skkn phương pháp giải các dạng bài toán về truyền tải điện năng và máy điện xoay chiều

Phương pháp giải các dạng bài toán về truyền tải điện năng và máy điện xoay chiều

PHẦN I. ĐẶT VẤN ĐỀ
1. Lý do chọn đề tài
Kiến thức Vật lí, ngoài các kết quả quan sát thực nghiệm để xây
dựng nên hệ thống lí thuyết hoàn chỉnh về các hiện tượng, quy luật tự
nhiên, các kết quả đó còn được đúc kết dưới dạng các định nghĩa, định luật
được mô tả bằng công cụ toán học. Vì vậy, để hiểu sâu sắc các kiến thức
Vật lí, đòi hỏi phải biết kết hợp giữa nghiên cứu lí thuyết và giải toán.
Với quy định của Bộ Giáo Dục và Đào Tạo hiện nay, trong các kì thi
THPT quốc gia môn Vật lí được thi theo hình thức trắc nghiệm. Và trong
phần lớn các đề thi có khoảng từ 50% – 60% nội dung liên quan đến bài
tập. Nên để học sinh có thể giải nhanh bài toán Vật lí theo yêu cầu của
phương pháp trắc nghiệm là không hề dễ. Trong quá trình giảng dạy của
mình tại trường THPT Phạm Văn Đồng, tôi cũng đã đầu tư, nghiên cứu rất
nhiều các dạng bài tập Vật lí để ôn thi học sinh giỏi bộ môn Vật lí, ôn thi
THPT Quốc Gia. Bản thân tôi cũng đã nhận thấy rằng, nếu chúng ta biết
vận dụng linh hoạt các kiến thức lí thuyết và phương pháp giải toán thì
chúng ta có thể giải quyết nhanh chóng các bài toán Vật lí theo phương
pháp trắc nghiệm.
Trong năm học 2011 – 2012 tôi đã nghiên cứu đề tài “ Ứng dụng
mối quan hệ giữa dao động điều hòa và chuyển động tròn đều vào giải
các dạng bài tập vật lí 12” được hội đồng khoa học Sở giáo dục và đào tạo
Gia Lai xếp loại B. Trong năm học 2012 – 2013 tôi tiếp tục thực hiện đề tài
“Ứng dụng phương pháp giản đồ véc tơ vào giải các dạng bài tập dòng
điện xoay chiều vật lí 12” được hội đồng khoa học Sở giáo dục và đào tạo
Gia Lai xếp loại B. Trong năm học 2013 – 2014 tôi tiếp tục thực hiện đề tài
“Phương pháp đại số giải các dạng bài tập hạt nhân nguyên tử vật lí
12”. được hội đồng khoa học Sở giáo dục và đào tạo Gia Lai xếp loại
A.Trên cơ sở đã có và thành quả đã đạt được trong năm học 2013 – 2014;
Người thực hiện: Trần Hải Nam

1


Phương pháp giải các dạng bài toán về truyền tải điện năng và máy điện xoay chiều

2015 – 2016 tôi tiếp tục nghiên cứu thực hiện đề tài “Phương pháp giải
các dạng bài toán về truyền tải điện năng và máy điện xoay chiều”.
2. Mục đích nghiên cứu:
Với phương pháp đại số, kết hợp với các công thức đạo hàm, công
thức lượng giác, hình học véc tơ, tạo ra phương pháp giải bài tập trắc
nghiệm khách quan ở một số dạng bài tập phần truyền tải điện năng và máy
điện xoay chiều ngắn gọn, nhanh giúp học sinh dễ tiếp cận phương pháp.
Khi học, học sinh thấy thuận tiện và dễ nắm bắt, điều này tạo cho học sinh
hứng khởi trong học tập, sự đam mê môn học.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
a. Đối tượng:
Giáo viên giảng dạy môn vật lí khối 12, sử dụng làm tài liệu tham
khảo, sử dụng trong các tiết dạy bài tập.
Học sinh khối 12 ban cơ bản, ban tự nhiên sử dụng làm tài liệu tham
khảo ôn thi THPT Quốc Gia.
b. Phạm vi nghiên cứu:
Chủ đề 3, Dòng điện xoay chiều vật lí khối 12 ban cơ bản, ban khoa
học tự nhiên.
4. Phương pháp nghiên cứu:
Nghiên cứu lý thuyết thông qua tài liệu liên quan đến nội dung đề
tài: sách giáo khoa, sách tham khảo, kinh nghiệm giảng dạy của bản thân
và đồng nghiệp…
Trình bày kinh nghiệm và phương pháp nhận dạng bài tập, triển khai
phương pháp giải, các công thức toán học cần sử dụng. Giải các bài tập

mẫu cho từng dạng bài tập. Rút ra phương pháp cho từng dạng bài tập
thông qua bài tập mẫu.
Kiểm tra sự tiếp thu của học sinh thông qua các đề bài tập vận dụng
phương pháp và quan sát thái độ học tập, tiếp nhận kiến thức.

Người thực hiện: Trần Hải Nam

2


Phương pháp giải các dạng bài toán về truyền tải điện năng và máy điện xoay chiều

Phương pháp quan sát: thông qua việc dạy và học của giáo viên và
học sinh, để đưa ra những điều chỉnh bổ sung cho phù hợp.

PHẦN II. NỘI DUNG
I. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
1. Máy điện:
a. Máy phát điện xoay chiều một pha :
- Nếu máy phát có p cặp cực nam châm và roto quay với tốc độ n (vòng/s)
thì tần số dòng điện do máy phát ra : f = n.p (Hz).
- Nếu máy phát có p cặp cực nam châm và roto quay với tốc độ n
n. p
(Hz) .
(vòng/phút) thì tần số dòng điện do máy phát ra : f =
60
r
r
- Nếu ban đầu pháp tuyến n hợp với cảm ứng từ B một góc α thì biểu
thức từ thông gửi qua một vòng dây φ = BScos(ω t + α ) .

- Nếu cuộn dây có N vòng giống nhau, thì suất điện động xoay chiều trong
dφ
= ω NBS .cos(ω t + α ) .
dt
- Từ thông cực đại gửi qua một vòng dây : φ0 = BS .
- Biên độ của suất điện động : E0 = ω NBS .
cuộn dây là : e = − N

- Suất điện động hiệu dụng : E =

E0 ω NBS
=
.
2
2

Chú ý :
r
r
- Nếu ban đầu (t = 0) n cùng hướng với B thì α = 0 (mặt khung vuông góc
r
với B ).
r
r
- Nếu ban đầu (t = 0) n ngược hướng với B thì α = π (mặt khung vuông
r
góc với B ).
r
r
- Nếu ban đầu (t = 0) n vuông góc với B thì α = ± π 2 (mặt khung song

r
song với B ).
- Khi máy phát có số cặp cực thay đổi ∆p và số vòng quay thay đổi ∆n
(nên đổi đơn vị vòng/giây) tùy thuộc trường hợp để lựa chọn dấu ‘+’ hay
 ∆(vong / s )

f
dấu ‘-’ trong các công thức sau :  f1 = n1.p1 ⇒ n1 = 1 p
1

 f 2 = n2 . p2 = (n1 ± ∆ n)(p1 ± ∆ p) ⇒ p1 =

Người thực hiện: Trần Hải Nam

3


Phương pháp giải các dạng bài toán về truyền tải điện năng và máy điện xoay chiều

b. Máy phát điện xoay chiều ba pha :
* Khái niệm:
- 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. Biểu thức của suất điện
động ở ba cuộn dây tương ứng là:
e1 = E0cosωt; e2 = E0cos(ωt - )
e3 = E0cos(ωt - ) = E0cos(ωt + )
* Cấu tạo:
Phần cảm: là nam châm (vĩnh cửu hoặc nam châm điện) quay xung
quanh một trục dùng để tạo ra từ trường (hay còn gọi là Rôto).

