Cho đoạn mạch AB như hình vẽ, cuộn cảm thuần có độ tự cảm L, tụ điện có điện dung C. Đặt vào A, B điện áp xoay chiều \(u={{U}_{0}}\cos \omega t\) thì giá trị điện áp cực đại hai đầu đoạn mạch Y cũng là U0 và các điện áp tức thời uAN lệch pha \(\frac{\pi }{2}\) so với uMB. Biết 4LCω2 = 3. Hệ số công suất của đoạn mạch Y lúc đó là
Suy nghĩ trả lời câu hỏi trước khi xem đáp án
Lời giải:
Báo saiTa có:
\(4LC{{\omega }^{2}}=3\Rightarrow 4\omega L.\omega C=3\Rightarrow \frac{4{{Z}_{L}}}{{{Z}_{C}}}=3\Rightarrow {{Z}_{L}}=\frac{3}{4}{{Z}_{C}}\)
Chuẩn hóa \({{Z}_{C}}=1\Rightarrow {{Z}_{L}}=\frac{3}{4}\)
Giả sử đoạn mạch Y có R, ZL0, ZC0
Điện áp cực đại giữa hai đầu đoạn mạch Y là:
\({{U}_{0Y}}={{U}_{0}}\Rightarrow {{Z}_{Y}}=Z\Rightarrow {{R}^{2}}+{{\left( {{Z}_{L0}}-{{Z}_{C0}} \right)}^{2}}={{R}^{2}}+{{\left( {{Z}_{L}}+{{Z}_{L0}}-{{Z}_{C}}-{{Z}_{C0}} \right)}^{2}}\)
\(\Rightarrow {{Z}_{L0}}-{{Z}_{C0}}=-\left( {{Z}_{L}}+{{Z}_{L0}}-{{Z}_{C}}-{{Z}_{C0}} \right)\Rightarrow {{Z}_{L0}}-{{Z}_{C0}}=\frac{{{Z}_{C}}-{{Z}_{L}}}{2}=\frac{1}{8}\)
Điện áp giữa hai đầu đoạn mạch AN và MB vuông pha, ta có:
\(\tan {{\varphi }_{AN}}.\tan {{\varphi }_{MB}}=-1\Rightarrow \frac{{{Z}_{L}}+{{Z}_{L0}}-{{Z}_{C0}}}{R}\cdot \frac{{{Z}_{L0}}-{{Z}_{C0}}-{{Z}_{C}}}{R}=-1\)
\(\Rightarrow \frac{\frac{3}{4}-\frac{1}{8}}{R}\cdot \frac{\frac{1}{8}-1}{R}=-1\Rightarrow R=\frac{8}{7}\)
Hệ số công suất của đoạn mạch Y là:
\(\cos {{\varphi }_{Y}}=\frac{R}{\sqrt{{{R}^{2}}+{{\left( {{Z}_{L0}}-{{Z}_{C0}} \right)}^{2}}}}=\frac{\frac{8}{7}}{\sqrt{{{\left( \frac{8}{7} \right)}^{2}}+{{\left( \frac{1}{8} \right)}^{2}}}}\approx 0,994\)
Đề thi thử THPT QG năm 2021 môn Vật Lý
Trường THPT Lục Nguyên
