Giải bài 1 2 3 4 5 6 7 8 9 trang 74 sgk Vật Lí 12

Hướng dẫn giải Bài 13. Các mạch điện xoay chiều sgk Vật Lí 12. Nội dung bài Giải bài 1 2 3 4 5 6 7 8 9 trang 74 sgk Vật Lí 12 bao gồm đầy đủ phần lý thuyết, câu hỏi và bài tập, đi kèm công thức, định lí, chuyên đề có trong SGK để giúp các em học sinh học tốt môn vật lý 12, ôn thi tốt nghiệp THPT quốc gia.

LÍ THUYẾT

Bảng so sánh các mạch điện chứa các phần tử khác nhau

CÂU HỎI (C)

1. Trả lời câu hỏi C1 trang 67 Vật Lý 12

Hãy nhắc lại các định nghĩa của u, U₀ và U

Trả lời:

– Điện áp tức thời xoay chiều là điện áp biến thiên tuần hoàn với thời gian theo quy luật của hàm số sin hay cosin.

– Điện áp cực đại là giá trị lớn nhất luôn dương khi hàm cos hay sin bằng 1.

– Điện áp hiệu dụng là giá trị của điện áp hiện thị trên vôn kế (bằng điện áp cực đại chia $\sqrt 2 $ ).

2. Trả lời câu hỏi C2 trang 68 Vật Lý 12

Phát biểu định luật Ôm đối với dòng điện một chiều qua một dây dẫn.

Trả lời:

Cường độ dòng điện qua đoạn mạch thì tỉ lệ thuận với điện áp 2 đầu đoạn mạch và tỉ lệ nghịch với điện trở đoạn mạch.

$R = {U \over I}$

3. Trả lời câu hỏi C3 trang 68 Vật Lý 12

Dòng điện trên hình 13.4 có “chạy qua” hai tấm của tụ điện không? Cơ chế của dòng điện ấy như thế nào?

Giải bài tập Vật Lý 12 | Giải Lý 12

Trả lời:

Dòng điện trong mạch hình 13.4 có tụ điện là dòng điện tích dịch chuyển từ bản dương (+q) sang bản âm (-q) ở phía ngoài tụ điện, do đó dòng điện không chạy qua 2 tấm của tụ điện.

4. Trả lời câu hỏi C4 trang 70 Vật Lý 12

Chứng minh rằng đại lượng ${Z_C} = {1 \over {C\omega }}$ có đơn vị là ôm (đơn vị của điện trở).

Trả lời:

Ta có ${Z_C} = {1 \over {C\omega }} \Rightarrow $ đơn vị của ${Z_C}$ là${1 \over {F.{1 \over s}}}$

${1 \over {F{1 \over s}}} = {1 \over {{C \over V}{1 \over s}}} = {{Vs} \over C} = {{Vs} \over {As}} = {V \over A} = \Omega $

Vậy Z_C có đơn vị là ôm.

5. Trả lời câu hỏi C5 trang 71 Vật Lý 12

Chứng minh hệ thức sau đây giữa điện áp u ở hai đầu cuộn cảm và dòng điện i chạy qua cuộn cảm đó (H.13.5)

${U_{AB}} = ri + L{\displaystyle{di} \over {dt}}$

Giải bài tập Vật Lý 12 | Giải Lý 12

Trả lời:

Theo định luật ôm cho toàn mạch:

${U_{AB}} = ri – e$ với $e = – L{\displaystyle{di} \over {dt}}$

Ta được: ${U_B} = ri + L{\displaystyle{di} \over {dt}}$

6. Trả lời câu hỏi C6 trang 72 Vật Lý 12

Chứng minh rằng Z_L = ωL có đơn vị của điện trở.

Trả lời:

${Z_L} = {L\omega }$ với $\omega $ có đơn vị là $\displaystyle{1 \over {s}},L = {e \over {{\displaystyle{di} \over {dt}}}}$

$ \Rightarrow $ Độ tự cảm L tính bằng đơn vị là Henri $ = \displaystyle{{v.s} \over A}$

$ \Rightarrow $ Đơn vị của Z_L là: $\left( \displaystyle{{{V.s} \over A}} \right)\displaystyle{1 \over s} = {V \over A} \Rightarrow {V \over A} \approx \Omega $

Vậy Z_L có đơn vị là Ôm

CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP

Dưới đây là phần Hướng dẫn Giải bài 1 2 3 4 5 6 7 8 9 trang 74 sgk Vật Lí 12 đầy đủ và ngắn gọn nhất. Nội dung chi tiết bài giải (câu trả lời) các câu hỏi và bài tập các bạn xem sau đây:

❓

1. Giải bài 1 trang 74 Vật Lý 12

Phát biểu định luật Ôm cho mạch điện xoay chiều chỉ có

a) một tụ điện;

b) một cuộn cảm thuần.

