Cách giải bài tập Mạch điện xoay chiều chỉ có cuộn cảm thuần L hay, chi tiết

---

---

A. Phương pháp & Ví dụ

1. Phương pháp

Giả sử dòng điện xoay chiều có dạng: i = I_ocos(ωt + φ_i) thì điện áp xoay chiều có dạng tổng quát là: u = U_ocos(ωt + φ_u) khi đó:

• Đại lượng đặc trưng cho sự cản trở dòng điện là Z_L = ωL

• Định luật ôm:

• Độ lệch pha là φ = φ₂ - φ₁ = π/2. Hiệu điện thế nhanh pha hơn dòng điện là π/2.

Kiểu 1: Xác định hệ số tự cảm L, tần số f.

• Cảm kháng φ = φ₂ - φ₁ = π/2

• Định luật ôm:

Kiểu 2: Bài toán về giá trị tức thời

2. Ví dụ

Ví dụ 1: Đặt điện áp u = U_ocosωt vào hai đầu cuộn cảm thuần có độ tự cảm L thì cường độ dòng điện qua cuộn cảm là

Hướng dẫn:

Cường độ dòng điện hiệu dụng:

Theo lí thuyết, u sớm pha so với i là π/2 nên:

Chọn C

Ví dụ 2: Đặt điện áp u = U√2cos(ωt) vào hai đầu một cuộn cảm thì cường độ dòng điện qua nó có giá trị hiệu dụng là I. Tại thời điểm t, điện áp ở hai đầu cuộn cảm là u và cường độ dòng điện qua nó là i. Hệ thức liên hệ giữa các đại lượng là

Hướng dẫn:

Do u và i vuông pha nên ta có biểu thức:

Chọn C

Ví dụ 3: Cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm L. Đặt vào hai đầu cuộn dây điện áp xoay chiều u = U_ocos(100πt) . Tại thời điểm t = t₁ điện áp tức thời và cường độ dòng điện tức thời có giá trị lần lượt u₁ = 50 V, i₁ = √2A . Đến thời điểm t = t₂ thì u₂ = 50√2 V, i₂ = 1 A. Tìm L?

A. 2/π H.

B. 1/2π H.

C. 1/π H.

D. 1/3π H.

Hướng dẫn:

Do i và u vuông pha nên ta có:

Chọn B

B. Bài tập trắc nghiệm

Câu 1. (TN 2011). Đặt điện áp u = 100cos100πt (V) vào hai đầu một cuộn cảm thuần có độ tự cảm 1/(2π) H. Biểu thức cường độ dòng điện qua cuộn cảm là

Hiển thị lời giải

Z_L = ωL = 50 Ω; I₀ = U₀/Z_L = 2 A; φ_L = π/2 ; i = 2cos(100πt - π/2 ) (A). Chọn A.

Câu 2. (ĐH 2009). Đặt điện áp xoay chiều u = U₀cos(100πt + π/3) (V) vào hai đầu một cuộn cảm thuần có độ tự cảm L = 1/(2π) (H). Ở thời điểm điện áp giữa hai đầu cuộn cảm là 100√2 V thì cường độ dòng điện qua cuộn cảm là 2 A. Biểu thức của cường độ dòng điện qua cuộn cảm là

Hiển thị lời giải

Z_L = ωL = 50 Ω; với đoạn mạch chỉ có cuộn cảm:

Chọn A.

Câu 3. (ĐH 2010). Đặt điện áp u = U₀cosωt vào hai đầu cuộn cảm thuần có độ tự cảm L thì cường độ dòng điện qua cuộn cảm là

Hiển thị lời giải

và i trể pha hơn u_L góc π/2 . Chọn C.

Câu 4. Đặt vào hai đầu một cuộn cảm thuần L một điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng U không đổi và tần số f thay đổi. Khi f = 60 Hz thì cường độ hiệu dụng qua L là 2,4 A. Để cường độ hiệu dụng qua L bằng 3,6 A thì tần số của dòng điện phải bằng

A. 75 Hz     B. 40 Hz     C. 25 Hz     D. 50√2 Hz

Hiển thị lời giải

Chọn B

Câu 5. Đặt vào hai đầu đoạn mạch chỉ có cuộn cảm thuần một điện áp xoay chiều u = U₀cos100πt (V). Biết giá trị điện áp và cường độ dòng điện tại thời điểm t₁ là u₁ = 50√2 (V), i₁ = √2 (A) và tại thời điểm t₂ là u₂ = 50 (V), i₂ = - √3 (A). Giá trị U₀ là

