Giáo án vật lý, thư viện vật lý,đề thi vật lý, đề thi hsg vật lý, tin tức vật lý - http://hocmaivn.com
I. CÔNG SUẤT:
Công suất của dòng điện xoay chiều: P = UIcosϕ = I
2
R =
2
2
Z
RU
.
- Hệ số công suất: cosϕ =
Z
R
=
R
U
U
- Ý nghĩa của hệ số công suất cosϕ
+ Trường hợp cos
ϕ
= 1 tức là ϕ = 0: mạch chỉ có R, hoặc mạch RLC có cộng hưởng điện (Z
L
= Z
C
) thì
P = P
max
= UI =
R
U
2

o
cos(ωt + ϕ)
+ Cảm kháng: Z
L
= ωL
+ Dung kháng: Z
C
=
C
1
ω
+ Tổng trở Z =
2
CL
2
)ZZ(R −+
+ Định luật Ôm: I =
Z
U
I
Z
U
0
0
=⇔
+ Độ lệch pha giữa u và i: tgϕ =
R
ZZ
CL
−

+ u
C
* Cách vẽ giản đồ véc tơ
Vì i không đổi nên ta chọn trục
cường độ dòng điện làm trục gốc, gốc tại
điểm O, chiều dương là chiều quay lượng
giác.
3. Cách vẽ giản đồ véc tơ trượt
Bước 1: Chọn trục nằm ngang là
trục dòng điện, điểm đầu mạch làm gốc
(đó là điểm A).
Bước 2: Biểu diễn lần lượt hiệu
điện thế qua mỗi phần bằng các véc tơ
NB; MN ;AM
nối đuôi nhau theo nguyên tắc: R - đi ngang; L - đi lên; C - đi xuống.
Bước 3: Nối A với B thì véc tơ
AB
chính là biểu diễn u
AB
Nhận xét:
+ Các hiệu điện thế trên các phần tử được biểu diễn bởi các véc tơ mà độ lớn của các véc tơ
tỷ lệ với hiệu điện thế hiệu dụng của nó.
+ Độ lệch pha giữa các hiệu điện thế là góc hợp bởi giữa các véc tơ tương ứng biểu diễn
chúng.
+ Độ lệch pha giữa hiệu điện thế và cường độ dòng điện là góc hợp bởi véc tơ biểu diễn nó
với trục i
+ Việc giải bài toán là nhằm xác định độ lớn các cạnh và góc của tam giác dựa vào các
định lý hàm số sin, hàm số cosin và các công thức toán học.
Trong toán học một tam giác sẽ
giải được nếu biết trước ba (hai cạnh 1

Giáo án vật lý, thư viện vật lý,đề thi vật lý, đề thi hsg vật lý, tin tức vật lý - http://hocmaivn.com
Để làm được điều đó ta sử dụng định lý hàm số sin hoặc Cosin.
+
SinC
a
SinB
b
¢Sin
a
==
+ a
2
= b
2
+ c
2
- 2bccosA
b
2
= a
2
+ c
2
- 2accosB
c
2
= a
2
+ b
2

0
50
cos 0,5
100
R
LR LR
U
R
Z U
ϕ
= = = =
Bài 2: Đặt một hiệu điện thế xoay chiều có tần số góc vào hai đầu cuộn dây có R, L thì công
suất tiêu thụ của đoạn mạch là P
1
. Nếu nối tiếp với cuộn dây một tụ điện C với
2
2 1LC
ω
=
và đặt
vào hiệu điện thế trên thì công suất tiêu thụ là P
2
. Tính giá trị của P
2
Bài giải
Cường độ dòng điện trước khi mắc tụ điện C:
1
2 2
L
U

