Tải bản đầy đủ (.doc) (32 trang)

Giải toán vật lý theo dòng điện xoay chiều pps

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (661.58 KB, 32 trang )

THPT VINH XUÂN 12A
LỜI NÓI ĐẦU
Cùng với việc cải cách giáo dục trong việc thay sách giáo khoa thì phương pháp học môn Vật Lí
và cơ cấu giữa các phần trong đề thi Tốt nghiệp, thi Cao Đẳng- Đại học cũng có sự thay đổi đáng kể.
Và đặc biệt với cách ra đề thi theo hình thức trắc nghiệm cũng đòi hỏi mỗi học sinh phải có kiến
thức rộng, tương đối vữnh chắc trong toàn bộ chương trình học. Như vậy một yêu cầu đặt ra là làm
sao để phân dạng bài toán, tìm hướng giải quyết nhanh chóng và thiết lập các công thức tổng quát
nhằm mục đích đánh nhanh trắc nghiệm trong phòng thi.
Chúng tôi xin viết một chuyên đề về “ DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU” nhằm giúp các bạn học
sinh có thể nhận dạng và có phương pháp giải nhanh các bài toán. Hơn nữa, trong cơ cấu đề thi mới
do Bộ GD & ĐT biên soạn thì phần “ Dòng điện xoay chiều” chiếm khoảng 20% số điểm trong thang
điểm 10 ( trong tổng số 50 câu ở đề thi Tốt nghiệp và ĐH- CĐ ); phải nói đó là một tỉ lệ khá lớn vì
thế phần “ Dòng điện xoay chiều” là một phần rất quan trọng, vì vậy nên các bạn nên nắm chắc và
kĩ phần trọng điểm này. Xin trích dẫn một vài số liệu cụ thể như sau:
+ ĐH.2009A là 10 câu với phần cơ bản và 9 câu với phần nâng cao, ĐH.2008A là 10 câu, ĐH.2007 là
9 câu.
Chuyên đề “ Giải toán vật lí theo chủ đề : Phần ĐIỆN XOAY CHIỀU ” được viết và phân loại
theo chủ đề ( từng phần). Gồm có 8 Phần phân dạng lớn. Trong mỗi phần gồm nhiều chủ đề nhỏ
được trình bày rõ ràng để bạn đọc dễ hình dung tổng thể phần điện xoay chiều. Trong mỗi phần
gồm :
1. Kiến thức cần nhớ
2. Phương pháp giải các dạng bài tập tiêu biểu
3. Bài tập ví dụ.
4. Bài tập luyện tập.
Hy vọng rằng chuyên đề sẽ tạo ra một kĩ năng mới cho bạn đọc và rèn luyện thêm kĩ năng nhận
dạng bài toán cũng như phương pháp giải toán nhanh chóng nhất. Và sự thành công hay không sẽ
được thử lửa trong phòng thi đại học. Chúc các bạn thành công và đạt kết quả cao trong học tập !
Với kinh nghiệm biên soạn còn ít và kiến thức nhỏ bé trong biển kiến thức Vật lí vô cùng rộng lớn
thì không tránh khỏi những thiếu sót trong quá trình biên soạn. Nên rất mong nhận được đóng góp
quý báu của bạn đọc để nhằm hoàn thiện hơn chuyên đề này và là nguồn động lực để chúng tôi biên
soạn thêm các chuyên đề Vật lí khác trong thời gian tới nhằm phục vụ các bạn đọc say mê Vật lí.


Mọi ý kiến đóng góp xin liên hệ : mailto:

NHÓM BIÊN SOẠN
Đừng bao giờ mất kiên nhẫn – đó là chìa khoá cuối cùng mở mọi cánh cửa !
1
THPT VINH XUÂN 12A



A.LÝ THUYẾT
1. Định dòng điện xoay chiều:
-Dòng điện xoay chiều là dòng điện có cường độ biến thiên tuần hoàn theo thời gian theo quy luật hình sin
hoặc cosin theo thời gian. i có dạng: i = I
0
cos(ωt + φ) , với:
+ i: dòng điện tức thời tại thời điểm t.
+ I
0
: cường độ dòng điện cực đại.
+ ω : tần số góc của dòng điện xoay chiều.
2. Các đặc trưng của dòng điện xoay chiều:
- Chu kì :
ω
π
2
=T
s

tần số :
π

ω
2
1
==
T
f
Hz.
- Độ lệch pha : φ = φ
u
– φ
i
: độ lệch pha giữa điện áp u và cường độ dòng điện.
3. Nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều :
-Cho khung dây có n vòng quay trong từ trường đều
B

với tốc độ góc ω, α là góc hợp bởi vector
n


B

.
Khi α biến thiên tạo ra từ thông biến thiên qua khung dây xuất hiện dòng điện cảm ứng trong khung dây
biến thiên .
Vậy nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều là hiện tượng cảm ứng điện từ.
4.Các mạch điện xoay chiều :
a) Mối liên hệ giữa u và i
- ta có : i = I
0

cos(ωt)

u = U
0
cos(ωt +φ) .
+- khi đó : nếu φ > 0 thì u sớm pha hơn i.
nếu φ < 0 thì u trễ pha hơn i.
nếu φ = 0 thì u cùng pha với i
b) mạch điện chỉ chứa điện trở thuần R:
- nếu : i = I
0
cos(ωt)

u = U
0
cos(ωt) .

φ = 0 thì u cùng pha với i
Định luật Ohm:
R
U
I
Z
UI
R
U
I =⇒=⇔=
000
0
2

c) Mạch chỉ chứa tụ C :
- nếu : i = I
0
cos(ωt)

u = U
0
cos(ωt - π /2 ) .

i sớm pha hơn u một góc π /2 .
00
.UCI
ω
=
đặt :
C
Z
C
.
1
ω
=


CC
Z
U
I
Z
U

I =⇒=
0
0
.
Đừng bao giờ mất kiên nhẫn – đó là chìa khoá cuối cùng mở mọi cánh cửa !
2

A R L
C B



(+)

φ



O




O




(+)



THPT VINH XUÂN 12A
Z
C
gọi là dung kháng của tụ điện.(Ω )
d) Mạch chỉ chứa cuộn dây thuần cảm:
- nếu : i = I
0
cos(ωt)

u = U
0
cos(ωt + π /2) .

i trễ pha hơn u một góc π /2.
*Định luật Ôm:
I=
ω
L
U
đặt
L
L
Z
U
ILZ =⇒=
ω

L
Z

:Cảm kháng của cuộn dây(Ω);
*Biểu thức suất điện động cảm ứng trong khung dây: e=
tLIt
dt
d
o
ωωφ
φ
sin)(' ==
với
)cos(
ϕωφφ
+= t
o
(
;NBS
o
=
φ
N là số vòng dây)
e)Mạch RLC nối tiếp:
i =
o
I
cos(ωt);


u
R
=U

OR
cos(ωt); u
C
=U
OC
cos(ωt- π /2); u
L
=U
OL
cos(ωt + π /
2);
*Giản đồ vectơ quay:
+U
OL
>U
OR
+U
OR
>U
OL
I =
22
)(
CL
ZZR
U
−+
(A) đặt Z =
22
)(

CL
ZZR −+

; Z:tổng trở toàn mạch


Z
U
I =⇒
:
định luật Ôm cho toàn mạch RLC nối tiếp

+ tan φ =
IR
IZIZ
U
UU
R
ZZ
CL
R
CLCL

=

=


,
với φ là độ lệch pha giữa u và i.


+ Z
L
>Z
C

tanφ>0

φ >0 : u nhanh pha hơn i;
+ Z
L
<Z
C

tanφ<0

φ <0 : u trễ pha hơn i;
+ Z
L
= Z
C

tanφ=0

φ =0 : u cùng pha hơn i;
+ tanφ =
2
π
ϕ
±=⇒∞±


trong mạch không có R;
*Cộng hưởng điện : U=U
R
; u và i cùng pha;
B. BÀI TẬP VÍ DỤ
1.Dạng 1:cho biểu thức i viết biểu thức u và ngược lại đối mạch điện AC chỉ chứa R
+cho i = I
0
cos(ωt+φ)

u = U
0
cos(ωt +φ) ;
Đừng bao giờ mất kiên nhẫn – đó là chìa khoá cuối cùng mở mọi cánh cửa !
3
THPT VINH XUÂN 12A
+cho u = U
0
cos(ωt +φ)

i = I
0
cos(ωt+φ );
Ví dụ 1: Đặt vaò đầu điện trở thuần R=50Ω một điện áp AC u =100
2
cos(100πt + π/3).Viết biểu thức i
qua mạch.
Giải: Ta có i = I
0

cos(100πt + π/3)
I
0
=
22
50
2100
0
==
R
U
(A)

i=2
2
cos(100πt+π/3);
2.Dạng 2:cho biểu thức i viết biểu thức u và ngược lại đối mạch điện AC chỉ chứa tụ C
+cho i = I
0
cos(ωt +φ)

u = U
0
cos(ωt +φ- π/2) ;
+cho u = U
0
cos(ωt +φ)

i = I
0

cos(ωt +φ + π/2);
Ví dụ1: Một tụ điện có điện dung C = 31.8μF.Khi mắc vào mạch thì có i = 0.5cos100πt chạy qua. Tính
dung kháng của tụ và viết biểu thức u ở hai đầu tụ.
Giải: Z
C
=
Ω==

