Chuyên đề Dòng điện xoay chiều (Đinh Hoàng Minh Tân)

Kiến thức trọng tâm môn Vật Lý 12 Biên soạn: Đinh Hoàng Minh Tân

“Thiên tài: 99% là nhờ mồ hôi và nước mắt, chỉ có 1% là bẩm sinh” - 1 -

Chuyªn ®Ò 1 :

ĐẠI CƯƠNG VỀ DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU

A. Tãm t¾t lÝ thuyÕt

I. Suất điện động xoay chiều

Cho một khung dây dẫn phẳng quay đều với tốc độ góc ω

quanh một trục ∆ vuông góc với các đường sức của một từ trường

đều có cảm ứng từ B



. Theo định luật cảm ứng điện từ, trong

khung dây xuất hiện một suất điện động biến đổi theo định luật

dạng cosin theo thời gian gọi tắt là suất điện động xoay chiều.

cos( )  0  

e E t

Từ đó hình thành trong mạch một dòng điện biến thiên điều

hòa với tần số  gọi là dòng điện xoay chiều. Khi khung dây quay

một vòng (một chu kì) dòng điện trong khung dây đổi chiều 2 lần.

1. Từ thông: gởi qua khung dây dẫn gồm N vòng dây có diện

tích S quay trong từ trường đều B



.

Giả sử tại t = 0, n B,  

 

thì :

  NBS cos(t )   cos(t )



Với :



 = NBS là từ thông cực đại ; ω là tần số góc bằng tốc độ quay của khung (rad/s)

Đơn vị:  : Vêbe (Wb) ; N : vòng ; B : Tesla (T) ; S : m

2

2. Suất điện động xoay chiều tức thời:

  ( ) 0 0

cos

2

' sin( ) cos  



      



  











     NBS t   NBS t   E t

dt

d

e t

Với: Eo = NBS là suất điện động cực đại.

Đơn vị: e, Eo : vôn (V)

II. Điện áp xoay chiều - Dòng điện xoay chiều

1. Biểu thức điện áp tức thời: nếu nối hai đầu khung dây với mạch ngoài thành mạch kín thì biểu

thức điện áp tức thời ở mạch ngoài là: u = e – ir

Xem khung dây có r2  0 thì   0 0 u  e  E cos t 

Tổng quát: cos( ) 0 u u  U t 

2. Biểu thức cường độ dòng điện tức thời: cos( ) 0 i

i  I t 

3. Độ lệch pha giữa điện áp u và cường độ dòng điện i

Đại lượng:  u i

gọi là độ lệch pha của u so với i

Nếu φ > 0 thì u sớm pha (nhanh pha) so với i.

Nếu φ < 0 thì u trễ pha (chậm pha) so với i.

Nếu φ = 0 thì u đồng pha (cùng pha) với i.

III.Giá trị hiệu dụng

B





Khi khung dây quay đều trong từ

trường, trong khung dây xuất hiện

suất điện động xoay chiều.

UB



Kiến thức trọng tâm môn Vật Lý 12 Biên soạn: Đinh Hoàng Minh Tân

“Thiên tài: 99% là nhờ mồ hôi và nước mắt, chỉ có 1% là bẩm sinh” - 2 -

Dòng điện xoay chiều cũng có tác dụng toả nhiệt như dòng điện một chiều. Xét về mặt toả nhiệt trong

một thời gian dài thì dòng điện xoay chiều cos( ) 0 i

i  I t  tương đương với dòng điện một chiều không

đổi có cường độ bằng

2

0

I

.

“ Cường độ hiệu dụng của dòng điện xoay chiều bằng cường độ của một dòng điện không đổi, nếu cho

hai dòng điện đó lần lượt đi qua cùng một điện trở trong những khoảng thời gian bằng nhau đủ dài thì

nhiệt lượng toả ra bằng nhau. Nó có giá trị bằng cường độ cực đại chia cho 2 ”.

Các giá trị hiệu dụng của dòng điện xoay chiều: I =

2

o

I

; U =

2

Uo

và E =

2

Eo

.

* Lý do sử dụng các giá trị hiệu dụng của dòng điện xoay chiều :

- Khi sử dụng dòng điện xoay chiều, ta không cần quan tâm đến các giá trị tức thời của i và u vì chúng

biến thiên rất nhanh, ta cần quan tâm tới tác dụng của nó trong một thời gian dài.

- Tác dụng nhiệt của dòng điện tỉ lệ với bình phương cường độ dòng điện nên không phụ thuộc vào

chiều dòng điện.

- Ampe kế đo cường độ dòng điện xoay chiều và vôn kế đo điện áp xoay chiều dựa vào tác dụng nhiệt

của dòng điện nên gọi là ampe kế nhiệt và vôn kế nhiệt, số chỉ của chúng là cường độ hiệu dụng và điện

áp hiệu dụng của dòng điện xoay chiều.

B. Ph©n d¹ng vµ ph­¬ng ph¸p gi¶i bµi tËp

Dạng 1: XÁC ĐỊNH SUẤT ĐIỆN ĐỘNG CẢM ỨNG

Phương pháp:

Thông thường bài tập thuộc dạng này yêu cầu ta tính từ thông, suất điện động cảm ứng xuất hiện trong

khung dây quay trong từ trường. Ta sử dụng các công thức sau để giải:

- Tần số góc:    2 no

, Với no là số vòng quay trong mỗi giây bằng tần số dòng điện xoay chiều.

- Biểu thức từ thông:    cos(t )



, Với



 = NBS.

- Biểu thức suất điện động: e  E sint  0

, Với Eo = NBS ;     B n,

 

lúc t = 0.

- Vẽ đồ thị: Đồ thị là đường hình sin:  có chu kì



2

T 

 có biên độ Eo.

