Giải bài tập Vật lý 12 Bài 15: Công suất điện tiêu thụ của mạch điện xoay chiều. Hệ số công suất

§15. CÔNG SUẤT TIÊU THỤ CỦA MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỂU.
HỆ so CÔNG SUẤT
A. KIẾN THỨC Cơ BẢN
Công suâ't tức thời của mậch điện xoay chiều:
Cường độ tức thời trong mạch: i = I V2 coscot
Điện áp tức thời: u = u 72 cos(cot + (p)
.Công suất tức thời:
p = ui = 2UIcoscútcos((út + (p) = Ul[cos(p + cos(2(út + <p)]
Công suất trung bình tiêu thụ trong một đoạn mạch
= UIcosọ hay = R2I
Ị UI: công suất biểu kiến (đơn vị vôn ampe VA)
[uicosọ : công suất tác dụng (đơn vị W) (coscp < 1)
với cos<p = —y- hay coscp =	: gọi là hệ số công suất
u	z
Điện năng tiêu thụ của mạch điện trong thời gian t: (ữ = &X
Ý nghĩa hệ số công suất
Trường hợp cosọ = 1, Công suất lớn nhất p = UI.
Trường hợp cos(p = 0, <p = ±^. Đoạn mạch xoay chiều không chứa điện
2
trở thuần => p = 0
p = UIcoscp < UI
71	,	71
» Trường họp 0 < 1, -	< (p < 0, hoặc 0 < ọ < ~r
2 2
Tầm quan trọng của hệ số công suất trong quá trình cung cấp và sử dụng điện năng
Nhà máy sản xuất có công suất tiêu thụ trung bình của các thiết bị điện là -ỹ = Ulcostp (coscp > 0)
Cường độ dòng điện hiệu dụng: 1=——	
Ucoscp
Công suất hao phí trên các dây tải điện cho nhà máy:
m2	1
.^=rI2=r.g-.-i_ u cos ọ
Do đó nhà máy cần nâng cao coscp để giảm đ^p.
Quy định về giá trị tốì thiểu của cos<p là 0,85.
B. CÂU HỎI TRONG BÀI HỌC
Nhắc lại các công thức tính công suất diện tiêu thụ trong một mạch diện không dối. Bổ sung vào cho đầy đủ Bảng 15.1.
Hướng dẫn trả lời
31 Công suất tiêu thụ mạch điện không đổi p = UI.
33 Một số giá trị của hệ sô' công suất trong các đoạn mạch
Đoạn mạch
costp
»	 I	I	>
R
1
T	I I
0
I I
C
R
•	L——J	II	•
R	c
’h'c'
0
•	ƯVVƯUUƯ	•
L
—I	I—OTOT—•
R
R	L
7r2 + co2L2
c. CÂU HỎI SAU BÀI HỌC
Công suất toă nhiệt trong một mạch diện xoay chiều phụ thuộc vào điều gi ?
Hưởng dẫn trả lời
Công suất tỏa nhiệt p phụ thuộc vào hệ số công suất.
R
Mà hệ số công suất coscp =	, do đó p phụ thuộc vào z và R.
ZJ
D. BÀI TẬP
Trong các bài toán sau đây, cuộn dây được giả thiết là thuần cảm.
Hãy chọn câu đúng. Hệ sô' công suất của một mạch điện xoay chiều bàng:
Hãy chọn câu	đúng. Mạch	điện xoay chiều nối tiếp R = lOíl; Zl =	8Q;	Zc	= 6íĩ với tần số f.
Giá trị của tần sô để hệ số công suất bằng 1 :
A. là một số	 f;
c. là một sô	=	f;	D.	không tồn tại.
Cho mạch diện trên Hình 15.2, trong đó L là một cuộn căm thuần, diện áp hai dầu mạch UPQ - 60 \Í2 coslOOnt (V), các điện áp hiệu dụng ƯPN = Unq = 60V. Hệ số công suất của mạch là bao nhiêuĩ
B o’	c- ệl	D- „■
3	2	2
Mạch điện xoay chiều nối tiếp gồm có: R = 30Í1; L = mH; c = — pF cung cấp bởi diện áp n	n
hiệu dụng 100V, f = 1kHz. Hãy xác định công suất tiêu thụ và hệ sô' công suất.
Hướng dẫn giải
R
Chọn đáp án c. cosọ = —
Chọn đáp án B. Mạch RLC mắc nối tiếp có ZL = Zc mạch cộng hưởng nên
R R ,
4. Chọn đáp án A. Ta có
ZL = Lù)
c Cm
8 = L2rcf
C2rcf
Vì coscp = 1 nên mạch cộng hưởng ta có LC4n f' = 1
2r-2 _ 6	2
(1) và (2) suy ra 4n f = -^4rt f 8
ĩ' = Ậĩ =>f' <
5. Chọn đáp án A. Ta có :
UpQ=U2 +(Ul-Uc)2 = 602 (1)
U^n=U2+U2 = 602
(2)
uf
(1) và (2) ta có UL = -J- = 30V, UR = 30V3V
2
UR 30V3 5/3
Vậy cos<p =
PQ
60
4rc2f2LC
R . .L. —I—
(1)
(2)
2 „,u
vời z4s+Kả)2=j
p = 3°® =333,3(w)
Hệ sô công suãt : COS ọ = — = —— = 1. •	&	v z 30
302 +
^^20 0071	Ặ-
5.10
200071 7t	7
: 30 (n)
6. Công suất tiêu thụ : p = RI2 = R