PHẦN I. MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài:
- Vật lý là một môn học khó và trừu tượng, bài tập vật lý rất đa dạng và phong
phú. Vì vậy, giáo viên phải làm thế nào để tìm ra phương pháp tốt nhất nhằm
giúp học sinh hiểu, phân loại và vận dụng những kiến thức đã học vào việc làm
bài thi là rất cần thiết. Việc làm này rất có lợi cho học sinh vì sau khi đã nắm
được các dạng bài tập, nắm được phương pháp giải và từ đó học sinh có thể tự
mình phát triển hướng tìm tòi lời giải mới cho các dạng bài tương tự.
- Hình thức thi môn vật lý là trắc nghiệm khách quan, nội dung thi bao quát cả
chương trình, tránh được tình trạng học tủ và từ đó có thể đánh giá trình độ học
sinh một cách toàn diện. Tuy nhiên, để làm tốt bài thi trắc nghiệm đòi hỏi người
học phải ghi nhớ đầy đủ kiến thức trọng tâm, biết cách vận dụng linh hoạt, sáng
tạo và nhanh nhạy trong phán đoán nhận dạng cũng như trong tính toán mới có
thể đạt được kết quả cao.
- Điện xoay chiều là một phần quan trọng trong chương trình vật lí lớp 12 và
chiếm tỉ trọng lớn trong đề thi của các kì thi Tốt Nghiệp 12 và Đại Học, đây
cũng là một phần có lượng kiến thức lớn và khó đối với nhiều học sinh THPT.
Trong thực tế làm bài tập và kiểm tra, đánh giá HS thường không làm được
hoặc phải bỏ qua một số dạng bài tập nhất định do phải vận dụng kiến thức toán
học nhiều và để làm được bài phải mất nhiều thời gian. Với lí do đó, tôi chọn
nghiên cứu đề tài: “PHƯƠNG PHÁP GIẢI MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP CƠ BẢN
VÀ NÂNG CAO ĐIỆN XOAY CHIỀU” nhằm trang bị cho các em học sinh
phương pháp giải và một số công thức kết quả đã được chứng minh ở một số
dạng bài tập nằm trong nhóm kiến thức cơ bản và nâng cao giúp các em có thể
giải nhanh các bài tập trắc nghiệm phần điện xoay chiều một cách nhanh chóng
và tránh được những nhầm lẫn.
2. Mục đích nghiên cứu:
- Đề tài nhằm giúp học sinh hình thành một hệ thống bài tập chương điện xoay
chiều, phương pháp giải, công thức kết quả của một số bài tập khó đã được
chứng minh trong sáng kiến, từ đó chủ động vận dụng các phương pháp này để
giải các bài tập tương tự. Ngoài ra, qua việc giải bài tập còn giúp học sinh phát

vòng S, khung quay đều với tốc độ góc ω quanh một trục
vuông góc với từ trường đều
B
ur
. Khi đó từ thông qua
khung dây biến thiên theo thời gian:
ϕ = NBS.cos(ωt + φ) với φ = (
B
ur
,
n
ur
) lúc t = 0.
với Φ
0
= NBS là từ thông cực đại qua khung (Wb)
- Theo định luật cảm ứng điện từ, trong khung xuất hiện
suất điện động cảm ứng:

ε
= - ϕ
'
t
= NBSω.sin(ωt + φ)
⇒
e = E
0
cos(ωt + φ -
π
2

ur
vuông góc với trục quay và có độ lớn B =
2
5π
T. Tìm suất
điện động cực đại trong khung dây.
Tóm tắt Giải
S = 220 cm
2
= 0,022 (m
2
) Suất điện động cực đại trong khung
ω = 50 vòng/giây = 100π (rad/s) E
0
= NBSω
B =
2
5π
(T) = 500.
2
5π
. 0,022. 100π
N = 500 (vòng) =
220 2
(V)
E
0
= ? (V)

Ví dụ 2: Một khung dây dẫn có 500 vòng dây quấn nối tiếp, diện tích mỗi vòng

6
(rad) e = NBSω.cos(ωt + φ -
π
2
)
f = 40 (vòng/s) e = 500.0,2.0,02.80π.cos( 80πt +
π
6
-
π
2
)
Viết biểu thức e ?
⇒
e = 160π.cos( 80πt -
π
3
) (V)