100
100.10.8,31
11
6
π
ω
C
- Biểu thức điện áp qua tụ u = U
oc
cos(100πt-π/2) mà U
OC
= I
O
Z
c
= 0,5.100 = 50(V)

u = 50cos(100πt -
π/2) ;
Ví dụ 2: Hai tụ điện có điện dung C
1
F

π
4
10

=
và C
2

F
π
4
10.2

=
mắc nối tiếp nhau. Đặt vào hai đầu mạch
một điện áp xoay chiều :
).100cos(300 tu
π
=
, thì biểu thức cường độ dòng điện qua mạch là :
Giải : - Ta có : Z
C1
= 100 Ω , Z
C2
= 50 Ω .Vì mạch mắc mối tiếp nên : Tổng trở : Z = Z
C1
+ Z
C2
= 150 Ω .
- Do đó:

2
150
300
0
0
===
Z
U
I
A.
- Vì mạch chỉ chứa các tụ điện mắc nối tiếp, nên i sớm pha so với u một góc : π/2 rad.
Vậy biểu thức cường độ dòng điện là:
)
2
.100cos(2
π
π
+= ti
A.
{ Chú ý: Nếu xét đoạn mạch trên và giải theo cách tìm tổng trở từ C
b
=
21
21
.
CC
CC
+
F thì cũng thu được kết
quả như trên. Nhưng khuyên rằng nên giải theo cách đã trình bày để không làm phức tạp, khó tính toán. }

3.Dạng 3:cho biểu thức i viết biểu thức u và ngược lại đối mạch điện AC chỉ chứa cuộn cảm thần L
+cho i = I
0
cos(ωt+φ)

u = U
0
cos(ωt +φ+π/2) ;
+cho u = U
0
cos(ωt +φ)

i = I
0
cos(ωt+φ-π/2);
Ví dụ 1: Điện áp giữa hai đầu cuộn cảm thuần u =100
2
cos(100πt).cường độ qua mạch là I = 5A.Xác
định L và viết biểu thức i qua mạch(chọn φ = π/2) .
Giải:
ππωω
5
1
100.5
100
===⇒==
I
U
L
L

U
Z
U
I
L
(H);
-Ta có u = 100
2
cos(100πt)

Biểu thức cường độ dòng điện có dạng: i = I
O
cos(100πt-π/2) mà
I
O
=I
);2/.100cos(25252
ππ
−=⇒= ti

Đừng bao giờ mất kiên nhẫn – đó là chìa khoá cuối cùng mở mọi cánh cửa !
4
THPT VINH XUÂN 12A
Ví dụ2: Một cuộn dây có độ tự cảm 0,318H và điện trở thuần không đáng kể, mách vào mạng điện xoay
chiều với điện áp 220V, f = 50Hz.Tìm I.Đặt vào hai đầu một điện áp như trên nhưng f =100Hz.Viết biểu
thức i qua mạch.
Giải
a) - Cường độ dòng điện hiệu dụnglà:
A
L

U
Z
U
I
L
2,2
50.2.318,0
220
====
πω
b)- Biểu thức cường độ dòng điện qua mạch là : i = I
0
cos(ωt+π/2) (A)
Mà I
O
=
);2/200cos(21,1)(21,1
100.2.318,0
2220
ππ
πω
+=⇒=== tiA
L
U
Z
U
O
L
O


Ví dụ 3: Cho mạch gồm cuộn dây thuần cảm L
1
=
π
2,1
H mắc nối tiếp với cuộn dây thuần cảm L
2
=
π
8,0
H,
đặt vào hai đầu mạch một điện áp xoay chiều thì cường độ dòng điện qua các cuộn cảm là
).100cos(2 ti
π
=
(A). Biểu thức điện áp ở hai đầu mạch là:
Giải : - Ta có : Z
L1
= 120 Ω , Z
L2
= 80 Ω , I
0
=
2
.
Vì Z
L1
mắc nối tiếp với Z
L2
nên : tổng trở trên mạch là : Z = Z

L1
+ Z
L2
= 200 Ω .( giống như hai điện trở
mắc nối tiếp nhau: R
nt
= R
1
+ R
2
).
- Suy ra : U
0
= I
0
.Z =
2
.200 = 200
2
V. Do mạch chỉ chứa các cuộn cảm mắc nối tiếp nên u sớm pha
hơn i một góc là : π /2 .
- Vậy biểu thức điện áp hai đầu mạch là:
)
2
.100cos(2200
π
π
+= tu
V.
4. Dạng 4: Cho biểu thức u tìm biểu thức i và ngược lại trong mạch RLC nối tiếp.

- Nếu có:
).cos(
00
ϕωπ
+= tUu



).cos(
00
ϕϕωπ
−+= tIi

- Nếu có :
).cos(
00
ϕωπ
+= tIi



).cos(
00
ϕϕωπ
++= tUu
.
Với φ là góc lệch pha của u so với i : φ = φ
u
– φ
i

.
Ví dụ 1: Cho mạch điện RLC mắc nối tiếp gồm điện trở thuần R = 50 Ω, cuộn dây thuần cảm L =
H
π
1

tụ điện C =
F
π
4
10.2

.Đặt vào hai đầu mạch một điện áp xoay chiều :
).100cos(2200 tu
π
=
V. Viết biểu
thức cường độ dòng điện qua mạch và biểu thức điện áp hai đầu các phần tử.
Giải :+ Viết biểu thức i :
- Ta có : R = 50 Ω, Z
L
= 100 Ω, Z
C
= 50 Ω , U
0
= 200
2
.
Tổng trở trên mạch :
( )

2
2
CL
ZZRZ −+=
=
.250)50100(50
22
=−+
Ω
Độ lệch pha của u so với i :
4
.1
50
50100
tan
π
ϕϕ
=⇒=

=

=
R
ZZ
CL
rad.
- Vậy biểu thức cường độ dòng điện là:
)4/.100cos(
0
ππ

−= tIi

Đừng bao giờ mất kiên nhẫn – đó là chìa khoá cuối cùng mở mọi cánh cửa !
5
A R L C B
THPT VINH XUÂN 12A
Với I
0
=
4
250
2200
0
==
Z
U
A


)
4
.100cos(4
π
π
−= ti
A.
+ Viết biểu thức điện áp các đầu mạch của các phần tử:
-Biểu thức điện áp hai đầi điện trở R :
)4/.100cos(
0

ππ
−= tUu
RR
, với U
0R
= I
0
.R = 4.50 = 200 V.



)
4
.100cos(200
π
π
−= tu
R
V.
- Biểu thức điện áp hai đầu tụ điện :
)
24
.100cos(
0
ππ
π
−−= tUu
CC
V , với U
0C

= I
0
.Z
C
= 4.50 = 200 V.



)
4
3
.100cos(200
π
π
−= tu
C
V.
- Biểu thức điện áp hai đầu cuộn dây thuần cảm :
)
24
.100cos(
0
ππ
π
+−= tUu
LL
V,
với U
0L
= I

0
.Z
L
= 4.100 = 400 V.


)
4
.100cos(400
π
π
+= tu
L
V.
Ví dụ 2: Cho mạch điện như hình vẽ:Biết R = 50 Ω, L = 1/ π H.
Đặt vào hai đầu mạch điện áp xoay chiều
).100cos(2220 tu
π
=
V.
a) Tìm C để hiệu điện thế hai đầu mạch cùng pha với cường độ dòng điện.
b) Viết biểu thức cường độ dòng điện qua mạch .
Giải: a, Ta có : u cùng pha so với i

φ = 0

tanφ =
0=

R

ZZ
CL
: tức là khi đó trong mạch xảy ra
cộng hưởng.
Do đó, giá trị điện dung là :
π
ππω
4
222
10
/1 100
1
.
1

===
L
C
F.
b, - Biểu thức cường độ dòng điện trong mạch có dạng :
).100cos(
0
tIi
π
=
A ( φ = 0 vì u cùng pha i ).
Với :
24,4
50
2220

00
0
====
R
U
Z
U
I
A.


).100cos(24,4 ti
π
=
A.
Ví dụ 3: Cho mạch điện xoay chiềucó điện trở thuần R = 40 Ω ghép nối tiếp với tụ C =
F
π
4
10
3−
. Điện áp ở
hai đầu mạch có dạng :
).100cos(2120 tu
π
=
V. Cường độ dòng điện qua mạch là:
Giải:- Ta có : U
0
= 120

2
V, Z
C
= 40 Ω , R = 40 Ω .
Suy ra tổng trở :
2
2
C
ZRZ +=
=
22
4040 +
Ω


3
240
2120
0
0
===
Z
U
I
A.
- Vì mạch chỉ chứa RC nên mạch có tính dung kháng nên φ > 0.
Độ lệch pha : tanφ =
1
40
40

−=

=

R
Z
C


φ = -π /4

φ = φ
u
– φ
i


φ
i
=
244
πππ
=+
rad.
- Vậy biểu thức cường độ dòng điện trong mạch là:
)2/.100cos(3
ππ
+= ti
A.
Đừng bao giờ mất kiên nhẫn – đó là chìa khoá cuối cùng mở mọi cánh cửa !

