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
Đặt điện áp xoay chiều u = U0cos(100πt) (V) (Uo không đổi, t tính bằng s) \(u={{U}_{o}}\cos 100\pi t\left( V \right)\) (\({{U}_{0}}\) không đổi, t tính bằng s) vào hai đầu đoạn mạch mắc nối tiếp gồm điện trở R=50Ω và cuộn dây có điện trở thì điện áp hiệu dụng giữa hai đầu cuộn dây là Ud . Lần lượt thay R bằng cuộn cảm thuần có độ tự cảm \(L=\frac{0,4}{\pi }H,\) rồi thay L bằng tụ điện C có điện dung \(C=\frac{{{10}^{-3}}}{14\pi }F\) thì điện áp hiệu dụng giữa hai đầu cuộn dây trong hai trường hợp đều bằng Ud. Hệ số công suất của cuộn dây bằng
- A
0,851.
- B
0,447.
- C
0,527
- D
0,707.
Phương pháp giải:
Với ba trường hợp khác nhau khi thay đổi R, L, C thì điện áp hai đầu cuộn dây không đổi .
\(\Rightarrow \) cường độ dòng điện trong mạch không đổi, tổng trở trong ba trường hợp là như nhau.
Ta có: \({{\left( R+r \right)}^{2}}+Z_{L0}^{2}={{r}^{2}}+{{\left( {{Z}_{L}}+{{Z}_{L0}} \right)}^{2}}={{r}^{2}}+{{\left( {{Z}_{L0}}-{{Z}_{C}} \right)}^{2}}\)
Lời giải chi tiết:
\({{Z}_{L}}=40\left( \Omega \right);\text{ }{{\text{Z}}_{C}}=140\left( \Omega \right)\)
\({{\left( 50+r \right)}^{2}}+Z_{L0}^{2}={{r}^{2}}+{{\left( 40+{{Z}_{L0}} \right)}^{2}}={{r}^{2}}+{{\left( {{Z}_{L0}}-140 \right)}^{2}}\)
Giải hệ phương trình trên ta thu được \({{Z}_{L0}}=50\left( \Omega \right)\); \(r=31\left( \Omega \right)\)
Hệ số công suất của cuộn dây bằng: \(\cos \varphi =\frac{r}{\sqrt{{{r}^{2}}+Z_{L0}^{2}}}=0,527\)
Chọn C