Một mạch điện gồm một biến trở R mắc nối tiếp với cuộn dây thuần cảm. Đặt vào hai đầu đoạn mạch một hiệu điện thế xoay chiều ổn định \(u={{U}_{0}}cos100\pi t\text{ }\left( V \right).\) Thay đổi R ta thấy với hai giá trị \({{R}_{1}}=45\text{ }\Omega \) và \({{R}_{2}}=80\text{ }\Omega \) thì mạch tiêu thụ công suất đều bằng 80 W. Giá trị cực đại của công suất tiêu thị trên mạch khi thay đổi R bằng
Hãy suy nghĩ và trả lời câu hỏi trước khi xem đáp án
Lời giải:
Báo saiCông thức tính công suất của mạch: \(P=\frac{{{U}^{2}}}{{{R}^{2}}+Z_{L}^{2}}.R\Leftrightarrow P\left( {{R}^{2}}+Z_{L}^{2} \right)={{U}^{2}}.R.\) (1)
Ta có \((1)\Leftrightarrow P.{{R}^{2}}-{{U}^{2}}R+P..Z_{L}^{2}=0\text{ (*)}\)
Có 2 giá trị của R để công suất của mạch là 80 W nên phương trình (*) có 2 nghiệm phân biệt.
Theo hệ thức Vi – ét, ta có:
\(\left\{ \begin{array}{l} {R_1} + {R_2} = \frac{{{U^2}}}{P}\\ {R_1}.{R_2} = \frac{{P.Z_L^2}}{P} \end{array} \right. \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l} U = \sqrt {P.\left( {{R_1} + {R_2}} \right)} = 100{\rm{ V}}\\ {Z_L} = \sqrt {{R_1}.{R_2}} = 60{\rm{ }}\Omega \end{array} \right.{\rm{.}}\)
Ta có: \(P=\frac{{{U}^{2}}}{{{R}^{2}}+Z_{L}^{2}}.R=\frac{10000}{R+\frac{3600}{R}}\) đạt giá trị cực đại khi \(\left( R+\frac{3600}{R} \right)\) đạt giá trị cực tiểu.
Theo bất đẳng thức Cô – si, ta có: \(R+\frac{3600}{R}\ge 2\sqrt{R.\frac{3600}{R}}\Leftrightarrow R+\frac{3600}{R}\ge 120\)
Vậy công suất cực đại của mạch khi R thay đổi là \(R=\frac{{{U}^{2}}}{120}=\frac{10000}{120}=\frac{250}{3}\text{ W}.\)
Câu hỏi liên quan
-
Đoạn mạch RLC có R thay đổi được mắc vào mạng điện xoay chiều có hiệu điện thế không đổi. Xác định R để hiệu điện thế hai đầu cuộn cảm đạt cực đại?
-
Khi có cộng hưởng điện trong đoạn mạch RLC không phân nhánh, kết luận nào sau đây sai?
-
Cho mạch điện RLC gồm \(R=40\text{ }\Omega ,\text{ }L=\frac{0,3}{\pi }\text{ }H,\text{ }C=\frac{{{10}^{-3}}}{7\pi }\text{ }F.\) Đặt vào hai đầu đoạn mạch điện áp \(u=200\cos \left( 100\pi t+\frac{\pi }{8} \right)\text{ V}\text{.}\) Pha ban đầu của cường độ dòng điện là
-
Mạch điện xoay chiều không phân nhánh RLC có điện áp hai đầu R là \(20\sqrt{3}\text{ }V,\) hai đầu cuộn cảm thuần L là 80 V. Cường độ dòng điện nhanh pha \(\frac{\pi }{6}\) so với điện áp hai đầu mạch. Điện áp hiệu dụng giữa hai đầu tụ điện là
-
Mạch điện như hình vẽ, các vôn kế: V1 chỉ 75V, V2 chỉ 125V, \(u_{MP}= 100\sqrt 2(cos 100\pi t)V \). Cuộn cảm có điện trở. Cho RA = 0, \( R_{V1} = R_{V2}=\infty\) Biểu thức điện áp uMN là:
-
Đặt điện áp \(\text{u}=100\sqrt{2}\text{cos}\left( 100\text{t} \right)\,\,\left( V \right)\) vào hai đầu đoạn mạch gồm điện trở \(R=50\,\,\Omega ,\) cuộn cảm thuần có độ tự cảm L = 1 H và tụ điện có điện dung C mắc nối tiếp. Khi \({{\text{ }\!\!\omega\!\!\text{ }}^{2}}\text{LC}=1\) thì điệp áp hiệu dụng giữa hai đầu tụ điện C là
-
Trong mạch điện xoay chiều không phân nhánh RLC thì tổng trở Z được xác định theo công thức
-
Cho một đoạn mạch điện xoay chiều gồm hai phần tử mắc nối tiếp. Điện áp giữa hai đầu đoạn mạch và cường độ dòng điện trong mạch có biểu thức \(u=100\sqrt{2}\cos \left( 100\pi t-\frac{\pi }{2} \right)\text{ }(V);i=10\sqrt{2}\cos \left( 100\pi t-\frac{\pi }{4} \right)\text{ }(A).\) Chọn kết luận đúng?
