Công suất tiêu thụ trung bình của đoạn mạch xoay chiều trong một chu kỳ được tính theo công thức
|
Vậy làm sao để tính toán công suất tiêu thụ trong mạch điện xoay chiều, hệ số công suất có ý nghĩa gì, công thức và cách tính hệ số công suất như thế nào khi điện áp tức thời, dòng điện tức thời,… trong mạch xoay chiều biến thiên theo thời gian, chúng ta cùng tìm hiểu qua bài viết này nhé. Show I. Công suất của mạch điện xoay chiều1. Biểu thức của Công suất – Xét đoạn mạch xoay chiều hình sin có điện áp và cường độ dòng điện tức thời hai đầu mạch như sau: và – Công suất tức thời trên đoạn mạch là : ( vận dụng công thức lượng giác đổi khác tích thành tổng ) – Giá trị trung bình của công suất điện tiêu thụ trong một chu kỳ luân hồi T : ⇒ Công thức tính công suất tiêu thụ trung bình của mạch điện xoay chiều trong một thời hạn dài nếu điện áp hiệu dụng U và cường độ hiệu dụng I không đổi là : P = UIcosφ 2. Điện năng tieu của của mạch điện – Công thức tính điện năng tiêu thụ của mạch : W = P.t – Đơn vị của công suất : Wh, KWh hoặc J ( Ws ) – Trong đó : ⋅ W là nguồn năng lượng tiêu thụ, đơn vị chức năng J ⋅ P là công suất tiêu thụ, đơn vị chức năng W ⋅ t là thời hạn, đơn vị chức năng s II. Hệ số công suất1. Công thức tính của thông số công suất và công suất III. Bài tập vận dụng Tính công suất tiêu thụ và thông số công suất trong mạch xoay chiều* Như vậy, để giải bài tập về công suất tiêu thụ và thông số công suất những em cần nhớ một số ít hệ thức sau : • Công suất tiêu thụ trên mạch điện xoay chiều bất kể : P = UIcosφ Trong đó φ là độ lệch pha giữa i và u . • Trường hợp mạch RLC nói tiếp : và * Bài 1 trang 85 SGK Vật Lý 12 : Công suất điện tiêu thụ trong một mạch điện xoay chiều phụ thuộc vào những đại lượng nào ? ° Lời giải bài 1 trang 85 SGK Vật Lý 12 : – Công suất tỏa nhiệt P phụ thuộc vào giá trị hiệu dụng của điện áp hai đầu đoạn mạch, giá trị hiệu dụng của cường độ dòng điện trong mạch và hệ số công suất của đoạn mạch,
Xem thêm: FMCG là gì? 5 xu hướng kinh doanh, marketing ngành FMCG – Hơn nữa, thông số công suất cosφ = R / Z, do đó P còn nhờ vào vào đặc tính cấu trúc của mạch R, L, C, và tần số ω . * Bài 2 trang 85 SGK Vật Lý 12 : Hãy chọn câu đúng. Hệ số công suất của một mạch điện xoay chiều bằng : A.RZ B. C. D . ° Lời giải bài 2 trang 85 SGK Vật Lý 12 : – Đáp án đúng : C . * Bài 3 trang 85 SGK Vật Lý 12 : Hãy chọn câu đúng. Hệ số công suất trong mạch điện xoay chiều gồm R, L, C mắc tiếp nối đuôi nhau với ZL = ZC : A. bằng 0 B. bằng 1 C. nhờ vào R D. phụ thuộc vào ZC / ZL ° Lời giải bài 3 trang 85 SGK Vật Lý 12 : – Đáp án đúng : B. bằng 1 – Vì mạch RLC mắc tiếp nối đuôi nhau có ZL = ZC ⇒ mạch cộng hưởng nên : * Bài 4 trang 85 SGK Vật Lý 12 : Hãy chọn câu đúng. Mạch điện xoay chiều tiếp nối đuôi nhau R = 10 Ω ; ZL = 8 Ω ; ZC = 6 Ω với tần số f. Giá trị của tần số để thông