Tài liệu Chuyên đề dòng điện xoay chiều: DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU pdf

Chuyên đề dòng điện xoay chiều:

DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU
1. Mạch điện xoay chiều gồm R, L, C mắc nối tiếp (Hình 1). R=
100 , L=
2

H, C=
10
-4

F. Biểu thức hiệu điện thế giữa hai đầu
đoạn mạch: u=200 2 sin100 t v.
1) Tính tổng trở của mạch điện?
2) Viết biểu thức hiệu điện thế giữa hai đầu các đoạn: AM,
MN, NB, AN, MB.Vẽ giản đồ véc tơ.
3) Thay L bằng cuộn dây khác có độ tự cảm biến đổi được
(Hình2), sau đó điều chỉnh L để hiệu điện thế trên cuộn L là cực đại.
a, Tính L và hiệu điện thế đó. Khi đó chứng minh
rằng: U
AN
vuông góc với U
AB
.
b, Điều chỉnh L để U
MB
cực đại. Tính U
MBmax
và giá
trị?
4) Thay C bằng tụ điện có điện dung thay đổi được (Hình3). Điều chỉnh C để U

AM
đạt
cực đại. Tính C và U
AM max
?
5) Thay R bằng biến trở (Hình4). Điều chỉnh biến trở để công suất tiêu thụ trên mạch
là cực đại.Tính điện trở R của biến trở và công suất tiêu thụ trên mạch?
6) Thay bằng hiệu điên thế u = 220 2 sin 2f t (V) với tần
số  thay đổi được.
a. Tính f để cường độ hiệu dụng trong mạch là I = 0,5A
b. Tính f để dòng điện trên mạch là cực đại? Tính dòng điện cực đại đó.
c. Tính f để hiệu điện thế trên tụ điện là cực đại? Tính hiệu điện thế cực đại đó.
2. Một đoạn mạch điện gốm có cuộn dây có điện trở R và độ tự cảm L mắc nối tiếp với một
tụ điện C. Đặt vào hai đầu đoạn mạch một hiệu điện thế u
AB
= 170sin100t (V), thì hiệu
điện thế hiệu dụng giữa hai đầu tụ điện là U
c
= 265V, dòng điện qua mạch là I = 0,5A,
hiệu điện thế giữa hai đầu tụ C chậm pha hơn hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch

4
.
Tính R, C, L và viết biểu thức dòng điện trong mạch.
A M N B
C R L
Hình 1
A M N B
C R L
Hình 2

A M N B
C R L
Hình 3
A M N B
C R L
Hình 4
3. Cho mạch điện như hình 7: Hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn
mạch là;u
AB
= 160 2 sin100t (V), ampe kế chỉ 1A, vôn kế chỉ
120V, cường độ dòng điện trong mạch nhanh pha hơn hiệu điện
thế u
AB


6
, hiệu điện thế giữa hai đầu vôn kế

nhanh pha hơn so với dòng điện trong
mạch

3
. Tính R, R
0
,

L, C?
4. Cho mạch điện như hình vẽ 2-2. Tụ điện có điện dung C, cuộn dây có độ tự cảm L, điện
trở thuần r, điện trở R có giá trị thay đổi được. Mắc vào hai đaùu M,N nguồn điện xoay
chiều có hiệu điện thế tức thời u

MN
= U
0
sin2πft (V). Tần số f của nguồn điện thay đổi
được. Bỏ qua điện trở của các dây nối.
1) Khi f = 50Hz, R = 30Ω, người ta đo được hiệu điện thế giữa
hai đầu B,D là U
BD
= 60V, cường độ hiệu dụng của dòng
điện trong mạch là I = 1,414 A ( coi bằng 2 A). Biết hiệu
điện thế tức thời u
BD
lệch pha 0,25π so với dòng điện tức thời i và u
BD
lệch pha 0,5π so
với u
MN
.
a. Tính các giá trị r, L, C, và U
0
.
b. Tính công suất tiêu thụ của mạch điện và viết biểu thức hiệu điện thế tức thời ở
hai đầu tụ điện.
2) Lần lượt cố định giá trị f = 50Hz, thay đổi giá trị R; rồi cố định giá trị R = 30, thay
đổi giá trị f. Xác định tỉ số giữa các giá trị cực đại của hiệu điện thế hiệu dụng ở hai
đầu tụ điện trong hai trường hợp nói trên.
5. Một đoạn mạch điện gồm một cuộn dây có độ tự cảm L = 0.55 H
≈
3
π