I
R Z
=
+ −
Suy ra I
2
=I
1
 P
2
=P
1
Bài 3 : Cho một đoạn mạch điện gồm một biến trở R mắc nối tiếp với một tụ điện có điện
dung . Đặt vào hai đầu đoạn mạch một hiệu điện thế xoay chiều với tần số góc
. Thay đổi R ta thấy với hai giá trị của thì công suất của đoạn mạch đều bằng
nhau. Tích bằng:
Bài giải
Khi
Khi
Vì và
Với:
Bài 4: Cho đoạn mạch điện xoay chiều RLC mắc nối tiếp. Đặt vào hai đầu mạch một hiệu
điện thế ổn định u = U
o
cos(2πft). Vẽ đồ thị biểu diễn sự biến đổi của công suất tiêu thụ P của
đoạn mạch điện khi cho điện trở R của đoạn mạch thay đổi từ 0
Bài giải:
+ Công suất tiêu thụ:
bR
aR

b
∞
0
+
−
P
max
0
0
R
O
P
P
max
R =
Giáo án vật lý, thư viện vật lý,đề thi vật lý, đề thi hsg vật lý, tin tức vật lý - http://hocmaivn.com
TRẮC NGHIỆM:
Bài 1: Chọn câu đúng. Hiệu điện thế giữa hai đầu một đoạn mạch xoay chiều là:
u = 100
2
cos(100πt - π/6)(V) và cường độ dũng điện qua mạch là i = 4
2
cos(100πt - π/2)(A).
Công suất tiêu thụ của đoạn mạch đó là:
A. 200W. B. 600W. C. 400W. D. 800W.

⇒
CHỌN A
Bài 2: Cho mạch điện xoay chiều RLC mắc nối tiếp, có R là biến trở. Đặt vào hai đầu đoạn mạch
hiệu điện thế xoay chiều có biểu thức

2 2 2 2
2
288
( ) ( )
L C L C
U U
P R R W
R Z Z R Z Z
= = =
+ − + −
⇒
CHỌN
B
Bài 3: Khi đặt một hiệu điện thế u = 120cos200t (V) vào hai đầu đoạn mạch gồm cuộn dây có L =
200
R
. Khi đó hệ số công suất của mạch là:
A.
2
2
B.
4
2
C.
2
3
D.
3
3
Bài 4: Đặt một hiệu điện thế u = 250cos(100

xoay chiều cú U=100(V) thỡ hiệu điện thế hai đầu cuộn dõy là U
1
=100(V), hai đầu tụ là U
2
=
2.100
(V). Hệ số cụng suất của đoạn mạch bằng:
A).
.
2
3
B). 0. C).
2
2
. D). 0,5.

⇒
CHỌN C
6
Bài 7: Cho đoạn mạch RLC, R = 50W. Đặt vào mạch u = 100
2
sinựt(V), biết hiệu điện thế giữa
hai bản tụ và hiệu điện thế giữa hai đầu mạch lệch pha 1 góc
π
/6. Công suất tiêu thụ của mạch là
A. 100W B.
100 3
W C. 50W D.
50 3
W

(Z - Z )
+ (Z - Z )
=
+
2
R
R
R
R
P
max
khi
L C
R Z Z= −
2
max
2
L C
U
P
Z Z
⇒ =
−
 L đổi:
2
2 2
C
U
P R
R + ( - Z )

C
=
Z
P
max
khi
C
- Z
L
Z
=0
⇒
C
Z
=
L
Z
7
L
C
K
W
V
~
u
R
A
 Dạng bài tập R đổi:
TỰ LUẬN:
Bài 1: Cho mạch điện xoay chiều gồm cuộn dây có

(R r) (Z Z )
R 2r
R R R R
⇒ = = =
− −
+
+ + −
+ + + +
Áp dụng BĐT côsi:
2 2
2 2
L C
L C
r (Z Z )
R 2 r (Z Z )
R
+ −
+ ≥ + −
Dấu = xảy ra khi
2 2 2 2
L C
R r (Z Z ) 50 60 78.1= + − = + = Ω
Bài 2:Cho mạch điện RLC nối tiếp, trong đó cuộn L thuần cảm, R là biến trở .Hiệu điện thế
hiệu dụng U=200V, f=50Hz, biết Z
L
= 2Z
C
,điều chỉnh R để công suất của hệ đạt giá trị lớn nhất thì
dòng điện trong mạch có giá trị là I= . Tính giá trị của C, L
Bài giải