Ví dụ : Một khung dây dẫn phẳng có diện tích S = 50 cm2

, có N = 100 vòng dây, quay đều với tốc độ 50

vòng/giây quanh một trục vuông góc với các đường sức của một từ trường đều có cảm ứng từ B = 0,1 T.

Chọn gốc thời gian t = 0 là lúc vectơ pháp tuyến n



của diện tích S của khung dây cùng chiều với vectơ

cảm ứng từ B



và chiều dương là chiều quay của khung dây.

a) Viết biểu thức xác định từ thông  qua khung dây.

b) Viết biểu thức xác định suất điện động e xuất hiện trong khung dây.

c) Vẽ đồ thị biểu diễn sự biến đổi của e theo thời gian.

Bài giải :

a) Tại thời điểm ban đầu t = 0, vectơ pháp tuyến n



của diện tích S của khung dây có chiều trùng với

chiều của vectơ cảm ứng từ B



của từ trường => Biểu thức của từ thông qua khung dây là :

  NBS cos(t)  0,05cos(100t) (Wb)

b) Biểu thức suất điện động xuất hiện trong khung dây là :

Kiến thức trọng tâm môn Vật Lý 12 Biên soạn: Đinh Hoàng Minh Tân

“Thiên tài: 99% là nhờ mồ hôi và nước mắt, chỉ có 1% là bẩm sinh” - 3 -

























   

2

15,7cos 314

2

5 cos 100  

e  t t (V)

c) Đồ thị biểu diễn sự biến đổi của suất điện động e theo thời gian t là đường hình sin có chu kì tuần

hoàn T = 0,02 s, có biên độ Eo = 15,7 V.

Bảng giá trị của suất điện động e tại một số thời điểm đặc biệt :

t (s) 0 0,005 0,01 0,015 0,02 0,025 0,03

e (V) 0 15,7 0 -15,7 0 15,7 0

Đồ thị :

Dạng 2: DẠNG TOÁN LIÊN QUAN ĐẾN ĐƯỜNG TRÒN LƯỢNG GIÁC

Phương pháp:

1. Ta sử dụng tính chất hình chiếu của một chất điểm chuyển động tròn đều lên một đường thẳng nằm

trong mặt phẳng quỹ đạo là một dao động điều hoà với cùng chu kì để giải các dạng toán này.

2. Tính thời gian đèn huỳnh quang sáng và tắt :

Khi đặt điện áp u = U0

cos(t + u

) vào hai đầu bóng đèn, biết đèn chỉ sáng lên khi u ≥ U1

* Trong một chu kỳ :

- Thời gian đèn sáng:

Với:

- Thời gian đèn tắt : t T t     t s

* Trong khoảng thời gian t = nT :

- Thời gian đèn sáng:

- Thời gian đèn tắt : .

S

t n t t t t t    

3. Sử dụng góc quét     . t để giải dạng toán tìm điện áp và cường độ dòng điện tại thời điểm :

t2 = t1 + t .

Bài 1 : Biểu thức cường độ dòng điện xoay chiều chạy qua một đoạn mạch là cos(100 )( ) i  I 0 t A . Tính

từ lúc 0 s, xác định thời điểm đầu tiên mà dòng điện có cường độ tức thời bằng cường độ hiệu dụng.

Bài giải : Sử dụng đường tròn ta có:

400

1

4 4.100

4     

















t s.

t (s)

e (V)

0

+ 15,7

- 15,7

0,005

0,015

0,01 0,02 0,025

0,03

4

ts







 

1 os (0 )

2

0

U

c

U



      

t n t . s s  

U

u O

M'2

M2

M'1

M1

-U U0

0

1

-U1

Sáng Sáng

Tắt

Tắt

Kiến thức trọng tâm môn Vật Lý 12 Biên soạn: Đinh Hoàng Minh Tân

“Thiên tài: 99% là nhờ mồ hôi và nước mắt, chỉ có 1% là bẩm sinh” - 4 -

Bài 2 : Tại thời điểm t, điện áp 200 2 cos(100 )

2

u t



   (trong đó u tính bằng V, t tính bằng s) có giá trị

100 2V và đang giảm. Sau thời điểm đó 1

300

s, điện áp này có giá trị bao nhiêu ?

Bài giải : Sử dụng góc quét     . t để giải dạng toán này, ta được u = 100 2V

Bài 3 : Một đèn neon đặt dưới điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng U V  127( )



và tần số f  50(Hz) .

Biết đèn chỉ sáng lên khi điện áp giữa hai cực của nó không nhỏ hơn 90 V. Tính thời gian đèn sáng trong

mỗi phút.

Bài giải : Sử dụng công thức tính thời gian đèn sáng trong một phút ta có: t = 30s.

Dạng 3: TÍNH ĐIỆN LƯỢNG CHUYỂN QUA TIẾT DIỆN CỦA DÂY SAU THỜI GIAN t

Phương pháp:

Ta có:

2

'

( )

1

t

dq i q dq idt q idt t dt t

      

Ví dụ: Dòng điện xoay chiều hình sin chạy qua một đoạn mạch có biểu thức 











 t

T

i I

2

cos 0

. Xác định

điện lượng chuyển qua tiết diện thẳng của dây dẫn đoạn mạch trong thời gian:

a) một phần tư chu kì, tính từ thời điểm 0 s.

b) một phần hai chu kì, tính từ thời điểm 0 s.

Bài giải :

a)







 

2

2

sin

2

.

2

cos

2

cos 0

4

0

0

4

0

0

4

0

0

I T

t

T

T

t dt I

T

t dt I

T

q I

T

T T

 











 











 











  

b) 0

2

sin

2

.

