MỞ ĐẦU
Điện xoay chiều là một phần kiến thức trong chương trình vật lí 12. Lượng kiến
thức cũng như số lượng câu hỏi về điện xoay chiều chiếm nhiều nhất trong các đề
thi Đại học – Cao đẳng hàng năm.
Bài toán về hộp đen trong mạch điện xoay chiều không phân nhánh là bài toán
kết hợp giữa tính toán và biện luận. Vì vậy, học sinh phải vận dụng nhiều kiến
thức lí thuyết và kĩ năng tính toán để giải quyết bài toán như giản đồ, giải tích,
máy tính bỏ túi (FX570ES,... )…
Nếu học sinh làm tốt được bài toán này thì coi như đã chiếm lĩnh hoàn toàn bài
toán điện xoay chiều vì bài toán hộp đen có đầy đủ các loại câu hỏi mà điện xoay
chiều thông thường yêu cầu như: Cho độ lệch pha, cho dòng một chiều ( dòng điện
không đổi) vào mạch, cho giá trị các phần tử đặc trưng, cho các giá trị cực đại…
Với việc thi trắc nghiệm, số lượng câu hỏi nhiều, lượng kiến thức rộng nhưng
thời gian lại ngắn hơn thi tự luân thì việc sử dụng thành thạo máy tính bỏ túi sẽ
giúp học sinh làm bài thi một cách dễ dàng và nhanh hơn.
Chuyên đề: “HỘP ĐEN VÀ SỬ DỤNG MÁY TÍNH BỎ TÚI FX570ES TRONG BÀI TOÁN HỘP ĐEN TRONG MẠCH ĐIỆN XOAY
CHIỀU NỐI TIẾP” giảng dạy trong 3 tiết.
Trang 1
NỘI DUNG
A. Lý thuyết chung
1. Mạch xoay chiều chỉ có điện trở thuần hoặc cuộn dây thuần cảm hoặc tụ
điện
+) Mạch xoay chiều chỉ có điện trở thuần R: Cường độ dòng điện và hiệu
điện thế cùng pha
i = I0cos(ωt+ φ) thì u = U0cos(ωt+ φ); U0 = I0.R; U = I.R
+) Mạch xoay chiều chỉ có cuộn dây thuần cảm L: Cường độ dòng điện trễ
pha
2
so với hiệu điện thế (hay hiệu điện thế sớm pha /2 so với cường độ dòng
điện.
u = U0cos(ωt + φ) thì
hay
i = I0cos(ωt + φ) thì
i I 0 cos(t
u U 0 cos(t
)
2
)
2
U0 = I0.ZL; U = I.ZL; ZL = L..
+) Mạch xoay chiều chỉ có tụ điện C: cường độ dòng điện sớm pha
2
so với
hiệu điện thế (hay hiệu điện thế trễ pha /2 so với cường độ dòng điện.
)
2
i = I0cos(ωt + φ0) thì u U 0 cos(t 2 ) .
1
U0 = I0.ZC; U = I.ZC; Z C C .
u = U0cos(ωt + φ0) thì
hay
i I 0 cos(t
2. Mạch xoay chiều RLC có nối tiếp
Hiệu điện thế u lệch pha so với cường độ dòng điện i
i = I0cos(ωt) thì u = U0cos(ωt + )
Với u = uR + uL + uC; U0 = I0.Z, U = I.Z.
+) Z là tổng trở của mạch
Z = R 2 (Z L Z C ) 2
+) U là hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai đầu đoạn mạch
U = U R2 (U L U C ) 2
Trong đó UR = IR ; UL = IZL ; UC = IZC là hiệu điện thế hiệu dụng hai đầu R,
L, C.
+) tg =
Z L ZC U L U C U L0 U C0
R
UR
U R0
> 0 thì u sớm pha hơn i, < 0 thì u trễ pha hơn i.
3. Giản đồ véc tơ
Chọn Ox là trục dòng điện
+ Với đoạn mạch chỉ có R hoặc L hoặc C
I
O
O
I
U RO
x
x
UL
Trang 2
UC
O
I
x
+ Với đoạn mạch RLC nối tiếp
UL
UL UC
O
U
UL
UR
x
x
O
UC
UR
UC
U
UL UC
UL > UC (hay ZL > ZC)
UL < UC (hay ZL < ZC)
4. Một số trường hợp thường gặp
+ Đoạn mạch chỉ có R & L hay cuộn dây có điện trở R & hệ số tự cảm L
Ud = IZd ; với Zd = R 2 Z L 2 ; hoặc Ud = U 2R U 2L ; tg = ZL/R = UL/UR
+ Đoạn mạch có R & C: URC = IZ; với Z =
tg = -ZC/R = -UC/UR
R 2 Z C2
; URC =
U 2R U C2
;
B. PHƯƠNG PHÁP GIẢI TOÁN HỘP ĐEN
1. Phương pháp đại số
B1: Căn cứ giả thiết của bài toán “đầu vào”để đặt ra các trường hợp có thể xảy
ra.
