Tổ Vật Lý – CN 14 Trường THPT lai Vung 1 Tiết 8, 9, 10, 11 Chương III : DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU 1. Kiến thức trọng tâm. 1. Các giá trị hiệu dụng của dòng điện xoay chiều nhỏ hơn các giá trị biên độ tương ứng 2 lần: 2 0 E E = ; 2 0 U U = ; 2 0 I I = 2. Các giá trị tức thời: - Hiệu điện thế xoay chiều là hiệu điện thế biến đổi điều hoà theo thời gian: u = U 0 sin(ωt + φ) - Dòng điện xoay chiều là dòng điện có cường độ biến đổi điều hoà theo thời gian: i = I 0 sinωt - Các mạch điện sơ cấp: + Hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch chỉ chứa điện trở thuần biến đổi cùng pha so với cường độ dòng điện trong mạch. (φ = 0) + Hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch chỉ chứa tụ điện biến đổi chậm pha π/2 so với cường độ dòng điện trong mạch.(φ = - π/2) + Hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch chỉ chứa cuộn cảm biến đổi sớm pha π/2 so với cường độ dòng điện trong mạch.(φ = + π/2) 3. Công thức dùng cho một đoạn mạch xoay chiều bất kỳ: - Công suất toả nhiệt: P R = RI 2 . - Công suất tiêu thụ: P = UIcosφ. - Công thức định luật Ôm: Z U I = 4. Các công thức dùng cho đoạn mạch RLC nối tiếp: - Hiệu điện thế hiệu dụng: 2 CL 2 R )UU(U U −+= . - Tổng trở: 2 CL 2 )ZZ(R Z −+= . - Độ lệch pha giữa hiệu điện thế u đối với cường độ dòng điện i: R ZZ tg CL − =ϕ - Hệ số công suất: Z R cos =ϕ . - Điều kiện xảy ra hiện tượng cộng hưởng điện: C 1 L ω =ω . 5. Máy biến thế và truyền tải điện năng. - Máy biến thế là thiết bị làm việc dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ, dùng để tăng hoặc giảm hiệu điện thế xoay chiều mà không làm thay đổi tần số của nó. Nếu điện trở của các cuộn dây có thể bỏ qua thì hiệu điện thế hiệu dụng ở hai đầu mỗi cuộn dây tỉ lệ với số vòng dây: 2 1 2 1 n n U U = . Nếu điện năng hao phí của máy biến thế không đáng kể thì cường độ dòng điện qua mỗi cuộn dây tỉ lệ nghịch với hiệu điện thế hiệu dụng ở hai đầu mỗi cuộn: 1 2 2 1 U U I I = . - Ứng dụng của máy biến thế: Truyền tải điện năng. 6. Máy phát điện xoay chiều một pha và ba pha kiểu cảm ứng. Tổ Vật Lý – CN 15 Trường THPT lai Vung 1 - Các máy phát điện xoay chiều hoạt động nhờ hiện tượng cảm ứng điện từ và đều có hai bộ phận chính là phần ứng và phần cảm. Suất điện động của máy phát điện được xác định theo định luật cảm ứng điện từ: dt d e Φ −= . - Tần số của dòng điện xoay chiều: f = p.n - Dòng điện xoay chiều ba pha là hệ thống ba dòng điện xoay chiều một pha, gây ra bởi ba suất điện động cùng tần số, cùng biên độ nhưng lệch nhau về pha là 3 2π . 7. Động cơ không đồng bộ. Nguyên tắc hoạt động của động cơ không đồng bộ ba pha dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ và tác dụng của từ trường quay. 8. Hai cách tạo ta dòng điện một chiều: - Chỉnh lưu dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều. - Máy phát điện một chiều kiểu cảm ứng. 2. Câu hỏi và bài tập vận dụng, bám sát chuẩn kiến thức, kĩ năng. 3.1 Đối với dòng điện xoay chiều cách phát biểu nào sau đây là đúng? A. Trong công nghiệp, có thể dùng dòng điện xoay chiều để mạ điện. B. Điện lượng chuyển qua một tiết diện thẳng dây dẫn trong một chu kỳ bằng không. C. Điện lượng chuyển qua một tiết diện thẳng dây dẫn trong khoảng thời gian bất kỳ đều bằng không. D. Công suất toả nhiệt tức thời có giá trị cực đại bằng 2 lần công suất toả nhiệt trung bình. 3.2 Phát biểu nào sau đây là không