-
Đặt hiệu điện thế \(u=125\sqrt{2}\sin \left( 100\pi t \right)\text{ }(V)\) lên hai đầu một đoạn mạch gồm điện trở thuần R = 30 Ω, cuộn dây thuần cảm (cảm thuần) có độ tự cảm \(L=\frac{0,4}{\pi }\text{ }H\) và ampe kế nhiệt mắc nối tiếp. Biết ampe kế có điện trở không đáng kể. Số chỉ của ampe kế là:
-
Một bàn là 200 V – 1000 W được mắc vào điện áp xoay chiều \(u=100\sqrt{2}\cos \left( 100\pi t \right)\text{ }(V).\) Bàn là có độ tự cảm nhỏ không đáng kể. Dòng điện chạy qua bàn là có biểu thức nào?
-
Cho đoạn mạch xoay chiều mắc nối tiếp gồm điện trở có R = 100 Ω, tụ điện có dung kháng 200 Ω, cuộn dây có cảm kháng 100 Ω. Điện áp hai đầu mạch cho bởi biểu thức \(u=200\cos \left( 120\pi t+\frac{\pi }{4} \right)\text{ }(V).\) Biểu thức điện áp hai đầu tụ điện là:
-
Chọn câu trả lời sai khi nói về ý nghĩa của hệ số công suất ?
-
Mạch điện xoay chiều chỉ chứa hai trong ba linh kiện ( điện trở, cuộn dây, tụ điện). Biết cường độ dòng điện sớm pha $\frac{\pi }{3}$ so với điện áp hai đầu đoạn mạch. Hai loại linh kiện trên là
-
Hai cuộn dây R1, L1 và R2, L2 mắc nối tiếp nhau và đặt vào một điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng U. Gọi U1 và U2 là điện áp hiệu dụng tưong ứng giữa hai cuộn R1, L1 và R2, L2. Điều kiện U = U1 + U2 là:
-
Một đoạn mạch điện gồm điện trở R = 50 Ω mắc nối tiếp với cuộn thuần cảm có \(L=\frac{0,5}{\pi }\text{ }H.\) Đặt vào hai đầu đoạn mạch một điện áp xoay chiều \(u=100\sqrt{2}cos\left( 100\pi t-\frac{\pi }{4} \right)\text{ }(\text{V}).\) Biểu thức của cường độ dòng điện qua đoạn mạch là
-
Cho đoạn mạch điện xoay chiều gồm cuộn dây mắc nối tiếp với tụ điện. Độ lệch pha của điện áp giữa hai đầu cuộn dây so với cường độ dòng điện trong mạch là \(\frac{\pi }{3}\) . Điện áp hiệu dụng giữa hai đầu tụ điện bằng \(\sqrt 3 \) lần điện áp hiệu dụng giữa hai đầu cuộn dây. Độ lệch pha của điện ápgiữa hai đầu cuộn dây so với điện áp giữa hai đầu đoạn mạch trên là
-
Đặt một điện áp xoay chiều vào hai đầu đoạn mạch gồm một điện trở thuần R, một cuộn thuần cảm và một tụ điện ghép nối tiếp. Biết R = ZL = 2ZC. Tại thời điểm điện áp tức thời hai đầu cuộn cảm và hai đầu điện trở bằng nhau và bằng 40 V thì điện áp tức thời hai đầu đoạn mạch lúc đó và điện áp cực đại giữa hai đầu mạch là
A. B.
C. D.
-
Đặt điện áp \(u=U\sqrt{2}sin(\omega t)\) (với u và ω không đổi) vào hai đầu một đoạn mạch RLC không phân nhánh, xác định. Dòng điện chạy trong mạch có
-
Đặt điện áp \({\rm{u = }}{{\rm{U}}_{\rm{0}}}{\rm{cos\omega t}}\) vào hai đầu đoạn mạch gồm điện trở thuần R và tụ điện C mắc nối tiếp. Biết điện áp giữa hai đầu điện trở thuần và điện áp giữa hai bản tụ điện có giá trị hiệu dụng bằng nhau. Phát biểu nào sau đây là sai ?
-
Đoạn mạch xoay chiều RLC mắc nối tiếp. Điện trở thuần R = 100 W, cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm L, tụ có điện dung \(C=\frac{{{10}^{-4}}}{\pi }\text{ }F.\) Mắc vào hai đầu đoạn mạch điện áp xoay chiều u = U0sin(100πt) V. Để điện áp hai đầu đoạn mạch cùng pha với điện áp hai đầu điện trở R thì giá trị độ từ cảm của cuộn dây là
