Các dạng bài tập Đại cương về dòng điện xoay chiều có lời giải

Bạn đang đọc: Các dạng bài tập Đại cương về dòng điện xoay chiều có lời giải

Các dạng bài tập Đại cương về dòng điện xoay chiều có lời giải

Phần Đại cương về dòng điện xoay chiều Vật Lí lớp 12 với 4 dạng bài tập chọn lọc có trong Đề thi THPT Quốc gia và trên 120 bài tập trắc nghiệm có lời giải. Vào Xem chi tiết để theo dõi các dạng bài Đại cương về dòng điện xoay chiều hay nhất tương ứng.

Cách xác định từ thông, suất điện động

A. Phương pháp & Ví dụ

1. Phương pháp

Áp dụng những công thức :
• Từ thông : Φ = NBScos ( ωt + φ ) = Φocos ( ωt + φ ) ( Wb ) ;
• Suất điện động : e = Eocos ( ωt + φo ). Trong đó Eo = NBωS
• Chu kì và tần số liên hệ bởi : ω = 2 π / T = 2 πf = 2 πn với n là số vòng quay trong 1 s
• Suất điện động do những máy phát điện xoay chiều tạo ra cũng có biểu thức tương tự như như trên .
• Khi trong khung dây có suất điện động thì 2 đầu khung dây có điện áp xoay chiều. Nếu khung chưa nối vào tải tiêu thụ thì suất điện động hiệu dụng bằng điện áp hiệu dụng 2 đầu đoạn mạch .

2. Ví dụ

Ví dụ 1: Một khung dây dẫn phẳng có diện tích S = 50 cm2, có N = 100 vòng dây, quay đều với tốc độ 50 vòng/giây quanh một trục vuông góc với các đường sức của một từ trường đều có cảm ứng từ B = 0,1 T. Chọn gốc thời gian t = 0 là lúc vectơ pháp tuyến n của diện tích S của khung dây cùng chiều với vectơ cảm ứng từ B và chiều dương là chiều quay của khung dây.

a ) Viết biểu thức xác lập từ trải qua khung dây .
b ) Viết biểu thức xác lập suất điện động e Open trong khung dây .
c ) Vẽ đồ thị màn biểu diễn sự biến hóa của e theo thời hạn .

Lời giải:

a ) Khung dây dẫn quay đều với vận tốc góc :
ω = 50.2 π = 100 π rad / s
Tại thời gian khởi đầu t = 0, vectơ pháp tuyến n của diện tích quy hoạnh S của khung dây có chiều trùng với chiều của vectơ cảm ứng từ B của từ trường. Đến thời gian t, pháp tuyến n của khung dây đã quay được một góc bằng ωt. Lúc này từ trải qua khung dây là :
Φ = NBS cos ( ωt )
Như vậy, từ trải qua khung dây biến thiên điều hòa theo thời hạn với tần số góc ω và với giá trị cực lớn ( biên độ ) là Φo = NBS .
Thay N = 100, B = 0,1 T, S = 50 cm2 = 50. 10-4 mét vuông và ω = 100 π rad / s ta được biểu thức của từ trải qua khung dây là : Φ = 0,05 cos ( 100 πt ) ( Wb )
b ) Từ trải qua khung dây biến thiên điều hòa theo thời hạn, theo định luật cảm ứng điện từ của Faraday thì trong khung dây Open một suất điện động cảm ứng .
Suất điện động cảm ứng Open trong khung dây được xác lập theo định luật Lentz :

Như vậy, suất điện động cảm ứng Open trong khung dây đổi khác điều hòa theo thời hạn với tần số góc ω và với giá trị cực lớn ( biên độ ) là Eo = ωNBS .
Thay N = 100, B = 0,1 T, S = 50 cm2 = 50. 10-4 mét vuông và ω = 100 π rad / s ta được biểu thức xác lập suất điện động Open trong khung dây là :

Ví dụ 2: Một khung dây hình chữ nhật có 1500 vòng, diện tích mỗi vòng 100 cm2, quay đều quanh trục đối xứng với tốc độ góc 120 vòng/phút trong một từ trường đều có cảm ứng từ bằng 0,4 T. Trục quay vuông góc với các đường sức từ. Chọn gốc thời gian là lúc vector phát tuyến của mặt phẳng khung dây cùng hướng với vector cảm ứng từ. Viết biểu thức suất điện động cảm ứng tức thời trong khung.