Phần ứng: gồm ba cuộn dây dẫn giống nhau đặt lệch pha nhau 120 0 hay
góc 2π 3(rad) (hay còn gọi là Stato).
* Nguyên tắt hoạt động:
- Dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ. Khi rôto quay từ thông qua các
cuộn dây biến thiên điều hòa trong các cuộn dây xuất hiện suất điện động
xoay chiều.
- Khi nối các đầu của ba đầu cuộn dây với ba
mạch ngoài giống nhau thì ba dòng điện trong
các mạch đó có cùng tần số, biên độ nhưng
cũng lệch pha nhau 1200.
- Biểu thức của các dòng dòng điện tương ứng là:
i1 = I0cosωt; i2 = I0cos(ωt - ); i3 = I0cos(ωt - ) = I0cos(ωt + )
- Dòng điện trong mỗi cuộn dây được coi như dòng điện xoay chiều một pha.
- Máy phát ba pha được nối với ba mạch tiêu thụ điện năng (hay còn gọi
là các tải tiêu thụ). Xét các tải đối xứng (cùng điện trở, cùng dung kháng,
cùng cảm kháng).
* Các sơ đồ mắc tải ba pha đối xứng:
+ Cách mắc hình sao:
Người thực hiện: Trần Hải Nam

4


Phương pháp giải các dạng bài toán về truyền tải điện năng và máy điện xoay chiều

- Ba điểm đầu A1, A2, A3 của các cuộn dây 1, 2, 3 được nối với ba mạch ngoài
bằng ba dây dẫn khác nhau gọi là dây
pha. Ba điểm cuối B1, B2, B3 của các
cuộn dây được nối với nhau bằng một
dây dẫn chung rồi nối với mạch ngoài

gọi là dây trung hòa.
- Cường độ tức thời trên dây trung hòa i = i 1 + i2 + i3. Nếu các tải đối
xứng thì i = 0.
- Gọi hiệu điện thế giữa một dây pha và một dây trung hòa là hiệu điện
thế pha UP.
- Gọi hiệu điện thế giữa hai dây pha là hiệu điện thế dây Ud.
U d = 3U p
- Ta có công thức lien hệ: 
.
 I d = I p

+ Cách mắc hình tam giác
- Điểm cuối của cuộn dây 1 được nối
với điểm đầu của cuộn dây 2, điểm cuối
của cuộn 2 được nối với điểm đầu của
cuộn 3, điểm cuối của cuộn 3 nối với điểm
đầu của cuộn 1. Các điểm được nối với mạch ngoài bằng 3 dây pha. Tải
tiêu thụ cũng được mắc theo hình tam giác.
U d = U p
- Ta có công thức liên hệ: 
 I d = 3I p

Chú ý: Khi tính toán về máy phát điện xoay chiều 3 pha thì chúng ta tính
toán trên từng pha với điện áp là UP.
2. Máy biến áp:
a. Khái niệm
- Là những thiết bị có khả năng biến đổi điện áp (xoay chiều) và không làm
thay đổi tần số của nó.
b. Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động:
Người thực hiện: Trần Hải Nam

5


Phương pháp giải các dạng bài toán về truyền tải điện năng và máy điện xoay chiều

* Cấu tạo:
- Gồm có hai cuộn dây : cuộn sơ cấp có N 1 vòng và cuộn thứ cấp có N2
vòng. Lõi biến áp gồm nhiều lá thép pha silic mỏng ghép cách điện với
nhau để tránh tổn hao điện năng do tỏa nhiệt gây ra bởi dòng Fu-cô và tăng
cường từ thông qua mạch.
- Cuộn sơ cấp (đầu vào) nối với nguồn điện hoặc mạch điện
xoay chiều còn cuộn thứ cấp nối với tải tiêu thụ điện.
- Trong thực thế thì máy biến áp có dạng như hình 1, còn
trong việc biểu diễn sơ đồ máy biến áp thì có dạng như hình 2.
* 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 dây. Gọi từ thông này là Φ = Φ0cos(ωt) Wb.
- Từ thông qua cuộn sơ cấp và thứ cấp lần lượt là:
Φ1 = N1Φ0cos(ωt) và Φ2 = N2Φ0cos(ωt)
- Trong cuộn thứ cấp xuất hiện suất điện động cảm ứng e 2 có biểu thức e2
= - = N2ωΦ0sin ωt
Từ đó ta thấy nguyên tắc hoạt động của máy biến áp dựa vào hiện tượng
cảm ứng điện từ.
c. Khảo sát máy biến áp:
- Gọi N1, N2 là số vòng của cuộn sơ cấp và thứ cấp.
- Gọi U1, U2 là hiệu điện thế hai đầu cuộn sơ cấp và thứ cấp.
- Gọi I1, I2 là cường độ hiệu dụng của dòng điện hai đầu cuộn sơ cấp và thứ cấp.
- Trong khoảng thời gian ∆t vô cùng nhỏ từ thông biến thiên gây ra trong
mỗi vòng dây của cả hai cuộn suất điện động bằng e0 = - .

- Suất điện động trên một cuộn sơ cấp là: e1 = N1e0
- Suất điện động trên cuộn thứ cấp: e2 = N2e0
- Suy ra, tỉ số điện áp hai đầu cuộn thứ cấp bằng tỉ số vòng dây của hai
e

N

2
2
cuộn tương ứng e = N
1
1

Người thực hiện: Trần Hải Nam

6


Phương pháp giải các dạng bài toán về truyền tải điện năng và máy điện xoay chiều

- Tỉ số e2/e1 không đổi theo thời gian nên ta có thể thay giá trị tức thời bằng
E

N

2
2
giá trị hiệu dụng ta được E = N
1
1

(1.2.1c)

- Điện trở thuần của cuộn sơ cấp rất nhỏ nên U 1 = E1, khi mạch thứ cấp hở
thì U2 = E2,

(1.2.2c)
N

U

2
2
Từ (1.2.1c) và (1.2.2c) ta được N = U
1
1

(1.2.3c)

Nếu N2 > N1 => U2 > U1 : gọi là máy tăng áp.
Nếu N2 < N1 => U2 < U1 : gọi là máy hạ áp.
- Vì hao phí ở máy biến áp rất nhỏ, coi như công suất ở hai đầu cuộn thứ
cấp và sơ cấp như nhau.
⇒

P1 = P2 ⇔ U1I1 = U 2 I 2 ⇔

Từ (1.2.3c) và (1.2.4c) ta có

U 2 I1

=
U1 I 2
U 2 N 2 I1
=
=
U1 N1 I 2

(1.2.4c)
(1.2.5c)