2 200
L
L C
Z
Z Z L H
ω π
= = Ω ⇒ = =
Bài 3: Cho mạch điện như hình vẽ bên, các dụng cụ đo không ảnh hưởng gì đến mạch điện.
1. K mở: Để R=R
1
. Vôn kế chỉ 100V, Wat kế chỉ 100W, ampe kế chỉ 1,4=
2
A.
a.Tính R
1
và cảm kháng cuộn dây.
b.Cho R biến thiên. Công suất tiêu thụ mạch cực đại khi R bằng
bao nhiêu? Tính hệ số công suất của mạch lúc đó.
Bài giải
1.K mở: a) U=100(V), P=P
R
=100W, I=
2
A.
P=I
2
R
1

⇔

U
2
)(=
=
2
2
2
L
ZR
RU
+
=
R
Z
R
U
L
2
2
+

P
Max
⇔
(
R
Z
R
L
2

R
=
250
50
≈0,7
1. K đóng: Z
c
=
C
ω
1
=100(Ω).
a) Vẽ giản đồ vec tơ quay Frecnel. Đặt α=(
OLO
II
R
).
Ta có: sin α=
OC
OL
OL
OC
U
U
I
I
=
(
ROOC
UU =

4/
2
2
πα
=⇒=
OC
OL
U
U
Nên: I
R
=I
C
=U
c
/
100
=
2
U
L
/
100
=
2
(A).
Và
IAIIII
LCL
==⇒=+= )(24

π
=
, R biến đổi
được từ 0 đến 200
Ω
.
1. Tìm công thức tính R để công suất tiêu thụ P của mạch cực đại. Tính công suất cực đại đó.
2. Tính R để công suất tiêu thụ P =
Max
P
5
3
. Viết biểu thức cường độ dòng điện khi đó.
ĐS:1)
L C max
R Z Z 120 ,P 83.3W= − = Ω =
2)
R 40 ,i 1.58cos(100 t 1.25)(A)= Ω = π +
Bài 2:Cho mạch điện như hình vẽ , cuộn dây thuần
cảm. Đặt vào hai đầu đoạn mạch một hiệu điện thế có giá trị
hiệu dụng không đổi, có dạng:
u U 2 cos100 t(V)
= π
.
1. Khi biến trở R = 30
Ω
thì hiệu điện thế hiệu dụng
U
AN
= 75V; U

điện trở vô cùng lớn. Đặt vào hai đầu AB một hiệu điện thế
xoay chiều:
AB
u 240 2 cos100 t(V)
= π
.
1. Cho R = R
1
= 80
Ω
, dòng điện hiệu dụng của mạch I
=
3
A, Vôn kế V
2
chỉ 80
3
V, hiệu điện thế giữa
hai đầu các vôn kế lệch pha nhau góc
π
/2. Tính L, C.
2. Giữ L, C, U
AB
không đổi. Thay đổi R đến giá trị R
2
để
công suất trên đoạn AN đạt cực đại. Tìm R
2
và giá trị
cực đại đó của công suất. Tìm số chỉ của vôn kế V

AN
và u
MB
lệch pha nhau một góc
π
/2.
ĐS:1)
i 1cos(100 t )A
6
π
= π +
;
10
CL
B
M
C R L
N
Hình 1
BRA
B
A
V1
N
C
R

L,r
M
V2

Bài 2: Cho mạch điện RLC nối tiếp, trong đó cuộn L thuần cảm, R là biến trở .Hiệu điện thế hiệu
dụng U=200V, f=50Hz, biết Z
L
= 2Z
C
,điều chỉnh R để công suất của hệ đạt giá trị lớn nhất thì dòng
điện trong mạch có giá trị là I= . Giá trị của C, L là:
A.
1
10
m
π
F và
2
H
π
C.
3
10
π
mF và
4
H
π
B.
1
10
π
F và
2

R Z doZ Z= =
Khi đó, tổng trở của mạch là
100 2( )
U
Z
I
= = Ω
Hay
2 2
( ) 100 2
L C
R Z Z+ − =
⇔
1 1
100
10
C
C
Z C mF
Z
ω π
= Ω ⇒ = =
2
2 200
L
L C
Z
Z Z L H
ω π
= = Ω ⇒ = =

ω
ω
==
C)
2
max
5,0;
2
CUP
C
R
ω
ω
==
D.)
2
max
1
; 0,5R P CU
C
ω
ω
= =
Bài 4: Cho mạch điện như hình vẽ :
11
V
A R L,r C B
=>CHỌN D
Von kế có điện trở vô cùng lớn.
AB

2
cos 100 πt (V)
a. Xác định giá trị R
0
của biến trở để công suất cực đại. Tính P
max
đó
b. Gọi R
1
, R
2
là 2 giá trị khác nhau của biến trở sao cho công suất của mạch là như nhau. Tìm mối
liên hệ giữa hai đại lượng này.
A. R
0
= 10
Ω
; P
max
= 500 W; R
1
. R
2
= R
2
0
.
B. R
0
= 100

max
= 500 W; R
1
. R
2
= 2R
2
0
.