Lời giải:

Ta có : Φ = NBS = 6 ( Wb ) ; ω = 2 πn / 60 = 4 π ( rad / s )
Φ = Φocos ( B, n ) = Φocos ( ωt + φ )
Tại thời gian t = 0 thì ( B, n ) = 0 → φ = 0

Ví dụ 3: Một khung dây dẫn có N = 100 vòng dây quấn nối tiếp, mỗi vòng có diện tích là 50 cm2. Khung dây được đặt trong từ trường đều B = 0,5T. Lúc t = 0, vector pháp tuyến của khung dây hợp với B góc φ = π/3. Cho khung dây quay đều với tần số 20 vòng/s quanh trục Δ (trục Δ đi qua tâm và song song với 1 cạnh của khung, vuông góc với. Chúng tỏ rằng trong khung dây xuất hiện xuất điện động cảm ứng e và tìm biểu thức e theo t.

Lời giải:

Khung dây quay đều quanh trục Δ vuông góc với cảm ứng từ B thì góc tạo bởi vector pháp tuyến n của khung dây và B đổi khác → từ trải qua khung dây biến thiên → Theo định luật cảm ứng điện từ, trong khung dây Open suất điện động cảm ứng .
Tần số góc : ω = 2 πno = 2 π. 20 = 40 π ( rad / s ) .
Biên độ của suất điện động : Eo = ωNBS = 40 π. 100. 0,5. 50.10 – 4 ≈ 31,24 ( V )
Chọn gốc thời hạn lúc : ( n, B ) = π / 3
Biểu thức của suất điện động cảm ứng tức thời

Cách xác định các đại lượng đặc trưng của dòng điện xoay chiều

A. Phương pháp & Ví dụ

1. Phương pháp

Phương trình tổng quát của dòng điện xoay chiều : i = Iocos ( ωt + φ )
i : giá trị của cường độ dòng điện tại thời gian t, được gọi là giá trị tức thời của i ( cường độ tức thời ) .
Io > 0 : giá trị cực lớn của i ( cường độ cực lớn ) .
ω > 0 : tần số góc .
f : tần số của i. T : chu kì của i .
( ωt + φ ) : pha của i .
φ : pha bắt đầu ( tại thời gian t = 0 ) .
Tại thời gian t, dòng điện đang tăng nghĩa là i ‘ > 0 và ngược lại .
Giá trị hiệu dụng : Ngoài ra, so với dòng điện xoay chiều, những đại lượng như điện áp, suất điện động, cường độ điện trường, … cũng là hàm số sin hay cosin của thời hạn, với những đại lượng này

Nhiệt lượng tỏa ra trên điện trở R trong thời hạn t nếu có dòng điện xoay chiều i ( t ) = Iocos ( ωt + φi ) chạy qua là Q. = RI2t
Công suất tỏa nhiệt trên R khi có dòng điện xoay chiều chạy qua P = RI2

2. Ví dụ

Ví dụ 1. Một dòng điện xoay chiều có cường độ i = 2√2cos(100πt + π/6). Chọn phát biểu sai.

A. Cường độ hiệu dụng bằng 2 ( A ). B. Chu kỳ dòng điện là 0,02 ( s ) .
C. Tần số là 100 π. D. Pha khởi đầu của dòng điện là π / 6 .

Lời giải:

Dòng xoay chiều có i = 2 √ 2 cos ( 100 πt + π / 6 ), quy về dạng i = Iocos ( ωt + φ ) ta có :
Io = 2 √ 2 → I = 2 ( A )
ω = 100 π ( rad / s ) → f = ω / 2 n = 50 ( Hz ), T = 1 / f = 0,02 ( s )
φ = π / 6
Căn cứ vào đó ta thấy đáp án C là đáp án cần chọn .

Ví dụ 2. Hãy xác định đáp án đúng. Dòng điện xoay chiều i = 10 cos100πt (A),qua điện trở R = 5 .Nhiệt lượng tỏa ra sau 7 phút là :

A. 500J. B. 50J. C. 105KJ. D. 250 J

Lời giải:

Xem thêm: Hóa đơn điện tử là gì? 16 điều doanh nghiệp CẦN BIẾT NGAY về HĐĐT

Nhiệt lượng tỏa ra vận dụng công thức : Q. = RI2t .

Đáp án C .

Ví dụ 3: biểu thức cường độ dòng điện là i = 4.cos(100πt – π /4) (A). Tại thời điểm t = 0,04 s cường độ dòng điện có giá trị là

A. i = 4 A B. i = 2 A C. i = A D. i = 2 A

Lời giải:

Phương trình cường độ dòng điện : i = 4 cos ( 100 πt – π / 4 ). Thay t = 0,04 s vào ta có :
i = 4 cos ( 100 π. 0,04 – π / 4 ) = 4 cos ( 15 π / 4 ) = 2 √ 2 ( A )
Vậy đáp án là B .

