệu điện thế lên đến 4kV.
B. tăng hiệu điện thế lên đến 8kV.
C. giảm hiệu điện thế xuống còn 1kV.
D. giảm hiệu điện thế xuống còn 0,5kV.
GV biên soạn: Lê Thái Trung. Lƣu hành nội bộ. HS: ……………..………………………………………- Lớp: 12/….
Trang 13
HƢỚNG DẪN ÔN TẬP VẬT LÝ 12 - CHƢƠNG TRÌNH CHUẨN
ĐÁP ÁN - ĐÁP SỐ VÀ HƢỚNG DẪN THAM KHẢO
3.1 Chọn B. Điện lượng chuyển qua một tiết diện thẳng dây dẫn trong một chu kỳ bằng không.
3.2 Chọn D. Cho dòng điện một chiều và dòng điện xoay chiều lần lượt đi qua cùng một điện trở thì
chúng toả ra nhiệt lượng như nhau là không đúng, vì chưa đề cập tới độ lớn của cường độ dòng điện.
Nếu muốn chúng toả ra cùng một nhiệt lượng thì cường độ dòng điện một chiều phải có giá trị bằng
giá trị hiệu dụng của dòng điện xoay chiều.
3.3 Chọn C. Dòng điện xoay chiều trong đoạn mạch chỉ chứa cuộn cảm trễ pha hơn hiệu điện thế một
góc π/2.
3.4 Chọn A. Dòng điện xoay chiều trong đoạn mạch chỉ chứa tụ điện sớm pha hơn hiệu điện thế một
góc π/2.
3.5 Chọn C. Dòng điện xoay chiều trong đoạn mạch chỉ chứa tụ điện sớm pha hơn hiệu điện thế một
góc π/2.
3.6 Chọn B. Từ biểu thức u = 141cos(100πt)V, suy ra hiệu điện thế hiệu dụng U = 100V và tần số góc
ω = 100p (rad/s). Dung kháng của tụ điện được tính theo công thức Z C
1
1
. Cường
C 2 fC
độ dòng
điện trong mạch I = U/Zc.
3.7 Chọn D. Độ lệch pha giữa cường độ dòng điện và hiệu điện thế được tính theo công thức
ZL ZC
tức là f phụ thuộc vào R, L, C (bản chất của mạch điện).
R
U
3.8 Chọn C. Dựa vào công thức: U R
R U ta suy ra trong mạch điện xoay chiều
2
R ( Z L Z C )2
tan
không phân nhánh bao giờ hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai đầu điện trở nhỏ hơn hoặc bằng hiệu điện
thế hiệu dụng giữa hai đầu đoạn mạch.
3.9 Chọn A. Công tức tính tổng trở của đoạn mạch RLC mắc nối tiếp là Z R 2 ( Z L ZC )2 = 50 Ω.
3.10 Chọn C. Từ biểu thức u = 200cos100πt(V) suy ra U = 141V, ω = 100π rad/s vận dụng các công
thức tính cảm kháng Z L L 2fL , công thức tính dung kháng Z C
1
1
, công thức
C 2 fC
tính tổng
trở Z R 2 ( Z L ZC )2 và biểu thức định luật Ôm I = U/Z, ta tính được I = 1A.
3.12 Chọn A.
Hệ số công suất k = cosφ. Các mạch:
+ Điện trở thuần R1 nối tiếp với điện trở thuần R2 có φ =0.
+ Điện trở thuần R nối tiếp với cuộn cảm L có 0 < φ < π/2.
+ Điện trở thuần R nối tiếp với tụ điện C có - π/2 < φ <0.
+ Cuộn cảm L nối tiếp với tụ điện C có φ = π/2 hoặc φ = - π/2.
3.13 Chọn D. Ba cuộn dây của máy phát theo hình sao thì hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai dây pha là
Ud = 3 Up = 127 3 = 220V. Ba cuộn dây của động cơ theo hình tam giác thì hiệu điện thế hiệu dụng
đặt vào mỗi cuộn dây của động cơ là 220V, động cơ hoạt động bình thường.
3.14 Chọn B. Cảm ứng từ do cả ba cuộn dây gây ra tại tâm stato của động cơ không đồng bộ ba pha
khi có dòng điện xoay chiều ba pha đi vào động cơ có độ lớn không đổi, hướng quay đều với tần số
quay bằng tần số dòng điện.
3.15 Chọn B. Trong stato của động cơ không đồng bộ ba pha mỗi cặp cực gồm ba cuộn dây. Trong
stato có 6 cuộn dây tương ứng với p = 2 cặp cực, khi đó từ trường tại tâm của stato quay với tốc độ n =
60f/p = 1500vòng/phút.
3.16 Chọn C. Máy biến thế có tác dụng biến đổi hiệu điện thế còn tần số dòng điện xoay chiều vẫn
được giữa nguyên.
GV biên soạn: Lê Thái Trung. Lƣu hành nội bộ. HS: ……………..………………………………………- Lớp: 12/….
Trang 14
HƢỚNG DẪN ÔN TẬP VẬT LÝ 12 - CHƢƠNG TRÌNH CHUẨN
3.17 Chọn B. Công suất hao phí trên đường dây tải điện là P = 20kW, suy ra hiệu suất truyền tải là
H
P P 200 20
90%
P
200
3.18 Chọn D. Trong mạch điện xoay chiều không phân nhánh khi điện dung của tụ điện thay đổi và
1
thoả mãn điều kiện
thì trong mạch xảy ra hiện tượng cộng hưởng điện. Khi đó cường độ
LC
dao động cùng pha với hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch, cường độ dòng điện hiệu dụng trong
mạch đạt cực đại và công suất tiêu thụ trung bình trong mạch đạt cực đại. Hiệu điện thế hiệu dụng giữa
hai đầu cuộn cảm đạt cực đại, hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai đầu tụ điện và cuộn cảm bằng nhau,
tổng trở của mạch đạt giá trị nhỏ nhất, và hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai đầu điện trở đạt cực đại.
3.19 Chọn A. Công suất truyền tải không thay đổi, áp dụng công thức tính hao phí trên dây dẫn do toả
nhiệt P P 2
H
r
→ hiệu suất truyền tải điện năng đi xa là :
U2
R
R
P P
P
R
1 H
P 2 , suy ra 1 H1 P 2 và 1 H 2 P 2
U2
U1
P
P
U
1 H1 U 22
1 0,80
2 U 22 22.
16 U 2 4 kV
1 H 2 U1
1 0,95
GV biên soạn: Lê Thái Trung. Lƣu hành nội bộ. HS: ……………..………………………………………- Lớp: 12/….
Trang 15
- Xem thêm -
.PDF 
15 
448 
54 
