Đại cương về dòng điện xoay chiều, các dạng bài tập và phương pháp giải được thầy Nguyễn Thành Nam biên soạn giúp cho các em học sinh có thể hiểu rõ nhất từ tổng quan tới chi tiết các kiến thức về điện xoay chiều. Tài liệu chia sẻ đầy đủ phương pháp giải quyết các dạng bài từ cơ bản tới nâng cao trong chương dòng điện xoay chiều Show
A. Tóm tắt lý thuyếtI. Cách tạo ra suất điện động xoay chiều1. Từ thông gởi qua khung dây 2. Suất điện động xoay chiều II. Điện áp xoay chiều - Dòng điện xoay chiều1. Biểu thức điện áp tức thời 2. Khái niệm về dòng điện xoay chiều - Lý thuyết - Cách tạo ra dòng điện xoay chiều 3. Độ lệch pha giữa điện áp u và cường độ dòng điện i 4. Giá trị hiệu dụng 5. Nhiệt lượng tỏa ra trên điện trở R 6. Công suất tỏa nhiệt trên R khi có dòng điện xoay chiều chạy qua B. Các dạng bài tập đại cương điện xoay chiềuDạng 1: Xác định suất điện động cảm ứng Dạng 2: Hướng dẫn giải dạng bài điện xoay chiều bằng mối quan hệ giữa dao động điều hòa và chuyển động tròn đều Dạng 3: Điện lượng qua tiết diện dây dẫn Chủ đề II: Viết biểu thức của U hoặc I
II. Mạch điện không phân nhánh (RLC) III. Phương pháp dùng số phức tìm biểu thức i hoặc u với máy tính Chủ đề III: Quan hệ giữa các điện áp hiệu dụng
II. Phương pháp giải bằng máy tính bỏ túi Chủ đề IV: Công suất tiêu thụ trong mạch điện xoay chiềuI. Công suất mạch điện xoay chiều không phân nhánh RLC1. Công suất tiêu thụ trong mạch RLC không phân nhánh 2. Ý nghĩa của hệ số công suất 3. Các dạng bài tập II. Mạch không phân nhánh RLrC (Cuộn dây không thuần cảm có r)1. Công suất tiêu thụ trong mạch RrLC không phân nhánh (cuộn dây là L,r) 2. Công suất tiêu thụ cực đại của cả đoạn mạch R thay đổi 3. Công suất tiêu thụ cực đại trên R 4. Tổng hợp các công thức giải nhanh (Slide trang 72) III. Hệ số công suất mạch điện xoay chiều không phân nhánhHướng dẫn xác định hệ số công suất bằng máy tính bỏ túi Chủ đề V: Cuộn dây không cảm thuần có điện trở hoạt động (Cuộn r, L)1. Xét cuộn dây không cảm thuần 2. Mạch RLrC không phân nhánh 3. Ví dụ và các dạng bài tập Chủ đề VI: Hiện tượng cộng hưởng điện1. Phương pháp chung giải bài tập (Slide trang 81) 2. Một số ví dụ và các dạng bài Chủ đề VII: Độ lệch pha1. Phương pháp chung giải bài tập (Slide trang 84) 2. Xác định các đại lượng khi biết hai đoạn mạch có điện áp cùng phan, vuông pha 3. Xác định các đại lượng khi biết hai đoạn mạch có điện áp lệch pha góc bất kỳ Chủ đề VIII: Bài toán ngược xác định R, L, C1. Phương pháp chung giải bài tập (Slide trang 100) 2. Ví dụ và các dạng bài tập Chủ đề IX: Cực trị - Xác định giá trị cực đại của điện áp hiệu dụng khi thay đổi thông số của mạch1. Các công thức của điện áp hiệu dụng cực đại khi thông số của mạch thay đổi (Slide trang 107) 2. Công thức thường gặp cần nhớ khi L, C, f thay đổi (không cộng hưởng) (slide trang 107) 3. Phương pháp giải dạng bài tập xác định giá trị cực đại Umax khi thay đổi L, C hoặc f 4. Các công thức cực trị trong điện xoay chiều (Slide trang 112) Chủ đề X: Bài toán hộp đen X1. Một số lưu ý 2. Phương pháp giải