H, điện trở r mắc nối tiếp với một điện trở R = 80 Ω và một
tụ điện biến đổi (hình 6). Đặt giữa hai đầu đoạn mạch một hiệu
điện thế xoay chiều có biểu thức u =120 3 sin100 t (V).
a. Điều chỉnh tụ điện sao cho điện dung của tụ là C = 46μF ≈

12
10.3
3
F.Khi đó
hiệu điện thế trên hai đầu cuộn dây sớm pha

3
so với cường độ dòng điện
trong mạch. Tìm điện trở r của cuộn dây, số chỉ vôn kế và viết biểu thức cường
độ dòng điện trong mạch khi đó.
C R L, r
V
Hình 6

A B
R L,R
0
C


V
A
Hình 7

C L, r R

Hình2-2

M B D N
b. Thay đổi điện dung của tụ cho đến khi công suất tiêu thụ trên mạch là cực đại.
Tìm giá trị điện dung khi đó và giá trị cực đại của công suất
6. Một cuộn dây có điện trở R độ tự cảm L được mắc vào hiệu điện thế xoay chiều có hiệu
điện thế hiệu dụng U =120V, tần số f = 50Hz, dòng điện qua cuộn dây có cường độ hiệu
dụng I
1
= 0,346 A ≈
3
5
A và lệch pha

3
so với hiệu điện thế. Mắc nối tiếp cuộn dây với
đoạn mạch X vào hiệu điện thế xoay chiều trên thì dòng điện trong mạch có cường độ
hiệu dụng I
2
= 0,3A và chậm pha

6
so với hiệu điện thế.
a. Xác định điện trở R và độ tự cảm của cuộn dây.
b. Xác định tổng trở Z
X
trên đoạn mạch X và công suất tiêu hao trên X và trên cả
mạch
c. Biết X chứa 2 trong 3 phần tử R,L,C mắc nối tiếp. Xác định giá trị các thành
phần chứa trong X

7. Một đoạn mạch điện xoay chiều AB gồm cuộn dây có độ tự cảm L =
4
5π
H, Điện trở
thuần R = 60Ω, mắc nối tiếp với một hộp X chứa hai trong 3 phần tử R, L, C mắc nối tiếp.
Hiệu điện thế giữa hai đầu AB cho bởi biểu thức u
AB
= 200 2 sin100t (V). Biết hiệu
điện thế giữa hai đầu đoạn mạch X vuông pha với hiệu điện thế giữa hai đầu cuộn dây, và
dòng điện trong mạch chậm pha hơn hiệu điện thế u
AB


6
. Xác định giá trị các thành phần
chứa trong hộp X và viết biểu thức hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch X.
8. Cho mạch điện như hình 8 Hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn
mạch u = 200 2 sin100t (V), R=100 , L=
2

H. Khi khoá
k ở (1) dòng điện lớn gấp 3 lần khi k ở (2) và hai dòng điện
này vuông pha với nhau. Viết biểu thức dòng điện khi K ở 1 và khi K ở 2.
9. Cho đoạn mạch AB như hình vẽ bên. X, Y là
hai hộp mỗi hộp chứa 2 trong 3 phần tử, điện
trở thuần, cuộn cảm hoặc tụ điện mắc nối
tiếp. Các vôn kế V
1
, V
2

có điện trở vô cùng lớn
và Ampe kế A có điện trở không đáng kể. Mắc hai đầu đoạn mạch X vào hiệu điện thế
không đổi U = 60V thì dòng điện qua hộp X là 2A. Khi mắc AB vào hiệu điện thế xoay
L
R
C
1



C
2
1

K

2
Hình 8

X Y
A


A M B
chiều hình sin u = U
0
sin(100πt) V. Các vôn kế chỉ giá trị bằng nhau và bằng 60V, ampe
kế chỉ 1A. Hiệu điện thế u
AM
, u