6
THPT VINH XUÂN 12A
Ví dụ 4: Cho mạch điện xoay chiều gồm cuộn dây có điện trở r =
3
20
và độ tự cảm L =
π
5
1
H, ghép với tụ
điện có có điện dung C =
π
4
10
3−
F mắc nối tiếp. Biểu thức điện áp hai đầu cuộn dây là:
).100cos(2100 tu
d
π
=
V. Viết biểu thức điện áp hai đầu mạch ?
Giải: -Ta có : r =
3
20
, Z
L
= 20 Ω, Z
C
= 40 Ω .
- Độ lệch pha của u

d
so với i : tanφ
d
=
3
3/20
20
==
r
Z
L


φ = π / 3

hay u
d
nhanh pha hơn i là: π /
3 (1).
- Độ lệch pha của u
mạch
so với i : tanφ =
3
3/20
4020
−=

=

R

ZZ
CL


φ =
3
π

rad .
Tức u
mạch
chậm pha π / 3 so với i hay u
mạch
chậm pha 2π/3 so với u
d
.

φ
mạch
= - 2π/3.
- Mặt khác :
2
2
Ld
ZRZ +=
=
3
40
20
3

20
2
2
=+
Ω .

2
65
3
40
2120
0
===
d
Z
U
I
A.
Mà ta có tổng trở trên mạch :
( )
2
2
CL
ZZRZ −+=

3
40
)4020(
3
20

2
2
=−+=
Ω .
Suy ra : U
0
= I
0
.Z =
2100
3
40
.
2
65
=
V.
- Vậy biểu thức điện áp hai đầu mạch là:
)
3
2
.100cos(2100
π
π
−= tu
V.
Ví dụ 5: Mạch điện xoay chiều gồm cuộn dây có điện trở r = 10 Ω và độ tự cảm L
H
π
2

1
=
ghép nối tiếp
với R.Khi dòng điện xoay chiều qua mạch:
).100cos(2 ti
π
=
A., thì trong 5 phút toả ra nhiệt lượng là 12
kJ. Biểu thức điện áp hai đầu mạch là :
Giải: - Ta có : r = 10 Ω , Z
L
= 50 Ω, I = 1 A, P = 12 kJ.
- Giá trị điện trở R là :
40
60.5.1
10.12
.
.
3
2
2
===⇒=
tI
Q
RtIRQ
Ω.
- Tổng trở của mạch :
25050)1040()(
2222
=++=++=

L
ZrRZ
Ω.
Độ lệch của u so với i ( mạch chỉ chứa cuộn dây nối tiếp R) : tanφ =
4
1
1040
50
π
ϕ
=⇒=
+
=
+ rR
Z
L
rad.
Và ta có: U
0
= I
0
.Z =
2
.50
2
= 100 Ω.
- Biểu thức điện áp hai đầu mạch là:
)
4
.100cos(100

π
π
+=
tu
V.
Đừng bao giờ mất kiên nhẫn – đó là chìa khoá cuối cùng mở mọi cánh cửa !
7
A R L ,r C B
THPT VINH XUÂN 12A
Ví dụ 6: Cho mạch điện nối tiếp R,L,C trong đó cuộn dây thuần cảm ( Z
L
< Z
C
). Đặt vào hai đầu mạch một
điện áp xoay chiều :
)
4
.100cos(2200
π
π
+= tu
V. Khi R = 50 Ω thì công suất đạt giá trị cực đại. Viết
biểu thức cường độ dòng điện qua mạch :
Giải :- Vì R thay đổi nên P
max
khi và chỉ khi : R=
CL
ZZ

( xem phần cực trị điện xoay chiều ).

Suy ra : tanφ
1−=

=

R
R
R
ZZ
CL
(vì Z
L
< Z
C
).

φ =
4
π

rad .

φ
i
= φ
u
– ( -
4
π
) =

2
π
rad.
- Tổng trở :
( )
2
2
CL
ZZRZ −+=


250
22
=+= RRZ

Ω .
- Do đó :
4
250
2200
0
0
===
Z
U
I
A.
*Vậy biểu thức cường độ dòng điện là :
)
2

.100cos(4
π
π
+= ti
A.
Ví dụ 7:
Đặt vào đoạn mạch một điện áp xoay chiều:
).100cos(160 tu
π
=
V. Điều chỉnh C để công suất của mạch
có giá trị cực đại P
max
= 160 W, thì lúc đó biểu thức cường độ
dòng điện qua mạch là :
Giải :
- Ta có: U = 80
2
V, P
MAX
= 160 W.
+ Khi C biến thiên mà P
max
khi và chỉ khi I
max


Z
L
= Z

C
: mạch có cộng hưởng. ( xem thêm ở phần cực trị
điện xoay chiều ).

i cùng pha với u và cos φ =1.
Cường độ dòng điện hiệu dụng trong mạch là :
2
280
160
===
U
P
I
A.
Vậy biểu thức cường độ dòng điện qua mạch là :
).100cos(
0
tIi
π
=
, I
0
= I
2
= 2 A



).100cos(2 ti
π

=
A.
Ví dụ 8: Mạch điện xoay chiều gồm điện trở thuần R= 40 Ω ghép nối tiếp với cuộn dây thuần cảm L. Điện
áp tức thời
).100cos(80 tu
π
=
V, điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn dây là U
L
= 40 V. Biểu thức cường độ
dòng điện là :
Giải:
- Ta có : R= 40 Ω, U
L
= 40 V, U = 40
2
V.
Trong mạch RL mắc nối tiếp, ta được :
40402.40
2222222
=−=−=⇒+=
LRLR
UUUUUU
Ω .
- Khi đó, cường độ cực đại trong mạch :
221
00
==⇒== II
R
U

I
R
A.
- Độ lệch pha của u so i :
4
1
40
40
tan
π
ϕϕ
=⇒===
R
U
L
rad.

φ
i
= - π /4 rad.
Đừng bao giờ mất kiên nhẫn – đó là chìa khoá cuối cùng mở mọi cánh cửa !
8
THPT VINH XUÂN 12A
+ Vậy biểu thức cường độ dòng điện i chạy trong mạch là :
)
4
.100cos(2
π
π
−= ti

A.
5.Dạng 5 : Viết biểu thức suất điện động trong mạch :
Ví dụ 1 : Một khung dây dẫn hình chữ nhật có kích thước 20 cm× 60 cm gồm có 250 vòng dây đặt trong từ
trường đều có cảm tự B= 0,25(T).Trục đối xứng của khung dây vuông góc với từ trường, khung dây quay
quanh trục với vận tốc 180 vòng / phút.
a) Viết biểu thức suất điện động cảm ứng trong khung dây, cho biết t = 0 là là lúc mp khung dây
vuông góc với cảm ứng từ B.
b) Tính suất điện động tại lúc t = 5 s tại thời điểm ban đầu.
Giải:
a, - Ta có biểu thức biến thiên từ thông qua khung dây : Φ = Φ
0
cos(ωt +φ) ,
với Φ
0
= NBS = 250.0,25.0,2.0,6 = 7,5 Wb .
- Tốc độ góc :
π
π
6
60
2.180
=
rad/s.

Φ= 7,5cos(6π.t+ φ).
- Tại thời điểm t = 0 s thì mặt phẳng khung dây vuông góc với B tức là Φ cực đại : Φ = Φ
0
= 7,5 s



cosφ = 1

φ = 0 . suy ra biểu thức từ thông biên thiên là : Φ = 7,5cos(6π.t ) Wb.
Do đó ta dược : e = Φ’ = -
7,5.6π.sin(6π.t) = 100
2
sin(6π.t +π).
Ví dụ 2:Suất điện động ở một cuộn dây của máy phát điện xoay chiều 3 pha là e
1
= E
0
cos(ωt
12
π

) V .
Suất điện động ở hai cuộn dây còn lại là :
Giải :
- Trong máy phát điện xoay chiều các suất điện động sẽ lệch pha nhau là 2π/ 3. Nên ta có :
Suất điện động ở cuộn thứ 2: e
2
= E
0
cos(ωt
12
π

3
2
π


) = E
0
cos(ωt
4
3
π

) V
Suất điện động ở cuộn thứ 3 : e
3
= E
0
cos(ωt
12
π

3
2
π
+
) = E
0
cos(ωt
12
7
π
+
) V
Ví dụ 3:Một máy phát điện có suất điện động hiệu dụng là 220 V, biết từ thông cực đại qua mỗi vòng dây

là 5 mWb.
Số vòng dây trong mỗi cuộn là :
Giải
Ta có biểu thức suất điện động là : e
1
= E
0
cosωt = NBSωcos(ωt + φ) , mà E = E
0
/
2


E
0
= 220
2

V.
Với Φ
0
= BS (từ thông cực đại qua một vòng dây )
Suy ra : NBSω = 220
2


198
100.10.5
22202220
3

===

π
ω
BS
N
vòng.
Đừng bao giờ mất kiên nhẫn – đó là chìa khoá cuối cùng mở mọi cánh cửa !
9
THPT VINH XUÂN 12A
Ví dụ 3: Cuộn thứ cấp của một máy biến thế có 1000 vòng. Từ thông xoay chiều trong lõi biến thế có tần
số 50 Hz và giá trị cực đại 0,5 mWb. Suất điện động hiệu dụng của cuộn thứ cấp là :
Giải
- Ta có : N = 1000 vòng , ω = 100π rad/s , Φ
0
= 0,5.10
-3
Wb.
Suất điện động cực đại :
ππω
5010.5,0.100.1000.
3
00
==Φ=

