Tài liệu ôn thi tốt nghiệp THPT - Dòng điện xoay chiều

DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU ĐẠI CƯƠNG VỀ DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU 1. Khái niệm về dòng điện xoay chiều: + Dòng điện xoay chiều là dòng điện cường độ tuân theo qui luật hàm cosin (hoặc sin) đối với thời gian t: i = Iocos(wt + ji) (A) hoặc i = Iosin(wt + ji) (A) Trong đó: - i là cường độ dòng điện tức thời tại thời điểm t; - Io là cường độ dòng điện cực đại. +Hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch cũng dao động điều hoà: Trong đó: - u là hiệu điện thế tức thời tại thời điểm t; - Uo là hiệu điện thế cực đại hai đầu đoạn mạch. u = Uocos(wt + ju) (A) hoặc u = Uosin(wt + ju) (A) 2. Độ lệch pha giữa hiệu điện thế và cường độ dòng điện: Đại lượng Dj = ju - ji được gọi là độ lệch pha giữa hiệu điện thế và cường độ dòng điện; - Dj > 0: Hiệu điện thế sớm pha so với cường độ dòng điện; - Dj < 0: Hiệu điện thế trể pha so với cường độ dòng điện; - Dj = 0: Hiệu điện thế cùng pha so với dòng điện; - Dj = (2k + 1)p : Hiệu điện thế ngược pha so với cường độ dòng điện; 3. Hiệu điện thế hiệu dụng và cường độ dòng điện hiệu dụng: + Cường độ dòng điện hiệu dụng: I = + Hiệu điện thế điện hiệu dụng: U = DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU TRONG CÁC LOẠI ĐOẠN MẠCH 1. Dòng điện xoay chiều trong đoạn mạch chỉ có điện trở thuần: a. Mối quan hệ giữa u và i: u cùng pha với i; b. Định luật Ohm: : I = c. Giản đồ vector: 2. Dòng điện xoay chiều trong đoạn mạch chỉ có tụ điện: a. Dung kháng: ZC = (W) b. Quan hệ giữa hiệu điện thế và cường độ dòng điện: u trể pha (rad) so với i; c. Định luật Ohm: I = d. Giản đồ vector: 3. Dòng điện xoay chiều trong đoạn mạch chỉ có cuộn cảm: a. Cảm kháng: ZL = wL = 2pfL (W) b. Quan hệ giữa u và i: u sớm pha (rad) so với i; c. Định luật Ohm: I = d. Giản đồ vector: 4. Dòng điện xoay chiều trong đoạn mạch xoay chiều không phân nhánh (Mạch RLC): a. Tổng trở đoạn mạch: Z = b. Độ lệch pha của hiệu điện thế so với cường độ dòng điện j được xác định bởi biểu thức: tanj = c. Biểu thức định luật Ohm: I = d. Giản đồ vector: 5. Hiện tượng cộng hưởng điện: Khi ZL = ZC: I -> Imax và u cùng pha với i: Mạch xảy ra hiện tượng cộng hưởng điện. 6. Công suất dòng điện xoay chiều: *Biểu thức: P = UIcosj = RI2 £ UI với k = cosj: Gọi là hệ số công suất: * Các trường hợp đặc biệt xảy ra: + P = 0: j = (rad): Mạch chỉ có tụ điện hoặc cuộn cảm; + P = UI: j = 0: Mạch chỉ có điện trở thuần hoặc mạch RLC cộng hưởng. 5. Maùy phaùt ñieän. ñoäng cô ñieän * Maùy phaùt ñieän xoay chieàu 1 pha + Nguyeân taéc hoaït ñoäng. Döïa vaøo hieän töôïng caûm öùng ñieän töø: khi töø thoâng qua moät khung daây bieán thieân ñieàu hoøa, thì trong khung daây xuaát hieän moät suaát ñieän ñoäng caûm öùng bieán thieân ñieàu hoøa. + Caáu taïo Phaàn caûm laø boä phaän taïo ra töø tröôøng: nam chaâm vónh cöõu hay nam chaâm ñieän. Phaàn öùng laø boä phaän taïo ra suaát ñieän ñoäng: caùc cuoän daây gioáng nhau, coá ñònh treân moät voøng troøn. Trong hai phaàn: phaàn caûm vaø phaàn öùng, coù moät phaàn quay goïi laø roâto, phaàn ñöùng yeân goïi laø