2

cos

2

cos

2

0

0

2

0

0

2

0

0  











 











 











  

T

T T

t

T

T

t dt I

T

t dt I

T

q I





 

C. C©u hái vµ bµi tËp tr¾c nghiÖm ¸p dông

Câu 1: Nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều dựa trên

A. từ trường quay. B. hiện tượng quang điện.

C. hiện tượng tự cảm. D. hiện tượng cảm ứng điện từ.

Câu 2: Khung dây kim loại phẳng có diện tích S, có N vòng dây, quay đều với tốc độ góc ω quanh trục

vuông góc với đường sức của một từ trường đều B



. Chọn gốc thời gian t = 0 s là lúc pháp tuyến n



của

khung dây có chiều trùng với chiều của vectơ cảm ứng từ B



. Biểu thức xác định từ thông  qua khung

dây là

A.   NBS sin(t) . B.   NBS cos(t) . C.   NBS sin(t). D.   NBS cos(t).

Câu 3: Khung dây kim loại phẳng có diện tích S = 50 cm2

, có N = 100 vòng dây, quay đều với tốc độ 50

vòng/giây quanh trục vuông góc với đường sức của một từ trường đều B = 0,1 T. Chọn gốc thời gian t = 0

s là lúc pháp tuyến n



của khung dây có chiều trùng với chiều của vectơ cảm ứng từ B



. Biểu thức xác

định từ thông  qua khung dây là

A.   0,05sin(100t)(Wb) . B.   500 sin(100t)(Wb) .

Kiến thức trọng tâm môn Vật Lý 12 Biên soạn: Đinh Hoàng Minh Tân

“Thiên tài: 99% là nhờ mồ hôi và nước mắt, chỉ có 1% là bẩm sinh” - 5 -

C.   0,05cos(100t)(Wb). D.   500 cos(100t)(Wb).

Câu 4: Khung dây kim loại phẳng có diện tích S, có N vòng dây, quay đều với tốc độ góc ω quanh trục

vuông góc với đường sức của một từ trường đều B



. Chọn gốc thời gian t = 0 s là lúc pháp tuyến n



của

khung dây có chiều trùng với chiều của vectơ cảm ứng từ B



. Biểu thức xác định suất điện động cảm ứng

e xuất hiện trong khung dây là

A. e  NBS sin(t) . B. e  NBS cos(t) . C. e  NBS sin(t) . D. e  NBS cos(t).

Câu 5: Khung dây kim loại phẳng có diện tích S = 100 cm2

, có N = 500 vòng dây, quay đều với tốc độ 3

000 vòng/phút quanh quanh trục vuông góc với đường sức của một từ trường đều B = 0,1 T. Chọn gốc

thời gian t = 0 s là lúc pháp tuyến n



của khung dây có chiều trùng với chiều của vectơ cảm ứng từ B



.

Biểu thức xác định suất điện động cảm ứng e xuất hiện trong khung dây là

A. e  15,7 sin(314t)(V) . B. e  157 sin(314t)(V) .

C. e  15,7 cos(314t)(V). D. e  157 cos(314t)(V) .

Câu 6: Khung dây kim loại phẳng có diện tích S = 40 cm2

, có N = 1 000 vòng dây, quay đều với tốc độ 3

000 vòng/phút quanh quanh trục vuông góc với đường sức của một từ trường đều B = 0,01 T. Suất điện

động cảm ứng e xuất hiện trong khung dây có trị hiệu dụng bằng

A. 6,28 V. B. 8,88 V. C. 12,56 V. D. 88,8 V.

Câu 7: Cách nào sau đây không thể tạo ra một suất điện động xoay chiều (suất điện động biến đổi điều

hoà) trong một khung dây phẳng kim loại ?

A. Làm cho từ thông qua khung dây biến thiên điều hoà.

B. Cho khung dây quay đều trong một từ trường đều quanh một trục cố định nằm trong mặt phẳng

khung dây và vuông góc với đường sức từ trường.

C. Cho khung dây chuyển động thẳng đều theo phương cắt các đường sức từ trường của một từ trường

đều.

D. Cho khung dây quay đều trong lòng của một nam châm vĩnh cửu hình chữ U (nam châm móng

ngựa) xung quanh một trục cố định nằm trong mặt phẳng khung dây và vuông góc với đường sức từ

trường của nam châm.

Câu 8: Phát biểu nào sau đây là đúng nhất khi nói về điện áp dao động điều hoà (gọi tắt là điện áp xoay

chiều) ?

A. Điện áp dao động điều hòa là một điện áp biến thiên đều đặn theo thời gian.

B. Biểu thức điện áp dao động điều hoà có dạng cos( ) 0 u u  U t  , trong đó U0

,  là những hằng

số, còn u

là hằng số phụ thuộc vào điều kiện ban đầu.

C. Điện áp dao động điều hòa là một điện áp tăng giảm đều đặn theo thời gian.

D. Điện áp dao động điều hòa là một điện áp biến thiên tuần hoàn theo thời gian.

Câu 9: Phát biểu nào sau đây là đúng nhất khi nói về dòng điện xoay chiều hình sin ?

A. Cường độ biến đổi tuần hoàn theo thời gian.

B. Chiều dòng điện thay đổi tuần hoàn theo thời gian.

C. Chiều và cường độ thay đổi đều đặn theo thời gian.

D. Chiều thay đổi tuần hoàn và cường độ biến thiên điều hoà theo thời gian.

Câu 10: Phát biểu nào sau đây là đúng nhất khi nói về dòng điện xoay chiều hình sin ?

Dòng điện xoay chiều hình sin có

A. cường độ biến thiên tuần hoàn theo thời gian.

B. cường độ biến thiên điều hoà theo thời gian.

C. pha biến thiên tuần hoàn theo thời gian.

D. chiều dòng điện biến thiên điều hoà theo thời gian.

Câu 11: Phát biểu nào sau đây là không đúng khi nói về dòng điện xoay chiều hình sin ?

