Cách viết biểu thức Cường độ dòng điện, hiệu điện thế trong Dòng điện xoay chiều hay, chi tiết



A. Phương pháp & Ví dụ

1. Phương pháp

Để viết biểu thức cần xác định:

- Biên độ, tần số, pha ban đầu

- Viết uR, uL, uC, uRL, uRC, uLC,... ta tìm pha của i hoặc viết biểu thức của i trước rồi sử dụng độ lệch pha của uR, uL, uC, uRL, uRC, uLC,... so với i để suy ra biểu thức

Chú ý:

- Phương trình u và i: i = Iocos(ωt + φi) và u = Uocos(ωt + φu).

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

ZL > ZC thì u nhanh pha hơn i

ZL < ZC thì u chậm pha hơn i.

2. Ví dụ

Ví dụ 1: Khi đặt hiệu điện thế u = 120√2cos100πt (V) vào 2 đầu đoạn mạch nối tiếp gồm điện trở 150Ω , tụ điện có điện dung 200μ/π F và cuộn cảm thuần có độ tự cảm 2/π H . Biểu thức cường độ dòng điện trong đoạn mạch là:

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

Hướng dẫn:

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

Cường độ dòng điện cực đại:

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

Độ lệch pha giữa u và i:

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

Suy ra phương trình:

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

Đáp án D

Ví dụ 2: Đặt điện áp u = 100cos(100πt) (V) vào 2 đầu mạch điện RLC nối tiếp. Điện trở R = 50√3Ω , L là cuộn dây thuần cảm có L = 1/π H , điện dung C = 10-3/5π F , viết biểu thức điện áp 2 đầu RC.

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

Hướng dẫn:

    + Cảm kháng: ZL = ωL = 100Ω, dung kháng: ZC = 1/ ωC = 50Ω .

Tổng trở:

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

Độ lệch pha giữa u và i:

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

Độ lệch pha của URC so với i:

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

Đáp án A.

Ví dụ 3: Cho mạch điện xoay chiều gồm điện trở thuần R = 10Ω , cuộn dây thuần cảm L và tụ điện C = 10-3/2π F mắc nối tiếp. Biểu thức của điện áp giữa 2 bản tụ là uC = 50√2cos(100πt - 0,75π)(V) . Viết biểu thức cường độ dòng điện chạy trong mạch.

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

Hướng dẫn:

Ta có:

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

Độ lệch pha của tụ điện so với cường độ dòng điện trong mạch là: φ = -π/2

Do đó phương trình cường độ dòng điện là:

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

Đáp án B.

B. Bài tập trắc nghiệm

Câu 1. Đặt điện áp u = 120√2cos100πt (V) vào hai đầu đoạn mạch nối tiếp gồm điện trở 150 Ω, tụ điện có điện dung 200/π μF và cuộn cảm thuần có độ tự cảm 2/π H. Biểu thức cường độ dòng điện trong đoạn mạch là

A. i = 1,8cos(100πt + π/4 ) (A).

B. i = 1,8cos(100πt - π/4 ) (A).

C. i = 0,8cos(100πt + π/4 ) (A).

D. i = 0,8cos(100πt - π/4 ) (A).

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

Chọn D.

Câu 2. Khi đặt hiệu điện thế không đổi 30 V vào hai đầu đoạn mạch gồm điện trở thuần mắc nối tiếp với cuộn cảm thuần có độ tự cảm 1/(4π) H thì dòng điện trong đoạn mạch là dòng điện một chiều có cường độ 1 A. Nếu đặt vào hai đầu đoạn mạch này điện áp u = 150√2cos120πt (V) thì biểu thức của cường độ dòng điện trong đoạn mạch là

A. i = 5√2cos(120πt - π/4) (A).

B. i = 5cos(120πt + π/4) (A).

C. i = 5√2cos(120πt + π/4) (A).

D. i = 5cos(120πt - π/4) (A).

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

Chọn D.

Câu 3. (ĐH 2009). Đặt điện áp xoay chiều vào hai đầu đoạn mạch có R, L, C mắc nối tiếp. Biết R = 10 Ω, cuộn cảm thuần có L = 1/(10π) H, tụ điện có C = 10-3/(2π) F và điện áp giữa hai đầu cuộn cảm thuần là uL = 20√2cos(100πt + π/2 ) (V). Biểu thức điện áp giữa hai đầu đoạn mạch là

A. u = 40√2cos(100πt + π/4 ) (V).

B. u = 40√2cos(100πt - π/4 ) (V).

C. u = 40cos(100πt + π/4 ) (V).

D. u = 40cos(100πt - π/4 ) (V).

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

Chọn D.

Câu 4. Một mạch điện xoay chiều mắc nối tiếp gồm điện trở thuần R = 15Ω, cuộn thuần cảm có cảm kháng ZL = 25 Ω và tụ điện có dung kháng ZC = 10 Ω. Nếu dòng điện qua mạch có biểu thức i = 2√2cos(100πt + π/4) (A) thì biểu thức điện áp hai đầu đoạn mạch là

A. u = 60cos(100πt + π/2) (V)

B. u = 30√2cos(100πt + π/4) (V)

C. u = 60cos(100πt - π/4) (V)

D. u = 30√2cos(100πt - π/2) (V)

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

Chọn A

Câu 5. Mạch điện xoay chiều gồm điện trở 30 Ω, cuộn dây có điện trở thuần 30 Ω và có cảm kháng 40 Ω, tụ điện có dung kháng 10 Ω. Dòng mạch chính có biểu thức i = 2cos(100πt + π/6) (A) (t đo bằng giây). Viết biểu thức điện áp giữa hai đầu đoạn mạch chứa cuộn dây và tụ điện.