Kết luận: Dùng máy biến áp tăng điện áp bao nhiêu lần thì cường độ dòng
điện giảm bấy nhiêu lần và ngược lại.
Chú ý: Công thức (1.2.3b) luôn được áp dụng cho máy biến áp, còn công
thức (1.2.5b) chỉ được áp dụng khi hao phí không đáng kể hoặc hai đầu
cuộn thứ cấp để hở.
* Hiệu suất máy biến áp:
- Nếu hao phí trong máy biến áp không đáng kể: H =100%.
P2 U 2 .I 2 .cos ϕ2
- Nếu hao phí đáng kể: H = P = U .I .cos ϕ (1.2.6c)
1
1 1
1
P1 = U1.I1.cos ϕ1 ; công suất cuộn sơ cấp.
P2 = U 2 .I 2 .cos ϕ 2 ; công suất cuộn thứ cấp.
3. Truyền tải điện năng:
- Điện năng sản xuất tại các nhà máy thủy điện, nhiệt điện được truyền
tải đến nơi tiêu thụ trên các đường dây dẫn có điện trở tổng bằng R(Ώ) dài
hàng nghìn km đến nơi tiêu thụ.
Người thực hiện: Trần Hải Nam

7


Phương pháp giải các dạng bài toán về truyền tải điện năng và máy điện xoay chiều

- Công suất điện cần truyền tải: P = UIcosφ

(1.3.1)

- Trong đó P là công suất cần truyền đi, U là điện áp đưa lên đường dây
truyền đi, I là cường độ dòng điện trên dây dẫn truyền tải, cosφ là hệ số
công suất.
- Đặt ∆P = I2R là công suất hao phí do tỏa nhiệt trên đường dây.
- Từ (1.3.1) suy ra: I =

(1.3.2)
2

- Ta có:


P 
P2
∆p = I .R = 
R
=
R
÷
2
 U cos ϕ 

( U cosϕ )
2

(1.3.3)

- Để hạn chế tối đa điện năng hao phí trên đường dây tải điện do hiệu
ứng tỏa nhiệt Jun – Lenxo ta có hai phương án như sau:
Phương án 1 : Giảm R
- Do R = ρ nên để giảm R thì cần phải tăng tiết diện S của dây dẫn.
Phương án này không khả thi do tốn kém kinh tế.
Phương án 2 : Tăng U
- Bằng cách sử dụng máy biến áp, tăng điện áp U trước khi truyền tải đi
thì công suất tỏa nhiệt trên đường dây sẽ được hạn chế. Phương án này khả
thi hơn vì không tốn kém, và thường được sử dụng trong thực tế.
Chú ý: Công thức tính điện trở của dây dẫn R = ρ . Trong đó ρ (Ω.m) là
điện trở suất của dây dẫn, ℓ là chiều dài dây, S là tiết diện của dây dẫn.
- Công suất hữu ích sử dụng được là:
Pcoich = P − ∆P = P −

P2
R
2
( U cos ϕ )

(1.3.4)

- Hiệu suất của quá trình truyền tải điện năng là:
H=

Pco,ich P − ∆P

∆P
=
= 1−
P
P
P

(1.3.5)

Chú ý:
- Sơ đồ truyền tải điện năng từ A đến B : Tại A sử dụng máy tăng áp để
tăng điện áp cần truyền đi. Đến B sử dụng máy hạ áp để làm giảm điện áp
xuống phù hợp với nơi cần sử dụng (ở Việt Nam thường là 220 V). khi đó
Người thực hiện: Trần Hải Nam

8


Phương pháp giải các dạng bài toán về truyền tải điện năng và máy điện xoay chiều

độ giảm điện áp là U = IR = U2A – U1B, với U2A là điện áp hiệu dụng ở
cuộn thứ cấp của máy tăng áp tại A, còn U 1B là điện áp ở đầu vào cuộn sơ
cấp của máy biến áp tại B.
- Quãng đường truyền tải điện năng đi xa so với nguồn một khoảng là d
thì chiều dài dây là ℓ = 2d.
II. CÁC ỨNG DỤNG
Trên cơ sở lí thuyết đã được trình bày, chúng ta có thể vận dụng để
giải một số dạng bài tập. Phần ứng dụng này được xây dựng theo phương
pháp quy nạp, đưa ra các dạng bài tập mẫu để học sinh làm quen, sau đó rút
ra phương pháp giải chung, các công thức giải nhanh, dựa vào đó học sinh

có thể làm được các bài tập vận dụng theo hình thức trắc nghiệm.
1. Bài toán về máy điện:
1.1. Bài tập mẫu:
1.1.1. Bài toán tìm các đại lượng đặc trưng của máy phát điện xoay
chiều một pha:
Bài 1. Một máy phát điện xoay chiều một pha có phần cảm là rôto quay với
tốc độ 1500 vòng/phút. Tần số dòng điện do máy phát ra có giá trị 50 Hz.
Số cặp cự của rôto bằng
A. 8.
B. 2.
C. 4.
D. 6.
Bài giải
Áp dụng công thức: f =

np 60. f 60.50
=
=
=2
60
n
1500

Bài 2. Một khung dây quay đều quanh trục xx’ với tốc độ 150 vòng/phút
trong một từ trường đều có véc tơ cảm ứng từ vuông góc với trục xx’ của
khung. Ở một thời điểm nào đó từ thông gửi qua khung dây là 4 Wb thì
suất điện động cảm ứng trong khung bằng 15π (V) . Từ thông cực đại gửi
qua khung bằng
A. 4,5 Wb.

B. 5π Wb.

C. 6 Wb.

D. 5 Wb.

Bài giải
Tần số góc: ω = 2π f = 2π

np
150.1
rad
= 2π
= 5π (
)
60
60
s

Người thực hiện: Trần Hải Nam

9


Phương pháp giải các dạng bài toán về truyền tải điện năng và máy điện xoay chiều

Suất điện động cực đại: E0 = ω Nφ0

Biểu thức từ thông và suất điện động:
φ = φ0 .cos ωt

φ   e 
⇒ ÷ +

÷ = 1 ⇔ φ0 = 5(Wb) => Chọn D.
 φ0   −ωφ0 
e = φ ' = −ωφ0 sin ωt
2

2

Bài 3. Hai máy phát điện xoay chiều một pha, phát ra dòng điện xoay chiều
có cùng tần số f. Máy phát thứ nhất có p cặp cực, rô to quay với tốc độ 27
(vòng /s). Máy thức hai có 4 cặp cực quay với tốc độ n(vòng/s) với
10 ≤ n ≤ 20 . Tần số dòng điện bằng

A. 100 Hz.

B. 60 Hz.

C. 54 Hz.

D. 50 Hz.

Bài giải
f1 = f1 ⇔ n1 p1 = n1 p1 ⇔ 27 p1 = 4n2 ⇔ n2 =

27 p
1
4

Ta có: 10 ≤ n ≤ 20 ⇒ 10 ≤ 27 p1 ≤ 20 ⇔ 1,4 ≤ p ≤ 2,96 => Chọn C.
2
1
4
p ∈ N * ⇒ p = 2 ⇒ f = n p = 27.2 = 54(Hz)
1

1

1

1

Bài 4. Một máy phát điện xoay chiều một pha phát ra dòng điện có tần số
60 Hz. Nếu thay rôto của máy bằng một rôto khắc có nhiều hơn một cặp
cực, muốn tần số vẫn là 60 Hz thì số vòng quay của rôto trong một giờ thay
đổi 7200 vòng. Tính số cặp cực của rôto cũ.
A. 5.
B. 10.
C. 4.
D. 15.
Bài giải
Ta có: ∆n =

7200
= 2 (vòng/s).
3600

(1)

60
p1

(2)

f1 = n1 p1 = 60 ⇒ n1 =

Khi p2 = p1 + 1 mà f2 = f1 thì tốc độ quay phải giảm tức là n2 = n1- 2
Suy ra: f 2 = 60 = n2 p2 = (n1 − 2)(p1 + 1)
(3)
 60



Thay (2) vào (3) ta được: 60 =  − 2 ÷(p1 + 1) ⇒ p1 = 5 ⇒ Chọn A.
 p1

Bài 5 (Trích Đề thi ĐH – 2011). Một máy phát điện xoay chiều một pha có
phần ứng gồm bốn cuộn dây giống nhau mắc nối tiếp. Suất điện động xoay chiều
do máy phát sinh ra có tần số 50 Hz và giá trị hiệu dụng 100 2(V) . Từ thông
Người thực hiện: Trần Hải Nam

10


Phương pháp giải các dạng bài toán về truyền tải điện năng và máy điện xoay chiều

cực đại qua mỗi vòng dây của phần ứng là 5/π mWb. Số vòng dây trong mỗi
cuộn dây của phần ứng là
A. 71 vòng.