A. 50 V     B. 100 V     C. 50√3 V     D. 100√2 V

Hiển thị lời giải

Chọn B

Câu 6. Đặt vào hai đầu một cuộn cảm thuần có độ tự cảm 0,3/π (H) một điện áp xoay chiều. Biết điện áp có giá trị tức thời 60√6 (V) thì dòng điện có giá trị tức thời √2 (A) và khi điện áp có giá trị tức thời 60√2 (V) thì dòng điện có giá trị tức thời √6 (A). Hãy tính tần số của dòng điện.

A. 120 (Hz)     B. 50 (Hz)     C. 100 (Hz)     D. 60 (Hz)

Hiển thị lời giải

Chọn C

⇒ Z_L = 2πfL = U₀/I₀ = 60 ⇒ f = 100 (Hz)

Câu 7. (ĐH-2010). Đặt điện áp u = U₀cosωt (V) vào hai đầu cuộn cảm thuần có độ tự cảm L thì cường độ dòng điện qua cuộn cảm là

Hiển thị lời giải

Chọn C

Vì mạch chỉ có L thì i trễ pha hơn u là π/2 nên

Câu 8. Đồ thị biểu diễn cường độ tức thời của dòng điện xoay chiều chỉ có cuộn cảm thuần có cảm kháng Z_L = 50 Ω ở hình vẽ bên. Viết biểu thức điện áp tức thời giữa hai đầu cuộn cảm.

Hiển thị lời giải

Chọn A

Vì mạch chỉ có L thì u sớm pha hơn i là π/2 nên

Câu 9. Đặt vào hai đầu đoạn mạch chỉ có cuộn cảm thuần có độ tự cảm 0,4/π (H) một điện áp xoay chiều u = U₀cos100πt (V). Nếu tại thời điểm t₁ điện áp là 60 (V) thì cường độ dòng điện tại thời điểm t₁ + 0,035 (s) có độ lớn là

A. 1,5 A     B. 1,25 A     C. 1,5√3 A     D. 2√2 A

Hiển thị lời giải

Chọn A

Cảm kháng Z_L = ωL = 40(Ω). Vì t₂ - t₁ = 0,035 = 7T/4 là hai thời điểm vuông pha nên:

|i₂| = |u₁/Z_L| = 60/40 = 1,5 (A)

Câu 10. Hiệu điện thế giữa hai đầu một đoạn mạch điện xoay chiều chỉ có cuộn cảm có độ tự cảm L = 1/π H có biểu thức u = 200√2cos(100πt + π/3) (V). Biểu thức cường độ dòng điện trong mạch là :

Hiển thị lời giải

Tính Z_L = ωL = 100π.(1/π) = 100Ω.

Tính I₀ hoặc I = U/Z_L = 200/100 = 2A ; i trễ pha góc π/2 so với u hai đầu cuộn cảm thuần, nên ta có: π/3 - π/2 = π/6 . Suy ra: i = 2√2cos(100πt - π/6) (A) . Chọn B

Xem thêm các dạng bài tập Vật Lí lớp 12 có trong đề thi THPT Quốc gia khác:

• Dạng 1: Mạch điện xoay chiều chỉ có điện trở thuần R

• Dạng 3: Mạch điện xoay chiều chỉ có tụ điện C

• 40 bài tập trắc nghiệm Mạch điện xoay chiều chỉ có 1 phần tử có lời giải (phần 1)

• 40 bài tập trắc nghiệm Mạch điện xoay chiều chỉ có 1 phần tử có lời giải (phần 2)

Giới thiệu kênh Youtube VietJack

Ngân hàng trắc nghiệm miễn phí ôn thi THPT Quốc Gia tại khoahoc.vietjack.com

• Hơn 75.000 câu trắc nghiệm Toán có đáp án
• Hơn 50.000 câu trắc nghiệm Hóa có đáp án chi tiết
• Gần 40.000 câu trắc nghiệm Vật lý có đáp án
• Hơn 50.000 câu trắc nghiệm Tiếng Anh có đáp án
• Kho trắc nghiệm các môn khác

---

---

---