⇒
CHỌN A
Bài 6: Một mạch R, L, C mắc nối tiếp (cuộn dây thuần cảm) L và C không đổi R thay đổi được. Đặt
vào hai đầu mạch một nguồn điện xoay chiều có hiệu điện thế hiệu dụng và tần số không đổi, rồi
điều chỉnh R đến khi công suất của mạch đạt cực đại, lúc đó độ lệch pha giữa u và i là
A. π/4 B. π/6 C. π/3 D. π/2
⇒
CHỌN A
Bài 7: Một cuộn dây có điện trở thuần r = 15Ω, độ tự cảm L =
π5
1
H và một biến trở thuần được
mắc như hình vẽ,
100 2 cos100 ( )
AB
u t V
π
=
A R L,r B
Khi dịch chuyển con chạy của biến trở. Công

Hiệu điện thế giữa hai đầu AB của đoạn mạch có biểu thức:
u 200cos314t(V) 200cos100 t(V)= ≈ π
a)Tính L để hệ số công suất của đoạn mạch đạt cực đại.Tính công suất tiêu thụ của đoạn mạch lúc
đó.
b)Tính L để công suất tiêu thụ của đoạn mạch cực đại.Vẽ phát họa dạng đồ thị của công suất tiêu
thụ P của đoạn mạch theo L.
Bài giải:
a)Tính L trong trường hợp 1:
-Hệ số công suất của đoạn mạch là:
2 2
L C
R R
cos
Z
R (Z Z )
ϕ = =
+ −
Khi L biến thiên,
cosϕ
sẽ có giá trị lớn nhất nếu có:
2
L C
Z Z 0 LC 1− = ⇒ ω =
Do đó:
4
2
2
1 1 1
L 0.318H
10

2
2
2 2
L C
U RU
P I R R
Z R (Z Z )
 
= = =
 ÷
+ −
 
Khi L biến thiên, P lớn nhất nếu có:
2
L C
Z Z 0 LC 1− = ⇒ ω =
2
1
L 0.318H
C
⇒ = =
ω
2
max
U
P 200W
R
⇒ = =
- Sự biến thiên của P theo L:
•

. Hãy tính L để:
1. Công suất tiêu thụ của mạch là
13
L
B
R
A
C
2. Công suất tiêu thụ của mạch là cực đại. Tính đó
3. là cực đại và tính
Bài giải
1.
Mặt khác
suy ra (có hai giá trị của ) 2. (1)
khi (có cộng hưởng điện).
Suy ra
Tính . Từ (1) suy ra

3. (2)
Biến đổi y ta được
(3)
Muốn cực đại thì y phải cực tiểu . Từ (3) ta thấy :
14
Thay vào (2) :
Khi đó
Suy ra
15

- 2 = - =
Muốn cực đại thì y phải cực tiểu
y là hàm bậc hai của x nên = - = - = (3)
khi đó = = =
16
suy ra = =
Thay (3) vào (2) ta được = =
17
Dạng 3: Bài toán hộp đen
Phương pháp giải
Để giải một bài toán về hộp kín ta thường sử dụng hai phương pháp sau:
a. Phương pháp đại số
B
1
: Căn cứ “đầu vào” của bai toán để đặt ra các giả thiết có thể xảy ra.
B
2
: Căn cứ “đầu ra” của bài toán để loại bỏ các giả thiết không phù hợp.
B
3
: Giả thiết được chọn là giả thiết phù hợp với tất cả các dữ kiện đầu vào và đầu ra của bài
toán.
b. Phương pháp sử dụng giản đồ véc tơ trượt.
B
1
: Vẽ giản đồ véc tơ (trượt) cho phần đã biết của đoạn mạch.
B
2
: Căn cứ vào dữ kiện bài toán để vẽ phần còn lại của giản đồ.
B