Kiến thức trọng tâm môn Vật Lý 12 Biên soạn: Đinh Hoàng Minh Tân

“Thiên tài: 99% là nhờ mồ hôi và nước mắt, chỉ có 1% là bẩm sinh” - 6 -

Dòng điện xoay chiều hình sin có

A. chiều thay đổi tuần hoàn theo thời gian.

B. cường độ biến thiên điều hoà theo thời gian.

C. cường độ trung bình trong một chu kì là khác không.

D. cường độ hiệu dụng bằng cường độ cực đại chia cho 2 .

Câu 12: Khi có một dòng điện xoay chiều hình sin cos( ) 0

i  I t chạy qua một điện trở thuần R trong thời

gian t khá lớn (



2

t  ) thì nhiệt lượng Q toả ra trên điện trở R trong thời gian đó là

A. Q I R t

2

 0

. B. Q I Rt 2

0  ( 2) . C. Q I Rt 2

 0

. D. Q I Rt 2

0  0,5 .

Câu 13: Dòng điện xoay chiều chạy qua điện trở thuần R = 10 Ω có biểu thức i  2cos(120t)(A) , t tính

bằng giây (s). Nhiệt lượng Q toả ra trên điện trở trong thời gian t = 2 min là

A. Q = 60 J. B. Q = 80 J. C. Q = 2 400 J. D. Q = 4 800 J.

Câu 14: Một dòng điện xoay chiều đi qua điện trở R = 25 Ω trong thời gian t = 120 s thì nhiệt lượng toả ra

trên điện trở là Q = 6 000 J. Cường độ hiệu dụng của dòng điện xoay chiều này là

A. 2 A. B. 3 A. C. 2 A. D. 3 A.

Câu 15: Xét về tác dụng toả nhiệt trong một thời gian dài thì dòng điện xoay chiều hình sin

cos( ) 0 i

i  I t  tương đương với một dòng điện không đổi có cường độ bằng

A. 0

2I . B. 2 0

I . C.

2

2 0

I

. D.

2

0

I

.

Cường độ của một dòng điện xoay chiều có biểu thức cos( ) 0 i

i  I t  . Cường độ hiệu dụng của dòng

điện xoay chiều này là

A. 0

I  2I . B. 2 0

I  I . C.

2

0

I

I  . D.

2

0

I

I  .

Câu 16: Dòng điện xoay chiều có biểu thức i  2 3 cos(200t)(A), t tính bằng giây (s), có cường độ

hiệu dụng là

A. 2 A. B. 2 3 A. C. 3 A. D. 6 A.

Câu 17: Chọn phát biểu đúng khi nói về cường độ hiệu dụng của dòng điện xoay chiều.

A. Cường độ hiệu dụng đo được bằng ampe kế một chiều.

B. Giá trị của cường độ hiệu dụng đo được bằng ampe kế xoay chiều.

C. Cường độ hiệu dụng của dòng điện xoay chiều bằng cường độ dòng điện không đổi.

D. Giá trị của cường độ hiệu dụng được tính bởi công thức 0

I  2I , trong đó 0

I là cường độ cực đại

của dòng điện xoay chiều.

Câu 18: Một dòng điện xoay chiều hình sin có biểu thức ( )

3

i cos 100 t  A











 



 , t tính bằng giây (s).

Kết luận nào sau đây là không đúng ?

A. Tần số của dòng điện là 50 Hz.

B. Chu kì của dòng điện là 0,02 s.

C. Biên độ của dòng điện là 1 A.

D. Cường độ hiệu dụng của dòng điện là 2 A.

Câu 19: Cho dòng điện xoay chiều có biểu thức ( )

3

i 2cos 100 t  A











 



 , t tính bằng giây (s). Trong giây

đầu tiên tính từ 0 s, dòng điện xoay chiều này đổi chiều được mấy lần ?

Kiến thức trọng tâm môn Vật Lý 12 Biên soạn: Đinh Hoàng Minh Tân

“Thiên tài: 99% là nhờ mồ hôi và nước mắt, chỉ có 1% là bẩm sinh” - 7 -

A. 314 lần. B. 50 lần. C. 100 lần. D. 200 lần.

Câu 20: Dòng điện xoay chiều chạy qua một đoạn mạch có biểu thức ( )

3

i 5 2 cos 100 t  A











 



 , t tính

bằng giây (s). Vào thời điểm t =

300

1

s thì dòng điện chạy trong đoạn mạch có cường độ

A. cực đại. B. cực tiểu.

C. bằng không. D. bằng cường độ hiệu dụng.

Câu 21: Dòng điện xoay chiều chạy qua một đoạn mạch có biểu thức ( )

2

i 2 2 cos 100 t  A











 



 , t tính

bằng giây (s). Vào thời điểm t =

400

1

s thì dòng điện chạy trong đoạn mạch có cường độ

A. cực đại. B. cực tiểu.

C. bằng không. D. bằng cường độ hiệu dụng.

Câu 22: Dòng điện xoay chiều chạy qua một đoạn mạch có biểu thức i  2 2 cos100t(A) , t tính bằng

giây (s). Vào thời điểm t =

300

1

s thì dòng điện chạy trong đoạn mạch có cường độ tức thời bằng bao nhiêu

và cường độ dòng điện đang tăng hay đang giảm ?

A. 1,0 A và đang giảm. B. 1,0 A và đang tăng.

C. 2 và đang tăng. D. 2 và đang giảm.

Câu 23: Giá trị của điện áp hiệu dụng trong mạng điện dân dụng ở nước ta

A. bằng 110 V. B. bằng 220 V.

C. thay đổi từ - 220 V đến + 220 V. D. thay đổi từ - 110 V đến + 110 V.

Câu 24: Điện áp giữa hai đầu một đoạn mạch có biểu thức u  110 2 cos(100t)(V ) , t tính bằng giây (s).

