ễn luyn kin thc mụn Vt lý lp 12
Chơng 5 - Dòng điện xoay chiều
I. Hệ thống kiến thức trong ch ơng
1) Dòng điện xoay chiều, các giá trị hiệu dụng:
+ Khung dây dẫn diện tích S quay đều với vận tốc góc trong từ trờng đều cảm ứng từ B, sao cho trục khung vuông
góc với cảm ứng từ B, từ thông qua khung biến thiên theo định luật cảm ứng điện từ trong khung có suất điện động cảm ứng
xoay chiều: e =
t



= -
/
(t) = E
0
cos(t +
0
),
Với E
0
= NBS là biên độ của suất điện động.
Nối hai đầu khung với mạch điện, trong mạch có hiệu điện thế: u = U
0
cos(t +
1
).
Mạch kín, trong mạch có cờng độ dòng điện: i = I
0
cos(t+
2
).

2) Mạch xoay chiều chỉ có điện trở thuần hoặc cuộn dây thuần cảm hoặc tụ điện:
+ Mạch xoay chiều chỉ có điện trở thuần R: cờng độ dòng điện và hiệu điện thế cùng pha.
i = I
0
cos(t+ ) thì u = U
0
cos(t+ ); U
0
= I
0
.R; U = I.R.
+ Mạch xoay chiều chỉ có cuộn dây thuần cảm L: cờng độ dòng điện trễ pha /2 so với hiệu điện thế (hay hiệu điện
thế sớm pha /2 so với cờng độ dòng điện.
u = U
0
cos(t +
0
) thì
)tcos(Ii
2
00

+=
hay i = I
0
cos(t +
0
) thì
)tcos(Uu
2

0
) thì
)tcos(Uu
2
00

+=
.
U
0
= I
0
.Z
C
; U = I.Z
L
.

=
C
Z
C
1
.
3) Mạch xoay chiều RLC (nối tiếp):
Hiệu điện thế lệch pha so với cờng độ dòng điện.
i = I
0
cos(t +
0

= IZ
L
; U
C
= IZ
C
là hiệu điện
thế hai đầu R , L , C
tg =
0
00
R
CL
R
CLCL
U
UU
U
UU
R
ZZ

=

=

, > 0 thì u sớm pha hơn i, < 0 thì u trễ pha hơn i.
Các trờng hợp riêng:
* Đoạn mạch chỉ có R: u
R

L
< U
C
) hay có tính dung kháng: thì < 0
4) Giản đồ véc tơ : Chọn Ox là trục dòng điện .
+ Với đoạn mạch chỉ có R hoặc L hoặc C :
O
I
RO
U
x
O
I
C
U
x
L
U
O
I
x

+ Với đoạn mạch RLC ( Mạch không phân nhánh ) U
L

d
=
22
LR
UU
+
; tg = Z
L
/R = U
L
/U
R

+ Đoạn mạch có R & C: U
RC
= IZ; với Z =
22
C
ZR
+
; U
RC
=
22
CR
UU
+
; tg = -Z
C
/R = -U

max
= U/R ; U = U
R
, U
L
= U
C
; = 0 , i & u cùng pha ; P = UI = U
2
/R
6) Công suất của dòng điện xoay chiều :
+ Công suất tiêu thụ ở đoạn mạch: P = UIcos = I
2
R = U
2
R/Z = U
R
I ;
+ Hệ số công suất :
I.U
P
U
U
U
U
Z
R
cos
0
0ủ

khuyên; đó là hai cực của máy.
+ Thờng dùng nam châm điện. Dòng điện cung cấp cho nam châm trích ra một phần từ máy.
+ Thờng máy phát điện phầm cảm (nam châm) quay, phần ứng (khung dây) đứng yên để tráng phóng tia lửa điện ở bộ
góp và mòn bộ góp.
+ Thân rôto và stato đợc ghép từ nhiều lá thép mỏng (chống dòng Phu-cô), trên có các rãnh dọc đặt các cuộn dây của
phần cảm và phần ứng.
+ Tần số dòng điện:
p
n
f
60
=
; p là số cặp cực của máy phát, n là số vòng quay rôto một phút.
8) Dòng điện xoay chiều ba pha:
+ Dòng điện xoay chiều ba pha là hệ thống ba dòng điện xoay chiều một pha, gây ra bởi ba suất điện động cùng tần
số, cùng biên độ nhng lệch nhau về pha là 2/3 hay thời gian 1/3 chu kỳ..
e
1
= E
0
cost; e
2
= E
0
cos(t - 2/3); e
3
= E
0
cos(t + 2/3).
Nếu tải ba pha nh nhau thì cờng độ dòng điện trong ba pha cũng cùng biên độ nhng lệch pha 2/3 hay 120