B. 100 vòng.

C. 400 vòng.

D. 200 vòng.

Bài giải
E0 = Nωφ0 ⇔ N =

E0
E 2
100 2. 2
=
=
= 400 (vòng).
ωφ0 2π f φ0 2π .50. 5 .10−3
π

Số vòng dây trong mỗi cuộn dây: N ' =

N 400
=
= 100 (vòng) => Chọn B.
4
4

Bài 5 (Trích Đề thi ĐH – 2010). Một động cơ điện xoay chiều khi hoạt
động bình thường với điện áp hiệu dụng 220 V thì sinh ra công suất cơ học
là 170 W. Biết động cơ có hệ số công suất 0,85 và công suất toả nhiệt trên

dây quấn động cơ là 17 W. Bỏ qua các hao phí khác, cường độ dòng điện
cực đại qua động cơ là
A. 2A.

B. 1A.

C.

2 A.

D. 3A.

Bài giải
Công suất toàn phần: Ptp = Pc + Php ⇒ Ptp = 170 + 17 = 187(W)
Mặt khác:

Ptp = U .I .cos ϕ ⇔ I =

Ptp
187
=
= 1(A)
U .cos ϕ 220.0,85
=> Chọn C.

⇒ I0 = I . 2 = 2(A)
Bài 6. Một vòng dây có diện tích S = 0,01 m2 và điện trở R = 0,45Ω , quay đều
với tốc độ góc ω = 100(rad/ s) trong một từ trường đều có cảm ứng từ B = 0,1T
xung quanh một trục nằm trong mặt phẳng vòng dây và vuông góc với các
đường sức từ. Nhiệt lượng tỏa ra trong vòng dây khi nó quay được 1000 vòng là

A. 0,7 J.

B. 0,35 J.

C. 1,39 J.

D. 2,19 J.

Bài giải
Áp dụng công thức: Q = I2Rt

(1)

Theo bài ra ta có:

Người thực hiện: Trần Hải Nam

11


Phương pháp giải các dạng bài toán về truyền tải điện năng và máy điện xoay chiều

2π
2π

t = nT = n ω = 1000 100 = 20π (s)

(2)

 I = E0 = ω NBS = 100.1.0,1.0,01 = 2 (A) ⇒ I = I 0 = 2 2 (A)

 0 R
R
0,45
9
2 18
2



Thay (2) vào (1) ta được: Q =  2 2 ÷ .0,45.20π ≈ 0,7(J) => Chọn A.
 18 ÷



Bài 7. Một máy dao điện có rôto 4 cực quay đều với tốc độ 25 vòng/s. Stato
là phần ứng gồm 100 vòng dây dẫn điện có diện tích một vòng 6.10 -2m2.
Cảm ứng từ B = 5.10-2 T. hai cực máy phát được nối với điện trở thuần R,
nhúng vào trong 1 kg nước. Nhiệt độ của nước sau mỗi phút tăng thêm 1,9 0.
Tổng trở của phần ứng của máy dao điện được bỏ qua. Nhiệt dung riêng
của nước là 4186 J/kg.độ. Tính R.
A. R = 45,3Ω.

B. R = 35,3Ω.

C. R = 33,5Ω.

D. R = 35,0Ω.

Bài giải
f = np = 25.2 = 50(Hz) ⇒ ω = 2π f = 100π (rad/ s)

Ta có:
(1)
E ω NBS 100π .100.5.10−2.6.10−2
E= 0 =
=
≈ 66,64(V)
2
2
2
Nhiệt lượng máy tỏa ra: Qt = RI 2t =

E 2t
R

Nhiệt lượng nước thu vào: Qth = mc∆t

(2)
(3)

Khi có cân bằng nhiệt:
E 2t
E 2t
66,642.60
Qt = Qth ⇔
= mc∆t ⇔ R =
=
≈ 33,5(Ω) => Chọn C.
R
mc∆t 4186.1.1,9
1.1.2. Máy phát điện xoay chiều một pha nối với mạch RLC mắc nối tiếp:

Bài 1. Rôto của một máy phát điện xoay chiều một pha có 100 vòng dây,
điện trở không đáng kể, diện tích mỗi vòng là 60 cm 2. Stato tạo ra từ trường
đều có cảm ứng từ 0,2 T. Nối hai cực của máy vào hai đầu đoạn mạch gồm
điện trở thuần R = 10 Ω, cuộn cảm thuần có hệ số tự cảm L = 0, 2 π H và tụ
điện có điện dung C = 0,3 π mF . Khi Rôto của máy quay đều với tốc độ n
=1500 vòng/phút thì cường độ dòng điện hiệu dụng qua R bằng
Người thực hiện: Trần Hải Nam

12


Phương pháp giải các dạng bài toán về truyền tải điện năng và máy điện xoay chiều

A. 0,3276 A.

B. 0,7997 A.

C. 1,5994 A.

D. 0,2316 A.

Bài giải
Ta có:
np 1.1500
=
= 25( Hz ) ⇒ ω = 2π f = 50π (rad/ s)
60
60
1 200
ZL = ω L = 10(Ω); ZC =

=
(Ω); Z = R 2 + (Z − Z )2 ≈ 57,5422(Ω)
L C
ωC
3
E ω NBS 50π .100.0,2.60.10−4
E= 0 =
=
≈ 13,33(V)
2
2
2
E 57,5422
I= =
≈ 0,2316(A)
Z
13,33
f =

Bài 2. Một máy phát điện xoay chiều một pha có điện trở trong không đáng
kể. Nối hai cực của máy phát với cuộn dây có điện trở thuần R, hệ số tự
cảm L. Khi rô to quay với tốc độ n vòng/s thì dòng điện hiệu dụng qua
cuộn dây là 1 A. Khi rô to quay với tốc độ 2n vòng/s thì cường độ hiệu
dụng qua cuộn dây là 2 0, 4A . Nếu rô to quay với tốc độ 3n vòng/s thì
cường độ hiệu dụng qua cuộn dây là
A. 0,6 2A .

B. 0,6 5A .

C. 0,6 3A .

D. 0,4 3A .

Bài giải
Vì f = np ⇒ ω = 2π f ta thấy ω tỉ lệ thuận với f mà f tỉ lệ thuận với số
 E2 = 2 E1; E1 = 3E1

vòng quay của rô to là n. Do đó ta có: 

 Z L 2 = 2Z L1; Z L 3 = 3Z L1


 I1 =


I =
 2


I3 =

E
1
=1
2
 Z L1 = R
R + Z L21
⇒ 
(1)
2.E1

 E1 = R 2
= 2 0,4
R 2 + 4Z L21
3.E1
R + 9Z L21
2

Thay (1) vào (2) ta được: I 3 =

(2)
3.R 2
= 3 0,2(A) = 0,6 5(A) .
R 2 + 9R2

=> Chọn B.
Người thực hiện: Trần Hải Nam

13


Phương pháp giải các dạng bài toán về truyền tải điện năng và máy điện xoay chiều

Bài 3. Một máy phát điện xoay chiều một pha có công suất 4,932 kW, cung
cấp điện để thắp sáng bình thường 66 bóng đèn dây tóc cùng loại 220 V –
60 W mắc song song với nhau ở tại một nơi khá xa máy phát. Coi u cùng
pha i, coi điện trở các đoạn dây nối các bóng với hai dây tải là rất nhỏ. Hiệu
điện thế ở hai cực của máy phát bằng
A. 274 V.