= 100Ω ; Z
L
= 200Ω
I = 2
)A(2
; cosϕ = 1; X là đoạn mạch gồm hai trong ba phần tử (R
0
, L
0
(thuần), C
0
) mắc
nối tiếp. Hỏi X chứa những linh kiện gì ? Xác định giá trị của các linh kiện đó.
Giải
Cách 1: Dùng phương pháp giản đồ véc tơ trượt.
Hướng dẫn Lời giải
B
1
: Vẽ giản đồ véc tơ cho đoạn mạch
đã biết
+ Chọn trục cường độ dòng điện làm
trục gốc, A là điểm gốc.
+ Biểu diễn các hiệu điện thế u
AB
; u
AM
;
u
MN
bằng các véc tơ tương ứng.

.
B2: Căn cứ vào dữ kiện của bài toán
⇒
NB
U
xiên góc và trễ pha so với
i nên X phải chứa R
o
và C
o
B3: Dựa vào giản đồ ⇒ U
Ro
và U
Co
từ
đó tính R
o
; C
o
+ U
Ro
= U
AB
↔ IR
o
= 100
2
→ R
o
=

=
)F(
10
100.100
1
4
π
=
π
−
Cách 2: Dùng phương pháp đại số
Hướng dẫn Lời giải
B1: Căn cứ “Đầu vào” của bài toán
để đặt các giả thiết có thể xảy ra.
→ Trong X có chứa R
o
&L
o
hoặc R
o
và
C
o
B2: Căn cứ “Đầu ra” để loại bỏ các
giả thiết không phù hợp vì Z
L
> Z
C
nên X phải chứa C
o

C
+Z
Co
Vậy X có chứa R
o
và C
o



Ω=−=−=
Ω==
)(100100200ZZZ
)(50ZR
CLC
AB0
o
⇒ C
o
=
)F(
10
4
π
−
Nhận xét: Trên đây là một bài tập còn khá đơn giản về hộp kín, trong bài này đã cho biết ϕ
và I, chính vì vậy mà giải theo phương pháp đại số có phần dễ dàng. Đối với những bài toán về hộp
kín chưa biết ϕ và I thì giải theo phương pháp đại số sẽ gặp khó khăn, nếu giải theo phương pháp
giản đồ véc tơ trượt sẽ thuận lợi hơn rất nhiều. Ví dụ 2 sau đây là một bài toán điển hình.
Ví dụ 2: Cho mạch điện như hình vẽ

B
N
M
X
R
Phần còn lại chưa biết hộp kín chứa gì vì vậy ta giả sử nó là một véc tơ bất kỳ tiến theo chiều
dòng điện sao cho: NB = 60V, AB = 120V, AN = 60
V3
+ Xét tham giác ANB, ta nhận thấy
AB
2
= AN
2
+ NB
2
, vậy đó là tam giác vuông
tại N
tgα =
3
1
360
60
AN
NB
==

⇒
6
π
=α

. Do đó ta vẽ thêm được
00
LR
UvµU
như hình vẽ.
+ Xét tam giác vuông AMN:
6
3
1
Z
R
U
U
tg
CC
R
π
=β⇒===β
+ Xét tam giác vuông NDB
)V(30
2
1
.60sinUU
)V(330
2
3
.60cosUU
NBL
NBR
O

10
L)(
3
10
33
30
I
U
Z
)(10
33
330
I
U
R
)A(33
10
330
I
O
L
L
R
O
O
O
O
* Nhận xét: Đây là bài toán chưa biết trước pha và cường độ dòng điện nên giải theo phương
pháp đại số sẽ gặp rất nhiều khó khăn (phải xét nhiều trường hợp, số lượng phương trình lớn → giải
21