Điện áp hiệu dụng giữa hai đầu của đoạn mạch này là

A. 110 V. B. 110 2 V. C. 220 V. D. 220 2 V.

Câu 25: Vôn kế và ampe kế xoay chiều là những dụng cụ dùng để đo

A. giá trị tức thời của điện áp và cường độ dòng điện xoay chiều.

B. giá trị trung bình của điện áp và cường độ dòng điện xoay chiều.

C. giá trị cực đại của điện áp và cường độ dòng điện xoay chiều.

D. giá trị hiệu dụng của điện áp và cường độ dòng điện xoay chiều.

Câu 26: Dòng điện chạy qua một đoạn mạch có biểu thức cos(100 0,5 ) i  I 0 t   , t tính bằng giây (s).

Trong khoảng thời gian từ 0 (s) đến 0,01 (s), cường độ tức thời của dòng điện có giá trị bằng 0,5I0 vào

những thời điểm

A. ( )

400

1

s và ( )

400

2

s . B. ( )

200

1

s và ( )

200

3

s .

C. ( )

400

1

s và ( )

400

3

s . D. ( )

600

1

s và ( )

600

5

s .

Câu 27: Dòng điện chạy qua một đoạn mạch có biểu thức cos(100 ) 0

i  I t , t tính bằng giây (s). Trong

khoảng thời gian từ 0 (s) đến 0,01 (s), cường độ tức thời của dòng điện có giá trị bằng 0,5I0 vào thời điểm

A. ( )

300

2

s . B. ( )

300

1

s . C. ( )

600

1

s . D. ( )

300

7

s .

Câu 28: Điện áp xoay chiều giữa hai đầu một đoạn mạch biến đổi điều hoà theo thời gian được mô

tả bằng đồ thị ở hình dưới đây. Biểu thức điện áp tức thời giữa hai đầu đoạn mạch này là

Kiến thức trọng tâm môn Vật Lý 12 Biên soạn: Đinh Hoàng Minh Tân

“Thiên tài: 99% là nhờ mồ hôi và nước mắt, chỉ có 1% là bẩm sinh” - 8 -

A. ( )

3

2

u 200 cos 100 t  V











 



 . B. ( )

3

2

u 200 cos 100 t  V











 



 .

C. ( )

6

5

u 200cos 100 t  V











 



 . D. ( )

6

5

u 200cos 100 t  V











 



 .

Câu 29: Điện áp giữa hai đầu một đoạn mạch có biểu thức ( )

2

u 220 2 cos 100 t  V











 



 , t tính bằng

giây (s). Tính từ thời điểm 0 s, tìm thời điểm đầu tiên điện áp có giá trị tức thời bằng giá trị hiệu dụng và

điện áp đang giảm ?

A. ( )

400

1

s . B. ( )

400

3

s . C. ( )

600

1

s . D. ( )

300

2

s .

Câu 30: Điện áp giữa hai đầu một đoạn mạch có biểu thức ( )

2

u 220 2 cos 100 t  V











 



 , t tính bằng

giây (s). Tại một thời điểm ( ) 1

t s nào đó điện áp đang giảm và có giá trị tức thời là 110 2(V ). Hỏi vào

thời điểm ( ) ( ) 0,005( ) 2 1

t s  t s  s thì điện áp có giá trị tức thời bằng bao nhiêu ?

A. 110 3(V ). B. 110 3(V ) . C. 110 6(V ). D. 110 6(V ).

Câu 31: Dòng điện xoay chiều chạy qua một đoạn mạch có cường độ biến đổi điều hoà theo thời

gian được mô tả bằng đồ thị ở hình dưới đây. Biểu thức cường độ tức thời của dòng điện xoay chiều

chạy qua đoạn mạch điện này là

A. ( )

3

2

i 2cos 100 t  A











 



 . B. ( )

3

2

i 2cos 100 t  A











 



 .

C. ( )

4

3

i 2cos 100 t  A











 



 . D. ( )

4

3

i 2cos 100 t  A











 



 .

t (10-2

s)

u (V)

+ 200

3

1

6

5

3

4

6

11

3

7

6

17

3

10

- 200

- 100

0

t (10-2

s)

i (A)

0

+ 2

- 2

0,25

0,75 1,25 1,75

2,25

2,75

Kiến thức trọng tâm môn Vật Lý 12 Biên soạn: Đinh Hoàng Minh Tân

“Thiên tài: 99% là nhờ mồ hôi và nước mắt, chỉ có 1% là bẩm sinh” - 9 -

Câu 32: Dòng điện xoay chiều chạy qua một đoạn mạch có biểu thức i  2 cos120t(A) , t tính bằng

giây (s). Trong giây đầu tiên tính từ thời điểm 0 s, dòng điện có cường độ bằng không được mấy lần ?

A. 50 lần. B. 60 lần. C. 100 lần. D. 120 lần.

Câu 33: Một đèn neon đặt dưới điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng U  220(V ) và tần số

f  50(Hz). Biết đèn sáng khi điện áp giữa hai cực của nó không nhỏ hơn 200(V ) . Hỏi trong một giây có

bao nhiêu lần đèn sáng ?

A. 2 lần. B. 50 lần. C. 100 lần. D. 200 lần.

Câu 34: Một đèn điện có ghi 110 V – 75 W được dùng với dòng điện xoay chiều có tần số f  50(Hz).