B2: Căn cứ kết luận (giá trị U,I, lệch pha..) “đầu ra” của bài toán để loại bỏ các
giả thiết không phù hợp.
B3: Trường hợp được chọn là TH đã được biện luận phù hợp với tất cả các dữ
kiện của bài toán.
Cách nhận biết các phần tử trong mạch dựa vào độ lệch pha
a. Nếu dòng một chiều
*Qua điện trở R trị số luôn không đổi và I =
U
R
.
*Mạch có cuộn dây.
+ Ro = 0 thì I =
+Ro 0 thì I =
U
( ZL = 0 cuộn dây không có tính cảm kháng)
ZL
U
Ro ( ZL = 0 cuộn dây không có tính cảm kháng).
Trang 3
*Qua tụ Ic = 0( tụ điện không cho dòng một chiều đi qua)
b. Dòng điện xoay chiều
b1: u cùng pha với i nếu:
+Mạch chỉ có điện trở R( vĩnh cửu)
+Mạch có cả R, L, C nhưng ZL = ZC.( chỉ một giá trị duy nhất)
b2: u sớm pha hơn i trong mạch chắc chắn có L
- Nếu u sớm pha hơn i một góc
nếu:
2
+Mạch chỉ có cuộn dây thuần cảm L.
+Mạch có cả L và C nhưng ZL > ZC.
- Nếu u sớm pha hơn i một góc
mạch chắc chắn có thêm R.
2
b3: u trễ pha hơn i trong mạch chắc chắn có C
- Nếu u trễ pha hơn i một góc
2
nếu
+Mạch chỉ có tụ điện.
+Mạch có cả L và C nhưng ZL < ZC.
- Nếu u trễ pha hơn i một góc
2
mạch chắc chắn có thêm R.
b4: Mạch cộng hưởng chắc chắn có cả L, C
- Nếu I = mạch không có R.
UM
R
- Nếu I mạch có cả R và I max
b5. Nếu thay đổi tần số f
+I~
1
U
mạch có L.
+I ~ U mạch có C.
+Nếu I1 tăng đến Imax rồi giảm đến I2 mạch có cộng hưởng.
+Nếu có độ lệch pha giữa hiệu điện thế hai đoạn mạch là
mạch chứa R, L thì đoạn mạch còn lại chắc chắn có R, C.
r
2. Phương pháp sử dụng giản đồ véc tơ.
U 0L
B1: Vẽ giản đồ véc tơ cho phần đã
r r
biết của đoạn mạch.
U 0 L U 0C
B2: Căn cứ vào dữ kiện bài toán
để vẽ phần còn lại của giản đồ.
O
B3: Dựa vào giản đồ véc tơ và các
r
U 0C
hàm số lượng giác, định lí lượng giác
để tính các đại lượng chưa biết, từ đó làm sáng tỏ hộp kín.
- Định lí hàm sin:
a
b
c
=
=
sin A
sin B
sin C
- Định lí cô sin: a2 = b2 + c2 - 2bc.cosA
Trang 4
2
thì một đoạn
r
U0
r
U 0R
r
I0
- Định lý Pitago: a2 = b2 + c2
- Hàm: sinα; cosα ; tanα ; cotα.
1
1
1
-Hệ thức trong tam giác vuông: 1) h 2 = 2 + 2
b
c
a
2) a. ha = b.c
* Trong một số tài liệu có viết về các bài toán hộp kín thường sử dụng phương
pháp đại số, nhưng theo xu hướng chung thì phương pháp giản đồ vectơ cho lời
giải ngắn gọn hơn, logic hơn, dễ hiểu hơn.
3.PHÂN LOẠI CÁC DẠNG TOÁN
Loại 1. Xác định phần tử trong hộp đen khi bài toán cho độ lệch pha
Ví dụ 1: Một đoạn mạch xoay chiều AB gồm hai phần tử
X, Y mắc như trên.Cường độ dao động trong mạch nhanh
pha /6 so với hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch.
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
A
B
lần lượt là U0 = 40V và I0 = 8,0 A, tần số dao động là f =
50Hz. Tính giá trị mỗi phần từ.
Gợi ý cách giải
Giả sử trong đoạn mạch trên không có R. Như vậy thì X ,Y là hai phần từ L, C.
Gọi là góc hợp với U ; I ( R=0): tg =
ZL Zc
= = tg
vô lí
2
R
Theo đầu bài U trễ pha với i 1 góc /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
= 2f = 2.50 = 100 (Rad/s); tg = -
ZC
1
tg( )
R
6
3
(1)
Mặt khác: Z =
R 2 Z 2C
U 0 40
5
I0
8
R2 + Z2C = 25
(2)
Thay (1) vào (2): 3ZC2 + Z2C= 25 ZC = 2,5 () R = 2,5 3 ()
Vậy: R = 2,5 3 ; C =
1
ZC
1
4.10 3
(F)
2,5.100
Trang 5
3 ZC = R
Ví dụ 2: Cho mạch điện xoay chiều như
hình vẽ.