Ví dụ 3: (ĐH 2011) Một máy phát điện xoay chiều một pha có phần ứng gồm
bốn cuộn dây giống nhau mắc nối tiếp, suất điện động xoay chiều do máy phát
ra có tần số 50 Hz và có giá trị hiệu dụng 100
2
(V). Từ thông cực đại qua
mỗi vòng của phần ứng là
5
π
(mWb). Số vòng dây trong mỗi cuộn dây của phần
ứng là bao nhiêu ?
Tóm tắt Giải

⇒
N=
0
0(1)
E
ωΦ
=
0(1)
2E
ωΦ
=
3
100 2 2
5
2π.50. 10
π
−
= 400 vòng
Số vòng dây của mỗi cuộn dây:
N
1
=
N
4
= 100 vòng.
Bài tập:
Bài 1: Một khung dây dẫn phẳng quay đều với tốc độ góc ω quanh một trục cố
định nằm trong mặt phẳng khung dây, trong một từ trường đều có véctơ cảm
ứng từ vuông góc trục quay của khung. Suất điện động trong khung có biểu
thức e = E

i
)
I
0
=
0
U
Z
φ = φ
u
- φ
i
và tanφ =
L C
Z - Z
R thì u = U
0
cos(ωt + φ
u
)
Phương pháp giải:
- Bước 1: tìm các trở kháng và tổng trở, sau đó tìm I
0
(hoặc U
0
) theo công
thức I

Z - Z
R

⇒
φ
rồi áp dụng φ = φ
u
– φ
i
để tìm φ
i
( hoặc φ
u
)
Lưu ý: + Mạch chỉ có R: φ = 0
+ Mạch chỉ có L: φ =
π
2
4
+ Mạch chỉ có C: φ = -
π
2
- Bước 3: viết ra p/trình cần tìm.
Ví dụ 1: Biểu thức điện áp tức thời ở hai đầu tụ C =
- 4
10
π
(F) là u
C
=

Z
= 1 (A).
Viết biểu thức i ? Mạch chỉ có tụ C nên φ = -
π
2
.
Ta có φ = φ
u
- φ
i

⇒
φ
i
= φ
u
- φ =
π
2
(rad)
Vậy: i = cos(100πt +
π
2
) (A).
Ví dụ 2: Cường độ dòng điện i = 2cos(100πt -
π
6
) A chạy trong đoạn mạch điện
xoay chiều chỉ có cuộn thuần cảm L =
1

Ω
)
R = 100 Ω U
0AB
= I
0
. Z
AB
= 2. 100
2
= 200
2
(V)
Viết biểu thức u
AB
? tanφ =
L
Z
R
= 1
⇒
φ =
π
4
(rad)
φ = φ
u
- φ
i


- 3
10
2π
F. Biết điện áp giữa hai đầu cuộn cảm
là u
L
= 20
2
cos(100πt +
π
2
) V. Viết biểu thức điện áp giữa hai đầu đoạn mạch.
5
Tóm tắt Giải:
u
L
=20
2
cos(100πt +
π
2
)V * Viết biểu thức dòng điện qua cuộn cảm L
R = 10 Ω Z
L
= Lω =
1
10π
.100π = 10 (
Ω
)

Viết b/thức u
AB
? Mà φ = φ
uL
- φ
i

⇒
φ
i
= φ
uL
- φ =
π
2
-
π
2
= 0
Vậy i = i
L
= 2
2
cos(100πt) (A).
*Viết biểu thức điện áp hai đầu mạch:
Z
C
=
1
Cω

2
= 40 (V)
tanφ =
L
C
Z - Z
R
= - 1
⇒
φ = -
π
4
(rad)
φ = φ
u
- φ
i

⇒
φ
u
=

φ + φ
i
= -
π
4
+ 0 = -
π

π
= π +
D.
i 2cos(100 t )(A)
2
π
= π +
Bài 2. (ĐH 2010) Đặt điện áp u = U
0
cosωt vào hai đầu cuộn cảm thuần có độ tự
cảm L thì cường độ dòng điện qua cuộn cảm là
A.
0
U
i cos( t )(A)
L 2
π
= ω +
ω
B.
0
2
U
i cos( t )(A)
2
L
π
= ω +
ω
C.