B. 254 V.

C. 296 V.

D. 300 V.

Bài giải
Pd
60
Dòng điện qua mạch chính: I = I1 + I 2 + ... + I 66 = 66.U = 66. 220 = 18(A)
d

P 4,932.103
= 274(V)
Điện áp giữa hai cực của máy phát: U = =
I
18
=> Chọn A.
1.1.3. Bài toán cực trị của mạch RLC mắc với máy phát điện:
Bài 1. Nối hai cực của một máy phát điện xoay chiều một pha vào hai đầu
đoạn mạch gồm điện trở R, cuộn cảm thuần có độ tự cảm L = 5 H và tụ
điện có điện dung 180 μF mắc nối tiếp. Bỏ qua điện trở thuần của các cuộn
dây của máy phát. Biết rô to máy phát có ba cặp cực. Khi rô to quay đều
với tần số bằng bao nhiêu thì trong đoạn mạch RLC nối tiếp có cộng hưởng
điện?
A. 1,8 vòng/s.

B. 3 vòng/s.

C. 4 vòng/s.

D. 2,7 vòng/s.

Bài giải
Điều kiện cộng hưởng của mạch RLC mắc nối tiếp:

ω 2 LC = 1 ⇔ ω =

1
1
⇔ f =
LC
2π LC

f
Mặt khác: f = np ⇔ n = p

(1)
(2)

Thay (1) vào (2) ta được:
1
n=

1
1
2π LC =
=
≈ 1,8 (vòng/s) => Chọn A.
−6
p

2π LC . p 2π 5.180.10 .3

Người thực hiện: Trần Hải Nam

14


Phương pháp giải các dạng bài toán về truyền tải điện năng và máy điện xoay chiều

Bài 2 . Đoạn mạch điện xoay chiều AB gồm R = 100 Ω, cuộn dây thuần
cảm có L = 2 π (H) nối tiếp với tụ điện có điện dung C = 0,1 π (mF) . Nối AB
với máy phát điện xoay chiều một pha gồm 10 cặp cực, điện trở trong các
cuộn dây máy phát không đáng kể. Khi rô to của máy phát quay đều với tốc
độ góc 2,5 vòng/s thì cường độ hiệu dụng trong mạch là

2(A) . Thay đổi

tốc độ quay của rôto cho đến khi trong mạch có cộng hưởng. Tốc độ quay
của rôto và cường độ dòng điện hiệu dụng khi đó bằng
A. 2,5 2 vòng/s và 2A.

B. 25 2 vòng/s và 2A.

C. 25 2 vòng/s và 2 2A .

D. 25 2 vòng/s và 2 A .
Bài giải

f = np = 2,5.10 = 25(Hz) ⇒ ω = 2π f = 50π (rad s)
Ta có: ZL = ω L = 100(Ω); ZC = 1 ωC = 200(Ω)

Z = R 2 + (ZL − ZC )2 = 100 2 (Ω) ⇒ E = IZ = 2.100 2 = 200(V)
Khi có cộng hưởng:
f '=

1
=
2π LC

1
vong
= 25 2(Hz) = f 2 ⇒ n ' = n 2 = 2,5 2 (
)
s
2 0,1
2π
.
π π

Suy ra: E ' = E 2 = 200 2(V) ⇒ I ' =

E ' E ' 200 2
= =
= 2 2(A)
Z R
100

=> Chọn C.
Bài 3. Nối hai cực của một máy phát điện xoay chiều một pha vào hai đầu đoạn
mạch AB mắc nối tiếp gồm R = 180 Ω, cuộn cảm thuần có độ tự cảm L = 5H và
tụ điện có điện dung 180 μF. Bỏ qua điện trở thuần của các cuộn dây của máy

phát điện. Biết rôto của máy phát có ba cặp cực. Khi rôto quay đều với tốc độ
bằng bao nhiêu thì cường độ hiệu dụng trong đoạn mạch AB đạt cực đại?
A. 1,8 vòng/s.

B. 2,7 vòng/s.

C. 4 vòng/s.

D. 3 vòng/s.

Bài giải
Cường độ hiệu dụng trong mạch:

Người thực hiện: Trần Hải Nam

15


Phương pháp giải các dạng bài toán về truyền tải điện năng và máy điện xoay chiều

ω NBS
2

E0
E
I= = 2=
Z Z

NBS
L 2

=
1 2
 L R2 
1
2 2
R 2 + (ω L−
)
−
2
 −
÷+ ω L
2
2
ωC
ωC
C 2 
NBS
L 2
⇔I=
 L R2  1 1
1 1
.
−
2
 −
÷ 2 . 2 + 1{
2
2
4
L

C
ω
C
2

L ω
{ { 1 4 4 2 4 43
{ c
a x
x
b
(1)

b
1  L R2  2
1
1
⇔ 2 =  − ÷C ⇔ ω0 =
=
 I max ⇔ x0 = −
2a
ω0  C 2 
 L R 2  C.Z m

C.  − ÷

C 2 

ωL

2




 Zm =


I = I
2
 1



 L R2 
 −
÷
C 2 

b
1 1 1
1   L R2 
⇔ x1 + x2 = − = 2 x0 ⇔ 2 =  2 + 2 ÷ =  − ÷C 2
a
ω0 2  ω1 ω2   C 2 

Từ (1) dễ dàng ta có:

1
1

rad
=
= 51,6(
)
2
2
s
L R
5
180
−6
C.
−
180.10 .
−
C 2
180.10−6
2
=> Chọn B.
ω
ω
f
51,6
vong
⇒ f = 0 = np ⇔ n = = 0 =
≈ 2,7(
)
2π
p 2π . p 2π .3
s

ω0 =

Bài 4. Nối hai cực của một máy phát điện xoay chiều một pha vào hai đầu
đoạn mạch AB mắc nối tiếp gồm R = 69 Ω, cuộn cảm thuần có độ tự cảm L
và tụ điện có điện dung C = 177 μF. Bỏ qua điện trở của các cuộn dây của
máy phát. Biết rô to máy phát có hai cặp cực. Khi rô to quay đều với tốc độ
n1 = 1359 vòng/phút hoặc n2 = 1800 vòng/phút thì công suất tiêu thụ của
đoạn mạch AB là như nhau. Độ tự cảm của cuộn dây bằng
A. 0,48 H.