NE
V
Suy ra suất điện động hiệu dụng của cuộn thứ cấp là : E =
111
2

50
2
0
==
π
E
V.
C. BÀI TẬP LUYỆN TẬP
Bài 1.Cho mạch xoay chiều mắc nối tiếp R = 20 Ω, cuộn dây thuần cảm L =
π
2,0
H và tụ điện C =
π
2
10
3−
F.
Điện áp tức thời hai đầu mạch
).100cos(280 tu
π
=
V, khi đó trong mạch có hiện tượng cộng hưởng. Viết
biểu thức cường độ dòng điện qua mạch .
Đáp án :
).100cos(24 ti
π
=
A.
Bài 2. Đặt một điện áp xoay chiều có tần số 100Hz và giá trị hiệu dụng là 100 V. Tại thời điểm ban đầu thì
điện áp tức thời trong mạch là 100V và đang tăng lên. Phương trình điện áp biểu diễn của mạch điện là :

Đáp án :
)
4
.200cos(2100
π
π
−= tu
V.
Bài 3. Cho đoạn mạch RLC không phân nhánh có điện trở thuần R = 100 Ω, cuộn dây thuần cảm L =
π
2
H
và tụ điện C =
π
4
10

F. Đặt vào hai đầu đoạn mạch một điện áp xoay chiều
).100cos(2200 tu
π
=
V thì
biểu thức hiệu điện thế hai đầu bản tụ C là ?
Đáp án :
)
4
3
.100cos(200
π
π

−= tu
C
V.
Bài 4. Cho đoạn mạch RLC không phân nhánh có điện trở thuần R = 100 Ω , cuộn dây thuần cảm L =
π
1
H
mắc nối tiếp với tụ điện C =
π
2
10
4−
F . Đặt vào hai đầu mạch một hiệu điện thế xoay chiều có dạng
).100cos(200 tu
π
=
V . Viết biểu thức cường độ dòng điện chạy qua mạch và biểu thức điện áp hai đầu tụ
điện ?
Đáp án :
)
4
.100cos(2
π
π
+= ti
A ;
)
4
.100cos(2200
π

π
−= tu
C
V.
Bài 5. Một đoạn mạch xoay chiều gồm cuộn dây thuần cảm L =
π
2
H mắc nối tiếp với tụ điện C =
π
4
10

F.
Biết hiệu
điện thế hai đầu cuộn dây là :
)
3
.100cos(2100
π
π
+= tu
L
V, biểu thức điện áp hai đầu tụ điện là:
Đừng bao giờ mất kiên nhẫn – đó là chìa khoá cuối cùng mở mọi cánh cửa !
10
THPT VINH XUÂN 12A
Đáp án :
)
3
2

.cos(250
π
ωπ
−= tu
C
V.
Bài 6.(ĐH _08) Một khung dây hình chữ nhật có 100 vòng, diện tích mỗi vòng 600 cm
2
, quay đều quanh
trục đối xứng của khung với vận tốc góc 120 vòng/ phút trong một từ trường đều có cảm ứng từ bằng 0,2
T. Trục quay vuông góc với các cảm ứng từ. Chọn gốc thời gian lúc vector pháp tuyến của mặt phẳng
khung dây ngược hướng với vector cảm ứng từ. Biểu thức suất điện động cảm ứng trong khung dây là :
Đáp án :
).4cos(8,4
πππ
+= te
V.
*********************~~~~~~~~~~~/////////////////~~~~~~~~~~~~~~**************************

A.Tóm tắt lý thuyết:
1.Tổng trở của các loại mạch và định luật Ohm cho các đoạn mạch:
-Dung kháng của tụ:
.
1
C
Z
C
ω
=
Cảm kháng của cuộn dây:

LZ
L
.
ω
=
Tổng trở của mạch RLC nối tiếp :
( )
2
2
CL
ZZRZ −+=
.Như vậy ta dùng công thức tính tổng trở tổng
quát này để tính tổng trở các đoạn mạch khác thì : không có thành nào thì trong công thức tính Z không có
thành phần ấy. Ví dụ : mạch chứa RL :
22
LRL
ZRZ +=
.
-Công thức liên hệ giữa các điện áp thành phần:
222
)(
CLR
UUUU −+=
-Định luật Ohm cho các loại mạch:
+ Mạch chỉ chứa R :
R
U
I
R
U

I =⇒=
0
0
+ Mạch chỉ chứa cuộn dây thuần cảm L :
LL
Z
U
I
Z
U
I =⇒=
0
0
+ Mạch chỉ chứa tụ điện C:
CC
Z
U
I
Z
U
I =⇒=
0
0
+Mạch nối tiếp gồm nhiều thành phần :
Z
U
I
Z
U
I =⇒=

0
0

2.Độ lệch pha của điện áp và dòng điện:
-Trong mạch RLC nối tiếp, độ lệch pha giữa u, i là :
R
ZZ
U
UU
U
U
CL
R
CL
R
LC

=

==
ϕ
tan
. Nếu trong mạch
không có thành phần nào thì trong công thức tính không có thành phần ấy.
- khi đó : nếu φ > 0 thì u sớm pha hơn i.
Đừng bao giờ mất kiên nhẫn – đó là chìa khoá cuối cùng mở mọi cánh cửa !
11
A R L, r C B

THPT VINH XUÂN 12A

nếu φ < 0 thì u trễ pha hơn i.
nếu φ = 0 thì u cùng pha với i: tức mạch chỉ chứa R hoặc có xảy ra cộng hưởng điện.
-Đặc biệt : nếu trong mạch RLC nối tiếp có : φ
1
, φ
2
lần lượt là độ lệch pha của hai điện áp thành phần và
có độ lệch pha của hai điện áp với nhau là π / 2. Ta sẽ được: tanφ
1
.tanφ
2
= -1 .
-Hoặc dựa vào độ lệch pha giữa các thành phần ta có thể dùng giản đồ Frenen để giải nhanh các bài toán.
3. Hiện tượng công hưởng điện :
-khi giữ nguyên giá trị U hai đầu mạch và thay đổi tần số đến khi :
0
1
=−
C
L
ω
ω
thì xảy rahiện tượng cộng
hưởng điện trong mạch. Khi đó , mạch sẽ có các tính chất sau:
+ điện áp hai đầu mạch cùng pha với cường độ dòng điện và điện áp hiệu dụng hai đầu mạch bằng điện áp
hiệu dụng hai đầu R.
+ Giá trị hiệu dụng cường độ dòng điện I đạt cực đại và công suất p trên mạch cực đại. Giá trị của hệ số
công suất lớn nhất và cosφ = 1.
B.Bài tập ví dụ:
Ví dụ 1: Đặt vào hai đầu đoạn mạch RLC không phân nhánh một điện áp xoay chiều có f = 50 Hz. Biết

điện trở thuần R= 25 Ω , cuộn dây thuần cảm có L =
π
1
H. Để hiệu điện thế trể pha so với cường độ dòng
điện là
4
π
thì dung kháng của tụ điện là (ĐH_07 ).
Giải
-Ta có : R = 25Ω ,
LZ
L
.
ω
=
= 100Ω, Z
C
= ? .
Vì u trễ pha so với i nên φ <0  φ = - π/ 4
Ta được:
125251001
4
tan =+=+=⇒−=

=

RZZ
R
ZZ
LC

CL
π
Ω.
Ví dụ 2: Một đoạn mạch gồm cuộn dây có cảm kháng 10 Ω và tụ điện có điện dung C
π
4
10.2

=
F mắc nối
tiếp.
Dòng điện qua mạch có biểu thức i =
)4/.100cos(22
ππ
+t
A. Mắc thêm điện trở thuần R bằng bao nhiêu
để: Z = Z
C
+Z
L
.
Giải
-Ta có : Z
L
= 10 Ω , Z
C
= 50 Ω
-Theo đề bài: Z =
22
)(

CL
ZZR −+
= Z
C
+Z
L
= 60

520)1050(60
22
=−−=R
Ω
Ví dụ 3: Cho mạch điện RLC như hình vẽ :
R = 50, C =
π
4
10.2

, cuộn dây có điện trở r và độ tự cảm L.
Biết các hiệu điện thế xoay chiều của các đoạn mạch:
Đừng bao giờ mất kiên nhẫn – đó là chìa khoá cuối cùng mở mọi cánh cửa !
12
THPT VINH XUÂN 12A
u
RC
=
).100sin(.80 t
π
(V). u
d

=
)12/7.100cos(2200
ππ
+t
(V).Tìm giá trị của L và r :
Giải
-Ta có : R= 50 Ω , Z
C
= 50 Ω
-Độ lệch pha giữa u
RC
và i là :
1tan −=

=
R
Z
C
RC
ϕ
 u
RC
trễ pha so với i một góc : -π /4.
-Độ lệch pha giữa u
d
và i là : φ
2
=
3412
7

πππ
=−
rad.
Cường độ dòng điện trong mạch :
8,0
250.2
80
22
==
+
=
C
RC
ZR
U
I
A.
-Tổng trở của cuộn dây :
250
8,0
250
===
I
U
Z
d
d
Ω



222
250
L
Zr +=
. (1)
Mặt khác : tanφ
2
= tan
3
π
=
rZ
r
Z
L
L
.3=⇔
(2). Từ (1) và (2) suy ra : r =125 , Z
L
=125
3
.
- Độ tự cảm L : L =
ππω
4
35
100
3125
==
L