⇔
LC
2
ω
= 1
⇔
ω =
1
LC
+ I
Max
=
AB
U
R
+ Z
min
= R
+ φ = 0 : u
AB
cùng pha với i (hoặc cùng pha u
R
)
+ φ = 0 : u
AB
vuông pha với u
L
(hoặc u
C

C = C + C
C
b
< C
Thành phần
C
b
> C
Thành phần
Ví dụ 1: Đặt vào hai đầu mạch điện R, L, C mắc nối tiếp một điện áp xoay
chiều có tần số 50 Hz. Biết điện dung của tụ điện là C =
- 4
10
π
F. Để điện
áp hai đầu đoạn mạch lệch pha
π
2
so với điện áp hai đầu tụ điện thì cuộn
dây có độ tự cảm L bằng bao nhiêu ?
Giải: O
AB
U
urI
r

C

C(2πf)
=
4
2
1
( )
10
2π.50
π
−
=
1
π
(H)
7
Ví dụ 2: Đặt điện áp u
AB
= U
0
cos100πt (V) vào hai đầu mạch điện R, L, C mắc
nối tiếp. Trong đó R xác định, cuộn dây thuần cảm có hệ số tự cảm L
thay đổi được, tụ điện có C =
-4
10
π
F. Khi điện áp hai đầu cuộn dây nhanh
pha hơn điện áp hai đầu mạch một góc
π
2
thì L bằng bao nhiêu ?


⇒
LCω
2
= 1

⇒
L =
2
1
Cω
=
4
2
( )
1
10
100π
π
−
=
1
π
(H).
Ví dụ 3: Một mạch điện AB gồm một điện trở R = 50 (Ω), mắc nối tiếp với một
cuộn dây có độ tự cảm L =
1
π
(H) và điện trở hoạt động r = 50 Ω. Đặt vào
hai đầu đoạn mạch điện áp xoay chiều u

AB
=
0AB
U
2
= 100 (V)
Cường độ hiệu dụng của dòng điện trong mạch: I =
AB
AB
U
Z
=
1
2
(A)
Công suất tiêu thụ trên toàn mạch:
P = (R + r)I
2
= (50 + 50)
2
1
( )
2
= 50 (W)
8
b. Sau khi mắc nối tiếp thêm vào mạch một tụ có điện dung C, để u cùng pha
với i thì φ = 0
⇒
Z
L

min
U
Z
= (R + r)
2
AB
2
U
(R + r)
=
2
AB
U
R + r
= 100 (W)
Bài tập:
Bài 1: Cho mạch RLC mắc nối tiếp: điện trở thuần R = 50 (
Ω
), cuộn cảm thuần
có hệ số tự cảm L=
3
2π
(H), tụ điện có điện dung C thay đổi được. Đặt
vào hai đầu đoạn mạch một điện áp xoay chiều
AB
u = 220 2cos100πt

(V). Điều chỉnh C để điện áp hiệu dụng giữa hai đầu cuộn cảm đạt giá trị
cực đại. Tìm giá trị cực đại đó:
A. U

π
(μF)
Bài 3: Đặt điện áp xoay chiều
AB
u = 80cos(100πt)
V vào hai đầu mạch R,L,C
mắc nối tiếp: R = 20
Ω
, cuộn dây thuần cảm L =
0,2
π
H, tụ điện có điện
dung C xác định. Biết trong mạch đang có cộng hưởng điện. Biểu thức
dòng điện trong mạch là
A.
4cos(100πt)i =
A. B.
π
4cos(100πt + )
4
i =
A.
C.
π
4cos(100πt - )
4
i =
A. D.
π
4cos(100πt + )


Ta thấy P
Max

⇔
[(R+ r) +
2
L C
( - )

Z Z
R+ r
]
min

Theo hệ quả bất đẳng thức Cô-si “tích hằng, tổng tiểu” ta có:
[(R+ r) +
2
L C
(Z - Z )
R+ r
]
min

⇔
R + r =
2
L C
(Z - Z )
R + r

2
L C
U
(Z - Z )
(R + r)
+
R R
=
2
2 2
L C
U
+ (Z - Z )
R +
R
r
+ 2r
Ta thấy P
Max

⇔
[R +
2 2
L C
+ (Z - Z )
R
r
]
min
.


Ví dụ 1: Cho mạch điện R,L,C mắc nối tiếp: R là biến trở, cuộn dây thuần cảm
có hệ số tự cảm L=
2
π
(H), tụ điện có điện dung C=
100
π
(μF). Đặt vào hai
đầu mạch một điện áp xoay chiều u
AB
= 220
2
cos(100πt +
π
3
) V. Hỏi R
có giá trị là bao nhiêu để công suất mạch đạt cực đại, tìm giá trị P
Max
đó.
Tóm tắt Giải
u
AB
= 220
2
cos(100πt +
π
3
) V Z
L

π
(F) P
Max

⇔
R =
L C
Z - Z
= 100 (
Ω
)
P
Max
Công suất cực đại của mạch là
R = ? (
Ω
) P
Max
=
2
L C
U
2 Z - Z
=
2
220
2 200 100−
= 242 (W)
10