Bài 13: Các mạnh điện xoay chiều

Lý thuyết Các mạch điện xoay chiều chỉ chứa một phần tử

Nếu cường độ dòng điện xoay chiều trong mạch có dạng i = I₀cos⁡(ωt) Thì điện áp xoay chiều giữa hai đầu đoạn mạch có dạng u = U₀cos⁡(ωt + φ) φ là độ lệch pha giữa u và i: → u,i có cùng tần số góc, chỉ cần đi tìm mối quan hệ giữa biên độ và độ lệch pha φ.

     Bảng so sáng các mạch điện chứa các phần tử khác nhau

C1 trang 67 SGK: 

Hãy nhắc lại các định nghĩa của u, U₀ và U Trả lời: - Điện áp tức thời xoay chiều u là điện áp biến thiên tuần hoàn với thời gian theo quy luật của hàm số sin hay cosin. - Điện áp cực đại U₀ là giá trị lớn nhất của điện áp, luôn dương khi hàm cos hay sin bằng 1. - Điện áp hiệu dụng U là giá trị của điện áp hiện thị trên vôn kế (bằng điện áp cực đại chia √2).

C2 trang 68 SGK:

Phát biểu định luật Ôm đối với dòng điện một chiều qua một dây dẫn. Trả lời: Định luật Ôm đối với dòng điện một chiều qua dây dẫn: Cường độ dòng điện qua đoạn mạch thì tỉ lệ thuận với điện áp hai đầu đoạn mạch và tỉ lệ nghịch với điện trở đoạn mạch.

C3 trang 68 SGK:

Dòng điện trên hình 13.4 (SGK) có "chạy qua" hai tấm của tụ điện không? Cơ chế của dòng điện ấy như thế nào? Trả lời: Dòng điện trong mạch hình 13.4 có tụ điện là dòng điện tích dịch chuyển từ bản dương (+q) sang bản âm (-q) ở phía ngoài tụ điện, do đó dòng điện không chạy qua 2 tấm của tụ điện.

C4 trang 70 SGK: 

Chứng minh rằng đại lượng Z_C = 1/Cω có đơn vị là ôm (đơn vị của điện trở) Trả lời: Ta có → đơn vị của Z_C là:

C5 trang 71 SGK:

Chứng minh hệ thức sau đây giữa điện áp u ở hai đầu cuộn cảm và dòng điện i chạy qua cuộn cảm đó (H.13.5): Trả lời: Theo định luật Ôm cho đoạn mạch AB: u_AB = r.i – e với e là suất điện động tự cảm: Ta được:

C6 trang 72 SGK:

Chứng minh rằng Z_L = ωL có đơn vị của điện trở Trả lời: Ta có: Z_L = L.ω với ω có đơn vị là 1/s, → Độ tự cảm L tính bằng đơn vị ⇒ Đơn vị của Z_L là: Vậy Z_L có đơn vị là Ôm.

Bài 1 (trang 74 SGK Vật Lý 12):

Phát biểu định luật Ôm của dòng điện xoay chiều đối với mạch chỉ có a) một tụ điện b) một cuộn cảm thuần Lời giải: a) Định luật Ôm của dòng điện xoay chiều chỉ có một tụ điện là: Cường độ hiệu dụng trong mạch chỉ chứa tụ điện có giá trị bằng thương số của điện áp hiệu dụng giữa hai đầu mạch và dung kháng của mạch. b) Định luật Ôm của dòng điện xoay chiều chỉ có một cuộn cảm thuần là: Cường độ hiệu dụng trong mạch chỉ chứa một cuộn cảm thuần có giá trị bằng thương số của điện áp hiệu dụng giữa hai đầu mạch và cảm kháng của mạch.

Bài 2 (trang 74 SGK Vật Lý 12):

Dựa vào định luật Ôm, hãy so sánh tác dụng cản trở dòng điện xoay chiều thể hiện trong a) Z_C b) Z_L Lời giải: a) Dung kháng → Z_C tỉ lệ nghịch với C và f. → Nếu C và f tăng thì Z_C giảm, ít cản trở dòng điện và ngược lại. b) Cảm kháng Z_L = Lω = 2πf.L → Z_L tỉ lệ thuận với L và f → Nếu L và f tăng thì Z_L, cản trở dòng điện nhiều và ngược lại.

Bài 3 (trang 74 SGK Vật Lý 12): 

Điện áp giữa hai đầu của một tụ điện : u = 100√2cos100πt (V). Cường độ hiệu dụng trong mạch I = 5(A). a) Xác định C b) Viết biểu thức của i Lời giải: a) Theo định luật Ôm trong mạch C: b) Trong đoạn mạch chỉ có C thì i sớm pha hơn u một góc π/2.