Z
H.
Ví dụ 4:Khi đặt một cuộn cảm có điện trở r, độ tự cảm L vào một hiệu điện thế xoay chiều có giá trị hiệu
dụng U = 200 V, tần số f = 50 Hz thì cường độ dòng điện hiệu dụng qua nó là 0,8
5
A. Khi mắc nối tiếp
vào một điện trở R= 50 thì hệ số công suất của đoạn mạch là
2/2
.
a) Tính điện trở r và độ tự cảm L của cuộn dây.
b) Tính công suất tiêu thụ trên mạch, trên cuộn dây, trên điện trở R khi cuộn dây nối tiếp với R.
Giải
a, Khi chỉ có cuộn dây, ta có tổng trở của cuộn dây là :
Ω=== .550
58,0
200
d
d
I
U
Z


222
5.50
L
Zr +=
.
(1)
-Khi có thêm điện trở R , ta có : cosφ =

2/2


φ = +π /4. (φ> 0 vì mạch không có tụ C ).
 tanφ
rRrZ
Rr
Z
L
L
+=+=⇔=
+
501
(2).
Thay (2) vào (1) , ta được:
⇔=++ 5.50)50(
222
rr

050.41002
22
=−+ rr


r = 50 Ω


Z
L
= 100 Ω


L =
ππ
1
100
100
=
H
 Vậy giá trị: r = 50 Ω , L =
π
1
H.
b, Khi có thêm R, cường độ hiệu dụng qua mạch là :

.2100100)5050()(
2222
=++=++=
L
ZrRZ
Ω


2
2100
200
===
Z
U
I
A.

- Công suất tiêu thụ trên mạch P = (R+r).I
2
= 200 W.
- Công suất tiêu thụ trên cuộn dây: P = r.I
2
= 100 W.
- Công suất tiêu thụ trên điện trở : P = R.I
2
= 100 W.
Đừng bao giờ mất kiên nhẫn – đó là chìa khoá cuối cùng mở mọi cánh cửa !
13
THPT VINH XUÂN 12A
Ví dụ 5: Đặt vào hai đầu một cuộn dây một điện áp một chiều có giá trị 9 V thì dòng điện chạy trong cuộn
dây là 0,5 A. Nếu đặt vào hai đầu cuộn dây một điện áp xoay chiều có tần số 50 Hz và giá trị điện áp hiệu
dụng là 9 V thì cường độ dòng điện chạy qua cuộn dây là 0,5 A. Tìm điện trở thuần r và độ tự cảm L của
cuộn dây.
Giải:
- Ta thấy :
ω
LZ
L
=

khi cho dòng một chiều (DC) đi qua cuộn dây thì chỉ có r cản trở dòng điện còn L
không cản trở (Z
L
= 0 ) và đóng vai trò như là một dây dẫn.
Do đó, điện trở thuần r là :
18
5,0

9
===
DC
DC
I
U
r
Ω .
- Khi cho dòng điện xoay chiều (AC) qua cuộn dây thì cả phần độ tự cảm L và r cản trở dòng điện chạy
qua mạch.
Suy ra tổng trở của cuộn dây là :
30
3,0
9
===
AC
AC
I
U
Z
Ω .
Cảm kháng của cuộn dây là :
2
2
L
ZRZ +=

241830
2222
=−=−= rZZ

L
Ω .
Vậy độ tự cảm của cuộn dây là:
ππω
24,0
100
24
===
L
Z
L
H.
Ví dụ 6: Dòng điện xoay chiều có :
).100cos(22 ti
π
=
A, chạy qua đoạn mạch gồm cuộn dây thuần cảm
ghép nối tiếp với tụ điện C =
π
6
10
3−
F, tần số mạch điện f = 50 Hz. Biết điện áp trễ pha so với cường độ
dòng điện , Tìm L = ?.
Giải:
- Ta có : Z
C
= 60 Ω , I= 2 A, U = 100 V.
- Tổng trở :
50

2
100
===
I
U
Z
Ω .
Vì điện áp trễ pha so với i nên mạch có tính dung kháng : Z
L
< Z
C
.suy ra:
+
RZZZZZ
CLCL
−=−⇒−=
hay Z
L
= Z
C
– R = 60 – 50 =10 Ω .
Vậy độ tự cảm của cuộn dây là :
ππω
.10
1
100
10
===
L
Z

L
H.
Ví dụ 7: Đoạn mạch có cuộn dây có điện trở r = 50 Ω , độ tự cảm L =
π
1
H, ghép nối tiếp với tụ điện C =
π
3
10.2
4−
F. Đặt vào hai đầu mạch một điện áp xoay chiều :
).100cos(100 tu
π
=
V. Điện áp hiệu dụng ở hai
đầu cuộn dây có giá trị là ?
Giải: - Ta có : Z
L
= 100 Ω , Z
C
= 150 Ω , r = 50 Ω ,
- Tổng trở :
( )
2
2
CL
ZZrZ
−+=
=
250)150100(50

22
=−+
Ω .
Đừng bao giờ mất kiên nhẫn – đó là chìa khoá cuối cùng mở mọi cánh cửa !
14
THPT VINH XUÂN 12A
Cường độ dòng điện hiệu dụng trong mạch :
1
250
250
===
Z
U
I
A.
Tổng trở trên cuộn dây (có chứa điện trở r ) :
55010050
2222
=+=+=
Cd
ZrZ
Ω .

Vậy giá trị hiệu dụng trên hai đầu cuộn dây : U
d
= I.Z
d
= 50
5
V.

Ví dụ 8: Đoạn mạch RLC nối tiếp gồm R = 100 Ω, cuộn dây thuần cảm và tụ điện C thay đổi được. Đặt
vào hai đầu mạch một điện áp xoay chiều
).100cos(2100 tu
π
=
V. Điều chỉnh C tăng hai lần thì cường độ
dòng điện hiệu dụng của dòng điện không đổi nhưng pha của i sớm pha hơn so với pha của u một góc π /4.
Giá trị của C lúc chưa chỉnh là bao nhiêu ?
Giải : - Gọi C là điện dung của tụ điện lúc chưa chỉnh. Ta có:
Z
U
I =
, với
( )
2
2
CL
ZZRZ −+=
.
-Khi chỉnh C’ = 2C thì I không đổi. Ta có : C’ = 2C

CC
Z
C
Z
2
1
2
1
' ==

ω
.
2
2
2
'






−+=
C
L
Z
ZRZ

Vì I không đổi nên ta được : I = I’

Z = Z’

2
C
LCL
Z
ZZZ −=−

Vì i sớm pha hơn u


)
2
(
C
LCL
Z
ZZZ −−=−


CL
ZZ .
4
3
=
-Mặt khác, khi chỉnh C thì : tanφ
⇒−=

= 1
R
ZZ
CL
Z
L
– Z
C
= - R


400100.
4

3
=⇔−=−
CCC
ZZZ
Ω .
Vậy giá trị điện dung C trước khi điều chỉnh là :
ππω
4
10
400.100
1
.
1
4−
===
C
Z
C
F.
Ví dụ 9:Mạch điện xoay chiều gồm R,C mắc nối tiếp , biểu thức điện áp là :
).100cos(250 tu
π
=
V và
cường độ
dòng điện qua mạch là:
)3/.100cos(2
ππ
+= ti
A. Tìm các giá trị R, C .

Giải : - Tổng trở trên mạch :
50
2
250
0
0
===
I
U
Z
Ω . (1)
- Mặt khác ta có :
3tan −=

=
R
Z
C
ϕ


Z
C
=
3
.R (2)
Từ (1),(2) suy ra :
252
22
=⇒=+= RRZRZ

C
Ω .

Giá trị dung kháng của tụ điện : Z =
3
.25 Ω .
Vậy giá trị của điện dung C là :
ππ
ω
325
10
325.100
1
.
1
2−
===
C
Z
C
F.
C. Bài tập luyện tập
Bài 1. Một đèn hoạt động bình thường thì cường độ dòng điện hiệu dụng qua đèn là 0,8 A và điện áp hai
đầu đèn là 50 V. Để sử dụng đèn với mạng điện xoay chiều 120 V-50 Hz, người ta mắc nối tiếp đèn với
một cuộn dây có điện trở r = 12,5 Ω và độ tự cảm L . Độ tự cảm L có giá trị là :
Đừng bao giờ mất kiên nhẫn – đó là chìa khoá cuối cùng mở mọi cánh cửa !
15
THPT VINH XUÂN 12A
Đáp án : L =
π

4
33
H.
Bài 2. Cho đoạn mạch L, C mắc nối tiếp. Cuộn dây thuần cảm L =
π
2
H, tụ điện có điện dung C =
F
µ
π
100
.
Đặt vào hai đầu mạch điện áp xoay chiều có tần số 50 Hz thì điện áp hai đầu cuộn dây có biện độ 100V và
pha ban đầu là π/6 rad . Điện áp hiệu dụng ở hai đầu tụ là :
Đáp án : U
C
= 25
2
V.
Bài 3. Một đoạn mạch xoay chiều gồm điện trở R = 100 Ω ghép nối tiếp với tụ điện C =
π
3
10
4−
F. Đặt vào
hai đầu đoạn mạch một điện áp xoay chiều có tần số f . Biết cường độ dòng điện trong mạch lệch pha π/3
so với điện áp hai đầu mạch.Tìm tần số f của mạch :
Đáp án: f = 50 Hz.
Bài 4. Một đoạn mạch xoay chiều gồm điện điện trở thuần R = 100 Ω ghép nối tiếp với tụ điện C =
π

3
10
4−

F . Đặt vào hai đầu đoạn mạch một điện áp xoay chiều có tần số f . Biết cường độ dòng điện qua mạch
lệch pha π/3 so với điện áp hai đầu mạch , tần số f là :
Đáp án: f = 50 Hz.
Bài 5.(ĐH_08) Đặt vào hai đầu đoạn mạch RLC không phân nhánh một hiệu điện thế:
)
2
.cos(2220
π
ω
−= tu
V
thì cường độ dòng điện qua đoạn mạch có biểu thức là
)
4
.cos(22
π
ω
−= ti
A. Công suất tiêu thụ của
mạch này là:
Đáp án : P = 220
2
W.
Bài 6.(ĐH_07) Đặt hiệu điện thế
).100cos(2100 tu
π

=
V vao hai đầu mạch RLC không phân nhánh với
C, R có độ lớn không đổi và L = 1/π H. Khi đó hiệu điện thế hiệu dụng ở mỗi đầu phần tử R, L, C có độ
lớn như nhau. Công suất tiêu thụ của đoạn mạch là :
Đáp án : P = 100 W.
Bài 7.(ĐH_07) Đặt vào hai đầu mạch điện RLC không phân nhánh một hiệu điện thế xoay chiều có tần số
50 Hz. Biết điện trở thuần R = 25 Ω , cuộn dây thuần cảm L =
π
1
H. Để hiệu điện thế ở hai đầu đoạn mạch
trễ pha
4
π
so với cường độ dòng điện thì dung kháng của tụ điện là:
Đáp án : Z
C
= 125 Ω .

***********************~~~~~~~~//////////////////~~~~~~~~~~~~~***************************
Đừng bao giờ mất kiên nhẫn – đó là chìa khoá cuối cùng mở mọi cánh cửa !
16
A Z B

R C L
A
A
B

K


THPT VINH XUÂN 12A

*******************~~~~~~~~~~~~~~~~~////////////////~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~******************
*


A.LÍ THUYẾT:

1.Xét phần tủ Z và một cuộn dây như hình vẽ:
Vì điện trở dây nối không đáng kể nên :
+điện thế ở A gần bằng điện thế ở B: V
A
=V
B
+toàn bộ dòng điện không qua phần tử Z mà sẽ qua dây nốiđoản mạch.
2.Cách giải bài tập:
Khi có hiện tượng đoản mạch ở phần tử nào, ta có thể xem như không có phấn tử ấy trong mạch.
Khi giải toán :
+Xét từng trường hợp đóng ngắt khoá K.
+Tìm mối tương quan giữa các đại lượng, viết hệ phương trình và giải hệ.
*Chú ý: khi khảo sát từng mạch cần chú ý đến tính chất của mạch: cảm kháng(φ>0), dung kháng(φ<0) và
điện trở thuần (φ=0).
B.Bài tập ví dụ:
Ví dụ1: cho mạch RLC như hình vẽ
u
AB
=125
)100cos(2 t
π
(V) , R=50 Ω ,C=

π
/10
4−
F, cuộn
dây thuần cảm L ,ampe kế chỉ cùng một giá trị khi K đóng
cũng như khi K ngắt.
a)xác định chỉ số ampe kế.
b)tìm giá trị L.
c)viết biểu thức cường độ dòng điện khi K đóng và khi K ngắt.
Giải:
a) dung kháng tụ điện
Ω===

100
100./10
11
4
ππ
ω
C
Z
C
khi Kđóng cuộn dây bị đoản mạch, tổng trở:
2
2
C
ZRZ +=
=
Ω=+ 55010050
22

Đừng bao giờ mất kiên nhẫn – đó là chìa khoá cuối cùng mở mọi cánh cửa !
17
R C L
A
A
B

K.1

K.2


THPT VINH XUÂN 12A

A
Z
U
I
2
5
550
125
===⇒
b) khi K ngắt, tổng trở:
22
)(
CL
ZZRZ −+=
, trong hai trường hợp U, I giống nhau nên ta có:
Z

C
= Z
C

R
2

+Z
2

=R
2
+ (Z
L
-Z
C
)
2


)0(2002 〉Ω==⇒=−
LCLCCL
ZvìZZZZZ



L =
)(
2
100

200
H
Z
L
ππω
==
c) biểu thức tổng quát tụ điện Của dòng điện: i =I
0
cos(ωt+φ) trong tụ điện cả hai trường hợp :
I
O
=I
2
=
2
10
A
*trường hợp K đóng:
)(1,12
50
100
tan
11
rad
R
Z
C
=⇒−=

=


=
ϕϕ
(do mạch cảm kháng)
vậy i =
))(1,1100cos(
2
10
At +
π
*trường hợp K ngắt: tan
)(1,12
50
100
22
rad
R
ZZ
CL
−=⇒==

=
ϕϕ
(do mạch dung kháng)
vậy i =
))(1,1100cos(
2
10
At −
π

Ví dụ 2:Cho mạch điện như hình vẽ:
Hiệu điện thế hiệu dụng U
PQ
không đổi .
a)Tìm độ lệch pha giữa cường độ dòng điện và hiệu điện
thế khi K
1
đóng, K
2
mở biết khi đó ampe kế chỉ 0,5A và
khi K
1
,K
2
đều đóng ampe kế chỉ 3A .
b)tim số chỉ của ampe kế khi K
1
,K
2
đều mở, biết rằng nếu K
1
mở, K
2
đóng thì ampe kế chỉ 1A.
Giải
a). Khi K
1
đóng, K
2
mở, tụ điện đoản mạch, tổng trở:

2
2
L
ZRZ +=
=U/I=U/0,5=2U (1);
góc lệch pha giữa u và i trong mạch:
R
Z
L
=
ϕ
tan
(2)
Khi K
1
, K
2
đều đóng trong mạch chỉ còn điện trở R, ta có: R=U/I
2
=U/3

U=3R (3);
từ (1) và (3) ta có thể viết: R
2
+Z
L
2
=4U
2



R
2
+Z
L
2
=4.9R
2


Z
L
2
=35R
2


Z
L
=R
35
thay vào (2) ta có:
R
Z
L
=
ϕ
tan
)(4,135
35

rad
R
R
≈⇒==
ϕ
b). Khi K
1
mở, K
2
đóng ta có:
2
2
C
ZRZ +=
=U/I
3
=U/1=U

R
2
+Z
2
=U
2
mà U=3R

Z
C
=R
8

khi K
1
, K
2
đều mở:
22
)(
CL
ZZRZ −+=
=
70112704431)835(
22
−=−+=−+ RRRRR
Đừng bao giờ mất kiên nhẫn – đó là chìa khoá cuối cùng mở mọi cánh cửa !
18
R C L,r
A
A
B

K


R L ,r C
A
A
B

K


V











THPT VINH XUÂN 12A
Vậy
)(92,0
70112
3
A
R
R
Z
U
I =

==
Ví dụ3: Cho mạch điện: u
AB
=100
2
cos(100πt), R=40 Ω ,bỏ

qua điện trở K,dây nối và ampe kế. khi K đóng ampe hế chỉ
2A. khi K ngắt: thay đổi độ tự cảm L cxủa cuộn dây để ampe
kế chỉ giá trị cực đại. Biết độlệch pha giưũa u
AM
và u
MB
là π/2.
Tính L,r ,viết biểu thức cường độ dòng điện qua tụ C.

Giải:
Khi K đóng tổng trở:
2
2
C
ZRZ +=
=U/I=50

40
2
+Z
2
C
=50
2


Z
C
=30 Ω
- Ta có I=U/

22
)(
CL
ZZRZ −+=
để I
max
thì Z
min

22
)(
CL
ZZRZ −+=
, Z
min


Z
L
= Z
C
= 30 Ω


)(096,0
100
30
H
Z
L

L
===
πω
- Cường độ dòng điện trong mạch i=I
0
cos(100πt +φ)
- Độ lệch pha giữa u
AM
và u
MB
với i : tanφ
AM
= Z
L
/r, tanφ
MB
= - Z
C
/R, theo giả thiết hai điện thế có pha
vuông góc
φ
AM
- φ
MB
= π/2

tanφ
AM
= -cotφ
MB



C
L
Z
R
r
Z
=


r =
)(5,22
40
30.30
Ω==
R
ZZ
CL
Ta có tan
2
5
8
5,2240
2100
00
00
0
=
+

=
+
===⇒=
+

=
rR
U
Z
U
I
rR
ZZ
CL
ϕϕ
*Vậy I=8/5
2
cos(100πt ).
Ví dụ 4:: Cho mạch điện như hình vẽ :
u
AB
= 200cos(100πt )(V), cuộn dây chỉ có độ tự cảm
L=1/ π(H). Tụ điện C có điện dung thay đổi được.
Điện trở vôn kế rất lớn ,điện trở ampe kế rất nhỏ, bỏ qua
điện trở dây nối và K.
a).khi K đóng, chỉnh tụ C=10
-4
/π(F).Tìm chỉ số ampe kế và viết biểu thức cường độ dòng điện trong
mạch.
b).khi k mở.Tìm giá trị của điện dung C để số chỉ vôn kế max.

