Bài tập Dòng điện xoay chiều: Giải bài 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 trang 66 SGK Vật lí 12 bài 12

Nội dung bài viết này các em sẽ vận dụng kiến thức lý thuyết ở trên để giải một số bài tập về mạch điện xoay chiều: Giải bài 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9,10 trang 66 Vật lý 12 bài 12, qua đó rèn luyện được kỹ năng giải bài tập đồng thời giúp ghi nhớ kiến thức lý thuyết tốt hơn.

• Lý thuyết Vật lí 12 Bài 12: Đại cương Dòng điện xoay chiều

* Bài 1 trang 66 SGK Vật Lý 12: Phát biểu các định nghĩa:

a) giá trị tức thời

b) giá trị cực đại

c) giá trị hiệu dụng của cường độ dòng điện và điện áp xoay chiều hình sin.

> Giải bài 1 trang 66 SGK Vật Lý 12:

a) Giá trị tức thời là giá trị biến thiên tuần hoàn với thời gian theo quy luật của hàm số sin hay cosin.

b) Giá trị cực đại là giá trị lớn nhất luôn dương của giá trị tức thời khi hàm cos hay sin bằng 1.

c) Giá trị hiệu dụng của cường độ dòng điện xoay chiều là đại lượng có giá trị bằng cường độ của một dòng điện không đổi, sao cho khi qua một điện trở R thì công suất tiêu thụ trên R bởi dòng điện không đổi ấy bằng công suất trung bình tiêu thụ trên R bởi dòng xoay chiều nói trên. Với dòng xoay chiều hình sin hoặc cosin thì gái trị hiệu dụng I = (I₀)/(√2).

- Giá trị hiệu dụng của điện áp xoay chiều hình sin là: U = (U₀)/(√2).

* Bài 2 trang 66 SGK Vật Lý 12: Tại sao phải quy định thống nhất tần số của dòng điện xoay chiều tạo ra trong kĩ thuật?

> Giải bài 2 trang 66 SGK Vật Lý 12:

- Thực tế, khi sản xuất các thiết bị dùng trong dòng điện xoay chiều, người ta đã làm các thiết bị ấy với một quy chuẩn về tần số (ở Việt Nam là f = 50Hz). Như vậy nếu sử dụng dòng điện có tân số khác thì các thiết bị sẽ không hoạt động bình thường.

* Bài 3 trang 66 SGK Vật Lý 12: Xác định giá trị trung bình theo thời gian của:

 a) 2sin100πt

 b) 2cos100πt

 c) 2sin(100πt + π/6)

 d) 4sin²100πt

 e) 3cos(100πt - π/3 )

> Giải bài 3 trang 66 SGK Vật Lý 12:

♦ Đối với các hàm: a) 2sin100πt;   b) 2cos100πt;  c) 2sin(100πt + π/6); và   e) 3cos(100πt - π/3) đều là những hàm điều hòa dạng hình sin theo thời gian, nên giá trị trung bình của chúng bằng 0.

♦ Riêng với hàm d) 4sin²100πt ta dùng công thức hạ bậc sẽ được: 

- Ta thấy, số hạng thứ nhất lấy trung bình vẫn bằng 2, số hạng thứ hai là hàm điều hòa dạng sin theo thời gian nên giá trị trung bình bằng 0.

⇒ Giá trị trung bình của hàm 4sin²100πt là 2, có thể viết như sau:

* Bài 4 trang 66 SGK Vật Lý 12: Trên một bóng đèn có ghi 220V – 100W, nối đèn ấy vào mạng điện xoay chiều có hiệu điện thế U =220V. Xác định:

a) điện trở của đèn

b) cường độ hiệu dụng qua đèn

c) điện năng tiêu thụ của đèn trong một giờ

> Giải bài 4 trang 66 SGK Vật Lý 12:

a) Bóng đèn có ghi 220V – 100W nên ta có

- Hiệu điện thế hiệu dụng định mức của bóng đèn là: U_hd = 220V;

- Công suất định mức của bóng đèn: P = 100W

- Công suất của bóng đèn là: 

⇒ điện trở của đèn:  

b) Cường độ hiệu dụng qua bóng đèn:  

c) Điện năng tiêu thụ của đèn trong một giờ:

 Q=P.t=100(W).1(h) = 100 (W.h) = 100(W).3600(s) = 360000 (J).

