Nội dung bài giảng
Trả lời Câu hỏi (trang 151)
Câu 1 (trang 151 sgk Vật Lí 12 nâng cao):
Nêu các tác dụng chính của tụ điện đối với dòng điện xoay chiều.
Lời giải:
Tác dụng chính của tụ điện với dòng điện xoay chiều là:
+ Tạo ra dung kháng cản trở dòng điện.
+ Làm cho điện áp biến thiên trễ pha so với dòng điện.
Câu 2 (trang 151 sgk Vật Lí 12 nâng cao):
Chứng minh rằng cường độ dòng điện xoay chiều qua cuộn cảm thuần biến thiên trễ pha π/2 đối với điện áp giữa hai đầu cuộn cảm.
Lời giải:
Giả sử có dòng điện xoay chiều i=I_0 cosωt (1) chạy qua một cuộn dây thuần cảm L. Dòng điện này biến thiên điều hòa theo thời gian nên nó gây ra trong cuộn cảm một suất điện động tự cảm:
Theo định luật ôm điện áp giữa hai đầu cuộn cảm là:
u = iR - e = -e (vì R = 0)
Vậy:
Từ (1), (3) ta nhận thấy cường độ dòng điện xoay chiều qua cuộn cảm thuần biến thiên trễ pha π/2 đối với điện áp giữa hai đầu cuộn cảm.
Giải Bài tập (trang 151)
Bài 1 (trang 151 sgk Vật Lí 12 nâng cao):
Do tăng dung kháng của một tụ điện phẳng có điện môi là không khí, ta cần:
A. tăng tần số của điện áp đặt vào hai bản tụ điện.
B. tăng khoẳng cách giữa hai bản tụ điện.
C. giảm điện áp hiệu dụng giữa hai bản tụ điện.
D. đưa bản điện môi vào trong lòng tụ điện.
Lời giải:
Chọn B.
Dung kháng của tụ Zc = 1/ωC
Mặt khác điện dung tụ phẳng là:
Vậy Zc tăng khi d tăng.
Bài 2 (trang 151 sgk Vật Lí 12 nâng cao):
Phát biểu nào sau đây đúng đối với cuộn cảm?
A. cuộn cảm có tác dụng cản trở đối với dòng điện xoay chiều, không có tác dụng cản trở dòng điện một chiều.
B. điện áp tức thời giữa hai đầu cuộn cảm thuần và cường độ dòng điện qua nó có thể đồng thời bằng một nửa các biên độ tương ứng của chúng.
C. Cảm kháng của một cuộn cảm thuần tỉ lệ nghịch với chu kì của dòng điện xoay chiều.
D. Cường độ dòng điện qua cuộn cảm tỉ lệ thuận với tần số dòng điện.
Lời giải:
Chọn C
Bài 3 (trang 152 sgk Vật Lí 12 nâng cao):
Cường độ dòng điện xoay chiều qua đoạn mạch chỉ có tụ điện hoặc chỉ có cuộn cảm thuần giống nhau ở chỗ:
A. Đều biến thiên trễ pha π/2 so với điện áp ở hai đầu đoạn mạch.
B. Đều có giá trị hiệu dụng tỉ lệ với điện áp hiệu dụng giữa hai đầu đoạn mạch.
C. Đều có giá trị hiệu dụng tăng khi tần số dòng điện tăng.
D. Đều có giá trị hiệu dụng giảm khi tần số dòng điện tăng.
Lời giải:
Chọn B.
Vì:
Suy ra: cường độ hiệu dụng đều tỉ lệ với hiệu điện áp hiệu dụng.
Bài 4 (trang 152 sgk Vật Lí 12 nâng cao):
Mắc tụ điện có điện dung 2μF vào mạng điện xoay chiều có điện áp 220V, tần số 50Hz. Xác định cường độ hiệu dụng của dòng điện qua tụ điện.
Lời giải:
Dung kháng của tụ điện :
Áp dụng định luật ôm cho đoạn mạch có tụ điện :
Bài 5 (trang 152 sgk Vật Lí 12 nâng cao):
Điện áp giữa hai bản tụ điện có biểu thức:
Xác định các thời điểm mà cường độ dòng điện qua tụ điện bằng 0.
Lời giải:
Vì dòng điện sớm pha π/2 đối với hiệu điện thế nên có biểu thức:
Các thời điểm t có cường độ dòng điện bằng 0 là nghiệm của phương trình:
Suy ra:
Bài 6 (trang 152 sgk Vật Lí 12 nâng cao):
Mắc cuộn cảm thuần có độ tự cảm L = 0,2 H vào hai cực của ổ cắm điện xoay chiều 220 V – 50Hz. Tính cường độ hiệu dụng của dòng điện qua cuộn cảm.
Lời giải:
Trước hết cần tính cảm kháng của cuộn dây:
ZL = ωL = 2πf.L = 314.0,2 = 62,8Ω
Áp dụng định luật ôm cho đoạn mạch có tụ điện :