A
C
B
X
A
X là một hộp đen chứa 1 phần tử:R hoặc L hoặc (L, r) hoặc C, biết uAB=100 2
cos100t (V); IA = 2 (A), P = 100 (W), C =
10 3
(F), i trễ pha hơn uAB. Tìm cấu
3
tạo X và giá trị của phần tử.
Gợi ý cách giải
Theo giả thiết i trễ pha hơn uAB và mạch tiêu thụ điện suy ra: Hộp đen là một cuộn
dây có r 0.
P
100
50
-Ta có: P = I2r r = 2
2
I
2
U 2 AB
2
2
-Mặc khác: r + (ZL - Zc) =
I2
-Giải ra: ZL = 80 L =
ZL ZC
U 2AB
I
2
r2
100 2
2
2
50 2
ZL
80
4
(H)
100 5
Loại 2. Xác định các phần tử trong hộp đen mà không cho độ lệch pha. Với loại
toán này thường bài toán cho mạch gồm nhiều đầu dây, hoặc hộp đen có liên
quan đến các giá trị đại số của U, I, f.
Ví dụ : Cho mạch điện như hình vẽ:UAB = 120(V); ZC = 10 3 () ;
R = 10(); uAN = 60 6 cos100 t (V ) ; UNB = 60(V)
C
R
X
A
M
B
N
a. Viết biểu thức uAB(t)
b. Xác định X. Biết X là đoạn mạch gồm hai trong ba phần tử (R o, Lo (thuần), Co)
mắc nối tiếp
Gợi ý cách giải
a. Vẽ giản đồ véc tơ cho đoạn mạch đã biết (Hình vẽ)
Phần còn lại chưa biết hộp kín chứa gì vì vậy ta giả sử nó là một véc tơ bất kỳ tiến
theo chiều dòng điện sao cho: NB = 60V, AB = 120V, AN = 60 3V
Trang 6
i
A
+ Xét tham giác ANB, ta nhận thấy
AB2 = AN2 + NB2, vậy UđóA B là tam giác
U
A
N
vuông tại N
B
UC
NB
60
1 NB
U
U l0
tg =
AN 60 3
3
M
N U R0 D
UR
UAB sớm pha so với UAN góc Biểu thức uAB(t): uAB= 120
6
6
�
�
2 cos �
100 t �(V)
6�
�
b. Xác định X: Từ giản đồ ta nhận thấy NB chéo lên mà trong X chỉ chứa 2
trong 3 phần tử nên X phải chứa Ro và Lo. Do đó ta vẽ thêm được U R vµ U L như hình
0
0
vẽ.
+ Xét tam giác vuông AMN: tg
+ Xét tam giác vuông NDB:
UR
R
1
U C ZC
6
3
U R U NB cos 60.
O
U L U NB sin 60.
O
+Mặt khác: UR = UANsin = 60 3.
+Hộp đen X:
3
30 3 (V )
2
1
30(V)
2
1
U
30 3
30 3 ( v ) � I R
3 3( A)
R
10
2
UR
�
30 3
RO O
10()
�
I
�
3 3
��
UL
30
10
10
0,1
�
Z LO O
() � LO
(H )
�
I
3 3
3
100 3
3
�
* Nhận xét: Đây là bài toán chưa biết trước pha và cường độ dòng điện nên giải
theo phương pháp đại số sẽ gặp nhiều khó khăn (phải xét nhiều trường hợp, số
lượng phương trình lớn giải phức tạp). Vậy sử dụng giản đồ véc tơ trượt sẽ cho
2
2
2
kết quả ngắn gọn, .. Tuy nhiên, học sinh khó nhận biết được: U AB U AN U NB .
Để có sự nhận biết tốt, HS phải rèn luyện nhiều bài tập để có kĩ năng giải.
Loại 3: Xác định các phần tử trong hộp đen bằng các dụng cụ đo điện (Thực
hành đo hộp đen)
Trang 7
Ví dụ: Mạch ABC chứa tụ ở (BC) cuộn cảm ở (AB) khi dùng dòng điện xoay
chiều U = 10V; f = 50Hz; UAB = 10(V); UBC = 10(V); I = 0,01A.
1.Tìm C, RL, L?
2.Cho mạch vào hộp kín với đầu dây A,B,C chìa ra được đánh số 1, 2, 3 bất kì mà
không phân biệt được A, B, C nữa. Đấu 2, 3 vào nguồn xoay chiều trên qua một
tụ có điện dung C’ thì thấy cường độ dòng điện hiệu dụng lớn hơn 0,01 A( I >
0,01A). Đấu nguồn trên vào 1, 2 qua tụ C’ được I 12 sau đó đấu vào 1,3 qua tụ C’
thì được I13 với I12 < I13. Mỗi đầu 1, 2, 3 ứng với đầu nào A hay B hay C?
Loại 4: Xác định phần tử trong hộp đen bằng phương pháp thực nghiệm.