* Bài 5 trang 66 SGK Vật Lý 12: Một mạch điện gồm hai đèn mắc song song, trên mỗi đèn có ghi thông số: 220V – 115W; 220V – 132W. Nối hai đầu của mạch điện ấy vào mạng điện xoay chiều U = 220V. Xác định:

a) công suất tiêu thụ trong mạch điện

b) cường độ dòng điện cung cấp cho mạch điện

> Giải bài 5 trang 66 SGK Vật Lý 12:

- Điện trở của các bóng đèn lần lượt là: 

- Vì hai đèn mắc song song nên điện trở tương của toàn mạch là:

a) Công suất tiêu thụ trong mạch: 

+ Lưu ý: Ta có thể tính công suất của mạch bài này như sau:

- Vì hai đèn cùng mắc song song vào nguồn điện có U = U_hd1 = U_hd2 = 220V nên hai đèn hoạt động đúng công suất định mức.

⇒ Công suất tiêu thụ trong mạch: P = P₁ + P₂ = 115 + 132 = 247(W)

b) Cường độ dòng điện: 

* Bài 6 trang 66 SGK Vật Lý 12: Trên một đèn có ghi 100V – 100W. Mạch điện sử dụng có U = 110V. Để đảm bảo đèn sang bình thường, phải mắc thêm vào mạch điện một điện trở bằng bao nhiêu?

> Giải bài 6 trang 66 SGK Vật Lý 12:

- Trên bóng đèn có ghi 100V – 100W 

 ⇒ U_hd = 100V, P = 100W

- Vì U_hd (= 100V) < U (= 110V) nên để đèn sáng bình thường với hiệu điện thế hai đầu mạch là 110V thì phải mắc nối tiếp thêm một điện trở R.

- Mạch mắc nối tiếp nên: U = U_R + U_đèn 

 ⇒ U_R = U – U_đèn = 110 - 100 = 10V

⇒ Để đèn sáng bình thường thì dòng điện qua bóng đèn là:

⇒ Điện trở R là: 

* Bài 7 trang 66 SGK Vật Lý 12: Với dòng điện xoay chiều, cường độ hiệu dụng I liên hệ với cường độ cực đại I₀ theo công thức nào?

 A.I=I₀/2         B.I=I₀/3

 C.I=I₀/(√2)     D.I=I₀/(√3)

> Giải bài 7 trang 66 SGK Vật Lý 12:

- Đáp án đúng: c)I=I₀/(√2)

* Bài 8 trang 66 SGK Vật Lý 12: Điện áp tức thời giữa hai đầu của một đoạn mạch xoay chiều là:  u = 80cos(100πt) (V). Hỏi tần số góc của dòng điện là bao nhiêu?

 A.100π (rad/s)      B. 100 (Hz)

 C. 50 (Hz)           D. 100π (Hz).

> Giải bài 8 trang 66 SGK Vật Lý 12:

- Đáp án đúng: A. 100π (rad/s) 

* Bài 9 trang 66 SGK Vật Lý 12: Điện áp tức thời giữa hai đầu của một đoạn mạch xoay chiều là:  u = 80cos(100πt) (V). Hỏi Điện áp hiệu dụng giữa hai đầu đoạn mạch đó là bao nhiêu?

  A.80V        B.40V

 C.V        D.V

> Giải bài 9 trang 66 SGK Vật Lý 12:

- Đáp án đúng: D. V

- Áp dụng công thức: 

* Bài 10 trang 66 SGK Vật Lý 12: Một đèn điện có ghi 110V – 100W mắc nối tiếp với điện trở R vào một mạch xoay chiều có u = 220√2sin100ωt (V). Để đèn sang bình thường, R phải có giá trị là bao nhiêu?

 A.1210Ω        B.(10/11)Ω

 C.121Ω         D.110Ω

> Giải bài 10 trang 66 SGK Vật Lý 12:

- Đáp án đúng: C.121Ω

- Đèn sáng bình thường: 

- Mạch mắc nối tiếp nên U = U_R + U_d 

⇒ U_R = U - U_d = 220 - 110 = 110(V)