Cho biết bóng đèn sáng bình thường. Điện áp cực đại giữa hai đầu của dây tóc bóng đèn là

A. 110(V ) . B. 110 2(V ). C. 220(V ) . D. 220 2(V ) .

Câu 35: Một đèn neon đặt dưới điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng U  220(V ) và tần số

f  50(Hz). Biết đèn sáng khi điện áp giữa hai cực của nó không nhỏ hơn 155,6(V ) (coi bằng

110 2(V )). Tỉ số giữa thời gian đèn sáng và thời gian đèn tắt trong một chu kì của dòng điện là

A. 1:1. B. 2 :1. C. 1: 2 . D. 2 : 5 .

Câu 36: Dòng điện xoay chiều chạy qua một đoạn mạch có biểu thức ( )

2

i 2 sin 100 t  A











 



 , t tính

bằng giây (s). Tính từ lúc 0(s) , thời điểm đầu tiên mà dòng điện có cường độ bằng cường độ hiệu dụng là

A. ( )

100

1

s . B. ( )

300

1

s . C. ( )

400

1

s . D. ( )

600

1

s .

Câu 37: Hình bên là đồ thị biểu diễn sự biến

đổi của điện áp giữa hai đầu một đoạn mạch

xoay chiều và cường độ dòng điện chạy trong

đoạn mạch đó theo thời gian. Kết luận nào sau

đây là đúng khi nói về độ lệch pha giữa u (t) và

i (t) ?

A. u (t) chậm pha so với i (t) một góc

2



rad.

B. u (t) nhanh pha so với i (t) một góc

2



rad.

C. u (t) chậm pha so với i (t) một góc

3

2

rad.

D. u (t) nhanh pha so với i (t) một góc

3

2

rad.

Câu 38: Dòng điện xoay chiều chạy qua một đoạn mạch có biểu thức i  0,5cos100t(A), t tính bằng

giây (s). Tính từ lúc 0(s) , dòng điện có cường độ bằng không lần thứ ba vào thời điểm

A. ( )

200

1

s . B. ( )

200

3

s . C. ( )

200

5

s . D. ( )

200

9

s .

Câu 39: Dòng điện chạy qua một đoạn mạch có biểu thức ( )

2

i 2 cos 100 t  A











 



 , t tính bằng giây (s).

Trong khoảng thời gian từ 0 (s) đến 0,01 (s), cường độ tức thời của dòng điện có giá trị bằng cường độ

hiệu dụng vào những thời điểm

u, i

t

u(t) i(t)

0

Kiến thức trọng tâm môn Vật Lý 12 Biên soạn: Đinh Hoàng Minh Tân

“Thiên tài: 99% là nhờ mồ hôi và nước mắt, chỉ có 1% là bẩm sinh” - 10 -

A. ( )

600

1

s và ( )

600

3

s . B. ( )

200

1

s và ( )

200

3

s .

C. ( )

400

1

s và ( )

400

3

s . D. ( )

600

1

s và ( )

600

5

s .

Câu 40: Dòng điện xoay chiều chạy qua một đoạn mạch có biểu thức ( )

2

i 2 2 cos 100 t  A











 



 , t tính

bằng giây (s). Vào một thời điểm nào đó, dòng điện đang tăng và có cường độ tức thời bằng cường độ

hiệu dụng thì khoảng thời gian ngắn nhất sau đó để dòng điện lại có cường độ tức thời bằng cường độ hiệu

dụng nhưng đang giảm là

A. ( )

400

1

s . B. ( )

200

1

s . C. ( )

100

2

s . D. ( )

300

1

s .

Câu 41: Vào cùng một thời điểm nào đó, hai dòng điện xoay chiều cos( ) 1  0  1

i I t và

cos( ) 2  0  2

i I t đều có cùng giá trị tức thời là 0

0,5 2I nhưng một dòng điện đang giảm, còn một

dòng điện đang tăng. Kết luận nào sau đây là đúng ?

A. Hai dòng điện dao động cùng pha.

B. Hai dòng điện dao động ngược pha.

C. Hai dòng điện dao động lệch pha nhau góc 1200

.

D. Hai dòng điện dao động vuông pha (lệch pha nhau góc 900

).

Câu 42: Vào cùng một thời điểm nào đó, hai dòng điện xoay chiều cos( ) 1  0  1

i I t và

cos( ) 2  0  2

i I t đều có cùng giá trị tức thời là 5 0 0, I nhưng một dòng điện đang giảm, còn một dòng

điện đang tăng. Hai dòng điện này lệch pha nhau một góc bằng

A.

6



. B.

3

2

. C.

6

5

. D.

3

4

.

Câu 43: Dòng điện xoay chiều chạy qua một đoạn mạch có biểu thức ( )

2

i 2 2 cos 100 t  A











 



 , t tính

bằng giây (s). Vào một thời điểm nào đó, dòng điện đang có cường độ tức thời bằng  2 2(A) thì sau đó

ít nhất là bao lâu để dòng điện có cường độ tức thời bằng 6(A) ?

A. ( )

600

1

s . B. ( )

300

1

s . C. ( )

600

5

s . D. ( )

300

2

s .

Câu 44: Dòng điện xoay chiều hình sin chạy qua một đoạn mạch có biểu thức có biểu thức cường độ là













 

2

cos 0



i I t , I0 > 0. Tính từ lúc t  0(s) , điện lượng chuyển qua tiết diện thẳng của dây dẫn của

đoạn mạch đó trong thời gian bằng nửa chu kì của dòng điện là

A. 0. B.



 2 0

I

. C.

2

0



I

. D.



2 0

I

.

Câu 45: Dòng điện xoay chiều hình sin chạy qua một đoạn mạch có biểu thức cường độ là

cos( ) 0 i

i  I t  , I0 > 0. Điện lượng chuyển qua tiết diện thẳng của dây dẫn đoạn mạch đó trong thời

gian bằng chu kì của dòng điện là

A. 0. B.



 0 2I

. C.

2

0



I

. D.



2 0

I

.