Ví dụ: Cho 3 hộp, X1, X2, X3 có hai đầu dây ra , mỗi hộp chỉ chứa 1 trong 3 phần
tử cơ bản:R, L, C. Sử dụng một hiệu điện thế và đồng hồ vạn năng hoặc 1 bóng
đèn để xác định tên của linh kiện.
C. MỘT SỐ BÀI TOÁN TỰ GIẢI
1. Tự luận
Bài 1: Cuộn dây chỉ có L = 0,636(H) mắc nối tiếp mạch điện X rồi áp vào hai đầu
mạch điện hiệu điện thế : u = 120
2
cos(100 t)(V) thì i = 0,6
2
cos(100 t -
6
)(A).
1.Tìm Ux?
2.Đoạn mạch X gồm 2 trong 3 phần tử R, L( thuần), C mắc nối tiếp. xác định các
phần tử trong X?
Bài 2: Cho hộp kín gồm các phần tử nối tiếp. Hai đầu đoạn mạch gắn vào 2 chốt
của hộp. Khi mắc 1 máy phát 12(V) có f biến thiên vào 2 chốt qua một ampe kế.
Kết quả là khi f tăng thì I cũng tăng. Khi f = 54Hz thì dòng điện cực đại Imax =
20mA. Tần số tăng tiếp đến 200Hz thì I giảm đến 60 mA. Tiếp tục tăng tần số f thì
I giảm bằng o.
1.Xác định các phần tử trong hộp X.
2.Thay nguồn xoay chiều 12V bằng nguồn một chiều bằng 12V thì Ampe kế chỉ
bao nhiêu?
Bài 3: Cho mạch điện gồm ba phần tử nối tiếp R, cuộn dây thuần
cảm L và tụ C,mắc vào hiệu điện thế u = 100 2 cos(100 t) (V).
2
10 4
R
Cho biết L = (H); C =
(F).
C
A
1.Chọn R = 100 3 ( ), lập biểu thức cường độ dòng điện i = ?
2.R = ? thì Pmax = ?
3.P = 40(W) thì R có giá trị bao nhiêu?
Trang 8
L
B
Bài 4: Cho mạch điện R, L, C nối tiếp. điện dung C biến thiên, điện áp uAB = 200
2
cos(100 t) (V).Khi C = C1 =
10 4
4
(F) và khi C = C2 =
10 4
2
(F) thì mạch có
cùng công suất P = 200W.
1.Xác định độ tự cảm L, điện trở thuần R và cos ?
2.Viết biểu thức của cường độ dòng điện ứng C1, C2?
3.Tìm C = ? để Ucmax = ?
Bài 5: 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 = 60 khi đoạn mạch được đặt vào hiệu
điện thế xoay chiều tần số 50Hz thì hiệu điện thế sớm pha 580 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.
Bài 6:Một đoạn mạch xoay chiều AB gồm hai phần tử X, Y mắc như trên.
Cường độ dao động trong mạch nhanh pha /6 so với hiệu điện thế giữa hai đầu
A
B
đoạn mạch.
1.Hai phần tử trên là 2 phần từ nào trong số
R, L, C?
2.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.
2. Trắc nghiệm
Câu 1: Một đoạn mạch xoay chiều có hai trong ba phần tử R,C hoặc cuộn dây
thuần cảm. Điện áp hai đầu mạch và cường độ dòng điện qua mạch có biểu thức: u
= 100 cos 100t (V) ; i = 2cos (100t- 0,25π) (A). Điện trở hoặc trở kháng
tương ứng là :
A.L,C ; ZC = 100Ω; ZL= 50Ω
B.R,L ; R = 40Ω;
ZL= 30Ω
C.R,L ; R = 50Ω; ZL= 50Ω
D.R,C ; R = 50Ω;
ZC= 50Ω.
B
A C
Câu 2: Cho đoạn mạch như hình vẽ,
X
biết
u 100 2 cos(100t )V
,C=
10 4
F
. Hộp kín X chỉ chứa một phần tử (R hoặc
cuộn dây thuần cảm), dòng điện trong mạch sớm pha /3 so với điện áp giữa hai
đầu đoạn mạch AB. Hộp X chứa gì ? điện trở hoặc cảm kháng có giá trị bao
nhiêu?
A. Chứa R; R = 100/
C. Chứa R; R = 100
3
3
B. Chứa L; ZL = 100/
3
D. Chứa L; ZL = 100
3
Trang 9
Câu 3: Cho đoạn mạch AB gồm biến trở nối tiếp với hộp kín X. Hộp X chỉ chứa
cuộn thuần cảm L hoặc tụ C .UAB = 200 (V) không đổi ; f = 50 Hz .Khi biến trở có
giá trị sao cho PAB cực đại thì I = 2(A) và sớm pha hơn uAB. Khẳng định nào là
đúng ?
A. X chứa C =
chứa L =
104
F
2
B. X chứa L=
1
104
H C. X chứa C =
F
D. X
1
H
2.