stato. + Taàn soá cuûa doøng ñieän xoay chieàu. Neáu maùy phaùt coù 1 cuoän daây vaø 1 nam chaâm (goïi laø moät caëp cöïc), roâto quay n voøng trong 1 giaây thì taàn soá cuûa doøng ñieän laø f = n. Neáu maùy coù p caëp cöïc vaø roâ to quay n voøng trong 1 giaây thì f = np. Neáu maùy coù p caëp cöïc vaø roâ to quay n voøng trong 1 phuùt thì f = p. * Maùy phaùt ñieän xoay chieàu 3 pha + Caáu taïo: goàm 2 phaàn Ba cuoän daây gioáng nhau gaén coá ñònh treân moät ñöôøng troøn taïi ba vò trí ñoái xöùng(ba truïc cuûa ba cuoän daây ñoàng quy taïi taâm O cuûa ñöôøng troøn vaø leäch nhau 120o ). Moät nam chaâm NS coù theå quay quanh truïc O vôùi toác ñoä goùc w khoâng ñoåi. * Caùc caùch maéc maïch 3 pha:+ Maéc hình sao+Maéc hình tam giaùc. Ud = Up (Ud laø hieäu ñieän theá giöõa hai daây pha, Up laø hieäu ñieän theá giöõa daây pha vaø daây trung hoaø). Doøng ñieän xoay chieàu ba pha Doøng ñieän xoay chieàu do maùy phaùt ñieän xoay chieàu ba pha phaùt ra laø doøng 3 pha. Ñoù laø heä 3 doøng ñieän xoay chieàu hình sin cuøng taàn soá, nhöng leäch pha vôùi nhau töøng ñoâi moät. Neâu taûi ñoái xöùng thì doøng ba pha coù cuøng bieân ñoä. * Öu ñieåm cuûa doøng ñieän xoay chieàu 3 pha + Tieát kieäm daây daãn..ï + Cung caáp ñieän cho caùc ñoäng cô ba pha.. 6.Caáu taïo vaø hoaït ñoäng cuûa ñoäng cô khoâng ñoàng boä 3 pha + Caáu taïo: goàm 2 boä phaän chính - Roâto laø khung daây daãn coù theå quay döôùi taùc duïng cuûa töø tröôøng quay. Ñeå taêng theâm hieäu quaû ngöôøi ta dung roâ to loàng xoùc. - Stato laø boä phaän taïo neân töø tröôøng quay, goàm 3 cuoän daây gioáng heät nhau 1,2,3 ñaët taïi ba vò trí naèm treân moät voøng troøn sao cho caùc truïc cuûa ba cuoän daây y ñoàng quy taïi taâm O cuûa voøng troøn ñoù vaø hôpp vôùi nhau nhöõng goùc 120o. + Hoaït ñoäng: khi cho doøng 3 pha ñi vaøo ba cuoän daây aáy thì töø tröôøng toång hôïp do ba cuoän daây taïo ra ôû O laø töø tröôøng quay. Roâto loàng xoùc naèm trong töø tröôøng quay seõ bò quay theo vôùi toác ñoä nhoû hôn toác ñoä quay cuûa töø tröôøng.. PHƯƠNG PHÁP GIẢI TOÁN DẠNG 1: TỔNG TRỞ - CƯỜNG ĐỘ DÒNG ĐIỆN - HIỆU ĐIỆN THẾ. * Tính tổng trở bằng công thức theo cấu tạo hoặc công thức định nghĩa: : Z = hoặc Z = *Tính cường độ dòng điện hay hiệu điện thế từ công thức của định luật Ohm: I = hay Io = *Có thể tính hiệu điện thế từ các biểu thức liên lạc sau: hay * Có thể dựa vào giản đồ vector quay để tính chất cộng của hiệu điện thế: u = u1 + u2 => Lưu ý: Để tính các độ lớn và các góc ta sử dụng: + Phép chiếu; + Định lý hàm cosin; + Tính chất hình học và lượng giác của các góc đặc biệt. * Tìm số chỉ của volte kế hoặc ampère thì ta tìm giá trị hiệu dụng của hiệu điện thế và cường độ dòng điện. BÀI TẬP ÁP DỤNG Bài 1: Cho đoạn mạch điện xoay chiều như hình vẽ: UAB = 220V R L Biết tần số dòng điện là f = 50Hz; R = 10W, L = (H) A B a. Tính tổng trở đoạn mạch; b. Tính cường độ dòng điện hiệu dụng trong mạch. c. Tính hiệu điện thế hiệu dụng hai đầu mỗi phần tử trong đoạn mạch trên. Bài 2: Cho đoạn mạch điện xoay chiều như hình vẽ: R L Biết tần số dòng điện là f = 50Hz; R = 10W, L = (H) A B Và tụ điện có điện dung C = (F), UAB = 120V a. Tính tổng trở đoạn mạch; b. Tính cường độ dòng điện hiệu dụng trong mạch. c. Tính hiệu điện thế hiệu dụng hai đầu mỗi phần tử trong đoạn mạch trên.. Bài 3: Đặt một hiệu điện thế xoay chiều u = 120cos(100pt (V) vào hai đầu đoạn mạch gồm một bóng đèn chỉ có điện trở thuần R = 300W và tụ điện có điện dung C = 7,95mF mắc nối tiếp với nhau. 1. Tính cường độ dòng điện hiệu dụng trong mạch. 2. Tìm hiệu điện thế hiệu dụng hai đầu bóng đèn và hai đầu tụ điện. DẠNG 2: VIẾT BIỂU THỨC HIỆU ĐIỆN THẾ VÀ BIỂU THỨC CƯỜNG ĐỘ DÒNG ĐIỆN TRONG MẠCH * Những lưu ý khi viết biểu thức cường độ dòng điện và hiệu điện thế đối với dòng điện xoay chiều: + Khi cho biết biểu thức của cường độ dòng điệnI i = Iocos(wt + ji) (A), ta viết biểu thức hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch dưới dạng: u = Uo(wt + ji + j) (V), + Khi cho biết biểu thức hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch: u = Uo(wt + ju) (V), ta viết biểu thức cường độ dòng điện trong mạch dưới dạng: i = Iocos(wt + ju - j) (A). * Dựa vào giả thiết đề cho để tìm U hoặc I; * Biểu thức tìm j từ biểu thức tính độ lệch pha của hiệu điện thế so với cường độ dòng điện: tanj = Lưu ý: + Trong đoạn mạch chỉ có tụ điện thì hiệu điện thế trể pha so với cường độ dòng điện: j = - (rad) + Trong đoạn mạch chỉ có cuộn cảm thuần thì hiệu điện thế sớm pha so với cường độ dòng điện: j = (rad) + Đối với đoạn mạch chỉ có điện trở thuần hoặc mạch RLC cộng hưởng thì hiệu điện thế cùng pha so với cường độ dòng điện: j = 0 + Đối với đoạn mạch có tụ điện mắc nối tiếp với cuộn cảm thì xảy ra hai trường hợp sau: - Nếu ZL > ZC thì u sớm pha hơn i là => j = (rad) - Nếu ZL j = - (rad) BÀI TẬP ÁP DỤNG Bài 4: Cho đoạn mạch như hình vẽ: R C L Biểu thức cường độ dòng điện trong mạch: A M N B i = 2cos(100pt + ) (A); R = 50W, L = (H) và C = (F) 1. Tính ZAN, ZMB và ZAB; 2. Viết biểu thức hiệu điện thế tức thời uAM, uNB và uAB. Bài 5: Cho đoạn mạch điện xoay chiều như hình vẽ: L R C Hai đầu đoạn mạch AB ta duy trì một hiệu điện thế: A M N B uAB = 200cos(100pt) (V) R = 100W, C = (F), biết công suất tiêu thụ của đoạn mạch là P = 100W. a. Tính tổng trở của đoạn mạch và hệ số tự cảm L của cuộn dây. b. Viết biểu thức cường độ dòng điện trong mạch; c. Viết biểu thức hiệu điện thế uMB hai đầu đoạn mạch. Bài 6: Cho đoạn mạch điện xoay chiều như hình vẽ: Hai đầu đoạn mạch AB ta duy trì một hiệu điện thế xoay chiều: R M Ro, L N C u = 200cos 100pt (V) A B Cho biết R = 100W, Ro = 50W, L = (H) và C = (F) a. Tính tổng trở của đoạn mạch, cường độ dòng điện hiệu dụng trong mạch. b. Viết biểu thức cường độ dòng điện qua mạch. c. Viết biểu thức hiệu điện thế hai đoạn mạch uMN và uMB. d. Để hiệu điện thế và cường độ dòng điện trong đoạn mạch cùng pha thì tụ điện phải có điện dung là bao nhiêu? Bài 7: Cho đoạn mạch điện xoay chiều như hình vẽ: Hai đầu đoạn mạch AB ta duy trì một hiệu điện thế xoay chiều: R M L N C u = 60cos 100pt (V) A B Cho biết R = 30W, L = (H) và C = (F) a. Viết biểu thức cường độ dòng điện qua mạch. b. Viết biểu thức hiệu điện thế hai đoạn mạch uAN và uMB. c. Mắc vào hai điểm M và N một ampère kế có điện