Các mạch điện xoay chiều - soanbaitap.com

Giải Câu C1 trang 67 SGK Vật lý 12

Đề bài

Hãy nhắc lại các định nghĩa của u, U0 và U

Lời giải chi tiết

- Điện áp tức thời xoay chiều là điện áp biến thiên tuần hoàn với thời gian theo quy luật của hàm số sin hay cosin.

- Điện áp cực đại là giá trị lớn nhất luôn dương khi hàm cos hay sin bằng 1.

- Điện áp hiệu dụng là giá trị của điện áp hiện thị trên vôn kế (bằng điện áp cực đại chia (sqrt 2 ) ).

GiảiCâu C2 trang 68 SGK Vật lý 12

Đề bài

Phát biểu định luật Ôm đối với dòng điện một chiều qua một dây dẫn.

Lời giải chi tiết

Cường độ dòng điện qua đoạn mạch thì tỉ lệ thuận với điện áp 2 đầu đoạn mạch và tỉ lệ nghịch với điện trở đoạn mạch.

R=U/I

Giải Câu C3 trang 68 SGK Vật lý 12

Đề bài

Dòng điện trên hình 13.4 (SGK) có "chạy qua" hai tấm của tụ điện không? Cơ chế của dòng điện ấy như thế nào?

Lời giải chi tiết

Dòng điện trong mạch hình 13.4 có tụ điện là dòng điện tích dịch chuyển từ bản dương (+q) sang bản âm (-q) ở phía ngoài tụ điện, do đó dòng điện không chạy qua 2 tấm của tụ điện.

Giải Câu C4 trang 70 SGK Vật lý 12

Đề bài

Chứng minh rằng đại lượng ZC = 1/Cω có đơn vị là ôm (đơn vị của điện trở)

Lời giải chi tiết

Ta có ZC=1Cω⇒ZC=1Cω⇒ đơn vị của ZCZC là 1F.1s1F.1s

1F1s=1CV1s=VsC=VsAs=VA=Ω1F1s=1CV1s=VsC=VsAs=VA=Ω

Vậy ZC có đơn vị là ôm.

Giải Câu C5 trang 71 SGK Vật lý 12

Đề bài

Chứng minh hệ thức sau đây giữa điện áp u ở hai đầu cuộn cảm và dòng điện i chạy qua cuộn cảm đó (H.13.5)

UAB=ri+LdidtUAB=ri+Ldidt

Lời giải chi tiết

Theo định luật ôm cho toàn mạch

UAB=ri−eUAB=ri−e với e=−Ldidte=−Ldi/dt

Ta được: UB=ri+Ldidt

Giải Câu C6 trang 72 SGK Vật lý 12

Đề bài

Chứng minh rằng ZL = ωL có đơn vị của điện trở

Lời giải chi tiết

ZL=LωZL=Lω với ωω có đơn vị là 1s,L=edidt1s,L=edidt

⇒⇒ Độ tự cảm L tính bằng đơn vị là Henri =v.sA=v.sA

⇒⇒ Đơn vị của ZL là: (V.sA)1s=VA⇒VA≈Ω(V.sA)1s=VA⇒VA≈Ω

Vậy ZL có đơn vị là Ôm

Giải bài 1 trang 74 SGK Vật lí 12. Phát biểu định luật Ôm cho mạch điện

Đề bài

Phát biểu định luật Ôm cho mạch điện xoay chiều chỉ có,

a) một tụ điện;

b) một cuộn cảm thuần.

Lời giải chi tiết

- Định luật Ôm của dòng điện xoay chiều chỉ có một tụ điện:

Cường độ hiệu dụng trong mạch chứa tụ điện có giá trị bằng thương số của điện áp hiệu dụng giữa hai đầu mạch và dung kháng của mạch:

I=UZCI=UZC

- Định luật Ôm của dòng điện xoay chiều chỉ có một cuộn cảm thuần:

Cường độ hiệu dụng trong mạch chứa một cuộn cảm thuần có giá trị bằng thương số của điện áp hiệu dụng giữa hai đầu mạch và cảm kháng của mạch:

I=UZLI=UZL

Giải i 2 trang 74 SGK Vật lí 12. Dựa vào định luật Ôm,

Đề bài

Dựa vào định luật Ôm, hãy so sánh tác dụng cản trở dòng điện xoay chiều thể hiện trong.

a) ZC;                                    b) ZL .

