Bài toán công suất tiêu thụ, hệ số công suất – VnHocTap.com

VnHocTap.com giới thiệu đến các em học sinh lớp 12 bài viết Bài toán công suất tiêu thụ, hệ số công suất, nhằm giúp các em học tốt chương trình Vật lí 12.

Nội dung bài viết Bài toán công suất tiêu thụ, hệ số công suất:
BÀI TOÁN CÔNG SUẤT TIÊU THỤ, HỆ SỐ CÔNG SUẤT. Phương pháp. Vận dụng các công thức về công suất ở phần lí thuyết đã trình bày. Các bài tập liên quan đến cực trị của công suất, hệ số công suất xem ở phần: L biến thiên, C biến thiên, ω biến thiên. Ví dụ minh họa Ví dụ 1: Một cuộn dây khi mắc vào hiệu điện thế xoay chiều 50 V – 50 Hz thì cường độ dòng điện qua cuộn dây là 0,2 A và công suất tiêu thụ trên cuộn dây là 1,5W. Hệ số công suất của mạch là bao nhiêu? A. k = 0,15. B. k = 0, 25. C. k = 0,50. D. k = 0,75. Hệ số công suất của mạch là 2 37,5 cos 0,15 250.
Ví dụ 2: Mạch RLC mắc nối tiếp được mắc vào dòng điện xoay chiều có phương trình điện thế 220 2 cos 100 V và phương trình dòng điện 2 2 cos 100 π A. Tìm công suất của mạch điện trên? A. 220 W B. 440 W C. 220 3 W D. 351,5 W. Công suất tiêu thụ của mạch điện trên là cos cos 220. Ví dụ 3: Hai đầu đoạn mạch RLC, cuộn dây thuần cảm, được duy trì điện áp 0 = cos t AB u U ω (V). Thay đổi R, khi điện trở có giá trị R 24 = Ω thì công suất đạt cực đại 300 W. Hỏi khi điện trở bằng 18Ω thì mạch điện tiêu thụ công suất bằng bao nhiêu? A. 288 W. B. 168 W. C. 248 W. D. 144 W. R thay đổi để công suất tiêu thị đạt giá trị cực đại nên ta có (xem chi tiết vì sao có biểu thức này ở phần R biến thiên)
Ví dụ 4: Đoạn mạch AB gồm hai đoạn AD và DB ghép nối tiếp. Điện áp tức thời trên các đoạn mạch và dòng điện qua chúng lần lượt có biểu thức. Công suất tiêu thụ của đoạn mạch AB là: A. 100W B. 242W C. 186,6W D. 250W. Biểu thức hiện điện thế giữa hai đầu đoạn mạch là 100 2 cos 100 100 6 cos 100 374, 2cos 100 1,904 2 3. Công suất tiêu thụ của đoạn mạch AB là. Ví dụ 5: Hiệu điện thế xoay chiều ở hai đầu đoạn mạch ổn định và có biểu thức u U tV = 0 cosω. Khi C = 1 thì công suất mạch là P W = 200 và cường độ dòng diện qua mạch là 0 cos 4. Khi C C = 2 thì công suất mạch cực đại. Tính công suất mạch khi C C = 2. A. 400W B. 440 2 W C. 800W D. 220 2 W.
Ví dụ 6: Đặt vào 2 đầu mạch điện có 2 phần tử C và R với điện trở = Ω 100 R ZC một nguồn điện tổng hợp có biểu thức 100 100 2 cos 100 4 u πt V. Tính công suất tỏa nhiệt trên điện trở A. 50W B. 200W C. 25W D. 150W. Hiệu điện thế đầu mạch là tổng hợp của 2 phần. Phần xoay chiều 100 2 cos 100. Phần không đổi: 100V. Phần này không tạo ra dòng điện vì đoạn mạch chứa C. Ví dụ 7: Mạch điện xoay chiều RLC ghép nối tiếp, đặt vào hai đầu mạch một hiệu điện thếu U tV = 0 cosπ. Điều chỉnh C C = 1 thì công suất của mạch đạt giá trị cực đại max P W = 400. Điều chỉnh C C = 2 thì hệ số công suất của mạch là 3. Công suất của mạch khi đó là: A. 200W B. 100 3 W C. 100W D. 300W. Lời giải. Khi C C = 1 ta có công suất của mạch đạt giá trị cực đại nên (chứng minh được xét ở phần C biến thiên).
