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:
Đoạn mạch nối tiếp gồm cuộn cảm thuần, đoạn mạch X và tụ điện (hình vẽ).
Khi đặt vào hai đầu A, B điện áp \({{u}_{AB}}\text{ }=\text{ }{{U}_{O}}cos\left( \omega t\text{ }+\text{ }\varphi \right)\) (V);
\(Uo,\omega \) và không đổi thì: \(LC{{\omega }^{2}}=1\), ${{U}_{AN}}=30\sqrt{2}V$ và ${{U}_{MB}}=60\sqrt{2}V$, đồng thời UMB trễ pha so với UAN . Nếu cảm kháng của cuộn dây là 15W thì công suất của đoạn mạch A, B có giá trị gần đúng nhất là
Phương pháp giải:
Sử dụng giản đồ vecto
Sử dụng các định lí hàm số sin, hàm số cos:
\(\begin{array}{l}
{c^2} = {a^2} + {b^2} - 2ab.cos\varphi \\
\frac{a}{{\sin A}} = \frac{b}{{\sin B}} = \frac{c}{{\sin C}}
\end{array}\)
Công suất của mạch: \(P=UI\cos \varphi \)
Lời giải chi tiết:
Áp dụng định lý hàm số cos:
\(\frac{{{U_L} + {U_C}}}{{\sin \frac{\pi }{3}}} = \frac{{{U_{MB}}}}{{\sin \alpha }} \Rightarrow \sin \alpha = \frac{{60\sqrt 2 .\sin \frac{\pi }{3}}}{{30\sqrt 6 }} = 1 \Rightarrow \alpha = {90^o}\)
Lại có \(LC{{\omega }^{2}}=1\)
\(\Rightarrow {{U}_{L}}={{U}_{C}}=15\sqrt{6}(V)\)
Dòng điện trong mạch: \(I=\frac{{{U}_{L}}}{{{Z}_{L}}}=\frac{15\sqrt{6}}{15}=\sqrt{6}\) (A)
Áp dụng định lý hàm số sin:\(\frac{{{U}_{L}}+{{U}_{C}}}{\sin \frac{\pi }{3}}=\frac{{{U}_{MB}}}{\sin \alpha }\Rightarrow \sin \alpha =\frac{60\sqrt{2}.\sin \frac{\pi }{3}}{30\sqrt{6}}=1\Rightarrow \alpha ={{90}^{o}}\) :
\(\Rightarrow {{U}_{MN}}=\sqrt{U_{AN}^{2}+U_{L}^{2}}=15\sqrt{14}\) (V)
Vì \({{U}_{L}}={{U}_{C}}\to {{U}_{AB}}={{U}_{MN}}\), \(\text{cos}\varphi \text{=}\frac{{{U}_{AN}}}{{{U}_{MN}}}=\frac{2\sqrt{7}}{7}\)
Công suất của mạch: \(P=UI\cos \varphi =60\sqrt{3}\approx 104\) (W)
Chọn B