Bài tập Đại cương về dòng điện xoay chiều trong đề thi Đại học

Bài tập Đại cương về dòng điện xoay chiều trong đề thi Đại học (có lời giải)

Bài 1 : [THPT QG năm 2015 – Câu 6 – M138] Ở Việt Nam, mạng điện dân dụng một pha có điện áp hiệu dụng là

A. 220 √ 2 V. B. 100 V. C. 220 V. D. 100 √ 2 V .

Lời giải:

Đáp án: C

Mạng điện gia dụng một pha ở Nước Ta có điện áp hiệu dụng 220 V

Bài 2 :[THPT QG năm 2015 – Câu 14 – M138] Cường độ dòng điện i = 2cos100πt(A) có pha tại thời điểm t là

A. 50πt.    B. 100πt.     C. 0.     D. 70πt.
A. 50 πt. B. 100 πt. C. 0. D. 70 πt .

Lời giải:

Đáp án: B

Cường độ dòng điện
i = I0cos(ωt + φi) = 2cos100πt (A)

có pha tại thời gian t là ( ωt + φi ) = 100 πt .

Bài 3 : [THPT QG năm 2017 – Câu 10 – M201] Dòng điện xoay chiều qua một đoạn mạch có cường độ
i = 4cos

(A)(T > 0). Đại lượng T được gọi là

A. tần số góc của dòng điện .
B. chu kì của dòng điện .
C. tần số của dòng điện .
D. pha khởi đầu của dòng điện .

Lời giải:

Đáp án: B

Bài 4: [THPT QG năm 2017 – Câu 10 – M201] Một dòng điện chạy trong một đoạn mạch có cường độ
i = 4cos(2πft + π/2) (A)
(f > 0). Đại lượng f được gọi là

A. pha bắt đầu của dòng điện .
B. tần số của dòng điện .
C. tần số góc của dòng điện .
D. chu kì của dòng điện .

Lời giải:

Đáp án: B

Bài 5: [THPT QG năm 2017 – Câu 18 – M203] Điện áp ở hai đầu một đoạn mạch có biểu thức là
u = 200√cos(100πt –

) (V) (t tính bắng s). Giá trị của u ở thời điểm t = 5 ms là

A. – 220 V. B. 110 √ 2 V.
C. 220 V. D. – 110 √ 2 V .

Lời giải:

Đáp án: C

u = 220√cos(100πt –
)
u=220V

Bài 6: [THPT QG năm 2018 – Câu 22 – M210] Cường độ dòng điện trong một mạch dao động lí tưởng có phương trình
i = 2√2cos(2πt.107t) mA (t tính bằng giây). Khoảng thời gian ngắn nhất tính từ lúc i = 0 đến i = 2 mA là :

A. 1,25. 10-6 s B. 1,25. 10-8 s
C. 2,5. 10-6 s D. 2,5. 10-8

Lời giải:

Đáp án: B

Δt =
= 1,25.10-8

Bài 7 : [THPT QG năm 2018 – Câu 22 – M210] Ở Việt Nam, mạng điện xoay chiều dân dụng có tần số là

A. 50 π Hz. B. 100 Hz. C. 100 Hz. D. 50 Hz .

Lời giải:

Đáp án: D

Bài 8: [THPT QG năm 2018 – Câu 7 – M206] Cường độ dòng điện i = 2√2cost100πt (A) có giá trị hiệu dụng là

A. √ 2 A. B. 2 √ 2 A. C. 2A. D. 4A .

Lời giải:

Đáp án: C

I = 2 A

Bài 9 : [THPT QG năm 2018 – Câu 2 – M210] Điện áp u = 110√2 cos100πt (V) có giá tri hiệu dụng là:

A. 110 √ 2 V. B. 100 π V. C. 100 V. D. 110 V .

Lời giải:

Đáp án: D

Điện áp hiệu dụng là
U =
= 110V

Bài 10 : [THPT QG năm 2019 – Câu 3 – M218] Cường độ dòng điện i = 4cos
(120πt +
) có pha ban đầu là

A. 120π rad
    B. 4rad
    C.
    D.

Lời giải:

Xem thêm: Tra cứu hóa đơn điện tử

Đáp án: C

Xem thêm những dạng bài tập Vật Lí lớp 12 có trong đề thi trung học phổ thông Quốc gia khác :

Săn SALE shopee tháng 7:

Source: https://vh2.com.vn
Category : Điện Tử