đúng? A. Hiệu điện thế biến đổi điều hoà theo thời gian gọi là hiệu điện thế xoay chiều. B. Dòng điện có cường độ biến đổi điều hoà theo thời gian gọi là dòng điện xoay chiều. C. Suất điện động biến đổi điều hoà theo thời gian gọi là suất điện động xoay chiều. D. Cho dòng điện một chiều và dòng điện xoay chiều lần lượt đi qua cùng một điện trở thì chúng toả ra nhiệt lượng như nhau. 3.3 Phát biểu nào sau đây là đúng với mạch điện xoay chiều chỉ chứa cuộn cảm? A. Dòng điện sớm pha hơn hiệu điện thế một góc π/2. B. Dòng điện sớm pha hơn hiệu điện thế một góc π/4. C. Dòng điện trễ pha hơn hiệu điện thế một góc π/2. D. Dòng điện trễ pha hơn hiệu điện thế một góc π/4. 3.4 Phát biểu nào sau đây là đúng với mạch điện xoay chiều chỉ chứa tụ điện? A. Dòng điện sớm pha hơn hiệu điện thế một góc π/2. B. Dòng điện sớm pha hơn hiệu điện thế một góc π/4. C. Dòng điện trễ pha hơn hiệu điện thế một góc π/2. D. Dòng điện trễ pha hơn hiệu điện thế một góc π/4. 3.5 Một điện trở thuần R mắc vào mạch điện xoay chiều tần số 50Hz, muốn dòng điện trong mạch sớm pha hơn hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch một góc π/2 A. người ta phải mắc thêm vào mạch một tụ điện nối tiếp với điện trở. B. người ta phải mắc thêm vào mạch một cuộn cảm nối tiếp với điện trở. C. người ta phải thay điện trở nói trên bằng một tụ điện. D. người ta phải thay điện trở nói trên bằng một cuộn cảm. Tổ Vật Lý – CN 16 Trường THPT lai Vung 1 3.6 Đặt vào hai đầu tụ điện )( 10 4 FC π − = một hiệu điện thế xoay chiều u = 141cos(100πt)V. Cường độ dòng điện qua tụ điện là A. I = 1,41A. B. I = 1,00A. C. I = 2,00A. D. I = 100Ω. 3.7 Trong mạch RLC mắc nối tiếp, độ lệch pha giữa dòng điện và hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch phụ thuộc vào A. cường độ dòng điện hiệu dụng trong mạch. B. hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai đầu đoạn mạch. C. cách chọn gốc tính thời gian. D. tính chất của mạch điện. 3.8 Phát biểu nào sau đây là không đúng? A. Trong mạch điện xoay chiều không phân nhánh ta có thể tạo ra hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai đầu cuộn cảm lớn hơn hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai đầu đoạn mạch. B. Trong mạch điện xoay chiều không phân nhánh ta có thể tạo ra hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai đầu tụ điện lớn hơn hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai đầu đoạn mạch. C. Trong mạch điện xoay chiều không phân nhánh ta có thể tạo ra hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai đầu điện trở lớn hơn hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai đầu đoạn mạch. D. Trong mạch điện xoay chiều không phân nhánh ta có thể tạo ra hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai đầu tụ điện bằng hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai đầu cuộn cảm. 3.9 Mạch điện xoay chiều gồm RLC mắc nối tiếp, có R = 30 Ω, Z C = 20 Ω, Z L = 60 Ω. Tổng trở của mạch là A. Z = 50 Ω. B. Z = 70 Ω. C. Z = 110 Ω. D. Z = 2500 Ω. 3.10 Cho đoạn mạch xoay chiều AB gồm điện trở R = 100 Ω, tụ điện )( 10 4 FC π − = và cuộn cảm )( 2 HL π = mắc nối tiếp. Đặt vào hai đầu đoạn mạch một hiệu điện thế xoay chiều có dạng u = 200cos100πt(V). Cường độ dòng điện hiệu dụng trong mạch là A. I = 2A. B. I = 1,4A. C. I = 1A. D. I = 0,5A. 3.11 Đại lượng nào sau đây được gọi là hệ số công suất của mạch điện xoay chiều? A. k = sinφ. B. k = cosφ. C. k = tanφ. D. k = cotanφ. 