Bùi Khánh Thu
Member
- Xu
- 25,443
Ở bài 13 chúng ta đã nghiên cứu các mạch điện xoay chiều sơ cấp chỉ gồm một loại phần tử. Để hiểu hơn về các phần tử khác loại mắc nối tiếp nhau trong mạch điện xoay chiều chúng ta cùng tham khảo lời giải chi tiết cho một số bài tập ở bài 14: mạch có R, L, C mắc nối tiếp nhé
Bài 1 (trang 79 SGK Vật Lý 12): Phát biểu định luật Ôm đối với mạch điện xoay chiều có R, L, C mắc nối tiếp.
Lời giải:
Định luật Ôm của dòng điện xoay chiều của đoạn mạch R, L, C mắc nối tiếp: “Cường độ hiệu dụng trong mạch R, L, C mắc nối tiếp có giá trị bằng thương số của điện áp hiệu dụng giữa hai đầu mạch và tổng trở của mạch.”
Biểu thức: I= U/Z
Bài 2 (trang 79 SGK Vật Lý 12): Dòng nào có cột A tương ứng với dòng nào ở cột B?
Lời giải:
Kết cột A tương ứng cột B.
1 – e)
2 – c)
3 – a)
4 – a)
5 – c)
6 – f)
Bài 3 (trang 79 SGK Vật Lý 12): Trong mạch điện xoay chiều nối tiếp, cộng hưởng là gì? Đặc trưng của cộng hưởng?
Lời giải:
+ Cộng hưởng điện là hiện tượng trong mạch R, L, C mắc nối tiếp có cường độ dòng điện trong mạch đạt giá trị cực đại khi cảm kháng và dung kháng có giá trị bằng nhau (ZL = ZC)
+ Đặc điểm: Tổng trở mạch Z = R là nhỏ nhất và I = U/R là lớn nhất.
Dòng điện i cùng pha với điện áp u
U = UR
UL = Uc
Bài 4 (trang 79 SGK Vật Lý 12): Mạch điện xoay chiều gồm có R = 20Ω mắc nối tiếp với tụ điện C = 1/2000π F. Tìm biểu thức cường độ tức thời i, biết u = 60√2cos100πt (V).
Lời giải:
Mạch R nối tiếp tụ điện thì i sớm pha so với u một góc φ. Ta có u = 60√2cos100πt
→ i = I0cos(100πt + φi)
Tan φ = -Zc/R=-20/20=-1 => φ= -π/4
→ φ = φu – φi → φi = φu – φ = 0 – (-π/4) = π/4
Vậy i = 3cos(100πt + π/4) (A)
Bài 5 (trang 79 SGK Vật Lý 12): Mạch điện xoay chiều gồm có R = 30Ω nối tiếp với cuộn cảm: L = 0,3/π H. Cho điện áp tức thời giữa hai đầu mạch u = 120√2cos100πt (V). Viết biểu thức của i.
Lời giải:
Cảm kháng: ZL = L.ω = 100π.(0,3/π) = 30ω.
Mạch R nối tiếp với cuộn cảm thì i trễ pha so với u một góc φ.
Ta có u = 120√2cos100πt (V) → i = I0cos(100πt + φi)
Tan φ= ZL/R=30/30=1 => φ=π/4
→ φ = φu – φi → φi = φu – φ = 0 – π/4 = – π/4
Vậy i = 4cos(100πt – π/4) (A)
Bài 6 (trang 79 SGK Vật Lý 12): Mạch điện xoay chiều gồm điện trở R = 30Ω nối tiếp với một tụ điện C. Cho biết điện áp hiệu dụng giữa hai đầu mạch bằng 100V, giữa hai đầu tụ điện bằng 80V, tính ZC và cường độ hiệu dụng I.
Lời giải:
Mạch R nối tiếp với C nên UR→ và UC→ vuông góc với nhau.
Ta có:
-> I=Ur/R= 60/30=2 A => zc = Uc/I= 80/2=40Ω
Bài 7 (trang 80 SGK Vật Lý 12): Mạch điện xoay chiều gồm điện trở R = 40Ω ghép nối tiếp với cuộn cảm L. Cho biết điện áp tức thời hai đầu mạch u = 80cos100πt (V) và điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn cảm UL = 40V.
a) Xác định ZL
b) Viết biểu thức của i.