B. 0,58 H.

C. 0,25 H.

D. 0,72 H.

Bài giải

Người thực hiện: Trần Hải Nam

16


Phương pháp giải các dạng bài toán về truyền tải điện năng và máy điện xoay chiều

n1 p
1350.2
rad


ω1 = 2π f1 = 2π 60 = 2π 60 = 90π ( s )
Ta có: 
(1)
ω = 2π f = 2π n2 p = 2π 1800.2 = 120π ( rad )
2
 2
60
60
s
P1 = P2 ⇔ I1 = I 2 theo kết quả (1) bài 3 ta có:
1 1
1  1  L R2  2
+
=
=
−
C
2  ω12 ω22 ÷ ω02  C 2 ÷
1 1
1  
L
692 
−6 2 => Chọn A.
⇒ 
+
=
−
÷(177.10 )
2
2 ÷

−6
2  (90π ) (120π )   177.10
2 
⇒ L ≈ 0,48(H)
1.2. Phương pháp giải:
- Đối với các bài tập đơn giản như ở dạng (1.1.1) ta chỉ cần vận dụng các
công thức tính tần số dòng điện, từ thông cực đại, suất điện động cực đại
của dòng điện xoay chiều.
- Đối với các bài tập phức tạp hơn như ở dạng (1.1.2), tá dùng các công
thức của máy phát điện kết hợp với các công thức của mạch R, L, C mắc
nối tiếp.
- Đối với các bài toán ở dạng (1.1.3), liên quan đến cực trị của dòng điện
xoay chiều, ta chú ý các điều kiện cực trị của dòng điện xoay chiều.
- Đối với các bài toán phức tạp ta cần đọc kĩ đề bài, xem xét dữ kiện bài
toán cho, định hướng bài giải, xác định các công thức cần áp dụng.
- Một số chú ý : + Khi máy phát có số cặp cực thay đổi ∆p và số vòng dây
thay đổi ∆n (ta nên đổi đơn vị vòng/giây), tùy thuộc trường hợp để lưauj
chọn dấu ‘+’ hay dấu ‘-‘ trong các công thức sau :
∆n(v/ s)


f
⇒ p1 =
 f1 = n1 p1 ⇒ n1 = p
1

 f 2 = n2 p2 = (n1 ± ∆ n)(p1 ± ∆ p)
  f1 = np
n = ?
⇒


+ Khi tốc độ quay của roto thay đổi thì tần số :  f 2 = (n + ∆ n) p  p = ?

 f 3 = (n + ∆ n') p = ?

Suất điện động hiệu dụng tương ứng
Người thực hiện: Trần Hải Nam

17


Phương pháp giải các dạng bài toán về truyền tải điện năng và máy điện xoay chiều

E=

E0 2π fNφ0
=
2
2

2π f1 Nφ0

 E1 =
2

f3

2π f 2 Nφ0
E3
⇒  E2 =

⇒
=
E2 − E1 f 2 − f1
2


2π f 3 Nφ0
 E3 =
2


+ Đối với máy phát điện xaoy chiều một pha tổng số vòng dây của phần
E0
ứng N = ωφ . Nếu phần ứng gồm k cuộn dây giống nhau mắc nối tiếp thì
0

số vòng dây trong mỗi cuộn dây N1 =

N
.
k

+ Khi điều chỉnh tốc độ quay của roto để mạch cộng hưởng:
n=

f
1
=
p 2π p LC

Điều kiện để dòng điện hiệu dụng cực đại:

1  L R2  2
1
;Z =
 I max ⇔ 2 =  −
÷C ⇒ ω0 =
ω0  C 2 
Zτ C τ


1 1
1  1  L R2  2

I
=
I
⇔
+
=
=
−
C
2
 1
2  ω12 ω22 ÷ ω02  C 2 ÷


L R2
−

C 2

1.3. Các bài tập trắc nghiệm vận dụng:
Câu 1. Một động cơ điện có công cơ học trong 1s là 3 kW, biết công suất
của động cơ là 90%. Tính công suất tiêu thụ của động cơ trên?
A. 3,33 kW.

B. 3,43 kW

C. 3,23 kW.

D. 2,7 kW.

Câu 2. Một máy phát điện có phần cảm cố định. Phần ứng gồm 500 vòng
dây, từ thông cực đại gửi qua mỗi vòng dây là 10 -3 Wb. Máy phát ra suất
điện động hiệu dụng là 111V. Tốc độ quay của roto trong một giây là bao
nhiêu? Biết rô tô của máy chỉ có một cặp cực.
A. 35 vòng/s.

B. 50 vòng/s.

C. 30 vòng/s.

D. 40 vòng/s.

Câu 3. Một khung dây kim loại dẹt hình chữ nhật gồm N vòng dây, diện
tích mỗi vòng là S được quay đều với tốc độ góc ω, quanh 1 trục cố định
trong 1 từ trường đều có cảm ứng từ B. Trục quay luôn vuông góc với
Người thực hiện: Trần Hải Nam

18


Phương pháp giải các dạng bài toán về truyền tải điện năng và máy điện xoay chiều

phương của từ trường, là trục đối xứng của khung và nằm trong mặt phẳng
khung dây. Suất điện động cảm ứng xuất hiện trong khung có biên độ bằng
A. E0 = NBSω.

B. E0 = .

C. E0 = .

D. .

Câu 4. Một máy phát điện xoay chiều một pha phát ra suất điện động e =
1000cos(100πt) (V). Nếu roto quay với vận tốc 600 vòng/phút thì số cặp
cực là:
A. 4.

B. 10.

C. 5.

D. 8.

Câu 5. Một khung dây dẹt hình chữ nhật gồm 200 vòng, có các cạnh 15cm
và 20cm quay đều trong từ trường với vận tốc ω = 1200 vòng/phút. Biết từ
r

trường đều có véc tơ cảm ứng từ B vuông góc với trục quay và B = 0,05T.
Giá trị hiệu dụng của suất điện động của dòng điện xoay chiều
A. 37,7V.

B. 26,7V.

C. 42,6V.

D. 53,2V.

Câu 6. Một khung dây dẫn diện tích S = 50cm2 gồm 150 vòng dây quay đều
với vận tốc 3000 vòng/phút trong một từ trường đều B vuông góc trục quay
∆ và có độ lớn B = 0,02T. Từ thông cực đại gửi qua khung là?
A. 0,015 Wb.

B. 10-4 Wb.

C. 0,2Wb.

D. 0,02Wb.

Câu 7. Một khung dây dẫn quay đều quanh trục quay ∆ với vận tốc 150
vòng/phút trong một từ trường đều có cảm ứng từ B vuông góc trục quay
của khung. Từ thông cực đại gửi qua khung là 10/π Wb. Suất điện động
hiệu dụng trong khung bằng bao nhiêu?
A. 25 V.

B. 50V.

C. 50 V.

D. 25 V.

Câu 8. Vào cùng một thời điểm nào đó, hai dòng điện xoay chiều i 1 =
I0cos(ωt + ϕ1) và i2 = I0cos(ωt + ϕ2) đều cùng có giá trị tức thời là 0,5I 0,
nhưng một dòng điện đang giảm, còn một dòng điện đang tăng. Hai dòng
điện này lệch pha nhau một góc bằng
π
3

A. .

B.

π
.
2

C. .

D. π.

Câu 9. Vào cùng một thời điểm nào đó, hai dòng điện xoay chiều i 1 =

Người thực hiện: Trần Hải Nam

19


Phương pháp giải các dạng bài toán về truyền tải điện năng và máy điện xoay chiều

I0cos(ωt + ϕ1) và i2 = I0 2 cos(ωt + ϕ2) đều cùng có giá trị tức thời ℓà

I0
,
2

nhưng một dòng điện đang giảm, còn một dòng điện đang tăng. Hai dòng
điện này lệch pha nhau một góc bằng
A.

π
.
2

B.

7π
.
12

C. .

D. π.

Câu 10. Một máy phát điện mà phần cảm gồm hai cặp cực từ quay với tốc
độ 1500 vòng/phút và phần ứng gồm hai cuộn dây mắc nối tiếp, có suất
điện động hiệu dụng 220V, từ thông cực đại qua mỗi vòng dây là 5mWb.
Mỗi cuộn dây gồm có bao nhiêu vòng?
A. 198 vòng. B. 99 vòng.

