Các Mạch Điện Xoay Chiều: Lý Thuyết Và Bài Tập Trắc Nghiệm (Có Đáp Án)

18/01/2024 Bởi Luật Đường Gia

frameborder="0" allow="accelerometer; autoplay; clipboard-write; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture" allowfullscreen="">

Video công thức độ lệch pha giữa u và i

1. Độ lệch pha giữa hiệu điện thế U và cường độ dòng điện I

Ta có hiệu điện thế U và cường độ điện I có mối liên hệ như sau:

Có thể bạn quan tâm

$i=I_{0}.cosomega t rightarrow u=U_{0}cos(omega t+ varphi)$
Bạn đang xem: Các Mạch Điện Xoay Chiều: Lý Thuyết Và Bài Tập Trắc Nghiệm (Có Đáp Án)
$varphi =varphi _{u}-i$: độ lệch pha giữa u và i
Ta có:

$varphi >0$: u sớm pha so với i.
$varphi
$varphi =0$: u cùng pha với i.

2. Mạch điện xoay chiều chỉ có điện trở R

2.1. Khảo sát mạch điện xoay chiều chỉ có điện trở

Nối hai đầu R vào điện áp xoay chiều

$u=U_{0}cosomega t$

→ $i=frac{u}{R}=frac{U_{0}}{R}cosomega t=frac{U}{R}.2cosomega t$

→ $i=I_{0}cosomega t$

→ $i=Isqrt{2}cosomega t$

2.2. Định luật Ohm trong mạch điện xoay chiều chỉ có điện trở

Định luật: Điện trở có giá trị bằng thương số giữa điện áp hiệu dụng và điện trở của mạch là cường độ hiệu dụng trong mạch điện xoay chiều.

$I=frac{U}{R}$

Nhân xét: UR cùng pha với i khi cường độ tức thời trong mạch cùng pha với điện áp tức thời hai đầu mạch.

3. Mạch điện xoay chiều chỉ có tụ điện

3.1. Khảo sát mạch điện xoay chiều chỉ có tụ điện

Giữa hai bản của tụ điện, điện áp u

$u=U_{0}cosomega t=Usqrt{2}cosomega t$

Bản bên trái của tụ điện có điện tích

$q=C.u=C.U.sqrt{2}cosomega t$

Dòng điện có chiều như hình vẽ tại điểm t, điện tích tụ tăng. Điện tích trên bảng tăng $Delta q$, sau khoảng thời gian $Delta t$

→ $i=frac{Delta q}{Delta t}$

Với $Delta q, Delta t rightarrow 0$ suy ra $i=frac{dq}{dt}q=-omega C.U.sqrt{2}sinomega t$

$Leftrightarrow i=omega C.U.sqrt{2}cos(omega t+frac{pi}{2})$

Có: $I=Uomega Crightarrow i=I.sqrt{2}cos(omega t); u=U.sqrt{2}cos(omega t-frac{pi}{2})$

Thêm vào đó $Z_{C}=frac{1}{omega_{C}}rightarrow I=frac{U}{Z_{C}}$

Dung kháng của mạch là ZC, $Omega$ là đơn vị

Nắm trọn bí kíp giải mọi dạng bài tập về mạch điện xoay chiều ngay

3.2. Định luật Ohm trong mạch điện xoay chiều chỉ có tụ điện

Ta có định luật:

Tụ điện có giá trị bằng thương số của điện áp hiệu dụng giữa hai đầu mạch cũng như dung kháng của mạch là cường độ hiệu dụng ở trong mạch điện xoay chiều.

$I=frac{U}{Z_{C}}$

3.3. So sánh pha dao động của uC và i

So với UC i sớm pha $frac{pi}{2}$ hay còn được coi là UC trễ pha so với i

3.4. Ý nghĩa của dung kháng

Đại lượng biểu hiện cho sự cản trở của dòng điện xoay chiều của tụ điện là ZC.
Dòng điện xoay chiều có tần số cao(còn gọi là cao tần) chuyển qua tụ điện dễ dàng hơn so với dòng điện xoay chiều có tần số thấp.
ZC sẽ làm cho i sớm pha $frac{pi}{2}$ đối với UC.