Kiến thức trọng tâm môn Vật Lý 12 Biên soạn: Đinh Hoàng Minh Tân

“Thiên tài: 99% là nhờ mồ hôi và nước mắt, chỉ có 1% là bẩm sinh” - 11 -

Chuyªn ®Ò 2 :

ĐOẠN MẠCH CHỈ CÓ ĐIỆN TRỞ THUẦN, TỤ ĐIỆN HOẶC CUỘN DÂY THUẦN CẢM

A. Tãm t¾t lÝ thuyÕt

Đoạn mạch chỉ có

điện trở thuần R

Đoạn mạch chỉ có

cuộn dây thuần cảm có

độ tự cảm L

Đoạn mạch chỉ có

tụ điện có điện dung C

Sơ đồ mạch

Đặc điểm

hoặc hoặc hoặc

Định luật

Ôm

R

U

I

R

R

0

0 

hoặc

R

U

I

R

R 

L

L

L

Z

U

I

0

0 

hoặc

L

L

L

Z

U

I 

C

C

C

Z

U

I

0

0 

hoặc

C

C

C

Z

U

I 

Lưu ý:

- Điện dung của tụ điện phẳng: 9

.S C

4 .9.10 .d







với d là khoảng cách giữa hai bản tụ.

R L C

Giản đồ vectơ : Giản đồ vectơ : Giản đồ vectơ :

- Điện trở R, đơn vị Ôm (Ω) - Cảm kháng ZL = Lω, đơn

vị Ôm (Ω)

- Dung kháng

C

ZC

1

 ,

đơn vị Ôm (Ω)

- Điện áp giữa hai đầu

điện trở thuần biến thiên

điều hoà cùng pha với

dòng điện.

- Điện áp giữa hai đầu cuộn

dây thuần cảm biến thiên

điều hoà sớm pha hơn

dòng điện góc

2



.

- Điện áp giữa hai đầu

tụ điện biến thiên điều

hoà trễ pha hơn dòng

điện góc

2



.

U0R



R

I 0



UR



R

I



U0L



L

I 0



2





U0C



C

I 0



2





UL



L

I



2





UC



C

I



2





(+) (+) (+)

(+) (+) (+)

Kiến thức trọng tâm môn Vật Lý 12 Biên soạn: Đinh Hoàng Minh Tân

“Thiên tài: 99% là nhờ mồ hôi và nước mắt, chỉ có 1% là bẩm sinh” - 12 -

- Hệ số tự cảm của cuộn dây: L = 4 .10-7

n

2

.V với N

n

l

 là số vòng dây trên đơn vị chiều

dài ; V = S.l là thể tích ống dây.

- Khi đặt điện áp u U t  2 cos vào hai đầu một cuộn cảm thuần (hoặc tụ điện) thì cường

độ dòng điện qua nó có giá trị hiệu dụng là I. Tại thời điểm t, điện áp ở hai đầu cuộn cảm

thuần (hoặc tụ điện) là u và cường độ dòng điện qua nó là i. Hệ thức liên hệ giữa các đại

lượng là :

2 2 2 2

2 2 2 2

0 0L L

i u i u 1 1

I U 2I 2U

     

2 2

2 2

u i 2

U I

 

B. Ph©n d¹ng vµ ph­¬ng ph¸p gi¶i bµi tËp

Bài 1: Biểu thức điện áp xoay chiều giữa hai đầu một đoạn mạch chỉ có cuộn dây thuần cảm là

u  200 2 cos(100t)(V ) . Cường độ hiệu dụng của dòng điện xoay chiều chạy trong đoạn mạch đo được

bằng ampe kế xoay chiều là I = 2 A.

a) Xác định độ tự cảm L của cuộn dây.

b) Viết biểu thức cường độ dòng điện chạy qua cuộn dây.

c) Tính cường độ dòng điện qua cuộn dây vào thời điểm

400

3

t  s.

Bài giải :

a) Cảm kháng của cuộn dây là : 100

2

200

  

I

U

ZL Ω

Độ tự cảm của cuộn dây là :

  

1

100

100

  

ZL L H  318 μH

b) Biên độ của dòng điện xoay chiều là : I 0  I 2  2 2 A

Dòng điện xoay chiều chạy qua cuộn dây thuần cảm biến đổi điều hoà cùng tần số và trễ pha góc

2



so với điện áp nên biểu thức cường độ dòng điện chạy qua cuộn dây là : ( )

2

i 2 2 cos 100 t  A











 



 .

c) Vào thời điểm

400

3

t  s thì 2

400 2

3

2 2 cos 100 .  











 



i  A

Bài 2: Đặt điện áp 0

cos 100

3

u U t 



 

      (V) vào hai đầu một tụ điện có điện dung

4

2.10





(F). Ở thời

điểm điện áp giữa hai đầu tụ điện là 150 V thì cường độ dòng điện trong mạch là 4A. Tìm biểu thức của

cường độ dòng điện trong mạch.

Bài giải :

- Từ

3 6 u i

 

     

- Từ hệ thức:

2 2 2 2

2 2 2 2 2

0 0L 0 0 L

i u i u 1 1

I U I I .Z

     ta tìm được I0 = 5A.

- Suy ra: 5cos 100

6

i t 



 

      (A)

Kiến thức trọng tâm môn Vật Lý 12 Biên soạn: Đinh Hoàng Minh Tân

“Thiên tài: 99% là nhờ mồ hôi và nước mắt, chỉ có 1% là bẩm sinh” - 13 -

Bài 3: Đặt điện áp xoay chiều tần số 50Hz vào hai đầu một tụ điện. Tại thời điểm t1 điện áp giữa hai đầu

tụ điện là 65V thì cường độ dòng điện trong mạch là 0,15A. Tại thời điểm t2 điện áp giữa hai đầu tụ điện

là 63V thì cường độ dòng điện trong mạch là 0,25A. Tính điện dung của tụ.