Lời giải:
Mạch R nối tiếp với L.
u = 80cos100πt (V); R = 40ω; UL = 40V; U = U0/√2 = 40√2V
a) Vì uL nhanh pha hơn cường độ dòng điện i một góc π/2, và uR đồng pha với i nên U→R và U→L vuông góc với nhau.
Ta có:
-> I= Ur/R= 40/40=1 A => ZL = UL/I =40/1=40 Ω
b) Biểu thức của i, đoạn mạch R, L thì i trễ pha so với u một góc φ
Ta có: u = 80cos100πt (V) ⇒ i = I0cos(100πt + φi); Với I0 = I√2 = √2 (A)
→ φ = φu – φi → φi = φu – φ = 0 – π/4 = – π/4
Vậy i = √2cos(100πt – π/4) (A)
Bài 8 (trang 80 SGK Vật Lý 12): Mạch điện xoay chiều gồm có: R = 30Ω, C = 1/5000π F, L = 0,2/π H. Biết hiệu áp tức thời hai đầu mạch u = 120√2cos100πt (V). Viết biểu thức của i.
Lời giải:
R = 30Ω, C = 1/5000π F
-> Zc= 1/Cw= 50Ω
L = 0,2/π H → ZL = Lω = 20Ω
Tổng trở:
Z= √R^2 + (ZL - Zc)^2 =30√2 Ω
Biểu thức của i:
Ta có: u = 120√2cos100πt (V) → i = I0cos(100πt + φi)
Với
I0= U0/Z= 120√2/30√2 = 4A
→ φ = φu – φi → φi = φu – φ = 0 – (-π/4) = π/4 rad
Vậy i = 4cos(100πt + π/4) (A)
Bài 9 (trang 80 SGK Vật Lý 12): Mạch điện xoay chiều gồm có R = 40Ω, C = 1/4000π F , L = 0,1/π H. Biết hiệu áp tức thời hai đầu mạch u = 120√2cos100πt (V).
a) Viết biểu thức của i.
b) Tính UAM (H.14.4)
Lời giải:
Ta có: R = 40Ω, C = 1/4000π F
--> Zc= 1/Cw= 40 Ω
L = 0,1/π → ZL = Lω = 10Ω
Tổng quát:
Z= √R^2 + (ZL - Zc)^2 = √40^2 + (10-40)^2 = 50Ω
a) Biểu thức của i:
Ta có: u = 120√2cos100πt (V) → i = I0cos(100πt + φi)
Với
I0= U0/Z= 120√2 /50 = 2,4√2 A
→ φ = φu – φi → φi = φu – φ = 0 – (- 0,6435) = 0,6435 rad
Vậy i = 2,4√2cos(100πt + 0,6435) (A)
b) Điện áp hiệu dụng ở hai đầu AM:
Bài 10 (trang 80 SGK Vật Lý 12) Cho mạch điện xoay chiều R = 20Ω, L = 0,2/π H và C = 1/2000π F. Biết điện áp tức thời hai đầu mạch u = 80cosωt (V), tính ω để trong mạch có cộng hưởng. Khi đó viết biểu i.
Lời giải:
+ Mạch cộng hưởng thì: ZL = ZC ↔ ω2LC = 1
-> w= 1/ căn LC = 100π (rad/s)
+ Biểu thức của i:
Vì mạch R, L, C cộng hưởng ⇒ i cùng pha với u
Ta có: u = 80cosωt → i = I0cos(ωt)
Với I0 = U0/R= 80/20 = 4A
và ω = 100π rad/s → i = 4cos(100πt) (A)
Bài 11 (trang 80 SGK Vật Lý 12): Chọn câu đúng.
Đoạn mạch có R, L, C mắc nối tiếp có R = 40Ω, 1/C.ω = 20Ω, ωL = 60Ω. Đặt vào hai đầu mạch điện áp u = 240√2cos100πt (V). Cường độ dòng điện tức thời trong mạch là:
A. i = 3√2cos100πt (A) B. 6cos(100πt + π/4) (A)
C. i = 3√2 cos(100πt – π/4) (A) D. 6cos(100πt – π/4) (A)
Bài 12 (trang 80 SGK Vật Lý 12): Chọn đáp án đúng.