4. Mạch điện xoay chiều chỉ có cuộn cảm thuần

4.1. Hiện tượng tự cảm trong mạch điện xoay chiều

Cuộn cảm có điện trở không đáng kể khi dòng điện xoay chiều chạy qua cuộn cảm và xảy ra hiện tượng tự cảm là cuộn cảm thuần.
Từ thông tự cảm, dòng điện chạy qua cuộn cảm: $varphi=Li$: độ tự cảm của cuộn cảm là L
Suất điện động tự cảm, i là dòng điện xoay chiều là: $e=-Lfrac{Delta i}{Delta t}$
$e=-Lfrac{Delta i}{Delta t}$, khi $Delta t rightarrow 0$

>> Xem thêm bài viết: Hiện tượng tự cảm là gì? Công thức và bài tập tự cảm

4.2. Khảo sát mạch điện xoay chiều chỉ có cuộn cảm thuần

Đặt i trong mạch sẽ là $i=Isqrt{2}cosomega t$, được đặt vào một điện áp xoay chiều vào hai đầu L
Hai đầu cuộn cảm thuần có điện áp tức thời là:

$u=Lfrac{di}{dt}=-omega L.I.sqrt{2}sinomega t$

→ $u=omega L.I.sqrt{2}cos(omega t+frac{pi}{2})$

Xem thêm : Câu hỏi Tiếng Việt: "Quốc gia nào KHÔNG có PHỤ NỮ?" – Phải thông minh lắm mới nghĩ ra đáp án

→ $u=omega L.I$

Từ đó có $I=frac{U}{omega L}$

Lại có $Z_{L}=omega_{L}rightarrow I=frac{U}{Z_{L}}$

Cảm kháng của mạch là ZL, đơn vị $Omega$.

4.3. Định luật Ohm trong mạch điện xoay chiều chỉ có cuộn cảm thuần

Cường đồ hiệu dụng có giá trị bằng thương số của điện áp hiệu dụng và cảm kháng của mạch trong mạch điện xoay chiều có cuộn cảm thuần.

$I=frac{U}{Z_{L}}$

4.4. So sánh pha dao động của uL và i

So với UL, i trễ pha $frac{pi}{2}$, và so với i UL sớm pha $frac{pi}{2}$

4.5. Ý nghĩa của cảm kháng

Sự cản trở dòng điện xoay chiều của cuộn cảm là ZL: đại lượng biểu hiện sự cản trở dòng điện.
Cuộn cảm L lớn sẽ cản trở nhiều đối với dòng điện xoay chiều, đặc biệt với dòng điện xoay chiều cao tần.
Khi i trễ pha $frac{pi}{2}$ so với u là do ZL .

5. Một số bài tập trắc nghiệm về các mạch điện xoay chiều (có đáp án)

Sau đây là một số câu trắc nghiệm giúp các em luyện tập đầy đủ nhất về tất cả các dạng của mạch điện xoay chiều, các em học sinh tham khảo và luyện tập thêm.

Câu 1:

Điện trở thuần R = 100$Omega$, là điện áp giữa hai đầu của một mạch điện xoay chiều với biểu thức $u=200sqrt{2}cos(100pi t+frac{pi}{4})(V)$. Cường độ của dòng điện là

A. $i=sqrt{2}cos(200pi t+frac{pi}{2}) (A)$

B. $i=sqrt{2}cos(100pi t+frac{pi}{2}) (A)$

C. $i=2sqrt{2}cos(100pi t+frac{pi}{2}) (A)$

D. $i=2sqrt{2}cos(100pi t+frac{pi}{4}) (A)$

Câu 2:

Điện dụng $C=frac{10^{-4}}{pi}(F)$, điện áp giữa hai đầu một đoạn mạch điện xoay chiều và biểu thức là $u=100sqrt{2}cos(100pi t)(V)$. Cường độ dòng điện của trong mạch là:

A. $i=2sqrt{2}cos(100pi t+frac{pi}{2})(A)$

B. $i=sqrt{2}cos(100pi t+frac{pi}{2})(A)$

C. $i=2sqrt{2}cos(100pi t-frac{pi}{2})(A)$

D. $i=2sqrt{2}cos(200pi t+frac{pi}{2})(A)$

Câu 3:

$u=U_{0}cos2pi ft (U_{0})$ giữ nguyên còn f sẽ thay đổi được đặt vào hai đầu mạch có tụ điện. Chọn phát biểu đúng sau:

A. So với cường độ dòng điện trong đoạn mạch, điện áp giữa hai đầu đoạn mạch sớm pha $frac{pi}{2}$

B. Khi tần số f càng lớn khi cường độ dòng điện hiệu dụng trong đoạn mạch.

C. Tần số f càng lớn thì dung kháng của tụ điện càng lớn.

D. Tần số f không đổi khi cường độ dòng điện hiệu dụng trong đoạn mạch.

Câu 4:

Có $u=100sqrt{2}cos(100pi t)(V)$ là giữa hai đầu của cuộn cảm thuần là điện áp.

