Môn Lý - Lớp 12
50 bài tập Công suất tiêu thụ của mạch điện xoay chiều. Hệ số công suất mức độ vận dụng cao
Câu hỏi
Đặt điện áp \(u = {U_0}{\cos ^2}\left( {\omega t + \varphi } \right)\) vào hai đầu đoạn mạch gồm biến trở R, cuộn cảm thuần L và tụ điện C mắc nối tiếp. Khi biến trở có giá trị R = 25Ω và R = 75Ω thì công suất tiêu thụ của đoạn mạch bằng nhau và bằng 100W. Giá trị của U0 là:
- A \(200\frac{{\sqrt 2 }}{{\sqrt 3 }}V\)
- B \(200\sqrt 2 V\)
- C 100V
- D \(100\sqrt 2 V\)
Phương pháp giải:
Biến đổi
\(u = {U_0}.{\cos ^2}\left( {\omega t + \varphi } \right) = {U_0}.\left( {\frac{{1 + \cos \left( {2\omega t + 2\varphi } \right)}}{2}} \right)\)
Khi có hai giá trị R1 và R2cùng cho một công suất P thì:
\(P = \frac{{{U^2}}}{{{R_1} + {R_2}}}\)
Chú ý: tụ điện chỉ cho dòng điện xoay chiều đi qua.
Lời giải chi tiết:
Biến đổi:
\(\begin{gathered}
u = {U_0}.{\cos ^2}\left( {\omega t + \varphi } \right) = {U_0}.\left( {\frac{{1 + \cos \left( {2\omega t + 2\varphi } \right)}}{2}} \right) \hfill \\
\,\,\,\, = \frac{{{U_0}}}{2} + \frac{{{U_0}}}{2}.\cos \left( {2\omega t + 2\varphi } \right) \hfill \\
\end{gathered} \)
Vậy dòng điện có hai thành phần, thành phần thứ nhất là dòng điện không đổi, thành phần thứ hai là dòng điện xoay chiều.
Vì mạch của ta có RLC nối tiếp, mà tụ điện chỉ cho dòng điện xoay chiều đi qua, nên mạch chỉ do thành phần xoay chiều đi qua mạch.
Khi có hai giá trị R1 và R2 cùng cho một công suất P thì: \(P = \frac{{{U^2}}}{{{R_1} + {R_2}}}\)
Vậy ta có :
\(P = \frac{{{U^2}}}{{{R_1} + {R_2}}} = \frac{{{{\left( {\frac{{{U_0}}}{{2\sqrt 2 }}} \right)}^2}}}{{(25 + 75)}} = 100 \Rightarrow {U_0} = 200{\sqrt 2 _{}}V\)
Chọn B.