Vật lý 12 Nâng cao - Bài 26. Dòng điện xoay chiều. Mạch điện xoay chiều chỉ có điện trở thuần

LTTK CTV · 20/1/18

Câu C1 trang 143 SGK Vật Lý 12 Nâng cao. Căn cứ vào hình 26.2 SGK, hãy cho biết trong hai đại lượng u(t) và i(t), đại lượng nào biến thiên sớm pha hơn và sớm hơn một lượng bằng bao nhiêu ?

Hướng dẫn trả lời
Căn cứ vào đồ thị ta có biểu thức \(i = {I_0}\cos \omega t\) và \(u = {U_0}\cos \left( {\omega t - {\pi \over 2}} \right).\)
Như vậy cường độ dòng điện \(i\) biến thiên sớm pha hơn điện áp \(u\) một góc \({\pi \over 2}\).

Câu C2 trang 143 SGK Vật Lý 12 Nâng cao. Tần số \(f\) và chu kì dao động \(T\) của dòng điện xoay chiều có mối liên hệ với tần số góc giống như ở các dao động cơ học. Hãy viết biểu thức tổng quát \(u(t)\;, i(t)\) theo \(T\) rồi theo \(f\).
Hướng dẫn trả lời
Ta có \(\omega = {{2\pi } \over T} = 2\pi f.\)
Do đó :
\(i(t) = {I_0}\cos (2\pi ft + {\varphi _2}) = {I_0}\cos \left( {{{2\pi } \over T}t + {\varphi _2}} \right)\)
\(u(t) = {U_0}\cos (2\pi ft + {\varphi _1}) = {U_0}\cos \left( {{{2\pi } \over T}t + {\varphi _1}} \right)\)

Câu C3 trang 144 SGK Vật Lý 12 Nâng cao. Công suất toả nhiệt tức thời biến thiên theo quy luật nào ? So sánh chu kì biến đổi của nó với chu kì biến đổi của dòng điện.
Hướng dẫn trả lời
Công suất toả nhiệt tức thời \(p\) :
\(p = R{i^2} = RI_0^2{\cos ^2}\omega t = RI_0^2\left( {{{1 + \cos 2\omega t} \over 2}} \right) \Rightarrow p = {{RI_0^2} \over 2} +{1\over2} {RI_0^2}\cos 2\omega t.\)
Vậy \(p\) biến thiên theo quy luật hình sin đối với thời gian với chu kì bằng \({1 \over 2}\) chu kì biến đổi của dòng điện.

Câu C4 trang 145 SGK Vật Lý 12 Nâng cao. Nêu ví dụ về tác dụng của dòng điện không phụ thuộc vào chiều của dòng điện. Tác dụng này phụ thuộc như thế nào vào cường độ dòng điện?
Hướng dẫn trả lời
Dòng điện có tác dụng nhiệt không phụ thuộc vào chiều dòng điện, nhiệt lượng toả ra trên vật dẫn tỉ lệ với bình phương cường độ dòng điện qua vật dẫn \(Q = R{I^2}t.\)

Câu 1 trang 146 SGK Vật Lý 12 Nâng cao. Các giá trị hiệu dụng của dòng điện xoay chiều
A. Được xác định dựa trên tác dụng nhiệt của dòng điện.
B. Chỉ được đo bằng các ampe kế xoay chiều.
C. Bằng các giá trị trung bình chia cho \(\sqrt 2 \).
D. Bằng các giá trị cực đại chia cho \(2\).
Giải
Các giá trị hiệu dụng của dòng điện xoay chiều được xây dựng dựa trên tác dụng nhiệt của dòng điện.
Chọn đáp án A.

Câu 2 trang 146 SGK Vật Lý 12 Nâng cao. Câu nào sau đây đúng khi nói về dòng điện xoay chiều ?
A. Có thể dùng dòng điện xoay chiều để mạ điện.
B. Điện lượng chuyển qua tiết diện của dây dẫn trong một chu kì của dòng điện bằng 0.
C. Điện lượng chuyển qua tiết diện của dây dẫn trong mọi khoảng thời gian bất kì đều bằng 0.
D. Công suất toả nhiệt tức thời trên một đoạn mạch có giá trị cực đại bằng công suất toả nhiệt trung bình nhân với \(\sqrt 2 \).
Giải
Chọn đáp án B vì điện lượng chuyển qua tiết diện của dây dẫn trong một chu kì của dòng điện bằng 0.

Câu 3 trang 146 SGK Vật Lý 12 Nâng cao. Dòng điện chạy trên một đoạn mạch có biểu thức \(i = 2\cos 100\pi t(A).\)Viết biểu thức của điện áp u giữa hai đầu đoạn mạch, biết điện áp này sớm pha \({\pi \over 3}\) đối với cường độ dòng điện và có giá trị hiệu dụng là 12 V.
Giải
\(i = 2\cos 100\pi t\) (A)
Điện áp \(u\) giữa 2 đầu đoạn mạch có giá trị hiệu dụng \(U = 12\) (V)
\( \Rightarrow {U_0} = U\sqrt 2 = 12\sqrt 2 (V)\); \(u\) sớm pha so \(i\) góc \({\pi \over 3} \Rightarrow \varphi = {\pi \over 3}\)
Vậy : \(u = 12\sqrt 2 \cos \left( {100\pi t + {\pi \over 3}} \right)\) (V).

Câu 4 trang 146 SGK Vật Lý 12 Nâng cao. Một dòng điện xoay chiều chạy qua điện trở \(R=10\;\Omega\). Biết nhiệt lượng toả ra trong 30 phút là 9.105 J. Tìm biên độ của cường độ dòng điện.
Giải
Dòng điện chạy qua điện trở làm toả ra nhiệt lượng Q = 9.105 (J) trong 30 phút = 1800 giây.
\(Q = R{{I_0^2} \over 2}t \Rightarrow {I_0} = \sqrt {{{2Q} \over {Rt}}} = \sqrt {{{{{2.9.10}^5}} \over {10.1800}}} \Rightarrow {I_0} = 10(A).\)

Vật lý 12 Nâng cao - Bài 26. Dòng điện xoay chiều. Mạch điện xoay chiều chỉ có điện trở thuần

Xem các chủ đề cùng chuyên mục