3.12 Mạch điện nào sau đây có hệ số công suất lớn nhất? A. Điện trở thuần R 1 nối tiếp với điện trở thuần R 2 . B. Điện trở thuần R nối tiếp với cuộn cảm L. C. Điện trở thuần R nối tiếp với tụ điện C. D. Cuộn cảm L nối tiếp với tụ điện C. Tổ Vật Lý – CN 17 Trường THPT lai Vung 1 3.13 Một động cơ không đồng bộ ba pha hoạt động bình thường khi hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai đầu mỗi cuộn dây là 220V. Trong khi đó chỉ có một mạng điện xoay chiều ba pha do một máy phát ba pha tạo ra, suất điện động hiệu dụng ở mỗi pha là 127V. Để động cơ hoạt động bình thường thì ta phải mắc theo cách nào sau đây? A. Ba cuộn dây của máy phát theo hình tam giác, ba cuộn dây của động cơ theo hình sao. B. Ba cuộn dây của máy phát theo hình tam giác, ba cuộn dây của động cơ theo tam giác. C. Ba cuộn dây của máy phát theo hình sao, ba cuộn dây của động cơ theo hình sao. D. Ba cuộn dây của máy phát theo hình sao, ba cuộn dây của động cơ theo hình tam giác. 3.14 Phát biểu nào sau đây là không đúng? A. Cảm ứng từ do cả ba cuộn dây gây ra tại tâm stato của động cơ không đồng bộ ba pha, khi có dòng điện xoay chiều ba pha đi vào động cơ có độ lớn không đổi. B. Cảm ứng từ do cả ba cuộn dây gây ra tại tâm stato của động cơ không đồng bộ ba pha, khi có dòng điện xoay chiều ba pha đi vào động cơ có phương không đổi. C. Cảm ứng từ do cả ba cuộn dây gây ra tại tâm stato của động cơ không đồng bộ ba pha, khi có dòng điện xoay chiều ba pha đi vào động cơ có hướng quay đều. D. Cảm ứng từ do cả ba cuộn dây gây ra tại tâm stato của động cơ không đồng bộ ba pha, khi có dòng điện xoay chiều ba pha đi vào động cơ có tần số quay bằng tần số dòng điện. 3.15 Stato của một động cơ không đồng bộ ba pha gồm 6 cuộn dây, cho dòng điện xoay chiều ba pha tần số 50Hz vào động cơ. Từ trường tại tâm của stato quay với tốc độ bằng bao nhiêu? A. 3000vòng/min. B. 1500vòng/min. C. 1000vòng/min. D. 500vòng/min. 3.16 Nhận xét nào sau đây về máy biến thế là không đúng? A. Máy biến thế có thể tăng hiệu điện thế. B. Máy biến thế có thể giảm hiệu điện thế. C. Máy biến thế có thể thay đổi tần số dòng điện xoay chiều. D. Máy biến thế có tác dụng biến đổi cường độ dòng điện. 3.17 Điện năng ở một trạm phát điện được truyền đi dưới hiệu điện thế 2kV và công suất 200kW. Hiệu số chỉ của các công tơ điện ở trạm phát và ở nơi thu sau mỗi ngày đêm chênh lệch nhau thêm 480kWh. Hiệu suất của quá trình truyền tải điện là A. H = 95%. B. H = 90%. C. H = 85%. D. H = 80%. 3.18 Trên bóng điện có ghi 220 V – 100 W; trên máy bơm điện có ghi 220 V – 50 Hz, các số liệu đó cho chúng ta biết điều gì? 3.19 Một vôn kế đo hiệu điện thế của một mạng điện xoay chiều, cho số chỉ 220 V. Hãy tính hiệu điện thế cực đại giữa hai đầu vôn kế đó. 3.20 Một khung dây gồm 100 vòng dây, diện tích mỗi vòng là 50 cm 2 , đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ 0,2 T. Trục đối xứng của khung vuông góc với vectơ cảm ứng từ. Khung dây quay quanh trục đối xứng với tốc độ góc 180 vòng/phút. Hãy tính: a. Từ thông cực đại qua khung. b. Suất điện động hiệu dụng giữa hai đầu khung dây. c. Tần số của suất điện động xoay chiều trong khung. 