Môn Lý - Lớp 12
50 bài tập Công suất tiêu thụ của mạch điện xoay chiều. Hệ số công suất mức độ vận dụng (Phần 2)
Câu hỏi
Một đoạn mạch điện xoay chiều gồm một tụ điện và một cuộn dây mắc nối tiếp. Khi đặt vào hai đầu đoạn mạch trên một điện áp xoay chiều có biểu thức \(u=120\sqrt{2}\cos (100\pi t+\frac{\pi }{3})(V)\) thì thấy điện áp giữa hai đầu cuộn dây có giá trị hiệu dụng là 120V và sớm pha π/2 so với điện áp đặt vào mạch. Biết dung kháng bằng 200Ω. Công suất tiêu thụ của cuộn dây là
- A 36 W
- B 144W
- C 240 W
- D 120W
Phương pháp giải:
Độ lệch pha giữa u và i trong mạch RLC \(\tan \varphi =\frac{{{Z}_{L}}-{{Z}_{C}}}{R}\)
Tổng trở mạch RL là \(Z=\sqrt{{{R}^{2}}+{{(Z_{L}^{{}}-{{Z}_{C}})}^{2}}}\)
Biểu thức định luật Ôm cho đoạn mạch: I = U/Z
Công suất tiêu thụ P = I2R
Lời giải chi tiết:
uRL vuông pha so với u nên
\(\tan {{\varphi }_{u}}.\tan {{\varphi }_{RL}}=-1\Rightarrow \frac{{{Z}_{L}}-{{Z}_{C}}}{R}.\frac{{{Z}_{L}}}{R}=-1\Rightarrow {{R}^{2}}={{Z}_{L}}({{Z}_{C}}-{{Z}_{L}})={{200}^{2}}(1)\)
Ta có: \(\frac{U}{{{U}_{RL}}}=\frac{Z}{{{Z}_{RL}}}=1\Rightarrow {{({{Z}_{L}}-{{Z}_{C}})}^{2}}=Z_{L}^{2}\Rightarrow {{Z}_{C}}=2{{Z}_{L}}(2)\)
Từ (1) và (2) ta được ZL = 200Ω; ZC = 400Ω => Z = \(200\sqrt{2}\Omega \)
Công suất tiêu thụ của cuộn dây là
\(P={{I}^{2}}R=\frac{{{U}^{2}}R}{{{Z}^{2}}}=\frac{{{120}^{2}}.200}{{{(200\sqrt{2})}^{2}}}=36W\)
Chọn A