Đoạn mạch có R, L, C mắc nối tiếp có R = 40Ω, 1/C.ω = 30Ω, ωL = 30Ω. Đặt vào hai đầu mạch điện áp u = 120√2cos100πt (V). Cường độ dòng điện tức thời trong mạch là:
A. i = 3cos(100πt – π/2) (A) B. 3√2 (A)
C. i = 3cos(100πt) (A) D. 3√2cos(100πt ) (A)
Bài 14: Mạch có R, L, C mắc nối tiếp
Bài 1 (trang 79 SGK Vật Lý 12): Phát biểu định luật Ôm đối với mạch điện xoay chiều có R, L, C mắc nối tiếp.
Lời giải:
Định luật Ôm của dòng điện xoay chiều của đoạn mạch R, L, C mắc nối tiếp: “Cường độ hiệu dụng trong mạch R, L, C mắc nối tiếp có giá trị bằng thương số của điện áp hiệu dụng giữa hai đầu mạch và tổng trở của mạch.”
Biểu thức: I= U/Z
Bài 2 (trang 79 SGK Vật Lý 12): Dòng nào có cột A tương ứng với dòng nào ở cột B?
Lời giải:
Kết cột A tương ứng cột B.
1 – e)
2 – c)
3 – a)
4 – a)
5 – c)
6 – f)
Bài 3 (trang 79 SGK Vật Lý 12): Trong mạch điện xoay chiều nối tiếp, cộng hưởng là gì? Đặc trưng của cộng hưởng?
Lời giải:
+ Cộng hưởng điện là hiện tượng trong mạch R, L, C mắc nối tiếp có cường độ dòng điện trong mạch đạt giá trị cực đại khi cảm kháng và dung kháng có giá trị bằng nhau (ZL = ZC)
+ Đặc điểm: Tổng trở mạch Z = R là nhỏ nhất và I = U/R là lớn nhất.
Dòng điện i cùng pha với điện áp u
U = UR
UL = Uc
Bài 4 (trang 79 SGK Vật Lý 12): Mạch điện xoay chiều gồm có R = 20Ω mắc nối tiếp với tụ điện C = 1/2000π F. Tìm biểu thức cường độ tức thời i, biết u = 60√2cos100πt (V).
Lời giải:
Mạch R nối tiếp tụ điện thì i sớm pha so với u một góc φ. Ta có u = 60√2cos100πt
→ i = I0cos(100πt + φi)
Tan φ = -Zc/R=-20/20=-1 => φ= -π/4
→ φ = φu – φi → φi = φu – φ = 0 – (-π/4) = π/4
Vậy i = 3cos(100πt + π/4) (A)
Bài 5 (trang 79 SGK Vật Lý 12): Mạch điện xoay chiều gồm có R = 30Ω nối tiếp với cuộn cảm: L = 0,3/π H. Cho điện áp tức thời giữa hai đầu mạch u = 120√2cos100πt (V). Viết biểu thức của i.
Lời giải:
Cảm kháng: ZL = L.ω = 100π.(0,3/π) = 30ω.
Mạch R nối tiếp với cuộn cảm thì i trễ pha so với u một góc φ.
Ta có u = 120√2cos100πt (V) → i = I0cos(100πt + φi)
Tan φ= ZL/R=30/30=1 => φ=π/4
→ φ = φu – φi → φi = φu – φ = 0 – π/4 = – π/4
Vậy i = 4cos(100πt – π/4) (A)
Bài 6 (trang 79 SGK Vật Lý 12): Mạch điện xoay chiều gồm điện trở R = 30Ω nối tiếp với một tụ điện C. Cho biết điện áp hiệu dụng giữa hai đầu mạch bằng 100V, giữa hai đầu tụ điện bằng 80V, tính ZC và cường độ hiệu dụng I.
Lời giải:
Mạch R nối tiếp với C nên UR→ và UC→ vuông góc với nhau.
Ta có:
-> I=Ur/R= 60/30=2 A => zc = Uc/I= 80/2=40Ω
Bài 7 (trang 80 SGK Vật Lý 12): Mạch điện xoay chiều gồm điện trở R = 40Ω ghép nối tiếp với cuộn cảm L. Cho biết điện áp tức thời hai đầu mạch u = 80cos100πt (V) và điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn cảm UL = 40V.
a) Xác định ZL
b) Viết biểu thức của i.
Lời giải:
Mạch R nối tiếp với L.
u = 80cos100πt (V); R = 40ω; UL = 40V; U = U0/√2 = 40√2V
a) Vì uL nhanh pha hơn cường độ dòng điện i một góc π/2, và uR đồng pha với i nên U→R và U→L vuông góc với nhau.