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 D

Câu 6. Một cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm 1/π (H) và tụ điện có điện dung 2.10-4/π (F) ghép nối tiếp, rồi nối hai đầu đoạn mạch vào nguồn có điện áp u = 100√2cos(100πt + π/6) (V). Dòng điện qua mạch là

A. i = 2cos(100πt + π/2) (A)

B. i = 2cos(100πt - π/2) (A)

C. i = 2√2cos(100πt - π/3) (A)

D. i = 2√2cos(100πt + π/2) (A)

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

Chọn C

Câu 7. Một đoạn mạch gồm cuộn dây có độ tự cảm 0,6/π (H) mắc nối tiếp với một tụ điện có điện dung 1/(14π) (mF). Đặt vào hai đầu đoạn mạch một điện áp xoay chiều có biểu thức: u = 160cos(100πt - π/12) (V) thì công suất tiêu thụ trong mạch là 80 W. Biểu thức cường độ dòng điện trong mạch là

A. i = 2cos(100πt - π/6) (A)

B. i = √2cos(100πt + π/6) (A)

C. i = √2cos(100πt + π/4) (A)

D. i = √2cos(100πt - π/4) (A)

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

Chọn B

Câu 8. Đặt điện áp xoay chiều u = 10cos(100πt + π/4) (V) vào hai đầu đoạn mạch nối tiếp gồm một tụ điện có dung kháng 30 Ω, điện trở thuần R = 10 Ω và cuộn dây có điện trở thuần 10 Ω có cảm kháng 10 Ω. Viết biểu thức điện áp giữa hai đầu cuộn dây

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

Câu 9. (ĐH-2009) Đặt điện áp xoay chiều vào hai đầu đoạn mạch có R, L, C mắc nối tiếp. Biết R = 10 Ω, cuộn cảm thuần có L = 0,1/π (H), tụ điện có C = 0,5/π (mF) và điện áp giữa hai đầu cuộn cảm thuần là uL = 20√2cos(100πt + π/2) (V). Biểu thức điện áp giữa hai đầu đoạn mạch là

A. u = 40cos(100πt + π/4) (V)

B. u = 40cos(100πt - π/4) (V)

C. u = 40√2cos(100πt + π/4) (V)

D. u = 40√2cos(100πt - π/4) (V)

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

Điện áp u trễ hơn i là π/4 mà i trễ pha hơn uL là π/2 nên u trễ pha hơn uL là 3π/4 và

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

Chọn B

Câu 10. Đoạn mạch xoay chiều không phân nhánh gồm các phần tử theo đúng thứ tự: điện trở thuần 30 (Ω), cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm 0,6/π (H) và tụ điện có điện dung 100/π (μF). Điện áp giữa trên đoạn mạch chỉ gồm cuộn cảm và tụ điện có biểu thức uLC = 160cos(100πt - π/3) (V) (t đo bằng giây). Biểu thức dòng điện qua mạch là

A. i = 4√2cos(100πt + π/6) (A)

B. i = 4cos(100πt + π/3) (A)

C. i = 4cos(100πt - π/6) (A)

D. i = 4cos(100πt + π/6) (A)

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

Chọn D

Câu 11. (ĐH-2010) Đặt điện áp u = U0cosωt vào hai đầu đoạn mạch gồm điện trở thuần R, cuộn cảm thuần có độ tự cảm L và tụ điện có điện dung C mắc nối tiếp. Gọi i là cường độ dòng điện tức thời trong đoạn mạch; u1, u2 và u3 lần lượt là điện áp tức thời giữa hai đầu điện trở, giữa hai đầu cuộn cảm và giữa hai đầu tụ điện. Hệ thức đúng là

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

Chỉ u1 cùng pha với i nên i = u1/R. Chọn C

Câu 12. Một đoạn mạch gồm cuộn dây có điện trở thuần 100√3 Ω, có độ tự cảm L nối tiếp với tụ điện có điện dung 0,00005/π (F). Đặt vào hai đầu đoạn mạch một điện áp xoay chiều u = U0cos(100πt - π/4) (V) thì biểu thức cường độ dòng điện tức thời qua mạch i = √2cos(100πt - π/12) (A). Xác định L.

A. L = 0,4/π (H)     B. L = 0,6/π (H)

C. L = 1/π (H)     D. L = 0,5/π (H)

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

Chọn C

Câu 13. Đặt điện áp xoay chiều u = U√2cos100πt (V) vào hai đầu đoạn mạch nối tiếp gồm điện trở R = 50 Ω, cuộn cảm thuần L và tụ điện C thì dòng điện qua mạch có biểu thức i = 2√2cos(100πt + π/4) (A). Gọi UL và UC lần lượt là điện áp hiệu dụng trên L và trên C. Hệ thức đúng là

A. UL - UC = 100 V     B. UC - UL = 100 V

C. UL - UC = 50√2 V     D. UC - UL = 100√2 V

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

Chọn B

Câu 14. Điện áp đặt u = U0cos(ωt + π/4) (V) vào hai đầu đoạn mạch gồm điện trở thuẩn R và cuộn cảm thuần có độ tự cảm L mắc nối tiếp thì cường độ dòng điện qua đoạn mạch là i = I0sin(ωt + 5π/12) (A). Tỉ số điện trở thuần R và cảm kháng của cuộn cảm là

A. 1/√3     B. 1     C. 0,5√3     D. √3

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

Chọn A

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-rlc-mac-noi-tiep.jsp


Các loạt bài lớp 12 khác
Khóa học 12