Trả lời:

a) Định luật Ôm của dòng điện xoay chiều chỉ có một tụ điện:

Cường độ hiệu dụng trong mạch chứa tụ điện có giá trị bằng thương số của điện áp hiệu dụng giữa hai đầu mạch và dung kháng của mạch:

$I = \frac{U}{{{Z_C}}}$

b) Định luật Ôm của dòng điện xoay chiều chỉ có một cuộn cảm thuần:

Cường độ hiệu dụng trong mạch chứa một cuộn cảm thuần có giá trị bằng thương số của điện áp hiệu dụng giữa hai đầu mạch và cảm kháng của mạch:

$I = \frac{U}{{{Z_L}}}$

2. Giải bài 2 trang 74 Vật Lý 12

Dựa vào định luật Ôm, hãy so sánh tác dụng cản trở dòng điện xoay chiều thể hiện trong.

a) Z_C; b) Z_L .

Trả lời:

Từ ${Z_L} = \omega L;{Z_C} = {1 \over {\omega C}}$ ta có các nhận xét sau

a) Z_C tỷ lệ nghịch với C và f

Nếu C và f tăng thì Z_C giảm ⇒ dòng điện xoay chiều bị cản trở ít và ngược lại.

b) Cảm kháng Z_L = Lω = 2πf.L ;

Z_L tỉ lệ thuận với L và f

Nếu L và f tăng ⇒ dòng điện xoay chiều bị cản trở nhiều và ngược lại.

?

1. Giải bài 3 trang 74 Vật Lý 12

Điện áp giữa hai đầu của một tụ điện:

$u = 100\sqrt2\cos100πt (V)$

Cường độ hiệu dụng trong mạch là $I = 5A$.

a) Xác định $C$.

b) Viết biểu thức của $i$.

Bài giải:

a) Điện áp hiệu dụng:

$U = {{{U_0}} \over {\sqrt 2 }} = {{100\sqrt 2 } \over {\sqrt 2 }} = 100V$

Dung kháng: $Z_C= \frac{U}{I}$ = $\frac{100}{5}= 20 Ω \Rightarrow C = \frac{1}{\omega Z_{C}}$ = $\frac{1}{100\pi . 20}$ = $\frac{1}{2000\pi }F$

b) Cường độ dòng điện cực đại: ${I_0} = I\sqrt 2 = 5\sqrt 2 A$

Trong mạch điện chỉ có tụ điện, cường độ dòng điện qua tụ điện sớm pha π/2 so với điện áp hai đầu tụ điện.

⇒ Biểu thức của i: $i = 5\sqrt 2\cos(100πt + \frac{\pi}{2}) (A)$

2. Giải bài 4 trang 74 Vật Lý 12

Điện áp giữa hai đầu của một cuộn cảm thuần:

$u = 100\sqrt2\cos100πt (V)$

Cường độ hiệu dụng trong mạch $I = 5 A$.

a) Xác định $L$.

b) Viết biểu thức của $i$.

Bài giải:

a) Điện áp hiệu dụng:

$U = {{{U_0}} \over {\sqrt 2 }} = {{100\sqrt 2 } \over {\sqrt 2 }} = 100V$

Cảm kháng:

${Z_L} = {U \over I} = {{100} \over 5} = 20\Omega \Rightarrow L = {{{Z_L}} \over \omega } = {{20} \over {100\pi }} = {{0,2} \over \pi }(H)$

b) Cường độ dòng điện cực đại:

${I_0} = I\sqrt 2 = 5\sqrt 2 A$

Trong mạch điện chỉ có cuộn cảm thuần, cường độ dòng điện trễ pha ${\pi \over 2}$ so với điện áp.

⇒ Biểu thức của i:

$i = 5\sqrt 2 c{\rm{os}}\left( {100\pi t – {\pi \over 2}} \right)\left( A \right)$

3. Giải bài 5 trang 74 Vật Lý 12

Chứng minh rằng, khi hai cuộn cảm thuần L₁ và L₂ mắc nối tiếp trong một mạch điện xoay chiều thì cuộn cảm tương đương có cảm kháng cho bởi:

Z_L = (L₁ + L₂) ω

Bài giải:

♦ Cách 1:

Khi L₁ và L₂ mắc nối tiếp thì:

$\eqalign{
& u = {u_1} + {u_2} = – {L_1}{{di} \over {dt}} – {L_2}{{di} \over {dt}} \cr
& u = – \left( {{L_1} + {L_2}} \right){{di} \over {dt}} = – L{{di} \over {dt}} \cr} $

Với L = L₁ + L₂

⇒ Cảm kháng: ${Z_L} = \omega L = {L_1}\omega + {L_2}\omega = {Z_{L1}} + {Z_{L2}} = \left( {{L_1} + {L_2}} \right)\omega $

♦ Cách 2:

Gọi $ i = {I_0}\cos \omega t(A)$ là dòng điện qua mạch điện.