Câu 4: Ở (hình vẽ) hộp X chứa một trong ba phần tử: điện
X
B
trở thuần, cuộn dây, tụ điện. Khi đặt vào hai đầu AB một
A C M
điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng 220V, người ta đo
được UAM = 120V và UMB = 260V. Hộp X chứa:
A.cuộn dây thuần cảm. B.cuộn dây không thuần cảm. C. điện trở thuần. D. tụ
điện.
C
Câu 5: Đặt vào hài đầu đoạn mạch AB một điện áp u =
A
B
X
100 2 cos(100 t)(V),
tụ điện có C = 10-4/ (F). Hộp X chỉ chứa một phần tử (điện
trở hoặc cuộn dây thuần cảm) i sớm pha hơn uAB một góc
/3. Hộp X chứa điện trở hay cuộn dây? Giá trị điện trở hoặc
độ tự cảm tương ứng là bao nhiêu?
A. Hộp X chứa điện trở: R = 100 3 .
B. Hộp X chứa điện trở: R =
100/ 3 .
C.Hộp X chứa cuộn dây: L = 3 / (H).
D. Hộp X chứa cuộn dây: L =
3 /2 (H).
Câu 6: 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 / 6 so với hiệu điện thế
giữa hai đầu đoạn mạch, tần số f = 50Hz. Biết U 0 = 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 và C = 1,27mF.
B. R = 2,5 3 và L =
318mH.
C. R = 2,5 3 và C = 1,27 F.
D. R = 2,5 3 và L =
3,18mH.
Câu 7: 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 hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch là u = 200 2
cos100 t(V) và i = 2 2 cos(100 t - /6)(A). Cho biết X, Y là những phần tử nào
và tính giá trị của các phần tử đó?
A. R = 50 và L = 1/ H.
B. R = 50 và C = 100/ F.
C. R = 50 3 và L = 1/2 H.
D. R = 50 3 và L = 1/ H.
Câu 8: Cuộn dây thuần cảm có hệ số tự cảm L = 636mH mắc nối tiếp với đoạn
mạch X. Đặt vào hai đầu đoạn mạch hiệu điện thế u = 120 2 cos100 t(V) thì
cường độ dòng điện qua cuộn dây là i = 0,6 2 cos(100 t - /6)(A). Tìm hiệu điện
thế hiệu dụng UX giữa hai đầu đoạn mạch X?
Trang 10
A. 120V.
B. 240V.
C. 120 2 V.
D. 60 2 V.
Câu 9: 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 L 0 = 318mH. Đặt
vào hai đầu đoạn mạch điện một hiệu điện thế xoay chiều có biểu thức u = 200 2
.cos(100 t- /3)(V) thì dòng điện chạy trong mạch có biểu thức i = 4 2 .cos(100
t - /3)(A). Xác định phần tử trong hộp X và tính giá trị của các phần tử?
A. R = 50 ; C = 31,8 F.
B. R = 100 ; L = 31,8mH.
C. R = 50 ; L = 3,18 H.
D. R = 50 ; C = 318 F.
Bài 10: Một đoạn mạch gồm hai phần tử mắc nối tiếp. Hiệu điện thế hai đầu mạch
và cường độ qua nó là u 100 2 sin(100t / 2) (V) và i 10 2 sin(100t / 4) (A)
A. Hai phần tử là R, L
B. Tổng trở của mạch là 10 2 Ω
C. Hai phần tử là L, C
D. Hai phần tử đó là R, C
Bài 11: Ở mạch điện hộp kín X gồm một trong ba phần
tử địên trở thuần, cuộn dây, tụ điện. Khi đặt vào AB điện
áp xuay chiều có UAB = 250 V thì UAM=150V và UMB = 200V. Hộp kín X là
A. cuộn dây cảm thuần
B. cuộn dây có điện trở khác không
C. tụ điện.
D. điện trở thuần
Bài 12: Ở mạch điện hộp kín X là một trong ba phần tử điện trở thuần, cuộn dây,
tụ điện. Khi đặt vào AB một điện áp xoay chiều có trị
hiệu dụng 220V thì điện áp hiệu dụng trên đoạn AM và
MB lần lượt là 100V và 120V. Hộp kín X là :
A. Điện trở.
B. Cuộn dây thuần cảm.
C. Tụ điện.
D. Cuộn dây có điện trở thuần.
Bài 13: Mạch điện xoay chiều AB gồm điện trở thuần R= 80Ω nối tiếp với hộp X.
Trong hộp X chỉ chứa một phần tử là điện trở thuần R’ hoặc cuộn thuần cảm L,
hoặc tụ C. u= 100 2 cos(120πt+ π/4)V. Dòng điện qua R có cường độ hiệu dụng
1A và trễ pha hơn uAB. Phần tử trong hộp X có giá trị:
A. R’ = 20Ω
B. C =
10 3
F
6
1
C. L = 2 H
D. L =
6
10
H
Bài 14: Giữa hai điểm A và B của nguồn xoay chiều u = 220 2 cos(100πt – π/2)
(V). Ta ghép vào một phần tử X (trong số R, L, C) thì dòng điện qua mạch đo
được là 0,5A và trễ pha π/2 so với u. Nếu thay X bằng một phần tử Y (trong số R,
L, C) thì dòng điện qua mạch cùng pha so với u và cường độ hiệu dụng cũng bằng
0,5A. Khi ghép X, Y nối tiếp, rồi ghép vào nguồn trên thì dòng điện qua mạch có
cường độ
A.