Với I = 5A trong cường độ hiệu dụng, chọn biểu đồ đúng:

A. $i=5sqrt{2}cos(100pi t-frac{pi}{2})(A)$

B. $i=5cos(100pi t-frac{pi}{2})(A)$

C. $i=5sqrt{2}cos(200pi t-frac{pi}{2})(A)$

D. $i=5sqrt{2}cos(100pi t+frac{pi}{2})(A)$

Câu 5:

Khi có điện trở R trong đoạn mạch thì sẽ:

A. Sự cộng hưởng điện trong mạch

B. Tuân theo định luận Ôm là I và U

C. Hiệu điện thế muộn pha hơn cường độ dòng điện

D. Hiệu điện thế sẽ sớm hơn cường độ dòng điện

Câu 6:

Ta có $u=U_{o}cos(100pi t-frac{pi}{6}) s$ được tính bằng t vào tụ điện có điện dung $frac{1}{5} mF$. Cường độ dòng điện trong mạch là 3,0 A, ở thời điểm điện áp giữa hai đầu tụ điện là 200 V. Ta có biểu thức:

Xem thêm : Mổ Dịch Vụ Có Được Thanh Toán Bảo Hiểm Không?

A. $i=5cos(100pi t+frac{pi}{3})A$

B. $i=cos(100pi t+frac{pi}{3})A$

C. $i=5cos(100pi t-frac{pi}{6})A$

D. $i=cos(100pi t-frac{pi}{6})A$

Câu 7:

Điện trở thuần R = 40W là mạch điện xoay chiều, hệ số tự cảm $L = frac{0,8}{pi}(H)$ là một cuộn thuần cảm và tụ điện dung $C=frac{2}{pi}.10^{-4}F$ mắc nối tiếp. Ta có $i=3cos(100pi t)(A)$ là dòng điện qua mạch. Toàn mạch có tổng trở là:

A. 30 $Omega$

B. 40 $Omega$

C. 50 $Omega$

D. 60 $Omega$

Câu 8:

Ta có điện trở thuần R = 80W là mạch điện xoay chiều, độ tự cảm L = 64mH và điện dung C = 40$mu$F. f là tần số dòng điện bằng 50 Hz. Tổng đoạn mạch tổng trở là:

A. 50 $Omega$

B. 80 $Omega$

C. 100 $Omega$

D. 90 $Omega$

Câu 9:

$R=100sqrt{3}$ W trong mạch điện không phân nhánh, có tụ điện $C=frac{10^{-4}}{2p}(F)$ ở cuộn dây thuần cảm L. Điện thể $u=100sqrt{2}cos100p$, đặt 2 đầu mạch điện. Có hiệu điện thế ULC = 50V, có hiệu điện thế chậm pha hơn dòng điện. Giá trị của L sẽ là:

A. 0,001H

B. 0,420H

C. 0,324H

D. 0,318H

Câu 10:

Ta có $u=u_{0} cos(120pi t+frac{pi}{3})V$ và độ tự cảm $L=frac{1}{6pi}H$ vào hai đầu cuộn cảm thuần. Điện áp giữa hai đầu cuộn cảm $40sqrt{2}$ thì có 1A là cường độ dòng điện. Ta có dòng điện qua cuộn cảm là:

A. $i=3sqrt{2}cos(120pi t-frac{pi}{6})(A)$

B. $i=3cos(120pi t-frac{pi}{6})(A)$

C. $i=2sqrt{2}cos(120pi t-frac{pi}{6})(A)$

D. $i=2cos(120pi t+frac{pi}{6})(A)$

Đáp án:

D

B

B

A

B

A

C

C

D

B

Để giúp các em học sinh thành thạo lý thuyết về các mạch điện xoay chiều và ứng dụng vào các bài tập, bài giảng sau đây thầy Nguyễn Huy Tiến sẽ cùng trao đổi với chúng ta một công cụ toán học hữu ích giúp xử lí các bài toán ở mức độ vận dụng – vận dụng cao. Đó là “sử dụng giản đồ vecto để giải bài toán về dòng điện xoay chiều”. Để làm được dạng bài này các em cần vẽ được giản đồ vecto và vận dụng linh hoạt các công thức toán học. Các em cùng chú ý theo dõi bài giảng nhé!

Trên đây toàn bộ thông tin về các mạch điện xoay chiều thuộc chương trình Vật Lý 12 mà VUIHOC chia sẻ với các bạn học sinh. Hy vọng rằng, sau bài viết này, các bạn có thể nắm vững hơn phần kiến thức này và thành thạo các dạng bài tập phục vụ cho quá trình ôn thi tốt nghiệp THPT môn Vật Lý sắp tới. Để có thêm những kiến thức bổ ích về môn Vật lý, các em hãy truy cập Vuihoc.vn ngay bây giờ nhé!

Bài viết tham khảo thêm:

Lý thuyết dòng điện xoay chiều

Lý thuyết hệ số công suất

Nguồn: https://luatduonggia.edu.vn
Danh mục: Tổng hợp