3.21 Đặt vào hai đầu một điện trở thuần R = 100 Ω, một hiệu điện thế xoay chiều có dạng u = 220 2 cos(100πt) V. Hãy xác định cường độ dòng điện hiệu dụng và viết biểu thức cường độ dòng điện qua điện trở R. Tổ Vật Lý – CN 18 Trường THPT lai Vung 1 3.22 Đặt vào hai đầu một cuộn thuần cảm L = π 1 (H), một hiệu điện thế xoay chiều có dạng u = 220 2 cos(100πt) V. Hãy xác định cường độ dòng điện hiệu dụng và viết biểu thức cường độ dòng điện qua cuộn cảm L. 3.23 Đặt vào hai đầu một tụ điện C = π 100 (μF), một hiệu điện thế xoay chiều u khi đó cường độ dòng điện qua tụ điện có dạng i = 2,2 2 cos(100πt) A. Hãy viết biểu thức hiệu điện thế xoay chiều u giữa hai đầu tụ điện C. 3.24 Một điện trở thuần 150 Ω và một tụ điện C = 16 μF được mắc nối tiếp với nhau và mắc vào mạng điện 100 V – 50 Hz. Hãy tính: a. Cường độ dòng điện hiệu dụng trong mạch. b. Hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai đầu điện trở thuần. c. Độ lệch pha giữa cường độ dòng điện chạy qua mạch và hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch. 3.25 Mạch điện xoay chiều R, L, C mắc nối tiếp, gồm điện trở thuần R = 100 Ω, cuộn thuần cảm L = π 2 (H) và tụ điện C = π 100 (μF). Mắc nối tiếp vào mạch một ampe kế xoay chiều có điện trở không đáng kể. Đặt vào hai đầu đoạn mạch một hiệu điện thế xoay chiều có dạng u = 200cos(100πt) V. Hãy xác định: a. Tổng trở của đoạn mạch. b. Số chỉ của ampe kế. c. Biểu thức chuyển động dòng điện chạy trong mạch và biểu thức hiệu điện thế giữa hai đầu điện trở, tụ điện. d. Công suất tiêu thụ trong mạch. 3.26 Mạch điện xoay chiều R, L, C mắc nối tiếp, gồm điện trở thuần R, cuộn thuần cảm L = π 1 (H) và tụ điện C có điện dung thay đổi được. Mắc nối tiếp vào mạch một ampe kế xoay chiều có điện trở không đáng kể. Đặt vào hai đầu đoạn mạch một hiệu điện thế xoay chiều có dạng u = 200cos(100πt) V. Điều chỉnh điện dung của tụ điện sao cho ampe kế chỉ giá trị cực đại. Người ta thấy ampe kế khi đó chỉ 2 A. Hãy xác định: a. Điện dung của tụ điện. b. Trị số của điện trở R. c. Biểu thức cường độ dòng điện trong mạch. 3.27 Một máy phát điện xoay chiều có rôto gồm 4 cặp cực từ. Hỏi rôto phải quay với tốc độ bao nhiêu để máy phát ra dòng điện có tần số 60 Hz. 3.28* Một động cơ không đồng bộ ba pha đấu theo hình sao vào mạng điện xoay chiều có hiệu điện thế dây 380 V. Động cơ có công suất 5kW và cosφ = 0,8, động cơ hoạt động bình thường. Hãy tính cường độ dòng điện chạy qua mỗi pha của động cơ. 3.29 Một máy biến thế có cuộn sơ cấp gồm 2200 vòng được mắc vào hiệu điện thế xoay chiều 220 V – 50 Hz và lấy điện ra sử dụng ở các cuộn thứ cấp với các hiệu điện thế 5 V và 12 V. Hãy xác định số vòng của các cuộn thứ cấp tương ứng với các hiệu điện thế nói trên. 3.30 Một máy phát điện xoay chiều có công suất 1000 kW. Dòng điện nó phát ra sau khi tăng thế được truyền đi xa bằng một đường dây có điện trở 20 Ω. Hãy tính công suất hao phí trên đường dây, nếu hiệu điện thế được tăng đến: a. 5 kV. b. 110 kV. So sánh hiệu suất truyền tải trong hai trường hợp trên. . đầu cuộn cảm. 3. 9 Mạch điện xoay chiều gồm RLC mắc nối tiếp, có R = 30 Ω, Z C = 20 Ω, Z L = 60 Ω. Tổng trở của mạch là A. Z = 50 Ω. B. Z = 70 Ω. C. Z = 110 Ω. D. Z = 2500 Ω. 3. 10 Cho đoạn mạch. 1 3. 6 Đặt vào hai đầu tụ điện )( 10 4 FC π − = một hiệu điện thế xoay chiều u = 141cos(100πt)V. Cường độ dòng điện qua tụ điện là A. I = 1,41A. B. I = 1,00A. C. I = 2,00A. D. I = 100Ω. 3. 7. dòng điện xoay chiều lần lượt đi qua cùng một điện trở thì chúng toả ra nhiệt lượng như nhau. 3. 3 Phát biểu nào sau đây là đúng với mạch điện xoay chiều chỉ chứa cuộn cảm? A. Dòng điện sớm pha