MB
vuông pha nhau. Xác định các phần tử trong các hộp X,
Y và viết biểu thức dòng điện trong mạch.
10. Cho đoạn mạch gồm hộp 3 linh kiện X, Y, Z mắc
nối tiếp với Ampe kế có điện trở không đáng kể; mỗi hộp chỉ chưa một trong 3 linh kiện
R, hoặc L, hoặc C. Đặt vào hai đầu đoạn mạch A,D một hiệu điện thế xoay chiều u
AD
=
32 2 sin 2ft (V). Khi f = 100Hz dùng vôn kế có điện trở rất lớn đo lần lượt được: U
AB
=
U
BC
= 20V, U
CD
= 16V, U
BD
= 12V; Dùng oát kế đo công suất tiêu thụ của mạch được P =
6,4W. Khi thay đổi tần số thì số chỉ am pe kế giảm.
a. Các hộp chứa linh kiên gì? Tính giá trị các linh kiện đó.
b. Viết biểu thức u
BC
khi f = 100Hz
11. Cho mạch điện xoay chiều như hình 1, trong đó A là
ampekế nhiệt, điện trở Ro = 100 , X là một hộp kín
chứa hai trong ba phần tử (cuộn dây thuần cảm L, tụ
điện C, điện trởthuần R) mắc nối tiếp. Bỏ qua điện trở
của ampe kế, khóa K và dây nối. Đặt vào hai đầu M và N của mạch điện một hiệu điện
thế xoay chiều có giá trị hiệu dụng không đổi và có biểu thức u
MN

=200 2 sin 2ft (V).
1) a) Với f = 50 Hz thì khi khóa K đóng, ampe kế chỉ 1A. Tính điện dung Co của tụ điện.
b) Khi khóa K ngắt, thay đổi tần số thì thấy đúng khi f = 50 Hz, ampe kế chỉ giá trị cực đại
và hiệu điện thế giữa hai đầu hộp kín X lệch pha π /2 so với hiệu điện thế giữa hai điểm M và
D. Hỏi hộp X chứa những phần tử nào? Tính các giá trị của chúng.
2) Khóa K vẫn ngắt, thay đổi f thì thấy ampe kế chỉ cùng trị số khi f = f1 hoặc f = f2 . Biết
f1+f2 =125Hz. Tính f1, f2 và viết biểu thức cường độ dòng điện qua mạch khi đó. Cho tg33
o

= 0,65 .
12. Mạch điện RLC nối tiếp hình 9
u
AB
= 200 2 sin100 t (V) , U
L
=2U
c
=2U
R
.
a. Tìm hệ số công suất của mạch điện?
b. Biết công suất tiêu thụ trên mạch P=200 w. Viêt biểu thức dòng điện. Tính R, L, C.

13. Mạch điện như hình 10; cuộn dây thuần cảm kháng , các tụ điện
có điện dung bằng nhau. Hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch là
A B
R L C


Hình 9

L
R
C C
1
K
2
Hình 10

X Z Y
u
AB
= 120 2 sin100 t (V).
K m (khụng ni vi 1 v 2) dũng in trong mch nhanh pha
mch

4
hn hiu in th u gia hai u on
K 1dũng in trong mch chm pha hn hiu in th u
gia hai u on mch

6
.K 2 dũng in hiu dng l 1(A) . Tớnh RLC ?
14. Mch in nh hỡnh 11: u = 120 2 sin100 t (V)
K 1 dũng in qua mch cú giỏ tr hiu dng I
1
= 3 A v lch
pha

3
so vi hiu in th.

K 2 dũng din qua mch I
2
= 1,5 A, dũng in lch pha

6
so vi hiu in th. Tớnh R
0
, R,
L, C?
15. Mch in hỡnh 12. u
AB
= 200 sin100t
(V). iu chnh C cụng sut tiờu th trờn
mch l cc i v cú giỏ tr P
m
= 200 W.
Khi ú u
MB
= 100 sin(100t +

3
) (v).Tớnh
R, R
0
,L, C.
16. Cho mch in nh hỡnh 13 u
AB
= 150 sin100t (v).
a. Khi K úng: U
AM

= 35V, U
MN
= 85V, P
MN
= 40W. Tớnh R,R
0
,L ?
b. K m cụng sut tiờu th trờn mch khụng thay i. Vit biu thc dũng in
trong mch khi K m.
17. Cho mạch điện xoay chiều nh- hình14a.
Đặt vào hai đầu A, B một hiệu điện thế
xoay chiều u
MB
= U 2 sin (100t) (V), ng-ời
ta thấy vôn kế V
1
, V
2
và ampekế A chỉ lần l-ợt các giá trị:
120(V), 80(V), và 2(A) ( coi điện trở của vôn kế rất lớn và
của ampekế rất bé). Biết hiệu điện thế giữa hai đầu vôn kế
V
3
chậm pha hơn hiệu điện thế giữa hai đầu vôn kế V
2
một góc
M R C N
L,R
0
1

K

2
Hỡnh 11

A M B
C R L,R
0
Hỡnh 12

A M N B
R L,R
0
C

Hỡnh 13

M C R L N
A
V
1
2
V
1
Hỡnh 14

R
L,r
C

A
V1
V3V2
B
A