Ta có:
-> I= Ur/R= 40/40=1 A => ZL = UL/I =40/1=40 Ω
b) Biểu thức của i, đoạn mạch R, L thì i trễ pha so với u một góc φ
Ta có: u = 80cos100πt (V) ⇒ i = I0cos(100πt + φi); Với I0 = I√2 = √2 (A)
→ φ = φu – φi → φi = φu – φ = 0 – π/4 = – π/4
Vậy i = √2cos(100πt – π/4) (A)
Bài 8 (trang 80 SGK Vật Lý 12): Mạch điện xoay chiều gồm có: R = 30Ω, C = 1/5000π F, L = 0,2/π H. Biết hiệu áp tức thời hai đầu mạch u = 120√2cos100πt (V). Viết biểu thức của i.
Lời giải:
R = 30Ω, C = 1/5000π F
-> Zc= 1/Cw= 50Ω
L = 0,2/π H → ZL = Lω = 20Ω
Tổng trở:
Z= √R^2 + (ZL - Zc)^2 =30√2 Ω
Biểu thức của i:
Ta có: u = 120√2cos100πt (V) → i = I0cos(100πt + φi)
Với
I0= U0/Z= 120√2/30√2 = 4A
→ φ = φu – φi → φi = φu – φ = 0 – (-π/4) = π/4 rad
Vậy i = 4cos(100πt + π/4) (A)
Bài 9 (trang 80 SGK Vật Lý 12): Mạch điện xoay chiều gồm có R = 40Ω, C = 1/4000π F , L = 0,1/π H. Biết hiệu áp tức thời hai đầu mạch u = 120√2cos100πt (V).
a) Viết biểu thức của i.
b) Tính UAM (H.14.4)
Lời giải:
Ta có: R = 40Ω, C = 1/4000π F
--> Zc= 1/Cw= 40 Ω
L = 0,1/π → ZL = Lω = 10Ω
Tổng quát:
Z= √R^2 + (ZL - Zc)^2 = √40^2 + (10-40)^2 = 50Ω
a) Biểu thức của i:
Ta có: u = 120√2cos100πt (V) → i = I0cos(100πt + φi)
Với
I0= U0/Z= 120√2 /50 = 2,4√2 A
→ φ = φu – φi → φi = φu – φ = 0 – (- 0,6435) = 0,6435 rad
Vậy i = 2,4√2cos(100πt + 0,6435) (A)
b) Điện áp hiệu dụng ở hai đầu AM:
Bài 10 (trang 80 SGK Vật Lý 12) Cho mạch điện xoay chiều R = 20Ω, L = 0,2/π H và C = 1/2000π F. Biết điện áp tức thời hai đầu mạch u = 80cosωt (V), tính ω để trong mạch có cộng hưởng. Khi đó viết biểu i.
Lời giải:
+ Mạch cộng hưởng thì: ZL = ZC ↔ ω2LC = 1
-> w= 1/ căn LC = 100π (rad/s)
+ Biểu thức của i:
Vì mạch R, L, C cộng hưởng ⇒ i cùng pha với u
Ta có: u = 80cosωt → i = I0cos(ωt)
Với I0 = U0/R= 80/20 = 4A
và ω = 100π rad/s → i = 4cos(100πt) (A)
Bài 11 (trang 80 SGK Vật Lý 12): Chọn câu đúng.
Đoạn mạch có R, L, C mắc nối tiếp có R = 40Ω, 1/C.ω = 20Ω, ωL = 60Ω. Đặt vào hai đầu mạch điện áp u = 240√2cos100πt (V). Cường độ dòng điện tức thời trong mạch là:
A. i = 3√2cos100πt (A) B. 6cos(100πt + π/4) (A)
C. i = 3√2 cos(100πt – π/4) (A) D. 6cos(100πt – π/4) (A)
Bài 12 (trang 80 SGK Vật Lý 12): Chọn đáp án đúng.
Đoạn mạch có R, L, C mắc nối tiếp có R = 40Ω, 1/C.ω = 30Ω, ωL = 30Ω. Đặt vào hai đầu mạch điện áp u = 120√2cos100πt (V). Cường độ dòng điện tức thời trong mạch là:
A. i = 3cos(100πt – π/2) (A) B. 3√2 (A)
C. i = 3cos(100πt) (A) D. 3√2cos(100πt ) (A)
Sửa lần cuối:
