4 bài toán trọng tâm về Dòng điện xoay chiều Vật lý 12 ôn thi THPT QG năm 2019

BÀI TOÁN 1: SỰ TẠO THÀNH SUẤT ĐIỆN ĐỘNG XOAY CHIỀU.

*Mô tả bài toán: Thường yêu cầu tìm các đại lượng thường gặp như từ thông, cảm ứng từ, suất điện động, số vòng dây cuốn, tần số, các giá trị hiệu dụng...

* Phương pháp giải:

Từ thông qua khung dây của máy phát điện:

f =  NBScos(wt + j) = F₀cos(wt + j); với F₀ = NBS.       

Suất động trong khung dây của máy phát điện:

e = E₀cos(wt + j - \(\frac{\pi }{2}\) ); với E₀ = wF₀ = wNBS.

Tần số dòng điện do máy phát điện xoay chiều một pha có P cặp cực, rôto quay với vận tốc n vòng/giây:

f = pn Hz

VD4. Một máy phát điện xoay chiều một pha có phần ứng gồm bốn cuộn dây giống nhau mắc nối tiếp. Suất điện động xoay chiều do máy phát sinh ra có tần số 50 Hz và giá trị hiệu dụng \(100\sqrt 2 \) V. Từ thông cực đại qua mỗi vòng của phần ứng là \(\frac{5}{\pi }\) mWb. Số vòng dây trong mỗi cuộn dây của phần ứng là

     A. 71 vòng.     B. 200 vòng.   C. 100 vòng.   D. 400 vòng.

VD6 : Một khung dây dẫn hình chữ nhật có 100 vòng, diện tích mỗi vòng 600 cm², quay đều quanh trục đối xứng của khung với vận tốc góc 120 vòng/phút trong một từ trường đều có cảm ứng từ bằng 0,2T. Trục quay vuông góc với các đường cảm ứng từ. Chọn gốc thời gian lúc vectơ pháp tuyến của mặt phẳng khung dây ngược hướng với vectơ cảm ứng từ. Biểu thức suất điện động cảm ứng trong khung là

    A. \(e = 48\pi \sin (40\pi t - \frac{\pi }{2})\,(V).\)                     B. \(e = 4,8\pi \sin (4\pi t + \pi )\,(V).\)

    C.   \(e = 48\pi \sin (4\pi t + \pi )\,(V).\)                    D. \(e = 4,8\pi \sin (40\pi t - \frac{\pi }{2})\,(V).\)

VD9: Một khung dây dẫn phẳng, hình chữ nhật, diện tích 0,025 m², gồm 200 vòng dây quay đều với tốc độ 20 vòng/s quanh một trục cố định trong một từ trường đều. Biết trục quay là trục đối xứng nằm trong mặt phẳng khung và vuông góc với phương của từ trường. Suất điện động hiệu dụng xuất hiện trong khung có độ lớn bằng 222 V. Cảm ứng từ có độ lớn bằng

     A. 0,50 T.       B. 0,60 T.        C. 0,45 T.        D. 0,40 T.

BÀI TOÁN 2. ĐOẠN MẠCH R,L,C CHỈ CHỨA MỘT PHẦN TỬ

Biểu thức của i và u: i= I₀cos(wt + j_i); u = U₀cos(wt + j_u).

Độ lệch pha giữa u và i: j = j_u - j_i.; tanφ = (Z_L-Z_c)/R

Biểu thức của cường độ dòng điện tức thời trong mạch:I = I_0­  

Giá trị hiệu dụng :

+ Cường độ dòng điện hiệu dụng: I = \(\frac{{I0}}{{\sqrt 2 }}\)

 + Hiệu điện thế hiệu dụng:         U = \(\frac{{U0}}{{\sqrt 2 }}\)

VD1. Đặt vào hai đầu cuộn cảm L = 1/π(H) một hiệu điện thế xoay chiều 220V – 50Hz. Cường 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.

VD3: Đặt vào hai đầu cuộn cảm  \(L = \frac{1}{\pi }(H)\) một hiệu điện thế xoay chiều u = 141cos(100πt)V. Cảm kháng của cuộn cảm là

A. Z_L = 200Ω.                 B. Z_L = 100Ω.              C. Z_L = 50Ω.                D. Z_L = 25Ω.

VD4: Đặt vào hai đầu tụ điện \(C = \frac{{{{10}^{ - 4}}}}{\pi }(F)\) một hiệu điện thế xoay chiều u = 141cos(100πt)V. Cường độ dòng điện qua tụ điện là

A. I = 1,41A.                  B. I = 1,00A.                C. I = 2,00A.                D. I = 100Ω.

BÀI TOÁN 3: ĐẠI CƯƠNG VỀ ĐOẠN MẠCH R,L,C NỐI TIẾP

VÍ DỤ MINH HỌA