1. Giải bài 1 trang 160 SGK Vật lý 12 nâng cao
Công suất của dòng điện xoay chiều trên một đoạn mạch RLC nối tiếp nhỏ hơn tích UI là do
A. Một phần điện năng tiêu thụ trong tụ điện.
B. Trong cuộn dây có dòng điện cảm ứng.
C. Điện áp giữa hai đầu đoạn mạch và cường độ dòng điện biến đổi lệch pha đối với nhau.
D. Có hiện tượng cộng hưởng điện trên đoạn mạch.
Phương pháp giải
Dựa vào công thức tính công suất của mạch RLC nối tiếp là:
P=UIcosφ – Công suất của dòng điện xoay chiều trên một đoạn mạch RLC nối tiếp: P=UIcosφ vì điện áp uu ở đầu đoạn mạch và cường độ dòng điện ii biến đổi lệch pha với nhau. – Chọn đáp án C. Hệ số công suất của đoạn mạch xoay chiều bằng 0 (cosφ=0) trong trường hợp nào sau đây ? A. Đoạn mạch chỉ có điện trở thuần. B. Đoạn mạch có điện trở bằng 0. C. Đoạn mạch không có tụ điện. D. Đoạn mạch không có cuộn cảm. Áp dụng công thức tính hệ số công suất: cosφ=R/Z – Hệ số công suất cosφ=0 khi đoạn mạch có điện trở bằng 0; cosφ=R/Z=0/Z=0 – Chọn đáp án B.Hướng dẫn giải
2. Giải bài 2 trang 160 SGK Vật lý 12 nâng cao
Phương pháp giải
Hướng dẫn giải
3. Giải bài 3 trang 160 SGK Vật lý 12 nâng cao
Một tụ điện có điện dung C=5,3μF mắc nối tiếp với điện trở R=300Ω thành một đoạn mạch. Mắc mạch vào mạch điện xoay chiều có điện áp 220 V, tần số 50 Hz. Hãy tính :
a) Hệ số công suất của đoạn mạch.
b) Điện năng mà đoạn mạch tiêu thụ trong 1 phút.
Phương pháp giải
a) Xác định hệ số công suất bằng cách:
– Tính dung kháng theo công thức:
\({Z_C} = \frac{1}{{C\omega }}\)
– Công thức tính hệ số công suất là:
\(\cos \varphi = \frac{R}{Z} = \frac{R}{{\sqrt {{R^2} + Z_C^2} }}\)
b)- Áp dụng công thức: I = U/Z để tính cường độ I
– Điện năng được tính theo công thức:
\(Q = R{I^2}t\)
Hướng dẫn giải
Với R=300(Ω); C=5,3(μF)
U=220(V); f=50 (Hz)
a) Hệ số công suất của đoạn mạch:
\(\cos \varphi = \frac{R}{Z} = \frac{R}{{\sqrt {{R^2} + Z_C^2} }}\)
Với:
\({Z_C} = \frac{1}{{C\omega }} = \frac{1}{{C2\pi f}} = \frac{1}{{{{5,3.10}^{ – 6}}.100\pi }} = 600({\rm{\Omega }})\)
\( \Rightarrow \cos \varphi = \frac{{300}}{{\sqrt {{{300}^2} + {{600}^2}} }} = 0,447\)
b) Cường độ hiệu dụng:
\(\begin{array}{l} I = \frac{U}{Z} = \frac{U}{{\sqrt {{R^2} + Z_C^2} }}\\ = \frac{{220}}{{\sqrt {{{300}^2} + {{600}^2}} }} = 0,328(A) \end{array}\)
⇒ Điện năng mà đoạn mạch tiêu thụ trong 1 phút :
\(Q = R{I^2}t = 300{(0,328)^2}.60 = 1936(J)\)
4. Giải bài 4 trang 160 SGK Vật lý 12 nâng cao
Một cuộn cảm khi mắc với điện áp xoay chiều 50V thì tiêu thụ công suất 1,5W. Biết cường độ dòng điện qua cuộn cảm là 0,2A. Tính hệ số công suất của cuộn cảm.
Phương pháp giải
Áp dung công thức công suất để tính hệ số công suất là:
osφ=P/(UI)
Hướng dẫn giải
U=50 (V); P=1,5 (W); I=0,2 (A)
Hệ số công suất của cuộn cảm :
P=UIcosφ ⇒ cosφ=P/UI=1,5/(50.0,2)=0,15.