Luyện thi đại học Vật lí: Phương pháp giải nhanh điện xoay chiều

Phương pháp giải nhanh điện xoay chiều
Tắt
Tắt
1. Biểu thức điện áp tức thời và dòng điện tức thời:
u = U0cos(wt + ju) và i = I0cos(wt + ji)
Với j = ju – ji là độ lệch pha của u so với i, có 
2. Dòng điện xoay chiều i = I0cos(2pft + ji)
 * Mỗi giây đổi chiều 2f lần
 * Nếu pha ban đầu ji = hoặc ji = thì chỉ giây đầu tiên
 đổi chiều 2f-1 lần.
3. Công thức tính thời gian đèn huỳnh quang sáng trong một chu kỳ
 Khi đặt điện áp u = U0cos(wt + ju) vào hai đầu bóng đèn, biết đèn chỉ sáng lên khi u ≥ U1.
 Với , (0 < Dj < p/2)
4. Dòng điện xoay chiều trong đoạn mạch R,L,C
 * Đoạn mạch chỉ có điện trở thuần R: uR cùng pha với i, (j = ju – ji = 0)
	 và 
	Lưu ý: Điện trở R cho dòng điện không đổi đi qua và có 
Đoạn mạch chỉ có cuộn thuần cảm L: uL nhanh pha hơn i là p/2, (j = ju – ji = p/2)
 và với ZL = wL là cảm kháng
	Lưu ý: Cuộn thuần cảm L cho dòng điện không đổi đi qua hoàn toàn (không cản trở).
 * Đoạn mạch chỉ có tụ điện C: uC chậm pha hơn i là p/2, (j = ju – ji = -p/2)
	 và với là dung kháng
	Lưu ý: Tụ điện C không cho dòng điện không đổi đi qua (cản trở hoàn toàn).
 * Đoạn mạch RLC không phân nhánh
	 với 
	+ Khi ZL > ZC hay Þ j > 0 thì u nhanh pha hơn i
	+ Khi ZL < ZC hay Þ j < 0 thì u chậm pha hơn i
	+ Khi ZL = ZC hay Þ j = 0 thì u cùng pha với i. 
 Lúc đó gọi là hiện tượng cộng hưởng dòng điện
5. Công suất toả nhiệt trên đoạn mạch RLC:
 * Công suất tức thời: P = UIcosj + UIcos(2wt + ju+ji) 
 * Công suất trung bình: P = UIcosj = I2R.
6. Điện áp u = U1 + U0cos(wt + j) được coi gồm một điện áp không đổi U1 và một điện áp xoay chiều u=U0cos(wt + j) đồng thời đặt vào đoạn mạch.
7. Tần số dòng điện do máy phát điện xoay chiều một pha có P cặp cực, rôto quay với vận tốc n vòng/giây phát ra: f = pn Hz
Từ thông gửi qua khung dây của máy phát điện F = NBScos(wt +j) = F0cos(wt + j) 
Với F0 = NBS là từ thông cực đại, N là số vòng dây, B là cảm ứng từ của từ trường, S là diện tích của vòng dây, w = 2pf 
Suất điện động trong khung dây: e = wNSBcos(wt + j - ) = E0cos(wt + j - )
Với E0 = wNSB là suất điện động cực đại.
8. Dòng điện xoay chiều ba pha là hệ thống ba dòng điện xoay chiều, gây bởi ba suất điện động xoay chiều cùng tần số, cùng biên độ nhưng độ lệch pha từng đôi một là 
	trong trường hợp tải đối xứng thì 
 Máy phát mắc hình sao: Ud = Up
 Máy phát mắc hình tam giác: Ud = Up
 Tải tiêu thụ mắc hình sao: Id = Ip
 Tải tiêu thụ mắc hình tam giác: Id = Ip
 Lưu ý: Ở máy phát và tải tiêu thụ thường chọn cách mắc tương ứng với nhau.