Bài 4 (trang 74 SGK Vật Lý 12):

Điện áp giữa hai đầu của một cuộn cảm thuần: u = 100√2cos100πt (V), Cường độ hiệu dụng trong mạch I = 5(A). a) Xác định L b) Viết biểu thức của i Lời giải: a) Trong đoạn mạch chỉ có L: b) Trong đoạn mạch chỉ có L thì i trễ pha hơn u một góc π/2

Bài 5 (trang 74 SGK Vật Lý 12): 

Chứng minh rằng, khi hai cuộn cảm thuần L₁ và L₂ mắc nối tiếp trong một mạch điện xoay chiều thì cuộn cảm tương đương có cảm kháng cho bởi: Z_L = (L₁ + L₂)ω Lời giải: Gọi i = I₀cosωt (A) là dòng điện qua mạch điện. Vì L₁ nối tiếp L₂ nên u = u₁ + u₂; I₁ = I₂ = I. Các điện áp hai đầu L₁ và L₂ đều nhanh pha hơn i một góc π/2 → U = U₁ + U₂ = I. Z_L1 + I.Z_L2 = I.(Z_L1 + Z_L2) = I.(L₁.ω + L₂.ω) → Tổng trở của mạch: Vậy Z_L = Z = (L₁ + L₂)ω

Bài 6 (trang 74 SGK Vật Lý 12): 

Chứng minh rằng, khi hai tụ điện C₁ và C₂ mắc nối tiếp thì điện dung tương đương có dung kháng: Lời giải: Gọi i = I₀cosωt (A) là dòng điện qua mạch điện. Vì C₁ nối tiếp C₂ nên u = u₁ + u₂; I₁ = I₂ = I, Các điện áp hai đầu C₁ và C₂ đều chậm pha hơn i một góc π/2 và có giá trị hiệu dụng: Nên → Tổng trở của mạch: Vậy với

Bài 7 (trang 74 SGK Vật Lý 12): 

Một đoạn mạch chứa một số tụ điện có điện dung tương đương C, đặt vào hai đầu đoạn mạch điện áp tức thời u = U₀cosωt (V). Cường độ hiệu dụng trong mạch là bao nhiêu? Lời giải: Chọn đáp án D. Vì

Bài 8 (trang 74 SGK Vật Lý 12): 

Đoạn mạch chứa một cuộn cảm thuần L, đặt vào hai đầu đoạn mạch điện áp tức thời u = U_mcosωt(V)thì cường độ hiệu dụng trong mạch là bao nhiêu? Lời giải: Chọn đáp án B. Vì Bài 9 (trang 74 SGK Vật Lý 12): Điện áp u = 200√2cosωt (V) đặt vào hai đầu một cuộn dây cảm thuần thì tạo ra dòng điện có cường độ hiệu dụng I = 2A. Cảm kháng có giá trị là bao nhiêu? A. 100Ω B. 200 Ω C. 100√2 Ω D. 200√2 Ω Lời giải: Chọn đáp án A.

Trắc nghiệm Bài 13

Bài 1: Đặt điện áp u = U₀cosωt vào hai đầu cuộn cảm thuần có độ tự cảm L. Tại thời điểm điện áp giữa hai đầu cuộn cảm có độ lớn cực đại thì cường độ dòng điện qua cuộn cảm bằng: Hiển thị đáp án Bài 16: Cho dòng điện xoay chiều i = 2cos100πt (A) qua điện trở R = 50 Ω trong thời gian 1 phút. Nhiệt lượng tỏa ra trên điện trở là: A. 6000 J      B. 1000 J C. 800 J       D. 1200 J

Hiển thị đáp án

- Nhiệt lượng tỏa ra trên điện trở là: Chọn đáp án A Bài 17: Mắc một cuộn cảm vào một điện áp xoay chiều có tần số f, cuộn cảm có cảm kháng là Z_L. Nếu giảm độ tự cảm của cuộn cảm đi một nửa và tần số tăng lên 4 lần thì cảm kháng Z_L sẽ: A. tăng 8 lần B. giảm 8 lần C. tăng 2 lần D. giảm 2 lần.