trở không đáng kể thì số chỉ của ampère kế là bao nhiêu? Bài 8: Cho đoạn mạch điện xoay chiều như hình vẽ: R L Cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm L = (H) A B điện trở thuần R = 100W, cường độ dòng điện trong mạch có dạng: i = 2cos(100pt + ) (A) 1. Tính tổng trở đoạn mạch; 2. Viết biểu thức cường độ dòng điện trong mạch. 3.Tính hiệu điện thế hai đầu điện trở R và hai đầu cuộn cảm L; 4. Viết biểu thức hiệu điện thế hai đầu điện trở R và hai đầu cuộn cảm L. DẠNG 3: CÔNG SUẤT DÒNG XOAY CHIỀU *Biểu thức tính công suất dòng xoay chiều: P = UIcosj = RI2. * Hệ số công suất: k = cosj = Một số bài toán liên quan đến tìm đại lượng để công suất tiêu thụ trên đoạn mạch không phân nhánh RLC có cực trị: Bài toán 1: Tìm L, C để công suất đạt giá trị cực đại. Phương pháp: Viết biểu thức công suất P = RI2 = ; Khi đó: P -> Pmax Z -> Zmin = R ZL = ZC: Xảy ra hiện tượng cộng hưởng điện. Từ đó ta suy ra giá trị L, C cần tìm. => Pmax = Bài toán 2: Tìm R để công suất tiêu thụ trên đoạn mạch RLC đạt giá trị cực đại: Phương pháp: Viết biểu thức công suất P = RI2 = ; Khi đó: P -> Pmax y -> ymin Sử dụng bất đẳng thức Cauchy: y = R + ymin = R = Khi đó công suất tiêu thụ cực đại của mạch là: Pmax = Bài 9: Cho mạch điện xoay chiều như hình vẽ: Điện trở thuần R = 100W; tụ điện có điện dung C. R C Duy trì hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch: A B u = 200cos100pt (V) thì cường độ dòng điện hiệu dụng trong mạch là 1A. 1. Xác định giá trị điện dung C của tụ điện; 2. Viết biểu thức tức thời cường độ dòng điện qua mạch và hiệu điện thế tức thời hai đầu mỗi dụng cụ điênj; 3. Tính công suất tiêu thụ của đoạn mạch. Bài 10: Một đoạn mạch điện xoay chiều RLC có điện trở R = 50W, C = (F), L = (H). Hiệu điện thế đặt vào hai đầu đoạn mạch có dạng: u = 100cos100pt (V) . 1. Viết biểu thức cường độ dòng điện tức thời qua mạch; 2. Viết biểu thức hiệu điện thế hai đầu mỗi dụng cụ điện. 3. Tính công suất tiêu thụ của đoạn mạch và hệ số công suất của đoạn mạch. 4. Giữ nguyên cuộn cảm và điện trở, thay tụ điện có điện dung C bằng tụ điện có điện dung C’ thì công suất tiêu thụ của đoạn mạch đạt giá trị cực đại. Xác định giá trị C’ và công suất cực đại đó. Bài 11: Cho đoạn mạch RLC nối tiếp, điện trở R = 50W, cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm L = H. Biểu thức cường độ dòng điện qua mạch là i = 2cos(100pt) (A) và nhanh pha hơn hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch là (rad). 1. Tính điện dung C của tụ điện; 2. Tính công suất tiêu thụ của đoạn mạch và hệ số công suất của đoạn mạch; 3. Viết biểu thức tức thời hiệu điện thế hai đầu mỗi dụng cụ điện và hai đầu đoạn mạch. 4. Giữ nguyên tụ điện và cuộn dây, thay đối điện trở R bằng điện trở R’ thì công suất tiêu thụ trên đoạn mạch đạt giá trị cực đại. Tính giá trị R’ và công suất cực đại đó. Bài 12: Một đoạn mạch điện xoay chiều gồm một cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm L = H, một tụ điện có điện dung C = F và một biến trở R mắc nối tiếp với nhau. Hai đầu đoạn mạch ta duy trì một hiệu điện thế xoay chiều u = 120cos100pt (V) . 