bài tập (Slide trang 154) Phụ lục: Toàn bộ các công thức điện xoay chiều (Slide trang 171)Để xem chi tiết toàn bộ kiến thức và phương pháp giải các dạng bài về điện xoay chiều, các em học sinh có thể xem và download tài liệu phía bên dưới. Phần Dòng điện xoay chiều Vật Lí lớp 12 sẽ tổng hợp Lý thuyết, trên 20 dạng bài tập chọn lọc có trong Đề thi THPT Quốc gia và trên 1000 bài tập trắc nghiệm có lời giải. Vào Xem chi tiết để theo dõi các dạng bài Dòng điện xoay chiều hay nhất tương ứng. Tổng hợp Lý thuyết Chương Dòng điện xoay chiều
Chủ đề: Đại cương về dòng điện xoay chiều
Chủ đề: Mạch điện xoay chiều chỉ có 1 phần tử
Chủ đề: Mạch xoay chiều RLC mắc nối tiếp
Chủ đề: Công suất của mạch điện xoay chiều
Chủ đề: Mạch điện xoay chiều có R, L, C, f, ω thay đổi
Chủ đề: Phương pháp giản đồ vectơ trong dòng điện xoay chiều
Chủ đề: Máy phát điện - Máy biến áp - Truyền tải điện năng
Bài tập trắc nghiệm Dòng điện xoay chiều
Cách xác định các đại lượng đặc trưng của dòng điện xoay chiềuA. Phương pháp & Ví dụ1. Phương pháp Phương trình tổng quát của dòng điện xoay chiều: i = Iocos(ωt + φ) i: giá trị của cường độ dòng điện tại thời điểm t, được gọi là giá trị tức thời của i (cường độ tức thời). Io > 0: giá trị cực đại của i (cường độ cực đại). ω > 0: tần số góc. f: tần số của i. T: chu kì của i. (ωt + φ): pha của i. φ: pha ban đầu (tại thời điểm t = 0). Tại thời điểm t, dòng điện đang tăng nghĩa là i' > 0 và ngược lại. Giá trị hiệu dụng : Ngoài ra, đối với dòng điện xoay chiều, các đại lượng như điện áp, suất điện động, cường độ điện trường, … cũng là hàm số sin hay cosin của thời gian, với các đại lượng này Nhiệt lượng toả ra trên điện trở R trong thời gian t nếu có dòng điện xoay chiều i(t) = Iocos(ωt + φi) chạy qua là Q = RI2t Công suất toả nhiệt trên R khi có dòng điện xoay chiều chạy qua P = RI2 2. Ví dụ Ví dụ 1. Một dòng điện xoay chiều có cường độ i = 2√2cos(100πt + π/6). Chọn phát biểu sai.
Lời giải: Dòng xoay chiều có i = 2√2cos(100πt + π/6), quy về dạng i = Iocos(ωt + φ) ta có: Io = 2√2 → I = 2(A) ω = 100π (rad/s) → f = ω/2n = 50(Hz), T = 1/f = 0,02(s) φ = π/6 Căn cứ vào đó ta thấy đáp án C là đáp án cần chọn. Ví dụ 2. Hãy xác định đáp án đúng. Dòng điện xoay chiều i = 10 cos100πt (A),qua điện trở R = 5 .Nhiệt lượng tỏa ra sau 7 phút là : A .500J. B. 50J . C.105KJ. D.250 J Lời giải: Nhiệt lượng tỏa ra áp dụng công thức: Q = RI2t. Đáp án C. Ví dụ 3: biểu thức cường độ dòng điện là i = 4.cos(100πt - π /4) (A). Tại thời điểm t = 0,04 s cường độ dòng điện có giá trị là
Lời giải: Phương trình cường độ dòng điện: i = 4cos(100πt - π/4) . Thay t = 0,04s vào ta có: i = 4cos(100π.0,04 - π/4) = 4cos(15π/4) = 2√2(A) Vậy đáp án là B. Cách giải bài tập Mạch điện xoay chiều chỉ có điện trở thuần RA. Phương pháp & Ví dụ1. 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 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 • Nếu các bóng mắc nối tiếp thì 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:
Lời giải: 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 ).