X
R
A
C
B
N
M
X
R
rất phức tạp). Nhưng khi sử dụng giản đồ véc tơ trượt sẽ cho kết quả nhanh chóng, ngắn gọn, Tuy
nhiên cái khó của học sinh là ở chỗ rất khó nhận biết được tính chất
2
NB
2
AN
2
AB
UUU +=
. Để có sự
nhận biết tốt, học sinh phải rèn luyện nhiều bài tập để có kĩ năng giải.
Ví dụ 3: Cho mạch điện như hình vẽ:
U
AB
= cost; u
AN
= 180
2 cos 100 ( )
2
t V
π

và u
NB,
có thể nói đây là mấu
chốt để giải toán.
Giải
a. Vẽ giản đồ véc tơ cho đoạn mạch đã biết AN. Phần còn lại chưa biết hộp kín chứa gì, vì
vậy ta giả sử nó là một véc tơ bất kỳ tiến theo chiều dòng điện sao cho u
NB
sớm pha
2
π
so với u
AN
+ Xét tam giác vuông ANB
* tgα =
3
1
180
60
U
U
AN
NB
AN
NB
===
⇒ α ≈ 80
0
= 0,1π(rad)
⇒ u

π π
 
− +
 ÷
 
=
( )
190 2 cos 100 0,4 ( )t V
π π
−
22
U
A
B
U
C
U
R
A
M
N
B
i
U
A
N
U
N
B
U

⇒ U
C
= U
AN
.cosβ = 180.
)A(2
90
290
Z
U
I290
2
2
C
C
===⇒=
+ Xét tam giác vuông NDB
)(30
2
230
R)V(230
2
2
.60cosUU
0NBR
O
Ω==⇒==β=
β = 45
0
⇒ U

MB
= 10V
U
AB
= 10
V3
. Công suất tiêu thụ của đoạn mạch AB là P = 5
6
W. Hãy xác định linh kiện
trong X và Y và độ lớn của các đại lượng đặc trưng cho các linh kiện đó. Cho biết tần số dòng điện
xoay chiều là f = 50Hz.
* Phân tích bài toán: Trong bài toán này ta có thể biết được góc lệch ϕ (Biết U, I, P → ϕ)
nhưng đoạn mạch chỉ chứa hai hộp kín. Do đó nếu ta giải theo phương pháp đại số thì phải xét rất
nhiều trường hợp, một trường hợp phải giải với số lượng rất nhiều các phương trình, nói chung là
việc giải gặp khó khăn. Nhưng nếu giải theo phương pháp giản đồ véc tơ trượt sẽ tránh được những
khó khăn đó. Bài toán này một lần nữa lại sử dụng tính chất đặc biệt của tam giác đó là: U = U
MB
;
U
AB
= 10
AM
U3V3 =
→ tam giác AMB là ∆ cân có 1 góc bằng 30
0
.
23
A
B
M

U3U
UU
⇒ ∆AMB là ∆ cân và U
AB
= 2U
AM
cosα ⇒ cosα =
10.2
310
U2
U
AM
AB
=
⇒ cosα =
0
30
2
3
=α⇒
a. u
AB
sớm pha hơn u
AM
một góc 30
0
⇒ U
AM
sớm pha hơn so với i 1 góc ϕ
X

=⇒=
⇒ R
X
= 10.cos15
0
= 9,66(Ω)
+
)(59,215sin1015sinZZ15sinUU
00
XL
0
XL
XX
Ω===⇒=
)mH(24,8
100
59,2
L
X
=
π
=⇒
Xét tam giác vuông MKB: MBK = 15
0
(vì đối xứng)
⇒ U
MB
sớm pha so với i một góc ϕ
Y
= 90

X
K
U
A
B
U
Y
U
R
Y
U
L
Y
A
H
B
4
5
0
3
0
0
1
5
0
U
+
XL
RZ
Y

=9,66(Ω)
* Trường hợp 2: u
AB
trễ pha
4
π
so với i, khi
đó u
AM
và u
MB
cũng trễ pha hơn i (góc 15
0
và 75
0
).
Như vậy mỗi hộp phải chứa tụ điện có tổng trở Z
X
,
Z
X
gồm điện trở thuần R
X
, R
Y
và dung kháng C
X
,
C
Y

L
= 0 và
∞=
ω
=
C
1
Z
C
. Cũng giống như phân tích trong ví dụ 1 bài toán này phải giải theo phương pháp
giản đồ véc tơ (trượt).
25
i
B
K
M
H
A
U
A
B
U
R
Y
U
X
U
L
Y
U

v
1
v
2