C.
1
( A)
2 2
1
( A)
2
và trễ pha
và trễ pha
4
4
so với u.
so với u.
u.
Trang 11
B.
D.
1
2
1
( A) và
2 2
( A)
sớm pha
4
và sớm pha
so với u.
4
so với
Bài 15: Đoạn mạch xoay chiều gồm hai trong 3 phần tử RLC mắc nối tiếp. Biết
điện áp tức thời đặt vào hai đầu đoạn mạch u= 160cos(100t)V và cường độ dòng
điện tức thời qua mạch i= 2 2 cos(100t- /4)A. Hai phần tử đó có gíá trị là:
A. R= 40, L=
C. R= 40
2
4
10
, L=
H
10 2
F
4
10 2
C=
4
B. R= 40, C =
4
10
H
D. R= 40
2
,
F
Bài 16: Cho mạch điện xoay chiều AB gồm một cuộn cảm có điện trở thuần mắc
nối tiếp với một hộp kín X chứa 2 trong 3 phần tử R, L, C, khi đó điện áp hiệu
dụng 2 đầu đoạn mạch và 2 đầu cuộn dây, 2 đầu hộp X thoả mãn UAB = U1+U2. Hỏi
X chứa những phần tử nào?
A. R và L B. R và C.
C. L và C
D. không có phần tử nào thỏa mãn
D. CÁCH SỬ DỤNG MÁY TÍNH BỎ TÚI FX-570ES TRONG BÀI
TOÁN HỘP ĐEN TRONG MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU NỐI TIẾP
1.Chọn cài dặt máy tính Fx-570ES
Các bước Chọn chế độ
Nút lệnh
Cài đặt ban đầu (Reset all): Bấm: SHIFT 9 3 = =
Hiển thị 1 dòng (MthIO)
Bấm: SHIFT MODE 1
Thực hiện phép tính về số
Bấm: MODE 2
phức
Bấm: SHIFT MODE 3
Dạng toạ độ cực: r
2
(A )
Tính dạng toạ độ đề các: a
Bấm: SHIFT MODE 3
+ ib.
1
Chọn đơn vị góc là độ (D)
Bấm: SHIFT MODE 3
Hoặc chọn đơn vị góc là
Bấm: SHIFT MODE 4
Rad (R)
Bấm: SHIFT (-)
Để nhập ký hiệu góc
Chuyển từ dạng a + bi sang Bấm: SHIFT 2 3 =
dạng A ,
Bấm: SHIFT 2 4 =
Chuyển từ dạng A
sang dạng a + bi
2. Xác định các thông số ( Z, R, ZL, ZC) bằng máy tính:
-Tính Z: Z u
i
U 0�u
( I 0 �i )
Ý nghĩa- Kết quả
Reset all
Màn hình xuất hiện Math.
Màn hình xuất hiện chữ
CMPLX
Hiển thị số phức kiểu r
Hiển thị số phức kiểu a+bi
Màn hình hiển thị chữ D
Màn hình hiển thị chữ R
Màn hình hiển thị ký hiệu
Màn hình hiển thị dạng A
Màn hình hiển thị dạng a +
bi
( Phép CHIA hai số phức )
Nhập máy: U0 SHIFT (-) φu : ( I0 SHIFT (-) φi ) =
-Với tổng trở phức : Z R ( Z L Z C )i , nghĩa là có dạng (a + bi). với a=R; b =
(ZL -ZC )
-Chuyển từ dạng A sang dạng: a + bi : bấm SHIFT 2 4 =
3.Các Ví dụ:
Trang 12
Ví dụ 1: Một hộp kín (đen) chỉ chứa hai trong ba phần tử R, L, C mắc nối tiếp.
Nếu đặt vào hai đầu mạch một điện áp xoay chiều u= 100
2
cos(100t+
4
)(V)
thì cường độ dòng điện qua hộp đen là
i= 2cos(100t)(A) . Đoạn mạch chứa những phần tử nào? Giá trị của các đại lượng
đó?
Giải:
-Với máy FX570ES: Bấm chọn MODE 2 trên màn hình xuất hiện chữ: CMPLX.
-Chọn đơn vị đo góc là độ (D), bấm : SHIFT MODE 3 trên màn hình hiển thị
chữ D
-Bấm SHIFT MODE 3 1 : Cài đặt dạng toạ độ đề các: (a + bi).
Z
u 100 2�45
Nhập: 100
i
(2�0)
2
SHIFT (-) 45 : ( 2 SHIFT (-) 0 ) =
Hiển thị: 50+50i
Mà Z R ( Z L ZC )i .Suy ra: R = 50; ZL= 50 . Vậy hộp kín (đen) chứa hai phần
tử R, L.