Phương pháp giải - Xem chi tiết

Vận dụng biểu thức tính dung kháng và cảm kháng:

+ Dung kháng: ZC=1ωCZC=1ωC

+ Cảm kháng: ZL=ωLZL=ωL

Lời giải chi tiết

Từ ZL=ωL;ZC=1ωCZL=ωL;ZC=1ωC ta có các nhận xét sau

a) ZC tỷ lệ nghịch với C và f

Nếu C và f tăng thì ZC giảm => dòng điện xoay chiều bị cản trở ít và ngược lại.

b) Cảm kháng ZL = Lω = 2πf.L ;

ZL tỉ lệ thuận với L và f

Nếu L và f tăng => dòng điện xoay chiều bị cản trở  nhiều và ngược lại.

Giải bài 3 trang 74 SGK Vật lí 12. Điện áp giữa hai đầu của một tụ điện:

Đề bài

Điện áp giữa hai đầu của một tụ điện:

u=100√2cos100πt(V)u=1002cos⁡100πt(V)

Cường độ hiệu dụng trong mạch là I=5AI=5A.

a) Xác định CC.                 b) Viết biểu thức của ii.

Phương pháp giải - Xem chi tiết

a. Dung kháng: ZC=1ωC=UIZC=1ωC=UI

b. Trong mạch điện chỉ có tụ điện, cường độ dòng điện qua tụ điện sớm pha π/2 so với điện áp hai đầu tụ điện

Lời giải chi tiết

a. Điện áp hiệu dụng: U=U0√2=100√2√2=100VU=U02=10022=100V

Dung kháng: ZC=UIZC=UI = 1005=20Ω⇒C=1ωZC1005=20Ω⇒C=1ωZC = 1100π.201100π.20 = 12000πF12000πF

b. Cường độ dòng điện cực đại: I0=I√2=5√2AI0=I2=52A

Trong mạch điện chỉ có tụ điện, cường độ dòng điện qua tụ điện sớm pha π/2 so với điện áp hai đầu tụ điện.

=> Biểu thức của i: i=5√2cos(100πt+π2)(A)

Giải bài 4 trang 74 SGK Vật lí 12. Điện áp giữa hai đầu của một cuộn cảm thuần:

Đề bài

Điện áp giữa hai đầu của một cuộn cảm thuần:

u = 100√2cos100πt (V)

Cường độ hiệu dụng trong mạch I = 5 A.

a) Xác định L.                       b) Viết biều thức của i.

Phương pháp giải - Xem chi tiết

a. Cảm kháng: ZL=UI=ωLZL=UI=ωL

b. Trong mạch điện chỉ có cuộn cảm thuần, cường độ dòng điện trễ pha  π2π2 so với điện áp

Lời giải chi tiết

a. Điện áp hiệu dụng: U=U0√2=100√2√2=100VU=U02=10022=100V

Cảm kháng: ZL=UI=1005=20Ω⇒L=ZLω=20100π=0,2π(H)ZL=UI=1005=20Ω⇒L=ZLω=20100π=0,2π(H)

b. Cường độ dòng điện cực đại: I0=I√2=5√2AI0=I2=52A

Trong mạch điện chỉ có cuộn cảm thuần, cường độ dòng điện trễ pha π2π2 so với điện áp.

=> Biểu thức của i: i=5√2cos(100πt−π2)(A)

Giải bài 5 trang 74 SGK Vật lí 12. Chứng minh rằng,

Đề bài

Chứng minh rằng, khi hai cuộn cảm thuần L1 và L2 mắc nối tiếp trong một mạch điện xoay chiều thì cuộn cảm tương đương có cảm kháng cho bởi:

ZL = (L1 + L2) ω

Phương pháp giải - Xem chi tiết

+ Mạch có L1 và L2 mắc nối tiếp thì: u = u1 + u2

+ Dung kháng: ZL = ωL

Lời giải chi tiết

* Cách 1:

Khi L1 và L2 mắc nối tiếp thì:

u=u1+u2=−L1didt−L2didtu=−(L1+L2)didt=−Ldidtu=u1+u2=−L1didt−L2didtu=−(L1+L2)didt=−Ldidt

Với L = L1 + L2

=> Cảm kháng: ZL=ωL=L1ω+L2ω=ZL1+ZL2=(L1+L2)ωZL=ωL=L1ω+L2ω=ZL1+ZL2=(L1+L2)ω

* Cách 2:

Gọi i=I0cosωt(A)i=I0cos⁡ωt(A) là dòng điện qua mạch điện.