d
=
3
U
P
; I
d
= I
P
.
- Mắc tam giác: U
d
= U
P
; I
d
=
3
I
P
.
+ Dòng điện xoay chiều 3 pha tạo ra từ trờng quay bằng cách đa dòng điện pha pha vào 3 cuộn dây đặt lệch nhau 120
0
trên vòng tròn (tơng tự stato máy phát điện 3 pha). Thay đổi chiều quay bằng cách thay đổi vị trí 2 trong 3 dây dẫn nối vào
máy.
9) Động cơ không đồng bộ ba pha:
+ Nguyên tắc hoạt động của động cơ không đồng bộ ba pha dựa trên hiện tợng cảm ứng điện từ và sử dụng từ trờng
quay của dòng điện xoay chiều 3 pha.
+ Cấu tạo: stato giống hệt máy phát điện xoay chiều 3 pha. Rôto kiểu lồng sóc. Thân stato và rôto đ ợc ghép từ nhiều
tấm thép kỹ thuật mỏng cách điện, trên có các rãnh dọc đặt các cuộn dây (satto), đặt các thanh nhôm của khung dây (rôto).

2
2
)cosU(
P
RP

=
,
Trong đó U là hiệu điện thế và P là công suất truyền đi ở trạm phát điện, R là điện trở đờng dây.
Để giảm điện năng hao phí, cách 1: ngời ta tăng U (U tăng n lần, hao phí giản n
2
lần) dùng máy biến thế làm tăng hiệu
điện thế trớc khi truyền tải và máy biến thế là giảm hiệu điện thế ở nơi tiêu thụ tới giá trị cần thiết.
Cách 2: giảm điện trở đờng dây, thờng dùng cho mạch điện hạ thế (tới từng căn hộ).
II. Câu hỏi và bài tập
Chủ đề 1: Đại cơng về dòng điện xoay chiều. Mạch xoay chiều chỉ chứa điện trở thuần
5.1. Chọn câu Đúng. Dòng điện xoay chiều là dòng điện:
A. có cờng độ biến thiên tuần hoàn theo thời gian.
B. có cờng độ biến đổi điều hoà theo thời gian.
C. có chiều biến đổi theo thời gian.
D. có chu kỳ không đổi.
5.2. Chọn câu Đúng. Các giá trị hiệu dụng của dòng điện xoay chiều:
A. đợc xây dựng dựa trên tác dụng nhiệt của dòng điện.
B. đợc đo bằng ampe kế nhiệt.
C. bằng giá trị trung bình chia cho
2
.
D. bằng giá trị cực đại chia cho 2.
5.3. Đối với dòng điện xoay chiều cách phát biểu nào sau đây là đúng?
A. Trong công nghiệp, có thể dùng dòng điện xoay chiều để mạ điện.

cos100t(V).
5.10 Một dòng điện xoay chiều chạy qua điện trở R = 10, nhiệt lợng toả ra trong 30min là 900kJ. Cờng độ dòng điện
cực đại trong mạch là
A. I
0
= 0,22A. B. I
0
= 0,32A. C. I
0
= 7,07A. D. I
0
= 10,0A.
5.11. Một chiếc đèn nêôn đặt dới một hiệu điện thế xoay chiều 119V 50Hz. Nó chỉ sáng lên khi hiệu điện thế tức thời
giữa hai đầu bóng đèn lớn hơn 84V. Thời gian bóng đèn sáng trong một chu kỳ là bao nhiêu?
A. t = 0,0100s. B. t = 0,0133s. C. t = 0,0200s. D. t = 0,0233s.
Chủ đề 2: Dòng điện xoay chiều trong đoạn mạch chỉ chứa cuộn cảm hoặc tụ điện
5.12. Chọn câu Đúng.
A. Tụ điện cho cả dòng điện xoay chiều và dòng điện một chiều đi qua.
B. hiệu điện thế giữa hai bản tụ biến thiên sớm pha /2 đối với dòng điện.
C. Cờng độ hiệu dụng của dòng điện xoay chiều qua tụ điện tỉ lệ nghịch với tần số dòng điện.
D. Dung kháng của tụ điện tỉ lệ nghịch với chu kỳ của dòng điện xoay chiều.
5.13. Chọn câu Đúng. để tăng dung kháng của tụ điện phẳng có chất điện môi là không khí ta phải:
A. tăng tần số của hiệu điện thế đặt vào hai bản tụ điện.
B. tăng khoảng cách giữa hai bản tụ điện.
C. Giảm hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai bản tụ điện.
D. đa thêm bản điện môi vào trong lòng tụ điện.
5.14. Phát biểu nào sau đây Đúng đối với cuộn cảm?
A. Cuộn cảm có tác dụng cản trở dòng điện xoay chiều, không có tác dụng cản trở dòng điện một chiều.
B. Hiệu điện thế giữa hai đầu cuộn thuần cảm và cờng độ dòng điện qua nó có thể đồng thời bằng một nửa các biên
độ tơng ứng của nó.