Vì L₁ nối tiếp L₂ nên U=U₁+U₂ và I₁=I₂=I

Các điện áp hai đầu L₁ và L₂ đều nhanh pha hơn I một góc $ \frac{\pi }{2}$

$\eqalign{& \Rightarrow U = U{Z_1} + {U_2} = I.{Z_{L1}} + I.{Z_{L2}} = I.({Z_{L1}} + {Z_{L2}}) \cr & = I({L_1}\omega + {L_2}\omega ) \cr} $

Tổng trở của mạch là:

$ \eqalign{& Z = \frac{U}{I} = \frac{{I({L_1}\omega + {L_2}\omega )}}{I} = {L_1}\omega + {L_2}\omega = \omega ({L_1} + {L_2}) \cr & \Rightarrow {Z_L} = Z = ({L_1} + {L_2})\omega \cr} $

4. Giải bài 6 trang 74 Vật Lý 12

Chứng minh rằng, khi hai tụ điện C₁ và C₂ mắc nối tiếp thì điện dung tương đương có dung kháng:

Z_C = ${1 \over {{C_\omega }}}$ và ${1 \over {{C_\omega }}} = {1 \over {{C_1}_\omega }} + {1 \over {{C_2}_\omega }}$

Bài giải:

Khi mắc C₁ và C₂mắc nối tiếp thì: $u = {u_1} + {u_2} = {q \over {{C_1}}} + {q \over {{C_2}}}$ vì q₁ = q₂ = q.

$u = {q \over {{C_1}}} + {q \over {{C_2}}} = {q \over C}$ với ${1 \over C} = {1 \over {{C_1}}} + {1 \over {{C_2}}}$

$ \Rightarrow {Z_C} = {1 \over {C\omega }} = {1 \over {{C_1}\omega }} + {1 \over {{C_2}\omega }} = {Z_{{C_1}}} + {Z_{C2}}$ (đpcm)

Vậy Z_C = ${1 \over {{C_\omega }}}$ và ${1 \over {{C_\omega }}} = {1 \over {{C_1}_\omega }} + {1 \over {{C_2}_\omega }}$

5. Giải bài 7 trang 74 Vật Lý 12

Một đoạn mạch chứa một số tụ điện có điện dung tương đương C, đặt vào hai đầu đoạn mạch điện áp tức thời u = U₀cos ωt (V). Cường độ hiệu dụng trong mạch là bao nhiêu ?

A. $\dfrac{U_{0}}{C\omega }$;

B. $\dfrac{U_{0}}{\sqrt{2}C\omega }$;

C. U₀Cω;

D. $\dfrac{U_{0}}{\sqrt{2}}C\omega$

Bài giải:

Cường độ hiệu dụng trong mạch: $I = \displaystyle{U \over {{Z_C}}}$

Lại có: $U=\dfrac{U_0}{\sqrt{2}}$ và dung kháng $Z_C=\dfrac{1}{\omega C}$

$⇒ I= \displaystyle{{{\displaystyle{{U_0}} \over \displaystyle{\sqrt 2 }}} \over \displaystyle{{1 \over {\omega C}}}} = {{{U_0}} \over {\sqrt 2 }}C\omega $

⇒ Đáp án D.

6. Giải bài 8 trang 74 Vật Lý 12

Đoạn mạch chứa một cuộn cảm thuần L; đặt vào hai đầu đoạn mạch điện áp tức thời u = U₀cos ωt (V) thì cường độ hiệu dụng trong mạch là bao nhiêu ?

A. $\frac{U_{0}}{L\omega }$;

B. $\frac{U_{0}}{\sqrt{2}L\omega }$;

C. U₀Lω;

D. $\frac{U_{0}}{\sqrt{2}}L\omega$

Bài giải:

Cường độ hiệu dụng trong mạch:

$I = {U \over {{Z_L}}} = {{{U_0}} \over {\sqrt 2 .L\omega }}$

⇒ Đáp án B.

7. Giải bài 9 trang 74 Vật Lý 12

Điện áp u = 200$\sqrt 2$cosωt (V) đặt vào hai đầu một cuộn cảm thuần thì tạo ra dòng điện có cường độ hiệu dụng I = 2A. Cảm kháng có giá trị là bao nhiêu ?

A. 100 Ω;

B. 200 Ω;

C. 100$\sqrt 2$ Ω;

D. 200$\sqrt 2$ Ω.

Bài giải:

Điện áp hiệu dụng:

$U = {{{U_0}} \over {\sqrt 2 }} = {{200\sqrt 2 } \over {\sqrt 2 }} = 200V$

Cảm kháng có giá trị:

${Z_L} = {U \over I} = {{200} \over 2} = 100\Omega $

⇒ Đáp án A.

Bài trước:

Giải bài 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 trang 66 sgk Vật Lí 12

Bài tiếp theo:

Giải bài 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 trang 79 80 sgk Vật Lí 12

Xem thêm:

Trên đây là phần Hướng dẫn Giải bài 1 2 3 4 5 6 7 8 9 trang 74 sgk Vật Lí 12 đầy đủ, ngắn gọn và dễ hiểu nhất. Chúc các bạn làm bài môn Vật lý 12 tốt nhất!

“Bài tập nào khó đã có giaibaisgk.com“