1. Điều chỉnh biến trở để công suất tiêu thụ trên đoạn mạch có giá trị 84,84W W. Tính giá trị tương ứng của điện trở R. 2. Xác định điện trở R để công suất tiêu thụ trên đoạn mạch đạt giá trị cực đại. Tính công suất cực đại này. Bài 13: Một mạch điện xoay chiều không phân nhánh RLC có điện trở thuần R = 100W, cuộn dây có độ tự cảm L = 0,636H H và tụ điện có điện dung C. Hiệu điện thế hiệu dụng hai đầu đoạn mạch là 200V và tần số 50Hz. 1.Biết hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch nhanh pha hơn cường độ dòng điện trong mạch là , tính giá trị điện dung C của tụ điện. 2. Tính công suất tiêu thụ của đoạn mạch. 3. Lấy pha ban đầu của hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch là (rad), viết biểu thức cường độ dòng điện trong mạch và biểu thức hiệu điện thế hai đầu mỗi dụng cụ. Bài 14: Cho một đoạn mạch điện RLC có R = 100W, một tụ điện có điện dung C = 31,8mF, cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm L có thể thay đổi được. Hai đầu đoạn mạch ta duy trì một hiệu điện thế xoay chiều: u = 200cos100pt (V) . 1. Xác định giá trị độ tự cảm L của cuộn dây để hệ số công suất tiêu thụ đoạn mạch có giá trị lớn nhất. Tính công suất tiêu thụ của đoạn mạch trong trường hợp này. 2. Xác định giá trị độ tự cảm của cuộn dây để công suất tiêu thụ của đoạn mạch là 100W. Viết biểu thức cường độ dòng điện qua mạch trong trường hợp này. Bài 15: Một cuộn cảm có điện trở thuần r = 10W, độ tự cảm L = 0,159H mắc nối tiếp với một biến trở R và một tụ điện có điện dung CV biến thiên. Hai đầu đoạn mạch duy trì một hiệu điện thế xoay chiều u = 200cos100pt (V) . 1. Cho CV = C1 = . Để công suất tiêu thụ trên đoạn mạch đạt giá trị cực đại phải cho biến trở có giá trị là bao nhiêu? Tính công suất cực đại ấy và viết biểu thức cường độ dòng điện trong mạch trong trường hợp này. 2. Cho R = R2 = 10W. Để hiệu điện thế hai đầu cuộn cảm đạt giá trị cực đại phải điều chỉnh cho CV có giá trị là bao nhiêu? Tính hiệu điện thế cực đại ấy. Viết biểu thức hiệu điện thế hai đầu cuộn cảm trong trường hợp này. MÁY BIẾN THẾ 1. Định nghĩa và cấu tạo: a. Định nghĩa: Máy biến thế (biến áp) là thiết bị dùng để biến đối điện thế của dòng điện xoay chiều mà không làm thay đổi tần số của dòng điện. b. Cấu tạo: + Cuộn dây sơ cấp có n1 vòng dây, nối với nguồn điện; + Cuộn dây thứ cấp có n2 vòng dây, nối với tải tiêu thụ; + Lõi sắt gồm nhiều lá sắt mỏng ghép cách điện với nhau để giảm dòng điện Foucault; 2. Nguyên tắc hoạt động và công thức máy biến thế. a. Nguyên tắc hoạt động: Dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ; b. Công thức máy biến thế: * Chế độ không tải: Cuộn sơ cấp có điện trở rất nhỏ và cuộn thứ cấp để hở: + Nếu n1 > n2 thì U1 > U2: Máy hạ thế; + Nếu n1 < n2 thì U1 < U2: Máy tăng thế. * Chế độ có tải: Cuộn thứ cấp nối với tải tiêu thụ điện năng: U1I1 » U2I2 => 3. Hiệu suất máy biến thế: H = 4. Sự truyền tải điện năng: Giả sử công suất máy phát điện P với hiệu điện thế U và dòng điện trong quá trình truyền tải tới nơi tiêu thụ là I. Khi đó: I = + Công suất hao phí trên đường dây tải điện + Để giảm tiêu hao điện năng thì có hai giải pháp sau: - Giảm điện trở R, biện