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 = Iocos(ωt + φi) thì điện áp xoay chiều có dạng tổng quát là: u = Uocos(ωt + φu) khi đó:

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

• Định luật ôm: Vật Lý lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lý 12 có đáp án

• 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: Vật Lý lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lý 12 có đáp án

Kiểu 2: Bài toán về giá trị tức thời

Vật Lý lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lý 12 có đáp án

2. Ví dụ

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

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Hướng dẫn:

Cường độ dòng điện hiệu dụng: Vật Lý lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lý 12 có đáp án

Theo lí thuyết, u sớm pha so với i là π/2 nên: Vật Lý lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lý 12 có đáp án

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

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Hướng dẫn:

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

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

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 = Uocos(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:

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

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

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

ZL = ωL = 50 Ω; I0 = U0/ZL = 2 A; φL = 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

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

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

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

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

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án và i trể pha hơn uL 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

Chọn B

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

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

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

Chọn B

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

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)

Chọn C

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

⇒ ZL = 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

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Chọn C

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

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

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

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Chọn A

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

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

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

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

Chọn A

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

|i2| = |u1/ZL| = 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 :

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Tính ZL = ωL = 100π.(1/π) = 100Ω.

Tính I0 hoặc I = U/ZL = 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:

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

KHÓA HỌC GIÚP TEEN 2002 ĐẠT 9-10 THI THPT QUỐC GIA

Tổng hợp các video dạy học từ các giáo viên giỏi nhất - CHỈ TỪ 399K tại khoahoc.vietjack.com


mach-dien-xoay-chieu-chi-co-mot-phan-tu.jsp


Các loạt bài lớp 12 khác
Khóa học 12