Bài giải :

- Tại thời điểm t1 :

2 2

1 1

2 2

0 0C

i u 1

I U

  (1)

- Tại thời điểm t2 :

2 2

2 2

2 2

0 0C

i u 1

I U

  (2)

- Cho (1) = (2) ta được ZC =>

4

1,25.10 C





 (F).

C. Bµi tËp ¸p dông

Bài 1: Biểu thức cường độ dòng điện xoay chiều chạy qua một điện trở thuần R là

( )

3

i 2 cos 100 t  A











 



 . Hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai dầu điện trở thuần đo đuợc bằng vôn kế xoay

chiều là U = 150 V.

a) Xác định R.

b) Viết biểu thức điện áp giữa hai đầu điện trở thuần R.

Bài 2: Đặt điện áp u = U0cost vào hai đầu cuộn cảm thuần có độ tự cảm L. Tại thời điểm điện áp giữa

hai đầu cuộn cảm có độ lớn cực đại thì cường độ dòng điện qua cuộn cảm bằng bao nhiêu ?

Bài 3: Đặt điện áp xoay chiều 0

cos 100 ( )

3

u U t V 



 

      vào hai đầu một cuộn cảm thuần có độ tự cảm

1

2

L



 (H). Ở thời điểm điện áp giữa hai đầu cuộn cảm là 100 2 V thì cường độ dòng điện qua cuộn

cảm là 2A. Tìm biểu thức của cường độ dòng điện qua cuộn cảm .

Bài 4 : Dòng điện xoay chiều chạy qua một cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm

2

1

L  H có biểu thức

( )

3

i 5 2 cos 100 t  A











 



 , t tính bằng giây (s).

a) Viết biểu thức điện áp giữa hai đầu cuộn dây thuần cảm này.

b) Tính điện áp giữa hai đầu cuộn dây vào thời điểm

600

1

t  s.

Bài 5 : Một đoạn mạch điện xoay chiều chỉ chứa một

trong ba phần tử điện : điện trở thuần, cuộn dây thuần

cảm, tụ điện. Hình bên là đồ thị biểu diễn sự biến đổi

theo thời gian của điện áp giữa hai đầu đoạn mạch và

cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch điện đó.

Đoạn mạch điện này chứa phần tử điện nào ?

i, u

t

i (t) u (t)

0

Kiến thức trọng tâm môn Vật Lý 12 Biên soạn: Đinh Hoàng Minh Tân

“Thiên tài: 99% là nhờ mồ hôi và nước mắt, chỉ có 1% là bẩm sinh” - 14 -

D. Bµi tËp tr¾c nghiÖm

Câu 1: Chọn phát biểu đúng khi nói về đoạn mạch điện xoay chiều chỉ có điện trở thuần R.

A. Dòng điện xoay chiều chạy qua điện trở luôn có pha ban ban đầu bằng không.

B. Dòng điện xoay chiều chạy qua điện trở luôn cùng pha với điện áp xoay chiều giữa hai đầu điện trở.

C. Nếu điện áp ở hai đầu điện trở có biểu thức dạng 











 

2

cos 0



u U t thì biểu thức cường độ dòng

điện chạy qua điện trở R có dạng cos( )

0

t

R

U

i   .

D. Cường độ hiệu dụng I của dòng điện xoay chiều chạy qua điện trở, điện áp cực đại U0

giữa hai đầu

điện trở và điện trở R liên hệ với nhau bởi hệ thức

R

U

I

0

 .

Câu 2: Đặt vào hai đầu đoạn mạch chỉ có điện trở thuần R một điện áp xoay chiều có biểu thức

cos( ) 0 u  U t thì cường độ dòng điện chạy qua điện trở có biểu thức 2 cos( )

i

i  I t  , trong đó I

và i

được xác định bởi các hệ thức tương ứng là

A.

R

U

I

0

 và

2



i  . B.

R

U

I

2

0

 và i  0 .

C.

R

U

I

2

0

 và

2



i   . D.

R

U

I

2

0

 và i  0 .

Câu 3: Trong một đoạn mạch điện xoay chiều chỉ có điện trở thuần R, cường độ dòng điện chạy qua điện

trở có biểu thức 











 

6

cos 0



i I t . Biểu thức điện áp xoay chiều giữa hai đầu điện trở thuần R là

A. cos( ) 0 u u  U t  với U0  I 0R và u  0 .

B. cos( ) 0 u u  U t  với U0  2I

0R và u  0 .

C. cos( ) 0 u u  U t  với U0  2I

0R và

6



u  .

D. cos( ) 0 u u  U t  với U0  I 0R và

6



u  .

Câu 4: Đoạn mạch điện xoay chiều gồm hai điện trở thuần R1 = 20 Ω và R2 = 40 Ω mắc nối tiếp với nhau.

Đặt vào giữa hai đầu đoạn mạch một điện áp xoay chiều có biểu thức u  120 2 cos(100t)(V ), t tính

bằng giây (s). Kết luận nào sau đây là không đúng ?

A. Dòng điện xoay chiều chạy qua hai điện trở thuần cùng pha với nhau.

B. Dòng điện xoay chiều chạy qua hai điện trở thuần có cùng cường độ hiệu dụng I = 2 A.

C. Dòng điện xoay chiều chạy qua hai điện trở thuần có biểu thức i  2 2 sin(100t)(A) .

D. Dòng điện xoay chiều chạy qua hai điện trở thuần R1 và R2 có cường độ cực đại lần lượt là I01 =

6 2 A và I02 = 3 2 A.

Câu 5: Đặt vào giữa hai đầu một đoạn mạch điện chỉ có điện trở thuần R = 220 Ω một điện áp xoay chiều

có biểu thức ( )

3

u 220 2 cos 100 t  V











 



 , t tính bằng giây (s). Biểu thức cường độ dòng điện chạy qua

điện trở thuần R là