CHUYÊN ĐỀ XÁC ĐỊNH CÔNG SUẤT CỦA
DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU
1. PHƯƠNG PHÁP GIẢI
Công suất của dòng điện xoay chiều được xác định theo công thức:
\(\begin{array}{l} P = UI\cos \varphi = \frac{1}{2}{U_{\rm{o}}}{{\rm{I}}_{\rm{o}}}\cos \varphi \\ = {P_{\max }}.{\cos ^2}\varphi = {I^2}R \end{array}\)
2. VÍ DỤ MINH HỌA
Ví dụ 1: Đặt điện áp u = 100√2cos(100πt) vào hai đầu đoạn mạch RLC không phân nhánh với L, R có độ lớn không đổi và C = 1/20π mF. Khi đó hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai đầu mỗi phần tử R, L và C có độ lớn như nhau. Công suất tiêu thụ của đoạn mạch là
A. 80 W. B. 50 W. C. 100 W. D. 125 W.
Giải
- Do điện áp hai đầu mỗi phần tử bằng nhau nên ta có:
\(\begin{array}{l} {{\rm{U}}_{\rm{R}}}{\rm{ = }}{{\rm{U}}_{\rm{L}}}{\rm{ = }}{{\rm{U}}_C}\\ \Rightarrow I.R = I.{{\rm{Z}}_{\rm{L}}} = I.{{\rm{Z}}_{\rm{C}}}\\ \Rightarrow R = {{\rm{Z}}_{\rm{L}}} = {{\rm{Z}}_{\rm{C}}} \end{array}\)
Khi đó hiện tượng cộng hưởng sẽ xảy ra.
- Mà ZC = 1/ ωC nên R = 200Ω .
- Công suất tiêu thụ của đoạn mạch:
\(\begin{array}{l} P = {I^2}R = \frac{{{U^2}.R}}{{({R^2} + {{({Z_L} - {Z_C})}^2})}}\\ = \frac{{{U^2}.R}}{{{R^2}}} = \frac{{{U^2}}}{R} = 50W \end{array}\)
- Chọn B
Ví dụ 2: Đặt một điện áp u = 120√6cos(100πt) vào hai đầu một đoạn mạch có R, L, C mắc nối tiếp. Biết R = 50 Ω, độ lệch pha giữa điện áp ở hai dầu đoạn mạch và cường độ dòng điện trong mạch là π/6. Công suất tiêu thụ của đoạn mạch là
A. 216 W. B. 648 W. C. 864 W. D. 468 W.
Giải
- Ta có:
\(P = {P_{\max }}.{\cos ^2}\varphi = \frac{{{U^2}}}{R}.\cos \varphi = 648W\)
- Chọn B.
Ví dụ 3: Đặt điện áp u = Uocos(ωt + π/3)(V) vào hai đầu đoạn mạch gồm điện trở thuần, cuộn cảm thuần và tụ điện mắc nối tiếp. Biết cường độ dòng điện trong mạch có biểu thức i = √6(ωt + π/6)(A) và công suất tiêu thụ của đoạn mạch bằng 150 W. Giá trị Uo bằng
A. 100 V. B. 100√3 V.
C. 120 V. D. 100√2 V.
Giải
- Góc lệch pha giữa u và i trong mạch:
\(\varphi = {\varphi _u} + {\varphi _i} = \frac{\pi }{3} - \frac{\pi }{6} = \frac{\pi }{6}\)
- Hiệu điện thế trong mạch là:
\(\begin{array}{l} P = UI\cos \varphi \\ \Rightarrow U = \frac{P}{{I\cos \varphi }} = \frac{{150}}{{\sqrt 3 .\cos \frac{\pi }{6}}} = 120V\\ \Rightarrow {U_o} = U\sqrt 2 = 120\sqrt 2 V \end{array}\)
- Chọn D
3. BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM
Câu 1. Đặt điện áp u = 400cos(100πt + π/3) (V) vào hai đầu đoạn mạch RLC nối tiếp có R = 200 Ω, thấy dòng điện và hiệu điện thế ở hai đầu đoạn mạch lệch pha nhau 60°. Tìm công suất tiêu thụ của đoạn mạch?
A. 150 W. B. 250 W. C. 100 W. D. 50 W.
Câu 2. Cho đoạn mạch RLC, đặt vào đoạn mạch điện áp xoay chiều u = U√2cos100πt (V). Khi U = 100 V thì cường độ dòng điện trong mạch trễ pha hơn điện áp là π/3 và công suất tỏa nhiệt của đoạn mạch là 50 W. Khi U = 100√3 V, để cường độ dòng điện hiệu dụng vẫn như cũ thì cần ghép nối tiếp với đoạn mạch trên điện trở R0 có giá trị
A. 50 Ω B. 100 Ω C. 200 Ω D. 73,2 Ω
Câu 3. Đặt điện áp u = 200cos100πt (V) vào đoạn mạch nối tiếp gồm điện trở R = 100 Ω, tụ điện có điện dung C = 15,9 μF và cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm L thay đổi được. Biết công suất tiêu thụ của mạch là 100 W và cường độ dòng điện trong mạch sớm pha so với hiệu điện thế giữa hai đầu mạch. Giá trị L1 của cuộn cảm và biểu thức cường độ dòng điện qua mạch được xác định
\(\begin{array}{l} A.\,\,\,{L_1} = \frac{\pi }{3}(H);i = \sqrt 2 \cos (100\pi t + \frac{\pi }{4})(A)\\ \underline B .\,\,\,{L_1} = \frac{1}{\pi }(H);i = \sqrt 2 \cos (100\pi t + \frac{\pi }{4})(A)\\ C.\,\,\,{L_1} = \frac{3}{\pi }(H);i = \cos (100\pi t - \frac{\pi }{4})(A)\\ D.\,\,\,{L_1} = \frac{1}{\pi }(H);i = \sqrt 2 \cos (100\pi t - \frac{\pi }{4})(A) \end{array}\)
...
---(Nội dung đầy đủ, chi tiết phần bài tập trắc nghiệm vui lòng xem tại online hoặc đăng nhập để tải về máy)---
Trên đây là trích dẫn một phần nội dung tài liệu Chuyên đề Xác định công suất của dòng điện xoay chiều môn Lý 12 năm 2020-2021. Để xem toàn bộ nội dung các em đăng nhập vào trang Chúng tôi để tải tài liệu về máy tính.
Hy vọng tài liệu này sẽ giúp các em học sinh ôn tập tốt và đạt thành tích cao trong học tập.
Chúc các em học tập tốt !