C. 140 vòng.

D. 70 vòng.

Câu 11. Một khung dây quay đều quanh trục ∆ trong một từ trường đều có
vectơ B ⊥ ∆, trục quay với vận tốc góc ω. Từ thông cực đại gởi qua khung
là 10/π (Wb) và suất điện động cực đại xuất hiện trong khung là 100V. Giá
trị của ω bằng:
A. 10π rad/s. B. 5 vòng/s.

C. 300vòng /phút. D. 20π rad/s.

Câu 12. Một khung dây dẫn có diện tích S = 100cm 2 gồm 100 vòng quay
đều với vận tốc 50 vòng/s. Khung đặt trong một từ trường đều B = 3.10 -2 T.
Trục quay của khung vuông góc với các đường cảm ứng từ. Tần số của
dòng điện cảm ứng trong khung là:
A. 50Hz.

B. 100Hz.

C. 200Hz.

D. 400Hz.

Câu 13. Một máy phát điện xoay chiều ban đầu có 2 cuộn dây giống nhau
nối tiếp, rôto quay tốc độ n = 320 vòng/phút tạo ra suất điện động. Để vẫn
có suất điện động như ban đầu, thiết kế 4 cuộn dây giống nhau nối tiếp, Cần
cho rôto quay tốc độ n’ bao nhiêu?
A. n’ = 240 vòng/phút.

B. n’ = 160 vòng/phút.

C. n’ = 120 vòng/phút.

D. n’ = 80 vòng/phút.

Câu 14. Một động cơ điện pha hoạt động bình thường ở hiệu điện thế 220
V, khi đó dòng điện chạy trong máy là 3 A và máy tiêu thụ một công suất
điện là 594 W. Xác định hệ số công suất của động cơ?
Người thực hiện: Trần Hải Nam

20


Phương pháp giải các dạng bài toán về truyền tải điện năng và máy điện xoay chiều

A. 0,95.

B. 0,85.

C. 0,92.

D. 0,9.

Câu 15. Một động cơ điện xoay chiều hoạt động bình thường với điện áp
hiệu dụng 200V thì sinh ra công suất cơ là 320 W. Biết điện trở thuần của
dây quấn động cơ là 20 Ω và hệ số công suất của động cơ ℓà 0,89. Cường
độ dòng điện hiệu dụng chạy trong động cơ là
A. 4,4 A.

B. 1,8 A.

C. 2,5 A.

D. 4 A.

Câu 16. Một động cơ điện xoay chiều có điện trở các cuộn dây bằng không,
điện trở dây nối vào động cơ là 32Ω, khi mắc động cơ vào mạch điện có
điện áp hiệu dụng 200 V thì sản ra một công suất cơ 43 W. Biết hệ số công
suất của động cơ là 0,9. Cường độ dòng điện hiệu dụng qua động cơ ℓà:
A. 1 A.

B. 0,25 A.

C. 2,5 A.

D. 0,5 A.

Câu 17. Khung dây kim loại phẳng có diện tích S = 100cm2, có N = 500 vòng
dây, quay đều với tốc độ 3000 vòng/phút quay quanh trục vuông góc với đường
sức của một từ trường đều B = 0,1T. Chọn gốc thời gian t = 0s là lúc pháp tuyến
n của khung dây có chiều trùng với chiều của vectơ cảm ứng từ B. Biểu thức xác
định suất điện động cảm ứng e xuất hiện trong khung dây là:
A. e = 157cos(314t - π/2) (V).

B. e = 157cos(314t) (V).

C. e = 15,7cos(314t - π/2) (V).

D. e = 15,7cos(314t) (V).

Câu 18. Từ thông qua một vòng dây dẫn là Φ =

2.10 −2
cos(100πt + π/4) Wb.
π

Biểu thức của suất điện động cảm ứng xuất hiện trong vòng dây là?
A. u = 2cos(100πt - π/4) V.

B. u = cos(100πt -π/4) V.

C. u = cos(100πt + π/4) V.

D. u = 2cos(100πt + 3π/4) V.

Câu 19. : Một khung dây diện tích 1cm2, gồm 50 vòng dây quay đều với
vận tốc 120 vòng/phút quanh trục ∆ ⊥ từ trường đều B = 0,4T. Khi t = 0,
mặt phẳng khung dây có vị trí vuông góc các đường cảm ứng từ. Biểu thức
của từ thông gởi qua khung:
A. Φ = 2.10-5cos(4πt + π/2) (Wb). B. Φ = 4.10-5cos(4πt) (Wb).
C. Φ = 0,2cos(4πt) (Wb).

D. Φ = 2cos(4πt + π/2) (Wb).

Câu 20. Một động cơ điện mắc vào mạng điện xoay chiều có điện áp hiệu
Người thực hiện: Trần Hải Nam

21

Phương pháp giải các dạng bài toán về truyền tải điện năng và máy điện xoay chiều

dụng 220V, tiêu thụ một công suất điện 2,5kW. Điện trở thuần và hệ số
công suất của động cơ ℓà R = 2Ω và cosϕ = 0,95. Hiệu suất của động cơ là:
A. 90,68%.

B. 78,56%.

C. 88,55%.

D. 89,67%.

Câu 21. Một động cơ điện xoay chiều một pha có điện trở r = 20 Ω và hệ
số công suất là 0,9. Đặt vào hai đầu đoạn mạch một hiệu điện thế u =
200cos100ωt (V) thì mạch tạo ra một công suất cơ là P cơ = 160W. Hiệu suất
của động cơ là:
A. 98%.

B. 81%.

C. 95%.

D. 89%.

Câu 22. Một khung dây dẫn phẳng, quay đều với tốc độ góc ω quanh một
trục cố định trong một từ trường đều, có véc tơ cảm ứng từ vuông góc với
trục quay của khung, suất điện động cảm ứng trong khung có biểu thức e =
E0cos(ωt + π/2) V vào thời điểm t = 0, véc tơ pháp tuyến của mặt phẳng

khung dây hợp với véctơ cảm ứng từ một góc bằng
A. 1800.

B. 1500.

C. 450.

D. 900.

Câu 23. Một máy phát điện xoay chiều một pha có phần cảm là rôto gồm
10 cặp cực (10 cực nam và 10 cực bắc). Rôto quay với tốc độ 300
vòng/phút. Suất điện động do máy sinh ra có tần số bằng
A. 3000 Hz.

B. 50 Hz.

C. 5 Hz.

D. 30 Hz.

Câu 24. Một khung dây dẫn phẳng dẹt hình chữ nhật có 500 vòng dây,
diện tích mỗi vòng là 220 cm2. Khung quay đều với tốc độ 50 vòng/giây
quanh một trục đối xứng nằm trong mặt phẳng của khung dây, trong một từ
trường đều có véctơ cảm ứng từ vuông góc với trục quay và có độ lớn T.
Suất điện động cực đại trong khung dây bằng
A. 110 V.

B. 220 V.

C. 110 V.

D. 220 V.

Câu 25. Một máy phát điện xoay chiều một pha có phần ứng gồm bốn cuộn dây
giống nhau mắc nối tiếp. Suất điện động xoay chiều do máy phát sinh ra có tần số
50 Hz và giá trị hiệu dụng 100 V. Từ thông cực đại qua mỗi vòng dây của phần
ứng là mWb. Số vòng dây trong mỗi cuộn dây của phần ứng là
A. 71 vòng.