Ví dụ 2: Một hộp kín (đen) chỉ chứa hai trong ba phần tử R, L, C mắc nối tiếp.
Nếu đặt vào hai đầu mạch một điện áp xoay chiều u= 200
2
cos(100t-
4
)(V) thì
cường độ dòng điện qua hộp đen là
i= 2cos(100t)(A) . Đoạn mạch chứa những phần tử nào? Giá trị của các đại lượng
đó?
Giải:
-Với máy FX570ES : Bấm chọn MODE 2 trên màn hình xuất hiện chữ: CMPLX.
-Chọn đơn vị đo góc là độ (D), bấm : SHIFT MODE 3 trên màn hình hiển thị
chữ D
-Bấm SHIFT MODE 3 1 : Cài đặt dạng toạ độ đề các: (a + bi).
Z
u 200 2� 45
: Nhập 200
i
(2�0)
2
SHIFT (-) -45 : ( 2 SHIFT (-) 0 ) =
Hiển thị: 100-100i
Mà Z R ( Z L ZC )i . Suy ra: R = 100; ZC = 100 . Vậy hộp kín (đen) chứa hai
phần tử R, C.
Ví dụ 3: Một hộp kín (đen) chỉ chứa hai trong ba phần tử R, L, C mắc nối tiếp.
Nếu đặt vào hai đầu mạch một điện áp xoay chiều u= 20
6
cos(100t-
3
)(V) thì
cường độ dòng điện qua hộp đen là
i= 2 2 cos(100t)(A) . Đoạn mạch chứa những phần tử nào? Giá trị của các đại
lượng đó?
Giải:
-Với máy FX570ES: Bấm chọn MODE 2 trên màn hình xuất hiện chữ: CMPLX.
-Chọn đơn vị đo góc là độ (D), bấm : SHIFT MODE 3 trên màn hình hiển thị
chữ D
Trang 13
-Bấm SHIFT MODE 3 1 : Cài đặt dạng toạ độ đề các: (a + bi).
Z
u 20 6�60
: Nhập 20
i (2 2�0)
6
SHIFT (-) -60 : ( 2
2
SHIFT (-) 0 ) =
Hiển thị: 5 3 -15i
Mà Z R (Z L Z C )i .Suy ra: R = 5 3 ; ZC = 15 . Vậy hộp kín (đen) chứa hai
phần tử R, C.
Ví dụ 4: Một hộp kín (đen) chỉ chứa hai trong ba phần tử R, L, C mắc nối tiếp.
Nếu đặt vào hai đầu mạch một điện áp xoay chiều u= 200
6
cos(100t+
6
)(V)
thì cường độ dòng điện qua hộp đen là
i= 2
2
cos(100t-
6
)(A) . Đoạn mạch chứa những phần tử nào? Giá trị của các
đại lượng đó?
Giải:
- Với máy FX570ES : Bấm chọn MODE 2 trên màn hình xuất hiện chữ:
CMPLX.
-Chọn đơn vị đo góc là độ (D), bấm : SHIFT MODE 3 trên màn hình hiển thị
chữ D
-Bấm SHIFT MODE 3 1 : Cài đặt dạng toạ độ đề các: (a + bi).
Z
u 200 6�30
: Nhập 200
i (2 2� 30)
6
SHIFT (-) 30 : ( 2
2
SHIFT (-) (-
30) =
Hiển thị: 86,6 +150i =50 3 +150i .Suy ra: R = 50 3 ; ZL= 150. Vậy hộp kín
chứa hai phần tử R, L.
Ví dụ 5: Một hộp kín (đen) chỉ chứa hai trong ba phần tử R, L, C mắc nối tiếp.
Nếu đặt vào hai đầu mạch một điện áp xoay chiều u= 200 2 cos(100t+
4
)(V) thì
cường độ dòng điện qua hộp đen là
i= 2cos(100t)(A) . Đoạn mạch chứa những phần tử nào? Giá trị của các đại lượng
đó?
Giải:
- Với máy FX570ES : Bấm chọn MODE 2 trên màn hình xuất hiện chữ:
CMPLX.
-Chọn đơn vị đo góc là độ (D), bấm : SHIFT MODE 3 trên màn hình hiển thị
chữ D
-Bấm SHIFT MODE 3 1 : Cài đặt dạng toạ độ đề các: (a + bi).
Z
u 200 2�45
: Nhập 200
i
(2�0)
2
SHIFT (-) 45 : ( 2 SHIFT (-) 0 =
Hiển thị: 141.42...45 .bấm SHIFT 2 4 = Hiển thị: 100+100i Hay: R = 100;
ZL= 100. Hộp kín chứa R, L.