9. Công thức máy biến áp: 
10. Công suất hao phí trong quá trình truyền tải điện năng: 
 Trong đó: P là công suất truyền đi ở nơi cung cấp
 	 U là điện áp ở nơi cung cấp
	 cosj là hệ số công suất của dây tải điện
	 là điện trở tổng cộng của dây tải điện (lưu ý: dẫn điện bằng 2 dây) 
 Độ giảm điện áp trên đường dây tải điện: DU = IR
 Hiệu suất tải điện: 
11. Đoạn mạch RLC có R thay đổi:
	* Khi R=ïZL-ZCï thì 
	* Khi R=R1 hoặc R=R2 thì P có cùng giá trị. Ta có 
A
B
C
R
L,R0
	 Và khi thì 
	* Trường hợp cuộn dây có điện trở R0 (hình vẽ)
	 Khi 
	 Khi 
12. Đoạn mạch RLC có L thay đổi:
* Khi thì IMax Þ URmax; PMax còn ULCMin Lưu ý: L và C mắc liên tiếp nhau
* Khi thì và 
* Với L = L1 hoặc L = L2 thì UL có cùng giá trị thì ULmax khi 
* Khi thì Lưu ý: R và L mắc liên tiếp nhau
13. Đoạn mạch RLC có C thay đổi:
* Khi thì IMax Þ URmax; PMax còn ULCMin Lưu ý: L và C mắc liên tiếp nhau	
* Khi thì và 
* Khi C = C1 hoặc C = C2 thì UC có cùng giá trị thì UCmax khi 
* Khi thì Lưu ý: R và C mắc liên tiếp nhau
14. Mạch RLC có w thay đổi:
	* Khi thì IMax Þ URmax; PMax còn ULCMin Lưu ý: L và C mắc liên tiếp nhau
	* Khi thì 
	* Khi thì 
	* Với w = w1 hoặc w = w2 thì I hoặc P hoặc UR có cùng một giá trị thì IMax hoặc PMax hoặc URMax khi 
 Þ tần số 
15. Hai đoạn mạch AM gồm R1L1C1 nối tiếp và đoạn mạch MB gồm R2L2C2 nối tiếp mắc nối tiếp với nhau có UAB = UAM + UMB Þ uAB; uAM và uMB cùng pha Þ tanuAB = tanuAM = tanuMB
16. Hai đoạn mạch R1L1C1 và R2L2C2 cùng u hoặc cùng i có pha lệch nhau Dj
Với và (giả sử j1 > j2)
Có j1 – j2 = Dj Þ 
Trường hợp đặc biệt Dj = p/2 (vuông pha nhau) thì tanj1tanj2 = -1. 
R
L
C
M
A
B
Hình 1
VD: * Mạch điện ở hình 1 có uAB và uAM lệch pha nhau Dj 
 Ở đây 2 đoạn mạch AB và AM có cùng i và uAB chậm pha hơn uAM 
 Þ jAM – jAB = Dj Þ 
 Nếu uAB vuông pha với uAM thì 
 * Mạch điện ở hình 2: Khi C = C1 và C = C2 (giả sử C1 > C2) thì i1 và i2 lệch pha nhau Dj
R
L
C
M
A
B
Hình 2
 Ở đây hai đoạn mạch RLC1 và RLC2 có cùng uAB 
 Gọi j1 và j2 là độ lệch pha của uAB so với i1 và i2 
 thì có j1 > j2 Þ j1 - j2 = Dj 
 Nếu I1 = I2 thì j1 = -j2 = Dj/2
 Nếu I1 ¹ I2 thì tính 
MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU RLC MẮC NỐI TIẾP
Một số công thức áp dụng nhanh cho trắc nghiệm ( dạng hỏi đáp)
Dạng 1: Cho R biến đổi
 Hỏi R để Pmax, tính Pmax, hệ số công suất cosφ lúc đó?
Đáp : R = │ZL - ZC│, 
Dạng 2: Cho R biến đổi nối tiếp cuộn dây có r
Hỏi R để công suất trên R cực đại
Đáp : R2 = r2 + (ZL - ZC)2
Dạng 3: Cho R biến đổi , nếu với 2 giá trị R1 , R2 mà P1 = P2 
Hỏi R để PMax 
Đáp R = │ZL - ZC│= 
Dạng 4: Cho C1, C2 mà I1 = I2 (P1 = P2) 
Hỏi C để PMax ( CHĐ) 
 Đáp 
Dạng 5: Cho L1, L2 mà I1 = I2 (P1 = P2)
 Hỏi L để PMax ( CHĐ) 
 Đáp 
Dạng 6: Hỏi với giá trị nào của C thì điện áp hiệu dụng trên tụ điện UC cực đại
Đáp Zc = , (Câu hỏi tương tự cho L)
 Dạng 7 : Hỏi về công thức ghép 2 tụ điện, ghép 2 cuộn dây , ghép 2 điện trở
Đáp : Ghép song song C = C1 + C2 ; C > C1 , C2
 Ghép nối tiếp ; C < C1 , C2
Trường hợp ngược lại cho tự cảm L và điện trở R
Dạng 8: Hỏi điều kiện để φ1, φ2 lệch pha nhau π/2 (vuông pha nhau) 
Đáp Áp dụng công thức tan φ1.tanφ2 = -1
 Dạng 9 : Hỏi Điều kiện để có cộng hưởng điện mạch RLC và các hệ quả 
 Đáp : Điều kiện ZL = Zc → LCω2 = 1 
Hệ quả : Khi coù coäng höôûng ñieän, trong maïch xaûy ra caùc hieän töôïng ñaëc bieät nhö:
Toång trôû cöïc tieåu Zmin= R → U = UR ; UL = Uc
Cöôøng ñoä hieäu duïng ñaït giaù trò cöïc ñaïi Imax = 
Coâng suaát cöïc ñaïi Pmax = UI = 
Cöôøng ñoä doøng ñieän cuøng pha voái ñieän aùp, φ = 0
 Heä soá coâng suaát cosφ = 1
Dạng 10: Hỏi khi cho dòng điện không đổi trong mạch RLC thì tác dụng của R, ZL, ZC?
Đáp : I = U/R ZL = 0 ZC =