pháp này khó thực hiện; - Tăng hiệu điện thế tại nơi cung cấp: Nhờ máy biến thế. DẠNG 4: CÁC BÀI TOÁN LIÊN QUAN ĐẾN MÁY BIẾN THẾ Các công thức liên quan đến máy biến thế: * Chế độ không tải: * Chế độ có tải: Cuộn thứ cấp nối với tải tiêu thụ điện năng: U1I1 » U2I2 => * Công suất hao phí trên đường dây tải điện * Độ giảm thế trên đường dây tải điện: DU = IR * Hiệu suất máy biến thế: H = * Hiệu suất tải điện: H = BÀI TẬP ÁP DỤNG Bài 1: Một máy biến thế, cuộn sơ cấp có 1100 vòng, cuộn thứ cấp có 50 vòng. Cuộn thứ cấp được mắc vào mạch điện gồm điện trở thuần R, cuộn dây có độ tự cảm L và tụ điện có điện dung C mắc nối tiếp với nhau. Biết tần số của dòng điện là 50Hz. Hiệu điện thế hai đầu cuộn sơ cấp là 220V, cường độ dòng điện hiệu dụng qua cuộn sơ cấp là 0,032A = A, công suất tiêu thụ của mạch thứ cấp là 5W, điện dung của tụ điện là C = 212mF = mF . Tính giá trị điện trở R và độ tự cảm L của cuộn dây, biết hiệu suất của máy bằng 1. Bài giải: *Hiệu điện thế hai đầu cuộn thứ cấp: U2 = U1 = 10V. * Cường độ dòng điện trong mạch cuộn thứ cấp: I2 = I1 = A. * Điện trở trong mạch cuộn thứ cấp: P = R= 10W; *Tổng trở của mạch thứ cấp: Z2 = = 10W * Giải ra ta tìm được hai giá trị của L là: 0,08H và 0,16H. Bài 2: Một máy phát điện cung cách mạch ngoài một công suất P1 = 2MW, hiệu điện thế giữa hai cực của máy phát là U1 = 2000V. 1. Tính cường độ dòng điện hiệu dụng do máy cung cấp, biết hiệu điện thế cùng pha với cường độ dòng điện. 2. Dòng điện được đưa vào cuộn sơ cấp của một máy biến thế có hiệu suất H = 97,5%. Cuộn sơ cấp có N1 = 160 vòng, cuộn thứ cấp có N2= 1200 vòng. Dòng điện ở cuộn thứ cấp được dẫn đến nơi tiêu thụ băng dây dẫn có điện trở R = 10W. Tính hiệu điện thế, công suất nơi tiêu thụ và hiệu suất tải điện. Bài giải: 1. Cường độ dòng điện hiệu dụng do máy phát cung cấp: I1 = = 1000A. 2. Hiệu điện thế, công suất, hiệu suất tải điện: + Hiệu điện thế giữa hai đầu cuộn thứ cấp: U2= U1 = 15000V. + Cường độ dòng điện trong cuộn thứ cấp: I2 = H= 130A; + Độ giảm điện thế trên đường dây: DU = I2R = 1300V; + Hiệu điện thế nơi tiêu thụ: U3 = U2 - DU = 13700V; + Công suất dòng điện tại nơi tiêu thụ: P3 = U3I3 = 1781000W. + Hiệu suất tải điện: Ht = = 89% Bài 3: Một máy biến thế, cuộn sơ cấp có 6250 vòng và cuộn thứ cấp có 1250 vòng. Biết hiệu suất của máy biến thế là 96%. Máy nhận công suất từ 10kW ở cuộn sơ cấp. 1. Tính hiệu điện thế ở cuộn thứ cấp, biết hiệu điện thế hai đầu cuộn sơ cấp là 1000V (biết hiệu suất không ảnh hưởng đến hiệu điện thế). 2. Tính công suất nhận được ở cuộn thứ cấp và cường độ hiệu dụng trong mạch thứ cấp. Biết hệ số công suất của mạch thứ cấp là 0,8. 3. Biết hệ số tự cảm tổng cộng của mạch thứ cấp là 0,2H. Tìm điện trở của mạch thứ cấp. Cho biết tần số dòng điện là 50Hz. Bài giải: 1. Tính hiệu điện thế hai đầu cuộn thứ cấp: U2= U1 = 200V 2. Tính công suất tiêu thụ cuộn thứ cấp và cường độ dòng điện cuộn thứ cấp. + Công suất mạch thứ cấp: P2 = H.P1 = 9600W. + Mặt khác ta có: P2 = U2I2cosj2 => I2 = = 60A. 3. Tìm điện trở mạch thứ cấp: Ta có k = => R = 83,7W. BÀI TẬP TỰ GIẢI Bài 4: Một trạm phát điện truyền đi một công suất P1 = 