Hiển thị đáp án

- Ta có: Chọn đáp án C Bài 18: Một đoạn mạch điện gồm điện trở R = 50 Ω mắc nối tiếp với cuộn thuần cảm có 0,5/π H. Đặt vào hai đầu đoạn mạch một điện áp xoay chiều: - Biểu thức của cường độ dòng điện qua đoạn mạch là: Hiển thị đáp án

- Cảm kháng của đoạn mạch Z_L = 50Ω. → Biểu diễn phức cường độ dòng điện trong mạch: Chọn đáp án A Bài 19: Cho đoạn mạch điện xoay chiều chỉ có cuộn dây thuần cảm có hệ số tự cảm L với L = 1/2π H. Đặt điện áp xoay chiều có tần số 50 Hz vào hai đầu đoạn mạch. Tại thời điểm mà điện áp hai đầu mạch có giá trị u= 100√3 V thì cường độ dòng điện trong mạch là i = 2 A. Điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn cảm có giá trị là: Hiển thị đáp án

- Cảm kháng của đoạn mạch Z_L = 50Ω. - Với đoạn mạch chỉ chứa cuộn cảm thì điện áp hiệu dụng hai đầu đoạn mạch luôn vuông pha với cường độ dòng điện trong mạch: Chọn đáp án A Bài 20: Đặt điện áp u = 120√2 cos(100πt + π/3)(V) vào hai đầu điện trở có R = 50 Ω. Biểu thức cường độ dòng điện chạy qua điện trở là: Hiển thị đáp án

- Đoạn mạch chỉ chứa điện trở thuần thì dòng điện luôn cùng pha với điện áp: Chọn đáp án B Bài 21: Trong đoạn mạch điện xoay chiều chỉ có cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm L, điện áp giữa hai đầu cuộn dây có biểu thức u = U₀cos(ωt + φu)V thì cường độ điện chạy qua đoạn mạch có biểu thức i = I√2 cosωt (A) trong đó I và φ_u được xác định bởi các hệ thức: Hiển thị đáp án

- Mạch chỉ chứa cuộn cảm thuần nên điện áp u sớm pha hơn dòng điện i một góc 0,5π ⇒ φ_u = 0,5π - Cường độ đòng điện hiệu dụng được xác định bằng biểu thức: Chọn đáp án B Bài 22: Đặt điện áp u = U₀cos(100πt + π/3)(V) vào hai đầu một cuộn cảm thuần có độ tự cảm 1/(2π) H . Ở thời điểm điện áp giữa hai đầu cuộn cảm là 100√2 V thì cường độ dòng điện qua cuộn cảm là 2 A. Biểu thức của cường độ dòng điện qua cuộn cảm này là: Hiển thị đáp án

- Cảm kháng của cuộn dây Z_L = 100Ω - Áp dụng hẹ thức độc lập thời gian cho đoạn mạch chỉ chứa cuộn cảm: - Dòng điện trong mạch trễ pha hơn điện áp một góc 0,5π Chọn đáp án B Bài 23: Đặt điện áp xoay chiều u = U√2 cos(ωt) (V) vào hai đầu một điện trở thuần R = 110 Ω thì cường độ dòng điện hiệu dụng qua mạch có giá trị 2 A. Giá trị của U bằng: Hiển thị đáp án

- Điện áp hiệu dụng ở hai đầu đoạn mạch: Chọn đáp án D Bài 24: Mạch điện xoay chiều chỉ có tụ điện với điện dung C. Đặt vào hai đầu tụ điện một điện áp xoay chiều có biểu thức u = U₀cos(ωt + φ) V. Cường độ dòng điện tức thời của mạch có biểu thức là:   Hiển thị đáp án

- Dòng điện tron mạch chỉ chứa tụ luôn nhanh pha hơn so với điện áp một góc 0,5π rad.

Chọn đáp án C Bài 25: Cho điện áp hai đầu tụ có điện dung C = 10^-4/π F là: - Biểu thức dòng điện qua mạch là: Hiển thị đáp án

- Dung kháng của tụ điện Z_C = 100Ω . → Biểu diễn phức dòng điện trong mạch: Chọn đáp án A Bài 26: Để tăng dung kháng của một tụ phẳng có điện môi là không khí, ta có thể: A. tăng tần số của điện áp đặt vào hai bản tụ điện. B. giảm điện áp hiệu dụng giữa hai bản tụ điện. C. đưa bản điện môi vào trong lòng tụ điện. D. tăng khoảng cách giữa hai bản tụ điện.