số công suất bằng 1 : A. là một số ít < f B. là một số ít > f C. là một số ít = f D. không sống sót ° Lời giải bài 4 trang 85 SGK Vật Lý 12 : – Đáp án đúng : A. là 1 số ít < f - Với tần số f, ta có : ( * ) - Khi cosφ = 1 thì mạch cộng hưởng nên ta có : ( * * ) - Chia vế với vế của ( * ) và ( * * ) ta được : * Bài 5 trang 85 SGK Vật Lý 12 : Cho mạch điện trên ( hình 15.2 dưới ), trong đó L là một cuộn cảm thuần, điện áp hai đầu mạch uPQ = 60 √ 2 cos100πt ( V ), những điện áp hiệu dụng UPN = UNQ = 60V. Hệ số công suất của mạch là bao nhiêu ? A. B. 1/3 C. D. 1/2 ° Lời giải bài 5 trang 85 SGK Vật Lý 12 : - Đáp án đúng : A . - có : UNQ = UC = 60V ( * ) ( * * ) - Từ ( * ) và ( * * ) ta có : ( V ). ( V ) . ⇒ * Bài 6 trang 85 SGK Vật Lý 12 : Mạch điện xoay chiều tiếp nối đuôi nhau gồm có : R = 30 ω ; L = 5.0 / πmH ; C = 50 / π μF cung ứng bởi điện áp hiệu dụng 100V, f = 1 kHz. Hãy xác lập công suất tiêu thụ và thông số công suất . ° Lời giải bài 6 trang 85 SGK Vật Lý 12 : – Tần số f=1KHz = 1000Hz ⇒ ω=2πf=2000π(rad/s)
Xem thêm: Vay tiền mặt tại Ninh Thuận – Công suất tiêu thụ : với Công suất tiêu thụ của Mạch điện xoay chiều, công thức tính Hệ số Công suất và bài tập – Vật lý 12 bài 15 được biên soạn theo sách mới nhất và Được hướng dẫn biên soạn bởi các thầy cô giáo dạy Giỏi tư vấn, nếu thấy hay hãy chia sẻ và comment để nhiều bạn khác học tập cùng.
Quảng cáo 1. Phương pháp 2. Ví dụ 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. Hướng dẫn: Do điện áp hai đầu mỗi phần tử bằng nhau nên ta có: UR = UL = UC → I. R = I. ZL = I. ZC → R = ZL = ZC Khi đó hiện tượng cộng hưởng sẽ xảy ra. Mà ZC = 1/ ωC nên R = 200Ω . Công suất tiêu thụ của đoạn mạch: 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. Hướng dẫn: 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. Hướng dẫn: Góc lệch pha giữa u và i trong mạch: Quảng cáo 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.
Chọn C  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
Chọn B 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
Chọn B Câu 4. Đoạn mạch xoay chiều gồm điện trở thuần R, cuộn dây thuần cảm L và tụ điện có điện dung C thay đổi được. Điện áp đặt vào hai đầu mạch có tần số 50 Hz. Ban đầu độ lệch pha giữa điện áp giữa hai đầu mạch và dòng điện là 60° thì công suất tiêu thụ trong mạch là 50 W. Thay đổi C để điện áp giữa hai đầu mạch cùng pha với i thì mạch tiêu thụ công suất là A. 100 W. B. 200 W. C. 50 W. D. 120 W. Quảng cáo
Chọn B Câu 5. Cho mạch xoay chiều gồm cuộn dây không thuần cảm có độ tự cảm L, điện trở r mắc nối tiếp với tụ điện có điện dung C thay đổi. Điện áp ở 2 đầu đoạn mạch u = U√2cos100πt V. Khi C = C1 thì công suất mạch có giá trị là 240 W và i = I√2sin(100πt + π/3) A. Khi C = C2 thì công suất của mạch cực đại. Xác định công suất cực đại đó? A. 300 W. B. 320 W. C. 960 W. D. 480 W.
