Mạch điện xoay chiều: Lý Thuyết và Bài Tập Trắc Nghiệm (Có Đáp Án)

Mạch điện xoay chiều là một chủ đề quan trọng trong môn Vật Lý, đòi hỏi các bạn học sinh nắm vững lý thuyết và vận dụng vào giải các bài tập. Bài viết này sẽ cung cấp cho bạn một cái nhìn tổng quan về mạch điện xoay chiều và cung cấp các bài tập trắc nghiệm thú vị để bạn rèn kỹ năng.

1. Độ lệch pha giữa hiệu điện thế U và cường độ dòng điện I

Trong mạch điện xoay chiều, hiệu điện thế U và cường độ dòng điện I có mối liên hệ như sau:

Bạn đang xem: Mạch điện xoay chiều: Lý Thuyết và Bài Tập Trắc Nghiệm (Có Đáp Án)

• $i=I{0}.cos(omega t) rightarrow u=U{0}.cos(omega t+varphi)$
• $varphi =varphi _{u}-i$: độ lệch pha giữa U và I
• Ta có:
  • $varphi >0$: U sơm pha so với I.
  • $varphi <0$: U trễ pha so với I.
  • $varphi =0$: U cùng pha với I.

2. Mạch điện xoay chiều chỉ có điện trở R

2.1. Khảo sát mạch điện xoay chiều chỉ có điện trở

Nối hai đầu R vào điện áp xoay chiều $u=U_{0}.cos(omega t)$.

• $i=frac{u}{R}=frac{U_{0}}{R}.2cos(omega t)$
• $i=I_{0}.cos(omega t)$
• $i=Isqrt{2}.cos(omega t)$

2.2. Định luật Ohm trong mạch điện xoay chiều chỉ có điện trở

• Điện trở có giá trị bằng thương số giữa điện áp hiệu dụng và điện trở của mạch là cường độ hiệu dụng trong mạch điện xoay chiều.
• $I=frac{U}{R}$
• Nhận xét: $UR$ cùng pha với i khi cường độ tức thời trong mạch cùng pha với điện áp tức thời hai đầu mạch.

3. Mạch điện xoay chiều chỉ có tụ điện

3.1. Khảo sát mạch điện xoay chiều chỉ có tụ điện

Giữa hai bản của tụ điện, điện áp u:

• $u=U_{0}.cos(omega t)=Usqrt{2}.cos(omega t)$

Bản bên trái của tụ điện có điện tích:

• $q=C.u=C.Usqrt{2}.cos(omega t)$

Dòng điện có chiều như hình vẽ tại điểm t, điện tích tụ tăng. Điện tích trên bản tăng $Delta q$, sau khoảng thời gian $Delta t$:

• $i=frac{Delta q}{Delta t}$

Với $Delta q, Delta t rightarrow 0$ suy ra $i=frac{dq}{dt}=-omega C.Usqrt{2}.sin(omega t)$

• $Rightarrow i=omega C.Usqrt{2}.cos(omega t+frac{pi}{2})$
• Có: $I=Uomega C rightarrow i=Isqrt{2}.cos(omega t); u=Usqrt{2}.cos(omega t-frac{pi}{2})$
• Thêm vào đó $Z{C}=frac{1}{omega C} rightarrow I=frac{U}{Z{C}}$
• Dung kháng của mạch là $Z_{C}$, $Omega$ là đơn vị

4. Mạch điện xoay chiều chỉ có cuộn cảm thuần

4.1. Hiện tượng tự cảm trong mạch điện xoay chiều

• Cuộn cảm có điện trở không đáng kể khi dòng điện xoay chiều chạy qua cuộn cảm và xảy ra hiện tượng tự cảm là cuộn cảm thuần.
• Từ thông tự cảm, dòng điện chạy qua cuộn cảm: $varphi=L.i$: độ tự cảm của cuộn cảm là L
• Suất điện động tự cảm, i là dòng điện xoay chiều là: $e=-Lfrac{Delta i}{Delta t}$
• $e=-Lfrac{Delta i}{Delta t}$, khi $Delta t rightarrow 0$
• $Rightarrow e=-Lfrac{di}{dt}$

4.2. Khảo sát mạch điện xoay chiều chỉ có cuộn cảm thuần

• Đặt i trong mạch sẽ là $i=Isqrt{2}.cos(omega t)$, được đặt vào một điện áp xoay chiều vào hai đầu L.
• Hai đầu cuộn cảm thuần có điện áp tức thời là:
• $u=Lfrac{di}{dt}=-omega L.Isqrt{2}.sin(omega t)$
• $Rightarrow u=omega L.Isqrt{2}.cos(omega t+frac{pi}{2})$
• $Rightarrow u=omega L.I$
• Từ đó có $I=frac{U}{omega L}$
• Lại có $Z{L}=omega L rightarrow I=frac{U}{Z{L}}$
• Cảm kháng của mạch là $Z_{L}$, đơn vị $Omega$.

5. Một số bài tập trắc nghiệm về các mạch điện xoay chiều (có đáp án)

Sau đây là một số câu trắc nghiệm giúp các em luyện tập và nắm vững kiến thức về tất cả các dạng của mạch điện xoay chiều, phục vụ cho quá trình ôn thi tốt nghiệp THPT môn Vật Lý sắp tới. Hãy thử sức và kiểm tra đáp án để biết mình đã rèn được bao nhiêu kiến thức.

Câu 1: Đáp án: D
Câu 2: Đáp án: B
Câu 3: Đáp án: B
Câu 4: Đáp án: A
Câu 5: Đáp án: B
Câu 6: Đáp án: A
Câu 7: Đáp án: C
Câu 8: Đáp án: C
Câu 9: Đáp án: D
Câu 10: Đáp án: B

Kết luận

Trên đây là toàn bộ thông tin về các mạch điện xoay chiều thuộc chương trình Vật Lý 12 mà Izumi.Edu.VN chia sẻ với các bạn học sinh. Hy vọng rằng, sau bài viết này, các bạn có thể nắm vững hơn phần kiến thức này và thành thạo các dạng bài tập phục vụ cho quá trình ôn thi tốt nghiệp THPT môn Vật Lý sắp tới.

Nguồn: https://izumi.edu.vn/
Danh mục: Tài liệu điện