Trang 14
Ví dụ 6: Cho mạch điện như hình vẽ: C=
2
;L= (H)
104
(F)
A
C
L
M
N
X
B
Biết đặt vào hai đầu mạch điện áp xoay chiều
uAB = 200cos100t(V) thì cường độ dòngđiện trong
mạch là i = 4cos(100t)(A) ; X là đoạn mạch gồm
hai trong ba phần tử (R0, L0 (thuần), C0) mắc nối
tiếp. Các phần tử của hộp X là:
104
104
(F) B.R0= 50; C0=
(F)
2.
104
104
(F)
(F)
C.R0= 100; C0=
D.R0= 50;L0=
A.R0= 50; C0=
Giải:
Trước tiên tính ZL= 200 ; ZC= 100
+ Bước 1: Viết uAN= i Z = 4x(i(200 -100)) :
Thao tác nhập máy: 4 x ( ENG ( 200 - 100 ) ) shift 2 3 =
ấn M+
(sử dụng bộ nhớ độc lập)
Kết quả là: 400 90 => có nghĩa là: uAN= 400 cos(100t+/2 )(V)
+ Bước 2: Tìm uNB =uAB - uAN :
Thao tác nhập máy: 200 - RCL M+ ( thao tác gọi bộ nhớ độc lập: 400
90 ) shift 2 3 =
Kết quả là: 447,21359 - 63, 4349 . Bấm : 4 (bấm chia 4 : xem bên dưới)
+ Bước 3: Tìm ZNB : Z NB
u NB
447, 21359� 63, 4349
nhập máy : 4 kết quả:
=
i
4
50-100i
=>Hộp X có 2 phần tử nên sẽ là: R0= 50; ZC0=100 .Từ đó ta được : R0= 50;
C0=
104
(F) .Đáp án A
4. Bài tập tự giải
Câu 1: 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 hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch là u = 200 2
cos100 t(V) và i = 2 2 cos(100 t - /6)(A). Cho biết X, Y là những phần tử nào
và tính giá trị của các phần tử đó?
A. R = 50 và L = 1/ H.
B. R = 50 và C = 100/ F.
C. R = 50 3 và L = 1/2 H.
D. R = 50 3 và L = 1/ H.
Câu 2: 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 R 0, L0 , C0 mắc nối tiếp. Đặt vào hai
đầu đoạn mạch hiệu điện thế u = 120 2 cos100 t(V) thì cường độ dòng điện qua
cuộn dâylà i = 0,6 2 cos(100 t - /6)(A). Xác định 2 trong 3 phần tử đó?
A. R0 = 173 và L0 = 31,8mH.
B. R0 = 173 và C0 = 31,8mF.
Trang 15
C. R0 = 17,3 và C0 = 31,8mF.
D. R0 = 173 và C0 = 31,8 F.
Câu 3: Cho một đoạn mạch xoay chiều gồm hai phần tử mắc nối tiếp. Điện áp
giữa hai đầu mạch và cường độ dòng điện qua mạch có biểu thức: u =
200cos(100t-/2)(V), i = 5cos(100t -/3)(A). Chọn Đáp án đúng?
A. Đoạn mạch có 2 phần tử RL, tổng trở 40 . B. Đoạn mạch có 2 phần tử
LC, tổng trở 40 .
C. Đoạn mạch có 2 phần tử RC, tổng trở 40 . D. Đoạn mạch có 2 phần tử
RL, tổng trở 20 2 .
Câu 4: 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 L 0 = 318mH. Đặt
vào hai đầu đoạn mạch điện một hiệu điện thế xoay chiều có biểu thức u = 200 2
.cos(100 t- /3)(V) thì dòng điện chạy trong mạch có biểu thức i = 4 2 .cos(100
t - /3)(A). Xác định phần tử trong hộp X và tính giá trị của các phần tử?
A. R=50 ; C = 31,8 F.
B. R = 100 ; L = 31,8mH. C. R = 50 ; L = 3,18
H.D. R =50 ; C = 318 F.
Câu 5: Một đoạn mạch xoay chiều gồm 2 trong 3 phần tử R, L hoặc C mắc nối
tiếp . Biểu thức hiệu điện thế 2 đầu mạch và cường độ dòng điện qua mạch là
�
�
u 80 cos �
100 t �
(V ) và i 8cos(100 t )( A) . Các phần tử trong mạch và tổng
2�
4
�
trở của mạch là
A. R và L , Z = 10 .
B. R và L , Z = 15 .
C. R và C ,
Z =10 .
D. L và C , Z= 20 .
Câu 6: Mạch điện nối tiếp R, L, C trong đó cuộn dây thuần cảm (ZL < ZC). Đặt
vào hai đầu đoạn mạch một điện áp xoay chiều 200 2 cos(100t+ /4)(V). Khi R
= 50 Ω công suất mạch đạt giá trị cực đại. Biểu thức dòng điện qua mạch lúc đó:
A. i = 4cos(100t+ /2) (A)
B. i = 4cos(100t+/4) (A)
C. i = 4 2 cos(100t +/4)(A)
D. i =4 2 cos(100t) (A)
------------------HẾT---------------------
Trang 16
- Xem thêm -
.DOC 
16 
1447 
75 