Ví dụ 8: Đặt vào hai đầu dây có độ tự cảm 0, 4 = π L H một hiệu điện thế một chiềuU V = 12 thì cường độ dòng điện qua cuộn dây là I A 1 = 0,4. Nếu đặt vào hai đầu cuộn dây này một điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng 2 U V =120 , tần số f Hz = 50 thì công suất tiêu thụ ở cuộn dây bằng A. 360W B. 480W C. 16,2W D. 172,8W. Khi đặt vào hai đầu cuộn dây điện hiệu điện thế một chiều, thì ta có Ω 30 U R. Khi đặt vào hai đầu cuộn dây một điện áp xoay chiều. Ví dụ 9: Một cuộn dây có điện trở thuần R = Ω 100 3 và độ tự cảm 3 = π L H mắc nối tiếp với một đoạn mạch X có tổng trở Z X rồi mắc vào điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng 120 V, tần số 50 Hz thì thấy dòng điện qua mạch điện có cường độ hiệu dụng bằng 0,3A và chậm pha 30° so với điện áp giữa hai đầu mạch. Công suất tiêu thụ trên đoạn mạch X bằng: A. 40W B. 9 3 W C. 18 3 W D. 30W. Ta có công suất tiêu thụ trên toàn mạch là PP P = + X R từ đó suy ra 2 2 cos 120.0,3.cos30 0,3.
Ví dụ 10: Cho mạch điện AB gồm một bóng đèn dây tóc có ghi(120 75 V W); một cuộn dây có độ tự cảm 0, 48 π H và một tụ điện mắc nối tiếp. Đặt vào hai đầu đoạn mạch một điện áp 0 uU t = cos100π ( t tính bằng s) thì thấy đèn sáng bình thường và công suất tiêu thụ của đoạn mạch AB bằng 100W. Hệ số công suất của cuộn cảm bằng bao nhiêu? Ví dụ 11: Đặt điện áp u t = 200 2 cos100π (u tính bằng V, t tính bằng s) vào hai đầu đoạn mạch AB như hình vẽ. Biết cuộn dây là cuộn cảm thuần, R = Ω 20 và cường độ dòng điện hiệu dụng trong mạch bằng 3A. Tại thời điểm t thìu V = 200 2. Tại thời điểm t s + thì cường độ dòng điện trong mạch bằng không và đang giảm. Công suất tiêu thụ trên đoạn mạch MB bằng A. 180W B. 200W C. 120W D. 90W. Tại thời điểm 600 t s thì cường độ dòng điện trong mạch bằng không và đang giảm, suy ra tại thời điểm t (dùng đường tròn quét ngược một góc 1 .100 600 6 = π pha của dòng điện lúc này là 26 3 = ππ π. Mặt khác, tại thời điểm t thì 0 u U = 200 2 nên pha của hiệu điện thế là 0. Suy ra hiệu điện thế và cường độ dòng điện lệch pha nhau góc 3 π. Công suất tiêu thụ toàn mạch bằng tổng công suất tiêu thụ trên các phần tử trong mạch PP P = R X.
Ví dụ 12: Đặt điện áp uU t = 2 cosω (với U và ω không đổi) vào đầu đoạn mạch AB như hình vẽ. R là biến trở, cuộn cảm thuần có độ tự cảm L, tụ điện có điện dung C. Biết 2 LCω = 2. Gọi P là công suất tiêu thụ trong mạch AB. Đồ thị trong hệ tọa độ vuông góc ROP biểu diễn sự phụ thuộc của P vào R trong trường hợp K mở ứng với đường (1) và trong trường hợp K đóng ứng với đường (2) như hình vẽ. Giá trị của điện trở r bằng A. 180Ω B. 60Ω C. 20Ω D. 90Ω.