C

=
D.
fC
1
Z
C

=
5.19. Công thức xác định cảm kháng của cuộn cảm L đối với tần số f là
A.
fL2Z
L
=
B.
fLZ
L
=
C.
fL2
1
Z
L

=
D.
fL
1
Z

5.24. Đặt vào hai đầu cuộn cảm L = 1/(H) một hiệu điện thế xoay chiều 220V 50Hz. Cờng độ dòng điện hiệu dụng
qua cuộn cảm là
A. I = 2,2A. B. I = 2,0A. C. I = 1,6A. D. I = 1,1A.
5.25 Đặt vào hai đầu tụ điện
)(
10
4
FC


=
một hiệu điện thế xoay chiều u = 141cos(100t)V. Dung kháng của tụ điện
là
A. Z
C
= 50. B. Z
C
= 0,01. C. Z
C
= 1A. D. Z
C
= 100.
5.26. Đặt vào hai đầu cuộn cảm
)(
1
HL

=
một hiệu điện thế xoay chiều u = 141cos(100t)V. Cảm kháng của cuộn
cảm là

5.29. Biểu thức hiệu điện thế giữa hai đầu một đoạn mạch và dòng qua nó là: u = U
0
sin100t và
i = I
0
sin(100t +/3). ở thời điểm hiệu điện thế có giá trị là u ghi ở cột bên trái thì cờng độ dòng điện là i đợc ghi ở cột
bên phải. Hãy ghép các nội dung tơng ứng của hai cột với nhau:
1. u = 0
2. u = 0,5U
0
.
3. u = U
0
.
4. u = 0,5U
0
3
.
5. u = - 0,5U
0
.
a) i = I
0
.
b) i = 0,5I
0
.
c) i = 0,5
3
I

thông số của đoạn mạch bằng cách nêu sau đây. Cách nào có thể làm cho hiện tợng cộng hởng điện xảy ra?
A. Tăng điện dung của tụ điện. B. Tăng hệ số tự cảm của cuộn dây.
C. Giảm điện trở của đoạn mạch. D. Giảm tần số dòng điện.
5.33. Trong các câu nào dới đây, câu nào Đúng, câu nào Sai? Biết hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch lc nối tiếp sớm
pha /4 đối với dòng điện của nó.
A. Tần số dòng điện trong đoạn mạch nhỏ hơn giá trị cần để xảy ra cộng hởng. Sai
B. Tổng trở của mạch bằng hai lần điện trở R của đoạn mạch. Sai
C. Hiệu số giữa cảm kháng và dung kháng bằng điện trở thuần của đoạn mạch. Đúng
D. hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai đầu đoạn mạch lớn hơn hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai đầu điện trở
2
lần.
Đúng
E. Hiệu điện thế giữa hai đầu điện trở sớm pha /4 đối với hiệu điện thế giữa hai bản tụ. Sai
5.34. Cho đoạn mạch nh hình vẽ. Hiệu điện thế hiệu dụng
giữa hai đầu cuộn dây, giữa hai bản tụ, giữa hai đầu đoạn
mạch lần lợt là: U
L
, U
C
, U. Biết U
L
= U
C
; U = U
C
.
A. Vì U
L
U
C