Giải:
Ω===

100
100./10
11
4
ππ
ω
C
Z
C
khi K đóng, cuộn cảm bị đoản mạch:

2
2
C
ZRZ +=
=
)(1
2100
2100
2100100100
22
A
Z
U
I ===⇒=+

4/1

100
100
tan
πϕϕ
−=⇒−=

=

=
R
Z
C
Đừng bao giờ mất kiên nhẫn – đó là chìa khoá cuối cùng mở mọi cánh cửa !
19
R L, r C
A B
M N
K



V

THPT VINH XUÂN 12A
Vậy biểu thức cường độ dòng điện i=
2
cos(100πt –π/4)
b). ta có

áp dung định lí hàm sin

β
α
βα
sin
sin
sinsin
UU
U
U
C
C
=⇒=
Tanφ
RL
=Z
L
/R=1

φ
RL
=45
0
mà φ
RL


β=45
0



α
α
sin2
45sin
sin
0
UUU
C
==
Để U
Cmax
thì (sinα)
max
=1

α=90
0
Vậy tan
)(2001)45tan(
0
Ω=+=⇔−=−⇔−=−=

= RZZRZZ
R
ZZ
LCCL
CL
ϕ

πω

2
101
4−
==
C
Z
C
Ví dụ 5: Cho mạch điện như hình vẽ
u
AB
=128
2
cos(100πt )(V), R
V
∞≈

điện trở dây nối không đáng kể.Khi khoá K đóng thì U
AM
=40V,
U
MN
=100V và công suất trên đoạn mạch AM là P
AM
= 80W.
Tính R, r, L.
Giải:
Khi K đóng, mạch chỉ còn R-L:
2
2
)(

L
ZrRZ ++=

(1)
Ta có I=
2
2
2
2
2
2
2
2
2
254452
10040
RZrRZr
Zr
R
Zr
U
R
U
LL
LL
MN
AM
=+⇔=+⇔
+
=⇔

+
=
(2)
Công suất trên mạch AM: P
AM
=U
AM
I=U
AM
2
/R

R=U
AM
2
/P
AM
=40
2
/80=20;

Ω=⇒=== 64
16
5
128
40
Z
Z
R
U

U
AB
AM
(3);
Từ (1),(2) và (3)

r =30 Ω và Z
L
= 40 Ω

L = 40/100π = 0,127 (H)
Ví dụ 6: Cho mạch điện
U
AB
=120
2
cos(100πt),r
1
= 50 Ω ,r
2
=100 Ω , L
1
= 1/5π
L
2
có thể thay đổi được , R
V
∞≈
, bỏ qua điện trở dây dẫn và khoá K.
a). ban đầu K đóng, chỉnh L

2
sao cho tổng độ chỉ của hai
vôn kế bằng 120V. tìm L
2
và biểu thức cường độ dòng điện trong mạch.
b).chỉnh L
2
tới một giá trị mới sao cho khi mở K tổng độ chỉ của hai vôn kế bằng 120V và khi đóng K
thì chỉ số của V
2
gấp ba lần V
1.
tìm giá trị của C và L
2
.
Giải: a).khi K đóng trong mạch chỉ có hai cuộn dây : Z
L1
=Lω=100π .1/5π =20 Ω
Ta có nếu U
AM
+U
MB
= U
AB
thì hai hiệu điện thế u
AM
và u
MB
phải cùng pha. Khi đó φ
1


2



)(127,040
50
100.20
.
2
1
21
2
2
2
1
1
HL
r
rZ
Z
r
Z
r
Z
L
L
LL
=⇔Ω===⇒=
Đừng bao giờ mất kiên nhẫn – đó là chìa khoá cuối cùng mở mọi cánh cửa !

20


1 C
1


L R
1


2

3
A
R
0
C
0


A B
THPT VINH XUÂN 12A
Vì u
AM
và u
MB
cùng pha nên ta có
40
2

2
2
1
1
=−⇒

=
CL
CL
L
ZZ
r
ZZ
r
Z
(1)
Khi K đóng ta có:
HLZZrZrZZUU
LLL
4,0127)(933
22
2
1
2
1
2
2
2
21212
=⇒Ω=⇒+=+⇒=⇒=

Từ (1) suy ra Z
C
=87 Ω

C = 36,6μF
Ví dụ 7:cho mạch điện
U
AB
=100
2
cos(100πt),R
1
=R
2
=20 Ω ,điện trở ampe
kế rất nhỏ và vôn kế rất lớn, cuộn dây trhuần cảm L
và điện dung C có thể thay đổi được.
a).khoá K đóng cho L=0,2
3
/π H, C=10
-3
/4π
3
F. xác định
chỉ số của vôn kế V
1
,viết biểu thức cường độ dòng điện và hiệu
điện thế hai đầu vôn kế V
2
.

b).khoá K mở. thay đổi L đến một giá trị mới , sau đó bắt đầu
thay đổi Cthì thấy khi C=10
-3
/8π ,vôn kế V
3
chỉ cực đại . xác định
tự cảm L.
Giải :
a). K đóng , cảm kháng
ω
LZ
L
=
= 20
3
Ω ,
dung kháng Z
C
=1/Cω = 40
3
tổng trở
22
)(
CL
ZZRZ −+=
=40 Ω

I=U/Z=2,5
U
1

= I
Atirad
R
ZZ
VZZ
CL
CL
)3/100cos(25,23/3tan6,86
1
πππϕϕ
+=⇒−=⇒−=

=⇔=−
Z
R1L
=
3/3tan;100.;40
1
1
112
22
1
πϕϕ
=⇒====Ω=+
LR
L
LRLRL
R
Z
VZIUZR



)3/100cos(2100
2
ππ
+= tu

b).khi K ngắt : Z
C
.Z
L
= R
2
+ Z
L
2
với Z
c
= 1/Cω = 80 Ω ; R = R
1
+R
2
= 40 Ω


Z
L
2
- 80Z
L

+1600 = 0

Z
L
= 40Ω

L = 0,127H

Ví dụ 8 cho mạch điện như hình vẽ:
Hiệu điện thế hiệu dụng U
AB
=220V, tần số dòng 50Hz. Ampe kế
có điện trở rất nhỏ, L=0,5 /π H; C
1
=100μF, R
0
=40Ω
a). khi khoá K ở vị trí 1, số chỉ của ampe kế gấp bốn lần khi khoá
K ở vị trí 2. tìm R
1
và công suất tiêu thụ trong hai trường hợp
khi khoá K ở vị trí 1 và 2.
b).để khoá K ở vị trí 3, thay đổ điện dung C trong hai trường
hợp sau:
b1).ampe kế chỉ giá trị cực đại.
b2).hiệu điện thế trên hai đầu tụ điện C đạt cực đại.
Đừng bao giờ mất kiên nhẫn – đó là chìa khoá cuối cùng mở mọi cánh cửa !
21
V
1

R
1
R
2
A B
K

V
2
L C
V
3

THPT VINH XUÂN 12A
Giải:
a).cảm kháng Z
L
=L.2πf =0,5/π.2π50 =50 Ω ; dung kháng của tụ điện C
1
: Z
C1
=1/C
1
ω=1/(100.10
-6
.100π)
=31,8 Ω
- Khi khoá K đóng vào chốt 1, mạch điện gồm cuộn thuần cảm mắc nối tiếp với tụ C
1
,tổng trở của mạch:


2,188,31.50)(
2
1
==−=
CL
ZZZ
Ω
-Khi khoá K đóng vào chốt 2, mạch điện gồm điện trở R mắc nối tiếp với cuộn cảm, tổng trở của mạch

2
2
1
22
12
50+=+= RZRZ
L
- Theo đầu bài cường độ dòng điện qua mạch lần lượt là I
1
và I
2
,tính I
1


I
2:

AIIA
Z

U
I
AB
34/124/12
2,18
220
12
1
1
===⇒===
- Và I
1
=4I
2

Z
2
= 4Z
1

R
1
2
+50
2
= (4.18,2)
2

R
1

=52,9 Ω
- Công suất tiêu thụ trong mạch tronh trường hợp khoá K ở vị trí 1 bằng không vì mạch không có điện trở
thuần nên không sinh nhiệt.Công suất tiêu thụ trong trường hợp khoá K ở vị trí 2: P
2
= R
1
I
2
2

= 52,9.3
2

=
476 W
b).khi khoá K đóng vào chốt 3,mạch điện gồm cuộn thuần cảm mắc nối tiếp với điện trở R
0
và tụ điện C
1-khi ampe kế chỉ cực đại (trong mạch có cộng hưởng điện ): Z
C
=Z
L
=50 Ω
Điện dung Ccủa tụ điện : C=1/2πf.Z
C
=1/(2π.50.50)=63,7.10
-6
F
2-khi hiệu điện thế trên hai đầu tụ điện C đạt giá trị cực đại:


U
C
= I.Z
C
=
12)(.2
2
2
22
22
2
+−+
=⇒
+−+ CZCZR
U
U
ZZZZRC
U
LL
C
CCLL
ωωω
Đặt a = (R
2
+Z
L
2

2
= (40

2
+50
2
)(100π)
2
= 41.10
7
> 0;
b = -2Z
L
.ω = - 250.100π = -25π.10
3
;
x = C >0; y = (R
2
+Z
L
2

