Công suất tiêu thụ của Mạch điện xoay chiều, công thức tính Hệ số Công suất và bài tập – Vật lý 12 bài 15




Công suất điện tiêu thụ trong mạch điện xoay chiều là đại lượng vật lý đặc trưng cho tốc độ tiêu thụ điện năng (hay tốc độ sinh công) của mạch điện, còn hệ số công suất là chỉ số đặc trưng cho khả năng cung cấp điện năng cho mạch (hay khả năng sinh ra công hữu ích của một thiết bị).

Vậy làm sao để tính toán công suất tiêu thụ trong mạch điện xoay chiều, hệ số công suất có ý nghĩa gì, công thức và cách tính hệ số công suất như thế nào khi điện áp tức thời, dòng điện tức thời,… trong mạch xoay chiều biến thiên theo thời gian, chúng ta cùng tìm hiểu qua bài viết này nhé.

Bạn Đang Xem: Công suất tiêu thụ của Mạch điện xoay chiều, công thức tính Hệ số Công suất và bài tập – Vật lý 12 bài 15

I. Công suất của mạch điện xoay chiều

1. Biểu thức của Công suất

– Xét đoạn mạch xoay chiều hình sin có điện áp và cường độ dòng điện tức thời hai đầu mạch như sau:

 1568522535k8zlh7zgll 1622534360 1568522535k8zlh7zgll 1622534360 và 156852253700mvb6kn8m 1622534361 156852253700mvb6kn8m 1622534361

– Công suất tức thời trên đoạn mạch là:

1568522538moca1q7uwi 1622534361 1568522538moca1q7uwi 1622534361 (vận dụng công thức lượng giác biến đổi tích thành tổng)

– Giá trị trung bình của công suất điện tiêu thụ trong một chu kỳ T:

 1568522541ykojbr0qqs 1622534361 1568522541ykojbr0qqs 16225343611568522543ubb0u6q7oq 1622534362 1568522543ubb0u6q7oq 1622534362

⇒ Công thức tính công suất tiêu thụ trung bình của mạch điện xoay chiều trong một thời gian dài nếu điện áp hiệu dụng U và cường độ hiệu dụng I không đổi là:

 P = UIcosφ

2. Điện năng tieu của của mạch điện

– Công thức tính điện năng tiêu thụ của mạch: W = P.t

– Đơn vị của công suất: Wh, KWh hoặc J (Ws)

– Trong đó: 

 ⋅ W là năng lượng tiêu thụ, đơn vị J

 ⋅ P là công suất tiêu thụ, đơn vị W

 ⋅ t là thời gian, đơn vị s

II. Hệ số công suất

1. Công thức tính của hệ số công suất và công suất

• Trong công thức: P = UIcosφ thì cosφ được gọi là hệ số công suất, vì |φ|<900 nên ta có: 0 ≤ cosφ ≤ 1

• Dựa vào giản đồ vectơ ta có: 1568522544aznfkamufx 1622534362 1 1568522544aznfkamufx 1622534362 1

• Công thức tính Công suất cả đoạn mạch R, L, C: 1568522546t7atvfhs8l 1622534362 1568522546t7atvfhs8l 1622534362

* Một vài ví dụ về hệ số công suất trong các mạch có R, L, C:

ví dụ về hệ số công suất trong mạch rlc

2. Ý nghĩa của hệ số công suất, tầm quan trọng của hệ số công suất trong quá trình cung cấp và sử dụng điện năng

• Vì 1568522547h58uafj6i6 1622534363 1568522547h58uafj6i6 1622534363 nên công suất hao phí trên đường dây tải (có điện trở r) là 1568522549y575fdu1kf 1622534363 1568522549y575fdu1kf 1622534363

Xem Thêm : Ciin là ai? Hé lộ nhan sắc thật của vũ công ‘Lisa Việt Nam’?

• Nếu hệ số công suất cosφ nhỏ thì công suất hao phí trên đường dây tải P(hao phí) sẽ lớn, vì vậy người ta phải tìm cách nâng cao hệ số công suất. 

• Với cùng điện áp U và dụng cụ dùng điện tiêu thụ một công suất P, tăng hệ số công suất cosφ sẽ giảm cường độ hiệu dụng I từ đó giảm hao phí vì tỏa nhiệt trên dây dẫn

• Một trong các phương pháp để tăng cosφ để làm giảm hao phí điện là lắp tụ bù ở các cơ sở tiêu thụ điện.

3. Tính hệ số công suất của mạch R, L, C mắc nối tiếp

• Ta có: 156852255020s9a7cw8v 1622534363 156852255020s9a7cw8v 1622534363

• Công suất trung bình tiêu thụ trong mạch:

 15685225526o8w8e4beu 1622534364 15685225526o8w8e4beu 1622534364

– Vậy công suất tiêu thụ trong mạch điện có R, L, C mắc nối tiếp bằng công suất tỏa nhiệt trên R.

THPT Sóc Trăngdn14

III. Bài tập vận dụng Tính công suất tiêu thụ và hệ số công suất trong mạch xoay chiều

* Như vậy, để giải bài tập về công suất tiêu thụ và hệ số công suất các em cần nhớ một số hệ thức sau:

• Công suất tiêu thụ trên mạch điện xoay chiều bất kỳ: P = UIcosφ

 Trong đó φ là độ lệch pha giữa i và u.