B. 100 vòng.

Người thực hiện: Trần Hải Nam

C. 400 vòng.

D. 200 vòng.
22


Phương pháp giải các dạng bài toán về truyền tải điện năng và máy điện xoay chiều

Câu 26. Trong một máy phát điện xoay chiều một pha, nếu tốc độ quay của
rôto tăng thêm 60 vòng/phút thì tần số của dòng điện xoay chiều do máy
phát ra tăng từ 50 Hz đến 60 Hz và suất điện động hiệu dụng của máy thay
đổi 40 V so với ban đầu. Nếu tiếp tục tăng tốc độ quay của rôto thêm 60
vòng/phút nữa thì suất điện động hiệu dụng do máy phát ra khi đó là
A. 280 V.

B. 320V.

C. 240 V.

D. 400 V.

Câu 27. Trong một máy phát điện xoay chiều một pha, nếu tốc độ quay của
rôto tăng thêm 60 vòng/phút thì tần số của dòng điện xoay chiều do máy
phát ra tăng từ 50 Hz đến 60 Hz và suất điện động hiệu dụng của máy thay
đổi 40 V so với ban đầu. Nếu giảm tốc độ quay của rôto 60 vòng/phút so
với ban đầu thì suất điện động hiệu dụng do máy phát ra khi đó là?
A. 120 V.

B. 200V.

C. 160 V.

D. 180 V.

Câu 28. Một máy phát điện xoay chiều một pha có điện trở trong không
đáng kể. Nối hai cực của máy phát với một đoạn mạch gồm cuộn cảm thuần
mắc nối tiếp với điện trở thuần. Khi rôto của máy quay đều với tốc độ góc
3n vòng/s thì dòng điện trong mạch có cường độ hiệu dụng 3 A và hệ số
công suất của đoạn mạch bằng 0,5. Nếu rôto quay đều với tốc độ góc n
vòng/s thì cường độ hiệu dụng của dòng điện trong mạch bằng
A. 2 2 A.

B. 3 A.

C. 2 A.

D. 3 3 A

Câu 29. Nối hai cực của một máy phát điện xoay chiều một pha (rôto gồm
một cặp cực từ) vào hai đầu đoạn mạch AB gồm điện trở R = 72 Ω , tụ điện
C=

1
F và cuộn cảm thuần L mắc nối tiếp. Bỏ qua điện trở các cuộn
5148π

dây của máy phát. Khi rôto của máy quay đều với tốc độ n 1 = 45 vòng/giây
hoặc n2 = 60 vòng/giây thì cường độ dòng điện hiệu dụng trong đoạn mạch
là như nhau. Cuộn dây L có hệ số tự cảm là
A.

2
H
π

B.

2
H
π

C.

1
H
π

D.

1
H
2π

Câu 30. Một máy phát điện xoay chiều một pha có một cặp cực, mạch
ngoài được nối với một mạch RLC nối tiếp gồm cuộn thuần cảm có độ tự
Người thực hiện: Trần Hải Nam

23


Phương pháp giải các dạng bài toán về truyền tải điện năng và máy điện xoay chiều

cảm L =

10
H, tụ điện C và điện trở R. Khi máy phát điện quay với tốc độ
25π

n1 = 750 vòng/phút thì dòng điện hiệu dụng qua mạch là I 1 = 2A ; khi máy
phát điện quay với tốc độ 1500 vòng/phút thì trong mạch có cộng hưởng và
dòng điện hiệu dụng qua mạch là I2 = 4 A. Giá trị của điện trở thuần R và
điện dung tụ điện C lần lượt là
10 −3
A. R = 30 Ω; C =
F.
π

C. R = 150 Ω; C =

10 −3
B. R = 250 Ω; C =
F.
25π

2.10 −3
F.
π

D. R = 25 Ω; C =

4.10 −3
F.
π

2. Bài toán về động cơ điện và máy biến áp:
2.1. Bài tập mẫu:
2.1.1. Bài toán về các đại lượng đặc trưng của động cơ điện:
Bài 1. Một động cơ điện xoay chiều sinh ra một công suất cơ học 8,5 kW
và có hiệu suất 85%. Điện năng tiêu thụ và công cơ học của động cơ trong
1 giờ hoạt động bằng bao nhiêu?
A. 3,06.107J. và 3,6.107J.

B. 3,6.107J và 3,06.107J.

C. 2,61.107J và 3,06.107J.

D. 3,06.107J và 2,61.107J.

Bài giải

Điện năng tiêu thụ: W = P.t =

Pi
8,5.103
t=
.3600 = 3,6.107 (J)
H
0,85

A co = Pco .t = 8,5.103.3600 = 3,06.107 (J) => Chọn B.

Công cơ học:

Bài 2. Một động cơ điện xoay chiều sinh ra một công suất cơ học 10 kW và
có hiệu suất 80 % được mắc vào mạch điện xoay chiều. Xác định điện áp
hiệu dụng ở hai đầu động cơ biết dòng điện có giá trị hiệu dụng 100 A và
trễ pha so với điện áp hai đầu động cơ là π 3 .
A. 500 V.

B. 331 V.

C. 250 V.

D. 565 V.

Bài giải
Áp dụng công thức:
Người thực hiện: Trần Hải Nam

24


Phương pháp giải các dạng bài toán về truyền tải điện năng và máy điện xoay chiều

Pi
Pi
10.103
P = UI cos ϕ = ⇒ U =
=
= 250(V) ⇒ Chọn C.
H
HI cos ϕ 0,8.100.cos π 3
Bài 3. Một động cơ không đồng bộ ba pha mắc theo kiểu hình sao được nối
vào mạch điện ba pha có điện áp pha U pha 220 V. Công suất điện của động
cơ là 6, 6 3kW ; hệ số công suất của động cơ là 0,5 3 . Cường độ dòng điện
hiệu dụng qua mỗi cuộn dây của động cơ bằng
A. 105 A.

B. 35 A.

C. 60 A.

D. 20 A.

Bài giải
Nguồn mắc hình sao – tải mắc sao nên U = U p .
Ta có:

P = 3UI cos ϕ ⇒ I =

P
6,6 3.103
=
= 20(A) ⇒
Chọn D.
3U cos ϕ
3
3.220.
2

Bài 4. Một động cơ không đồng bộ ba pha mắc hình sao vào mạng điện
xoay chiều ba pha mắc hình sao, có điện áp dây 380 V. Động cơ có công
suất 10 kW. Hệ số công suất 0,8. Cường độ hiệu dụng đi qua mỗi cuộn dây
có giá trị bao nhiêu?
A. 45,36 A.

B. 57,0 A.

C. 10,96 A.

D. 18,99 A.

Bài giải
Nguồn mắc hình sao – tải mắc hình sao nên U = U d = U d

3

P

10.103
P = 3UI cos ϕ ⇒ I =
=
≈ 18,99(A) ⇒
3U cos ϕ 3. 380 .0,8
Ta có:
Chọn D.
3
Bài 5. Một động cơ không đồng bộ ba pha mắc theo kiểu hình sao vào
mạch điện ba pha mắc hình sao có điện áp pha 220 V. Động cơ có công
suất cơ học là 4 kW, hiệu suất 80% và hệ số công suất động cơ là 0,85.
Tính cường độ dòng điện chạy qua mỗi cuộn dây của động cơ.
A. 26,7 A.

B. 8,9 A.

C. 7,1 A.

D. 21,4 A.

Bài giải

Người thực hiện: Trần Hải Nam

25