Chọn B Câu 6. Trong một mạch điện xoay chiều gồm một điện trở thuần mắc nối tiếp với một tụ điện. Điện áp hiệu dụng đặt vào đoạn mạch là 150 V, dòng điện chạy trong mạch có giá trị hiệu dụng 2 A. Điện áp hiệu dụng giữa hai bản tụ điện là 90 V. Công suất tiêu thụ của đoạn mạch là A. 220 W. B. 180 W. C. 240 W. D. 270 W.
Chọn C Câu 7. Đặt một điện áp u = 100√2cos100πt (V), (t đo bằng giây) vào hai đầu đoạn mạch gồm tụ C nối tiếp với cuộn dây thì điện áp hiệu dụng trên tụ là 100√3 V và trên cuộn dây là 200 V. Điện trở thuần của cuộn dây là 50 Ω . Công suất tiêu thụ điện của đoạn mạch là: A. 150 W. B. 100 W. C. 120 W. D. 200 W.
Chọn B Câu 8. Đặt một hiệu điện thế xoay chiều u = 120√2cos(100πt - π/6) V vào 2 đầu đoạn mạch RLC nối tiếp cuộn dây thuần cảm có L = 0,1/π H thì thấy điện áp hiệu dụng trên tụ và trên cuộn dây bằng nhau và bằng 1/4 điện áp hiệu dụng trên R. Công suất tiêu thụ trên mạch là A. 360 W. B. 180 W. C. 1440 W. D. 120 W.
Chọn A Câu 9. Một đoạn mạch gồm cuộn dây nối tiếp với tụ điện có điện dung C = 0,1/π (mF). Đặt vào đoạn mạch điện áp xoay chiều u = 100√2cos50πt (V) thì thấy điện áp giữa hai đầu cuộn dây sớm pha hơn dòng điện trong mạch là π/6 , đồng thời điện áp hiệu dụng trên cuộn dây gấp đôi trên tụ điện. Công suất tiêu thụ của đoạn mạch là A. 200 W. B. 28,9 W. C. 240 W. D. 57,7 W.
Chọn B Câu 10. Đặt điện áp xoay chiều ổn định vào hai đầu đoạn mạch gồm cuộn dây nối tiếp với tụ điện có điện dung C thay đổi. Khi C = C1 dòng điện trong mạch là i1 và công suất tiêu thụ của mạch là P1. Khi C = C2 > C1 thì dòng điện trong mạch là i2 và công suất tiêu thụ là P2. Biết P2 = 3P1 và i1 vuông pha với i2. Xác định góc lệch pha φ1 và φ2 giữa điện áp hai đầu đoạn mạch với i1 và i2. A. φ1 = π/6 và φ2 = -π/3 B. φ1 = -π/6 và φ2 = π/3 C. φ1 = -π/3 và φ2 = π/6 D. φ1 = -π/4 và φ2 = π/4
Chọn C Câu 11. Đặt điện áp xoay chiều ổn định vào hai đầu đoạn mạch gồm cuộn dây nối tiếp với tụ điện có điện dung C1. Khi đó dòng điện trong mạch là i1 và công suất tiêu thụ của mạch là P1. Lấy một tụ điện khác C' = 4C1 mắc song song với tụ điện C1 thì dòng điện trong mạch là i2 và công suất tiêu thụ là P2. Biết P1 = 3P2 và i1 vuông pha với i2. Xác định góc lệch pha φ1 và φ2 giữa điện áp hai đầu đoạn mạch với i1 và i2. A. φ1 = π/6 và φ2 = -π/3 B. φ1 = -π/6 và φ2 = π/3 C. φ1 = π/4 và φ2 = -π/4 D. φ1 = -π/4 và φ2 = π/4
Chọn B Xem thêm các dạng bài tập Vật Lí lớp 12 có trong đề thi THPT Quốc gia khác:
Giới thiệu kênh Youtube VietJack
cong-suat-cua-mach-dien-xoay-chieu.jsp |