Lời giải: Sử dụng công thức tính nhiệt lượng, ta có: Cách tính tổng trở của đoạn mạch RLC mắc nối tiếpA. Phương pháp & Ví dụ1. Phương pháp Biểu thức tổng trở của đoạn mạch: Giải thích • Z là tổng trở; đơn vị là Ω. • R là điện trở; đơn vị là Ω. • ZL = ωL là cảm kháng; đơn vị là Ω. • ZC = 1 / ωC là dung kháng; đơn vị là Ω. Lưu ý: • Nếu khuyết phần tử nào thì “ngầm hiểu” giá trị đại lượng đó bằng 0. • Khi nhiều điện trở ghép nối tiếp hoặc song song với nhau thì ta vận dụng công thức • Khi nhiều cuộn cảm ghép nối tiếp hoặc song song với nhau thì ta vận dụng công thức: • Khi nhiều tụ điện ghép nối tiếp hoặc song song với nhau thì ta vận dụng công thức: 2. Ví dụ Ví dụ 1: Cho đoạn mạch xoay chiều gồm R = 40Ω cuộn cảm thuẩn có độ tự cảm L = 0,4/π H và tụ điện có điện dung 10-4π (F) mắc nối tiếp. Hai đầu đoạn mạch mắc vào nguồn xoay chiều có tần số 50Hz. Tổng trở của mạch là
Lời giải: Ta có: Áp dụng công thức về tổng trở ta có: Vậy tổng trở là 72 Ω Chọn B. Ví dụ 2: Trong một buổi trao quả bóng vàng FiFa năm 2012, ban tổ chức không biết chọn ai trong bốn cái tên Cristiano Ronaldo, Messi, Andes Iniesta và Casillas để được nhận quả bóng vàng nên sau một hồi trao đổi. Bản tổ chức đưa ra câu hỏi phụ: Đặt một mạch nối tiếp RLC vào một mạng điện xoay chiều, biết ZL < ZC . Nếu bây giờ tăng tần số một lượng nhỏ thì sao
Bạn thấy phương án trên hẳn đã biết ai là cầu thủ nhận được quả bóng vòng năm 2012 rồi chứ? Lời giải: ZL < ZC Khi ω↑ thì ta suy ra ωL↑; 1/ ωC ↑ Do đó nhưng vẫn nhỏ hơn 0 (vì chỉ tăng 1 lượng nhỏ). Vậy tổng trở của mạch giảm. Chọn B Bài tập bổ sungCâu 1: Dòng điện có cường độ 2A chạy qua một vật dẫn có điện trở 200 Ω. Nhiệt lượng tỏa ra trên vật dẫn đó trong 40s là
Câu 2: Một tụ điện có điện dung không đổi khi mắc vào mạng điện 110V – 60 Hz thì cường độ dòng điện hiệu dụng trong mạch là 1,5A. Khi mắc tụ điện đó vào mạng điện 220V – 50Hz thì cường độ dòng điện hiệu dụng trong mạch là
Câu 3: Cho đoạn mạch điện xoay chiều chỉ có tụ điện với điện dung C. Tại thời điểm t1 điện áp và dòng điện qua tụ điện có giá trị lần lượt là 40V; 1A. Tại thời điểm t2 điện áp và dòng điện qua tụ điện có giá trị lần lượt là 50V; 0,6A. Dung kháng của mạch có giá trị là
Câu 4: Đặt vào hai đầu một cuộn dây thuần cảm một hiệu điện thế xoay chiều có giá trị hiệu dụng U không đổi và tần số f thay đổi. Khi f = 50Hz thì cường độ hiệu dụng qua cuộn dây là 2A. Để cường độ hiệu dụng qua cuộn dây bằng 4A thì tần số của dòng điện phải bằng bao nhiêu?
Câu 5: Một mạch dao động LC lí tưởng gồm cuộn cảm thuần có độ tự cảm không đổi, tụ điện có điện dung C thay đổi. Khi C = C1 thì tần số dao động riêng của mạch là 6MHz và khi C = C2 thì tần số dao động riêng của mạch là 8MHz. Nếu C = 2C1 + 3C2 thì tần số dao động riêng của mạch là
Câu 6: Đặt một điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng không đổi và tần số f thay đổi được vào hai đầu một cuộn tụ điện. Khi f = 50Hz thì cường độ dòng điện qua tụ điện có giá trị hiệu dụng bằng 3A. Khi f = 60Hz thì cường độ dòng điện qua tụ điện có giá trị hiệu dụng bằng
Câu 7: Khi tần số dòng điện xoay chiều chạy qua đoạn mạch chỉ chứa tụ điện tăng lên 4 lần thì dung kháng của tụ điện
Câu 8: Dòng điện xoay chiều qua đoạn mạch chỉ có cuộn cảm hay tụ điện giống nhau ở điểm nào
Câu 9: Đặt điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng 120V vào hai đầu một tụ điện thì dòng điện trong mạch có cường độ hiệu dụng là 4A. Dung kháng của tụ điện có giá trị bằng
Câu 10: Đặt điện áp xoay chiều vào hai đầu đoạn mạch điện chỉ chứa một trong các linh kiện: điện trở, tụ điện, cuộn cảm thuần và diot thì cường độ dòng điện trong mạch sớm pha π/2 so với điện áp hai đầu đoạn mạch. Đoạn mạch này chứa |