100kW trên dây điện có điện trở R = 8W. Biết hiệu điện thế từ trạm phát điện chuyển đi là U1 = 1000V. 1. Tính hiệu suất tải điện. 2. Tính lại câu trên nếu trạm phát điện được nối với máy biến thế có hệ số biến thế k = 0,1. Coi hiệu suất của máy biến thế là H = 1 (cho biểu thức của hệ số biến thế là k = ). Bài 5: Một máy biến thế, cuộn sơ cấp có n1 = 1000 vòng, cuộn thứ cấp có n2 = 100 vòng. Cuộn thứ cấp được mắc vào một mạch điện gồm điện trở thuần R = 12W, cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm là L=0,016H và tụ điện có điện dung là C = 320mF . Biết tần số của dòng điện là f = 50Hz, hiệu điện thế hai đầu cuộn sơ cấp là U1 = 117V. Hiệu suất của máy biến thế là Hm = 0,95 và giả thiết rằng hiệu suất này chỉ ảnh hưởng đến cường độ dòng điện. Tính cường độ dòng điện hiệu dụng trong cuộn sơ cấp. Lấy = 0,32. Bài 6: Điện năng truyền từ một trạm biến thế A đến trạm biến thế B bằng dây dẫn có điện trở R=20W. Tại B, đường dây tải điện được nối với một biến thế hạ thế có hệ số biến thế k = 10. Coi hiệu suất của máy biến thế là H = 1. Biết công suất tiêu thụ trong mạch thứ cấp ở B là 12kW, cường độ dòng điện hiệu dụng của tải là 100A và coi tải là thuần trở. 1. Tính hiệu điện thế hiệu dụng hai đầu cuộn sơ cấp máy biến thế ở B và cường độ dòng điện trên dây dẫn. 2. Tính hiệu điện thế ở đầu đường dây dẫn tại A và hiệu suất tải điện. 3. Nếu cường độ dòng điện hiệu dụng và công suất của tải điện không đổi, điện năng vẫn tải từ A tới nhưng không dùng đến máy biến thế thì hiệu điện thế tại A phải là bao nhiêu. Tính hiệu suất tải điện trong trường hợp này. Bài 8: Cho đoạn mạch điện xoay chiều như hình vẽ: R L Cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm L = (H) A B điện trở thuần R = 100W, cường độ dòng điện trong mạch có dạng: i = 2cos(100p + ) (A) 1. Tính tổng trở đoạn mạch; 2. Viết biểu thức cường độ dòng điện trong mạch. 3.Tính hiệu điện thế hai đầu điện trở R và hai đầu cuộn cảm L; 4. Viết biểu thức hiệu điện thế hai đầu điện trở R và hai đầu cuộn cảm L. B. CAÂU HOÛI TRAÉC NGHIEÄM. Caâu 1. Phaùt bieåu naøo sau ñaây laø ñuùng vôùi maïch ñieän xoay chieàu chæ coù cuoän thuaàn caûm heä soá töï caûm L, taàn soá goùc cuûa doøng ñieän laøw ? A. Toång trôû cuûa ñoaïn maïch baèng . B. Hieäu ñieän theá treå pha so vôùi cöôøng ñoä doøng ñieän. C. Maïch khoâng tieâu thuï coâng suaát. D. Hieäu ñieän theá giöõa hai ñaàu ñoaïn maïch sôùm pha hay treå pha so vôùi cöôøng ñoä doøng ñieän tuyø thuoäc vaøo thôøi ñieåm ta xeùt. Caâu 2. Ñaët vaøo hai ñaàu ñoaïn maïch RLC noái tieáp moät hieäu ñieän theá xoay chieàu u = Uocoswt thì ñoä leäch pha cuûa hieäu ñieän theá u vôùi cöôøng ñoä doøng ñieän i trong maïch ñöôïc tính theo coâng thöùc A. tanj = . B. tanj = . C. tanj = . D. tanj = . Caâu 3. Cöôøng ñoä doøng ñieän luoân luoân sôùm pha hôn hieäu ñieän theá ôû hai ñaàu ñoaïn maïch khi A. ñoaïn maïch chæ coù R vaø C maéc noái tieáp. B. ñoaïn maïch chæ coù L vaø C maéc noái tieáp. C. ñoaïn maïch chæ coâng suaát cuoän caûm L. D. ñoaïn maïch coù R vaø L maéc noái tieáp. Caâu 4. Ñoaïn maïch xoay chieàu RLC maéc noái tieáp. Ñieän trôû thuaàn R = 10W. Cuoän daây