Các dạng bài tập Mạch điện xoay chiều chỉ có 1 phần tử có lời giải



Các dạng bài tập Mạch điện xoay chiều chỉ có 1 phần tử có lời giải

Phần Mạch điện xoay chiều chỉ có một phần tử Vật Lí lớp 12 với 3 dạng bài tập chọn lọc có trong Đề thi THPT Quốc gia và trên 100 bài tập trắc nghiệm có lời giải. Vào Xem chi tiết để theo dõi các dạng bài Mạch điện xoay chiều chỉ có một phần tử hay nhất tương ứng.

Cách giải bài tập Mạch điện xoay chiều chỉ có điện trở thuần R

A. Phương pháp & Ví dụ

1. Phương pháp

Giả sử đặt vào hai đầu đoạn mạch một điện áp u = Uocos(ωt + φu ) điện trở R thì cường độ dòng điện chạy trong đoạn mạch là i = Iocos(ωt + φi ).

• Định luật Ôm: Io = Uo / R

• Độ lệch pha φ = φu - φi : ta nói dòng điện cùng pha với hiệu điện thế

Các bài toán thường gặp:

Kiểu 1: Giá trị hiệu dụng

• Định luật ôm: I = U / R

• Độ lệch pha: φ = φu - φi

Kiểu 2: Bài toán liên quan tới nhiệt lượng

Khi cho dòng điện xoay chiều chạy qua điện trở R thì có sự tỏa nhiệt trên điện trở R theo hiệu ứng Junlenxo: Q = I2Rt .

Lượng nhiệt tỏa ra bị nước hấp thụ hết thì: Q = I2Rt = mc(t2 - t2)

• m là khối lượng nước (kg).

• c là nhiệt dung riêng của nước (kJ.kg-1 ).

• Δt = t2 - t2 là độ biến thiên nhiệt độ ( độ tăng hay giảm nhiệt độ của nước).

Nếu hiệu suất của nước hấp thụ nhiệt không đạt 100% thì

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

Kiểu 3: Bài toán liên quan tới bóng đèn

Khi cho dòng điện xoay chiều chạy qua bóng đèn thì ta có thể áp dụng một cách tương tự cho dòng điện chạy qua điện trở trong.

Từ số ghi trên bóng đèn cho ta biết công suất định mức Pdm và hiệu điện thế định mức Udm . Từ đó ta có thể tính được:

• Điện trở của bóng đèn R = U2/P

• Cường độ dòng điện định mức: I = P/U

Lưu ý:

• Bóng sáng bình thường khi dòng điện chạy qua bóng bằng dòng điện định mức của bóng.

• Nếu các bóng mắc song song thì Vật Lý lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lý 12 có đáp án

• Nếu các bóng mắc nối tiếp thì Vật Lý lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lý 12 có đáp án

2. Ví dụ

Ví dụ 1. Đặt điện áp xoay chiều u = U√2cos(ωt) vào hai đầu một điện trở thuần R = 110 Ω thì cường độ dòng điện qua điện trở có giá trị hiệu dụng bằng 2A. Giá trị của U bằng:

A. 220 V.

B. 220√2 V.

C. 110 V.

D. 110√2 V.

Hướng dẫn:

Hiệu điện thế hiệu dụng cần tìm:

U = IR = 2.110 = 220 V

Chọn A

Ví dụ 2: Một dòng điện xoay chiều có cường độ tức thời i = 4√2cos(100πt) A đi qua một điện trở R = 7 Ω. Nhúng R vào một bình chứa m = 1,2 kg nước. Hỏi sau thời gian 10 phút nhiệt độ nước trong bình tăng bao nhiệt độ. Biết hiệu suất của quá trình đun nước là H = 90% và nhiệt dung riêng của nước là c = 4,2 (kJ/kg.Cο ).

A. 20οC

B. 25οC

C. 10οC

D. 12οC

Hướng dẫn:

Sử dụng công thức tính nhiệt lượng, ta có:

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

Cách giải bài tập Mạch điện xoay chiều chỉ có cuộn cảm thuần L

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

Cách giải bài tập Mạch điện xoay chiều chỉ có tụ điện C

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

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

• Độ lệch pha là φ = φu - φi = -π/2: Hiệu điện thế chậm pha hơn dòng điện là π/2.

Kiểu 1: Xác định điện dung C, tần số f.

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

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

Lưu ý:

• Khi ghép tụ nối tiếp thì điện dụng của bộ tụ được xác định

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

• Khi ghép tụ song song thì điện dung của bộ tụ được xác định: Cb = C1 + C2 + ... + Cn

• Điện dung của tụ phẳng được đặt trong môi trường có hằng số điện môi ε:

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

Trong đó: ε là hằng số điện môi và d là khoảng cách giữa hai bản tụ và S là diện tích đối diện giữa các bản tụ

2. Ví dụ

Ví dụ 1: Một tụ điện khi mắc vào nguồn u = U√2 cos(100πt + π) (với u tính bằng V và t tính bằng s) thì cường độ dòng điện hiệu dụng qua mạch là 2 A. Nếu mắc tụ vào nguồn điện u = U.cos(120πt + π/2) V thì cường độ dòng điện hiệu dụng qua mạch là bao nhiêu?

A. 1,2√2 A.

B. 1,2 A.

C. 2 A.

D. 3,5 A.

Hướng dẫn:

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

Ví dụ 2: Đặt điện áp u = Uocos(100πt – π/6) ( t tính bằng s) vào hai đầu một tụ điện có điện dung 1/5π mF. Ở thời điểm điện áp giữa hai đầu tụ điện là 200 V thì cường độ dòng điện trong mạch là 3,0 A. Biểu thức cường độ dòng điện trong mạch là

A. i = 5cos(100πt + π/3) A.

B. i = cos(100πt + π/3) A.

C. i = 5cos(100πt - π/6) A.

D. i = cos(100πt - π/6) A.

Hướng dẫn:

Do u và i vuông pha nên ta có:

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

Và i nhanh pha hơn u là π/2 nên ta có phương trình: i = 5cos(100πt + π/3) A.

Chọn A

Ví dụ 3: Đặt vào hai đầu tụ có điện dung C = 1/5π mF một điện áp có dạng u = 150√2 cos(100πt)V. Tính cường độ dòng điện khi điện áp bằng 75√2 (V). Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

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

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

Giới thiệu kênh Youtube VietJack

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

CHỈ CÒN 250K 1 KHÓA HỌC BẤT KÌ, VIETJACK HỖ TRỢ DỊCH COVID

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

Tổng đài hỗ trợ đăng ký khóa học: 084 283 45 85




Các loạt bài lớp 12 khác