Vì L1 nối tiếp L2 nên U=U1+U2 và I1=I2=I

Các điện áp hai đầu L1 và L2 đều nhanh pha hơn I một góc π2π2

⇒U=UZ1+U2=I.ZL1+I.ZL2=I.(ZL1+ZL2)=I(L1ω+L2ω)⇒U=UZ1+U2=I.ZL1+I.ZL2=I.(ZL1+ZL2)=I(L1ω+L2ω)

Tổng trở của mạch là:

Z=UI=I(L1ω+L2ω)I=L1ω+L2ω=ω(L1+L2)⇒ZL=Z=(L1+L2)ωZ=UI=I(L1ω+L2ω)I=L1ω+L2ω=ω(L1+L2)⇒ZL=Z=(L1+L2)ω

Giải bài 6 trang 74 SGK Vật lí 12. Chứng minh rằng,

Đề bài

Chứng minh rằng, khi hai tụ điện C1 và C2 mắc nối tiếp thì điện dung tương đương có dung kháng:

ZC = 1Cω1Cω và 1Cω=1C1ω+1C2ω1Cω=1C1ω+1C2ω

Phương pháp giải - Xem chi tiết

Mạch gồm hai tụ điện mắc nối tiếp: u = u1 + u2; q = q1 = q2

Lời giải chi tiết

Khi mắc C1 và C2 mắc nối tiếp thì: u=u1+u2=q/C1+q/C2u=u1+u2=q/C1+q/C2 vì q1 = q2 = q.

u=q/C1+q/C2=q/Cu=q/C1+q/C2=q/C với 1C=1/C1+1/C21C=1/C1+1/C2

⇒ZC=1/Cω=1/C1ω+1/C2ω=Z/C1+Z/C2⇒Z/C=1/Cω=1/C1ω+1/C2ω=ZC1+ZC2 (đpcm)

Vậy ZC = 1/Cω1Cω và 1/Cω=1/C1ω+1/C2ω1Cω=1/C1ω+1/C2ω

Giải bài 7 trang 74 SGK Vật lí 12. Một đoạn mạch chứa một

Đề bài

Một đoạn mạch chứa một số tụ điện có điện dung tương đương C, đặt vào hai đầu đoạn mạch điện áp tức thời u = U0cos ωt (V). Cường độ hiệu dụng trong mạch là bao nhiêu ?

A. U0CωU0Cω;                              B. U0√2CωU02Cω;

C. U0Cω;                          D. U0√2CωU02Cω

Phương pháp giải - Xem chi tiết

Cường độ hiệu dụng: I=UZCI=UZC

Dung kháng: ZC=1ωCZC=1ωC

Lời giải chi tiết

Cường độ hiệu dụng trong mạch: I=UZCI=UZC

Lại có: U=U0√2U=U02 và dung kháng ZC=1ωCZC=1ωC

=>I=U0√21ωC=U0√2Cω=>I=U021ωC=U02Cω

Chọn đáp án D

Giải bài 8 trang 74 SGK Vật lí 12. Đoạn mạch chứa một cuộn

Đề bài

Đoạn mạch chứa một cuộn cảm thuần L; đặt vào hai đầu đoạn mạch điện áp tức thời u = U0cos ωt (V) thì cường độ hiệu dụng trong mạch là bao nhiêu ?

A. U0LωU0Lω;                        B. U0√2LωU02Lω;

C. U0Lω;                    D. U0√2LωU02Lω

Phương pháp giải - Xem chi tiết

Cường độ hiệu dụng:  I = U/ZL

Cảm kháng: ZL = ωL

Lời giải chi tiết

Đáp án B

Cường độ hiệu dụng trong mạch: I=UZL=U0√2.Lω

Giải bài 9 trang 74 SGK Vật lí 12. Điện áp u = 200√2cosωt

Đề bài

Điện áp u = 200√22cosωt (V) đặt vào hai đầu một cuộn cảm thuần thì tạo ra dòng điện có cường độ hiệu dụng I = 2A. Cảm kháng có giá trị là bao nhiêu ?

A. 100 Ω;                             B. 200 Ω;

C. 100√22 Ω;                        D. 200√22 Ω.

Phương pháp giải - Xem chi tiết

Cảm kháng: ZL = U/I

Lời giải chi tiết

Đáp án A

Điện áp hiệu dụng: U=U0√2=200√2√2=200VU=U02=20022=200V

Cảm kháng có giá trị: ZL=UI=2002=100Ω

Giải bài tập vật lý 12 đầy đủ công thức, lý thuyết, định luật, chuyên đề vật lý của SGK lớp 12 ,Soanbaitap.com gửi đến các bạn học sinh đầy đủ cách Giải Sách bài tập vật lý lớp 12 và các bạn soạn lý 12 giúp để học tốt vật lý 12.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

#soanbaitap