2
.C
2
- 2Z
L
ωC+1

y = ax
2
+bx+1
y’= 2ax +b; y’= 0



x = C =
F
ZR
Z
a
b
L
L
6
2222
0
10.8,38
100)5040(
50
)(
2

=
+
=
+
=

π
ω
Khi y đạt giá trị cực tiểu y
min
=a(

a
b
a
b
b
a
b
4
11
22
2
2
−=+







+







thì U
C

đạt giá trị cực đại U
Cmax
=
min
y
U
khi
đó
X = C =38,8.10
-6
F

******************************~~~~~~~~///////////////~~~~~~~~~~~~~************************
**

Đừng bao giờ mất kiên nhẫn – đó là chìa khoá cuối cùng mở mọi cánh cửa !
22


R
X
A B
THPT VINH XUÂN 12A
A. PHƯƠNG PHÁP
- Dựa trên nguyên tắc: dựa vào độ lệch pha giữa u, i hay các đoạn chứa hộp đen với đoạn chứa thành
phần đã biết để biện luận về các phần tử trong hộp đen và xác định các thông số giá trị của chúng.
- Cần nhớ :
+ u sớm pha hơn i ( hay φ > 0) : mạch có tính cảm kháng

Z

L
> Z
C
.
+ u trễ pha hơn i ( φ < 0 ) : mạch có tính dung kháng

Z
L
< Z
C
.
+ u cùng pha với i ( φ = 0 ) : mạch RLC có Z
L
= Z
C
hay mạch chỉ chứa điện trở thuần R .
- Sau khi xác định được phần tử trong hộp đen thì dựa vào điều kiện bài toán cho để tính các giá trị của
các phần tử đó:
+ dựa vào độ lệch pha để suy ra liên hệ giữa thành phần chưa biết và thành phần dã biết.
+ xác định tổng trở trên mạch dựa vào u, i .
+ có thể mạch cho một số đặc biệt về góc lệch pha

dùng giản đồ Frenen để giải và biện luận nhanh.
+ đề bài cho mạch có công suất cực đại hay i cực đại hay u cùng pha i

mạch xảy ra cộng hưởng trong
mạch R, L, C mắc nối tiếp.
B.BÀI TẬP VÍ DỤ
Ví dụ 1: Cho đoạn mạch gồm 2 trong 3 phần tử R, L, hoặc C. Đặt vào hai đầu mạch một điện áp xoay
chiều :

)
2
.100cos(2100
π
π
+= tu
V thì cường độ dòng điện trong mạch là
)
6
.100cos(22
π
π
+= ti
A. Tìm các
phần tử của mạch và giá trị của chúng.
Giải
- Ta có : φ = φ
u
– φ
i
=
362
πππ
=−
>0

mạch chứa R và cuộn dây thuần cảm L (vì chứa 2 trong 3 phần
tử R, L, C và độ lệch pha φ > 0 ).
Khi đó :
50

22
2100
0
0
===
I
U
Z
Ω .

50 =
22
L
ZR +
(1).
Độ lệch pha : tanφ =
RZ
R
Z
L
L
33 =⇒=
(2).
Từ (1) và (2) suy ra : 50 = 2R

R = 25 Ω

Z
L
= 25

3


L =
ππ
4
3
100
325
=
H.
Vậy mạch đã cho gồm điện trở thuần R = 25 Ω và cuộn dây thuần cảm L =
π
4
3
H.
Ví dụ 2: Cho mạch điện như hình vẽ:
Hộp X chứa một trong hai phần tử L, C mắc nối tiếp với biến trở
R. Đặt vào hai đầu mạch một điện áp xoay chiều ổn định : 220 V-
Đừng bao giờ mất kiên nhẫn – đó là chìa khoá cuối cùng mở mọi cánh cửa !
23


O

π/ 4



C

A X B
M
C L
A
X
B

THPT VINH XUÂN 12A
50 Hz. Thay đổi R để công suất trên mạch cực đại, khi đó I =
2
A. Biết cường độ dòng điện sớm pha
hơn điện áp hai đầu mạch. Tìm phần tử X.
Giải
- Vì i sớm pha hơn u nên X phải chứa tụ điện C

φ < 0 và mạch có tính dung kháng .
Khi điều chỉnh R để công suất cực đại thì ta được : R = Z
C
(1) (xem thêm ở phần cực trị điện xoay chiều
(I.2)).
Tổng trở trên mạch :
2
2
C
ZRZ +=
=
2110
2
220
==

I
U
(2)
Từ (1) và (2) suy ra : Z
C
2
= 110
2


Z
C
= 110 Ω .
Vậy dung kháng của tụ điện C là :
ππω
1,1
10
110.100
1
.
1
4−
===
C
Z
C
F.
Ví dụ 3: Cho mạch điện xoay chiều như hình vẽ : có f = 50 Hz và
C =
F

π
4
10

. Điện áp ở đoạn mạch AM nhanh pha hơn 3π/4 so với
điện áp u
MB
. Điện áp u
AB
nhanh pha π/4 so với u
MB
.
Hộp X chứa một trong các phần tử điện trở thuần R , tụ điện C hoặc cuộn dây có điện trở r và độ tự cảm L
.Tìm phần tử trong X.
Giải
- Dựa vào giản đồ Frenen suy ra được X (đoạn AM) chứa cuộn dây có điện trở
r và độ tự cảm L .
- Mặt khác từ giản đồ ta có : u
AM
nhanh pha π/4 so với i nên
tanφ
AM
=
1=
r
Z
L


Z

L
= r (1).
- Mặt khác : u
AM
nhanh pha hơn π/2 so với u nên ta được : tanφ
AM
.tan φ
AB
= -1
Hay :
1−=⋅

r
Z
r
ZZ
L
CL
kết hợp (1)

r - Z
C
= - r

r =
2
C
Z
với
100

1
==
C
Z
C
ω
Ω .
Vậy r = 50 Ω và độ tự cảm L =
ππ
2
1
100
50
=
H.
Ví dụ 4: Cho mạch điện như hình vẽ:
Đặt vào hai đầu mạch một điện áp xoay chiều
).100cos(2200 tu
π
=
V thì u cùng pha với i. Biết cuộn dây thuần
Đừng bao giờ mất kiên nhẫn – đó là chìa khoá cuối cùng mở mọi cánh cửa !
24

V
1
V
2

A

A
X
M
Y B
A
A
B

X

R C
A X
A M B
V
THPT VINH XUÂN 12A
cảm L =
π
1
H , tụ điện C =
F
π
2
10
4−
và cường độ dòng điện hiệu dụng I=
2
A; hộp X chứa 2 trong 3 phần
tử R,L , C. Tìm các phần tử trong X.
Giải
- Ta có : Z

L
= 100 Ω , Z
C
= 200 Ω .
Vì u cùng pha với i

φ = 0 hay tổng Z
L
= tổng Z
C
. Mà ngoài hộp X thì Z
L
< Z
C
kết hợp điều kiện X chỉ
chứa 2 trong 3 phần tử R, L, C nên hộp X phải có : R
X
và L
X
( để phân biệt với L ở ngoài hộp X).
- Khi φ = 0 ta được : Z
L
+ Z
L-X
= Z
C

Z
L-X
= 200 – 100 = 100 Ω .

-

độ tự cảm : L =
ππ
1
100
100
=
H.
Và khi φ = 0 tức mạch có cộng hưởng thì : R
X
= Z

R
X
=
2100
2
200
==
I
U
Ω .
C. BÀI TẬP LUYỆN TẬP
Bài 1. Cho mạch điện như hình vẽ:
Hộp X, Y: mỗi hộp chứa 2 trong ba phần tử R, L, C mắc
nối tiếp. Các vôn kế đo được cả dòng một chiều và dòng
điện xoay chiều, giá trị điện trở của vôn kế rất lớn và của
ampe kế rất nhỏ. Mắc vào hai đầu AM một nguồn điện một
chiều thì chỉ số ampe kế và vôn kế V

1
lần lượt là 2 A và 60
V. Nếu đặt vào hai đầu mạch AB một điện áp xoay chiều có tần số 50 Hz thì I = 1 A và hai vôn kế đều chỉ
cùng một giá trị là 60 V.Biết u
AM
lệch pha π/ 2 so với u
MB
. Tìm các phần tử trong X, Y.
Đáp án : + hộp X chứa điện trở thuần R
X
= 30 Ω, và cuộn dây thuần cảm L =
π
10
33
H.
+ hộp Y chứa điện trở thuần R
Y
= 30
3
Ω và tụ điện C =
π
3
10
3−
F.
Bài 2. Cho mạch điện như hình vẽ :
Đặt vào hai đầu AB một điện áp xoay chiều 12 V có tần số thay
đổi được. Khi f = f
1
= 54 Hz thì cường độ dòng điện đạt giá trị cực

đại và bằng 200 mA. Khi f = f
2
= 200 Hz thì cường độ dòng điện
giảm xuống còn 60 mA. Tiếp tục tăng tần số thì dòng điện giảm đến không. Tìm phần tử trong X và cho
biết khi đặt vào hai đầu mạch một điện áp một chiều U = 12 V thì giá trị ampe chỉ bao nhiêu ?
Đáp án : + X chứa điện trở thuần R = 60 Ω , cuộn dây thuần cảm L = 0, 164 H và tụ điện C = 53.10
-6
F.
+ Vì X có chứa tụ điện C nên không cho dòng một chiều chạy qua nên I = 0 A.
Bài 3. Cho mạch điện như hình vẽ :
Đừng bao giờ mất kiên nhẫn – đó là chìa khoá cuối cùng mở mọi cánh cửa !
25

×