• Trường hợp mạch RLC nói tiếp: 1568522553o8wlteliob 1622534364 1568522553o8wlteliob 1622534364 và 1622534365ufq1pqhebq 1622534365ufq1pqhebq

* Bài 1 trang 85 SGK Vật Lý 12: Công suất điện tiêu thụ trong một mạch điện xoay chiều phụ thuộc những đại lượng nào?

° Lời giải bài 1 trang 85 SGK Vật Lý 12:

– Công suất tỏa nhiệt P phụ thuộc vào giá trị hiệu dụng của điện áp hai đầu đoạn mạch, giá trị hiệu dụng của cường độ dòng điện trong mạch và hệ số công suất của đoạn mạch,

– Hơn nữa, hệ số công suất cosφ = R/Z, do đó P còn phụ thuộc vào đặc tính cấu tạo của mạch R, L, C, và tần số ω.

* Bài 2 trang 85 SGK Vật Lý 12: Hãy chọn câu đúng. Hệ số công suất của một mạch điện xoay chiều bằng:

A.RZ     B.1568522556ia1zc46ykf 1622534365 1568522556ia1zc46ykf 1622534365     C.1622534365236gdghevh 1622534365236gdghevh     D.1568522559kc7sl6c1ke 1622534365 1568522559kc7sl6c1ke 1622534365

° Lời giải bài 2 trang 85 SGK Vật Lý 12:

– Đáp án đúng: C. 1568522561qnah1he4qc 1622534366 1568522561qnah1he4qc 1622534366

* Bài 3 trang 85 SGK Vật Lý 12: Hãy chọn câu đúng. Hệ số công suất trong mạch điện xoay chiều gồm R, L, C mắc nối tiếp với ZL = ZC:

 A. bằng 0    B. bằng 1     C. phụ thuộc R      D. phụ thuộc ZC/ZL

° Lời giải bài 3 trang 85 SGK Vật Lý 12:

– Đáp án đúng:B. bằng 1

– Vì mạch RLC mắc nối tiếp có ZL = ZC 

⇒ mạch cộng hưởng nên: 15685346834bvbonj6jc 1622534366 15685346834bvbonj6jc 1622534366 

Xem Thêm : Xương dài ra do đâu?

* Bài 4 trang 85 SGK Vật Lý 12: Hãy chọn câu đúng. Mạch điện xoay chiều nối tiếp R = 10Ω; ZL = 8Ω; ZC = 6Ω với tần số f. Giá trị của tần số để hệ số công suất bằng 1:

 A. là một số < f

 B. là một số > f

 C. là một số = f

 D. không tồn tại

° Lời giải bài 4 trang 85 SGK Vật Lý 12:

– Đáp án đúng: A. là một số < f

– Với tần số f, ta có:

 15685225649jlyv0g7db 1622534366 15685225649jlyv0g7db 16225343661568522565hl2qzosbml 1622534366 1568522565hl2qzosbml 1622534366 (*)

– Khi cosφ = 1 thì mạch cộng hưởng nên ta có:

 1568522567ryr3s22g1y 1622534367 1568522567ryr3s22g1y 1622534367 (**)

– Chia vế với vế của (*) và (**) ta được:

 

* Bài 5 trang 85 SGK Vật Lý 12: Cho mạch điện trên (hình 15.2 dưới), trong đó L là một cuộn cảm thuần, điện áp hai đầu mạch uPQ = 60√2cos100πt (V), các điện áp hiệu dụng UPN = UNQ = 60V. Hệ số công suất của mạch là bao nhiêu ?

mạch điện bài 5 trang 85 sgk vật lý 12

 A.1568522570ezywkojgg9 1622534368 1568522570ezywkojgg9 1622534368    B.1/3     C.1568522572ibzeh848w6 1622534368 1568522572ibzeh848w6 1622534368    D.1/2

° Lời giải bài 5 trang 85 SGK Vật Lý 12:

– Đáp án đúng: A.1568522570ezywkojgg9 1622534368 1568522570ezywkojgg9 1622534368

– có: UNQ = UC = 60V

  (*)

  (**)

– Từ (*) và (**) ta có: 1568522578z3sdoz9jmr 1622534369 1568522578z3sdoz9jmr 1622534369 (V). 15685225794dp3377aqi 1622534369 15685225794dp3377aqi 1622534369 (V).

⇒  

* Bài 6 trang 85 SGK Vật Lý 12: Mạch điện xoay chiều nối tiếp gồm có: R = 30ω ; L = 5.0/πmH ; C = 50/π μF cung cấp bởi điện áp hiệu dụng 100V, f = 1kHz. Hãy xác định công suất tiêu thụ và hệ số công suất.

° Lời giải bài 6 trang 85 SGK Vật Lý 12:

– Tần số f=1KHz = 1000Hz ⇒ ω=2πf=2000π(rad/s)

– Công suất tiêu thụ: 156853468547qee939fk 1622534370 156853468547qee939fk 1622534370 với 1568534686vzvgzvpwsz 1622534370 1568534686vzvgzvpwsz 1622534370

1568534689erelsgrw9n 1622534370 1568534689erelsgrw9n 1622534370

– Hệ số công suất: 

Hy vọng với bài viết về Công suất tiêu thụ của Mạch điện xoay chiều, công thức tính Hệ số Công suất và bài tập ở trên sẽ giúp ích cho các em. Mọi góp ý và thắc mắc các em vui lòng để lại bình luận dưới bài viết để Hay Học Hỏi ghi nhận và hỗ trợ, chúc các em học tập tốt.

Nguồn: https://truonghuynhngochue.edu.vn
Danh mục: Tổng hợp

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *

Back to top button