thuaàn caûm coù ñoä töï caûm L = H, tuï ñieän coù ñieän dung C thay ñoåi ñöôïc. Maéc vaøo hai ñaàu ñoaïn maïch hieäu ñieän theá xoay chieàu u = Uocos100pt (V). Ñeå hieäu ñieän theá hai ñaàu ñoaïn maïch cuøng pha vôùi hieäu ñieän theá hai ñaàu ñieän trôû R thì ñieän dung cuûa tuï ñieän laø A. F. B. F. C. F. D. Một đáp án khác. Caâu 5. Taùc duïng cuûa cuoän caûm ñoái vôùi doøng ñieän xoay chieàu laø A. gaây caûm khaùng nhoû neáu taàn soá doøng ñieän lôùn. B. gaây caûm khaùng lôùn neáu taàn soá doøng ñieän lôùn. C. ngaên caûn hoaøn toaøn doøng ñieän xoay chieàu. D. chæ cho pheùp doøng ñieän ñi qua theo moät chieàu. Caâu 6. Trong quaù trình truyeàn taûi ñieän naêng, bieän phaùp laàm giaûm hao phí treân ñöôøng daây taûi ñieän ñöôïc söû duïng chuû yeáu hieän nay laø A. giaûm coâng suaát truyeàn taûi. B. taêng chieàu daøi ñöôøng daây. C. taêng hieäu ñieän theá tröôùc khi truyeàn taûi. D. giaûm tieát dieän daây. Caâu 7. Moät ñoaïn maïch goàm cuoän daây thuaàn caûm coù ñoä töï caûm L = H maéc noái tieáp vôùi ñieän trôû thuaàn R = 100W. Ñaët vaøo hai ñaàu ñoaïn maïch moät hieäu ñieän theá xoay chieàu u = 100cos100pt (V). Bieåu thöùc cöôøng ñoä doøng ñieän trong maïch laø A. i = cos(100pt - ) (A). B. i = cos(100pt + ) (A). C. i = cos(100pt + ) (A). D. Một đáp án khác Caâu 8. Cho bieåu thöùc cuûa cöôøng ñoä doøng ñieän xoay chieàu laø i = Iocos(wt+j). Cöôøng ñoä hieäu duïng cuûa doøng ñieän xoay chieàu ñoù laø A. I = . B. I = 2Io. C. I = Io. D. I = . Caâu 9. Vôùi cuøng moät coâng suaát caàn truyeàn taûi, neáu taêng hieäu ñieän theá hieäu duïng ôû nôi truyeàn taûi leân 20 laàn thì coâng suaát hao phí treân ñöôøng daây A. giaûm 400 laàn. B. giaûm 20 laàn. C. taêng 400 laàn. D. taêng 20 laàn. Caâu 10. Cho maïch ñieän xoay chieàu goàm ñieän trôû thuaàn R, cuoän daây thuaàn caûm L vaø tuï ñieän C = F maéc noái tieáp. Neáu bieåu thöùc cuûa hieäu ñieän theá giöõa hai baûn tuï laø uC = 50cos(100pt - ) (V). thì bieåu thöùc cuûa cöôøng ñoä doøng ñieän trong maïch laø A. i = 5cos(100pt + ) (A). B. i = 5cos(100pt - ) (A). C. i = 5cos100pt) (A). D. Một đáp án khác. Caâu 11. Cho moät ñoaïn maïch khoâng phaân nhaùnh goàm moät ñieän trôû thuaàn, moät cuoän daây thuaàn caûm vaø moät tuï ñieän. Khi xaûy ra coäng höôûng ñieän trong ñoaïn maïch ñoù thì khaúng ñònh naøo sau ñaây laø sai ? A. Cöôøng ñoä doøng ñieän hieäu duïng trong maïch ñaït giaù trò lôùn nhaát. B. Caûm khaùng vaø dung khaùng cuûa maïch baèng nhau. C. Hieäu ñieän theá töùc thôøi giöõa hai ñaàu ñoaïn maïch cuøng pha vôùi hieäu ñieän theá töùc thôøi giöõa hai ñaàu ñieän trôû R. D. Hieäu ñieän theá hieäu duïng giöõa hai ñaàu ñieän trôû R nhoû hôn hieäu ñieän theá hieäu duïng ôû hai ñaàu ñoaïn maïch. Caâu 12. Cho maïch ñieän xoay chieàu nhö hình veõ. Cuoïân daây coù r = 10W, L = H. Ñaët vaøo hai ñaàu ñoaïn maïch moät hieäu ñieän theá dao ñoäng ñieàu hoaø coù giaù trò hieäu duïng U = 50V vaø taàn soá f = 50Hz. Khi ñieän dung cuûa tuï ñieän coù giaù trò laø C1 thì soá chæ cuûa ampe keá laø cöïc ñaïi vaø baèng 1A. Giaù trò cuûa R vaø C1 laø A. R = 50W vaø C1 = F. B. R = 50W vaø C1 = F. C. R = 40W vaø C1 = F. D. Một