D. Hiệu điện thế trên điện trở giảm.
5.39. Trong mạch RLC mắc nối tiếp, độ lệch pha giữa dòng điện và hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch phụ thuộc vào
A. cờng độ dòng điện hiệu dụng trong mạch.
B. hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai đầu đoạn mạch.
C. cách chọn gốc tính thời gian.
D. tính chất của mạch điện.
5.40. Phát biểu nào sau đây là không đúng?
Trong mạch điện xoay chiều không phân nhánh khi điện dung của tụ điện thay đổi và thoả mãn điều kiện
LC
1
=
thì
A. cờng độ dao động cùng pha với hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch.
B. cờng độ dòng điện hiệu dụng trong mạch đạt cực đại.
C. công suất tiêu thụ trung bình trong mạch đạt cực đại.
D. hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai đầu tụ điện đạt cực đại.
5.41. Phát biểu nào sau đây là không đúng?
Trong mạch điện xoay chiều không phân nhánh khi điện dung của tụ điện thay đổi và thoả mãn điều kiện
C
1
L

=
thì
A. hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai đầu cuộn cảm đạt cực đại.
B. hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai đầu tụ điện và cuộn cảm bằng nhau.
C. tổng trở của mạch đạt giá trị lớn nhất.
D. hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai đầu điện trở đạt cực đại.
5.42. Trong đoạn mạch RLC, mắc nối tiếp đang xảy ra hiện tợng cộng hởng. Tăng dần tần số dòng điện và giữa nguyên
các thông số của mạch, kết luận nào sau đây là không đúng?

D.
CL
ZZRZ
++=
5.45. Dòng điện chạy qua đoạn mạch xoay chiều có dạng i = 2cos100t(A), hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch có giá
trị hiệu dụng là 12V, và sớm pha /3 so với dòng điện. Biểu thức của hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch là:
A. u = 12cos100t(V). B. u = 12
2
cos100t(V).
C. u = 12
2
cos(100t /3)(V). D. u = 12
2
cos(100t + /3)(V).
5.46. Hãy chọn phơng án trả lời đúng nhất.
Dòng điện xoay chiều qua điện trở thuần biến thiên điều hoà cùng pha với hiệu điện thế giữa hai đầu điện trở
A. trong trờng hợp mạch RLC xảy ra cộng hởng điện.
B. trong trờng hợp mạch chỉ chứa điện trở thuần R.
C. trong trờng hợp mạch RLC không xảy ra cộng hởng điện.
D. trong mọi trờng hợp.
5.47. Mạch điện xoay chiều gồm RLC mắc nối tiếp, có R = 30, Z
C
= 20, Z
L
= 60. Tổng trở của mạch là
A. Z = 50. B. Z = 70. C. Z = 110. D. Z = 2500.
5.48. Cho đoạn mạch xoay chiều AB gồm điện trở R = 100, tụ điện
)(
10
4

u = 50
2
cos100t(V). Cờng độ dòng điện hiệu dụng trong mạch là
A. I = 0,25A. B. I = 0,50A. C. I = 0,71A. D. I = 1,00A.
Chủ đề 4: Công suất của dòng điện xoay chiều.
5.52. Chọn câu Đúng. 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. hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch và cờng độ dòng điện lệch pha không đổi với nhau.
D. Có hiện tợng cộng hởng điện trên đoạn mạch.
5.53. Công suất của dòng điện xoay chiều trên đoạn mạch RLC nối tiếp không phụ thuộc vào đại lợng nào sau đây?
A. Cờng độ hiệu dụng của dòng điện qua mạch.
B. Hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai đầu đoạn mạch.
C. Độ lệch pha giữa dòng điện và hiệu điện thế giữa hai bản tụ.
D. Tỉ số giữa điện trở thuần và tổng trở của mạch.
5.54. Chọn câu Đúng. Trên một đoạn mạch xoay chiều, hệ số công suất bằng 0 (cos = 0), khi:
A. đoạn mạch chỉ chứa điện trở thuần.
B. đoạn mạch có điện trở bằng không.
C. đoạn mạch không có tụ điện.
D. đoạn mạch không có cuộn cảm.
5.55. Công suất của một đoạn mạch xoay chiều đợc tính bằng công thức nào dới đây:
A. P = U.I; B. P = Z.I
2
; C. P = Z.I
2
cos; D. P = R.I.cos.
5.56. Câu nào dới đây không đúng?
A. Công thức tính
Z
R