Hiển thị đáp án

- Điện dung của tụ phẳng: - Dung kháng của tụ: - Do vậy để tăng dung kháng của tụ thì ta tăng khoảng cách d giữa hai bản tụ. Chọn đáp án D Bài 27: Đặt điện áp xoay chiều u = 311cos100πt (V) vào 2 đầu của một cuộn cảm thuần có độ tự cảm L = 1/π(H). Cường độ dòng điện hiệu dụng qua cuộn cảm có giá trị bằng: A. 3,1 A       B. 2,2 A C. 0,31 A      D. 0,22 A

Hiển thị đáp án

- Ta có: Chọn đáp án B Bài 28: Cường độ dòng điện chạy qua tụ điện có biểu thức i = 2,5√2 cos100πt (A). Biết tụ điện có điện dung C = 250/π (µF). Điện áp giữa hai bản tụ điện có biểu thức là: Hiển thị đáp án

- Ta có: - Từ đó: - Điện áp ở hai bản tụ điện trễ pha π/2 so với cường độ dòng điện qua mạch nên: Chọn đáp án C Bài 29: Một cuộn cảm thuần có độ tự cảm L = 1/π (H). Đặt vào hai đầu cuộn cảm một điện áp xoay chiều: - Cường độ dòng điện trong mạch có biểu thức: Hiển thị đáp án

- Ta có: - Cường độ dòng điện qua cuộn cẳm thuần trễ pha π/2 so với điện áp ở hai đầu cuộn cảm nên: Chọn đáp án A Bài 30: Một tụ điện có điện dung C = 10^-4/(4π) µF được mắc vào một điện áp xoay chiều có biểu thức là u = 200√2 cos(100πt) (V) . Điện trở dây nối không đáng kể. Biểu thức của dòng điện tức thời qua mạch là: Hiển thị đáp án

- Ta có: - Suy ra: Chọn đáp án D

Mục lục Giải bài tập Vật Lí 12 hay nhất

Chương 1: Dao động cơ

• Bài 1: Dao động điều hòa
• Bài 2: Con lắc lò xo
• Bài 3: Con lắc đơn
• Bài 4: Dao động tắt dần. Dao động cưỡng bức
• Bài 5: Tổng hợp hai dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số. Phương pháp Fre-Nen
• Bài 6:Thực hành: Khảo sát thực nghiệm các định luật dao động của con lắc đơn

Chương 2: Sóng cơ và sóng âm

• Bài 7: Sóng cơ và sự truyền sóng cơ
• Bài 8: Giao thoa sóng
• Bài 9: Sóng dừng
• Bài 10: Đặc trưng vật lí của âm
• Bài 11: Đặc trưng sinh lí của âm

Chương 3: Dòng điện xoay chiều

• Bài 12: Đại cương về dòng điện xoay chiều
• Bài 13: Các mạch điện xoay chiều
• Bài 14: Mạch có R, L, C mắc nối tiếp
• Bài 15: Công suất điện tiêu thụ của mạch điện xoay chiều. Hệ số công suất
• Bài 16: Truyền tải điện năng. Máy biến áp
• Bài 17: Máy phát điện xoay chiều
• Bài 18: Động cơ không đồng bộ ba pha
• Bài 19: Thực hành: Khảo sát đoạn mạch điện xoay chiều có R, L, C mắc nối tiếp

Chương 4: Dao động và sóng điện từ

• Bài 20: Mạch dao động
• Bài 21: Điện từ trường
• Bài 22: Sóng điện từ
• Bài 23: Nguyên tắc thông tin liên lạc bằng sóng vô tuyến

Chương 5: Sóng ánh sáng

• Bài 24: Tán sắc ánh sáng
• Bài 25: Giao thoa ánh sáng
• Bài 26: Các loại quang phổ
• Bài 27: Tia hồng ngoại và tia tử ngoại
• Bài 28: Tia X
• Bài 29: Thực hành: Đo bước sóng ánh sáng bằng phương pháp giao thoa

Chương 6: Lượng tử ánh sáng

• Bài 30: Hiện tượng quang điện. Thuyết lượng tử ánh sáng
• Bài 31: Hiện tượng quang điện trong
• Bài 32: Hiện tượng quang - phát quang
• Bài 33: Mẫu nguyên tử Bo
• Bài 34: Sơ lược về laze

Chương 7: Hạt nhân nguyên tử

• Bài 35: Tính chất và cấu tạo hạt nhân
• Bài 36: Năng lượng liên kết của hạt nhân. Phản ứng hạt nhân
• Bài 37: Phóng xạ
• Bài 38: Phản ứng phân hạch
• Bài 39: Phản ứng nhiệt hạch

Chương 8: Từ vi mô đến vĩ mô

• Bài 40: Các hạt sơ cấp
• Bài 41: Cấu tạo vũ trụ

     

Các bài viết liên quan

Các bài viết được xem nhiều nhất