| A. KIẾN THỨC CẦN NẮM VỮNG
I. CÔNG SUẤT CỦA MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU 1. Biểu thức của công suất Xét một mạch điện xoay chiều hình sin. Điện áp tức thời hai đầu mạch và cường độ dòng điện tức thời trong mạch có các biểu thức là: u = U √2 cosωt và i = I√2cos(ωt + φ) Công suất tiêu thụ điện tức thời trong mạch: p = ui Ta có: p = ui = 2UI cosωt cos(ωt + φ) = UI [cosφ + cos(ωt + φ)]. Giá trị trung bình của công suất điện tiêu thụ trong một chu kì T:
Nếu thời gian dùng điện t rất lớn so với T (t >>T) thì ℘ cũng là công suất tiêu thụ trung bình của mạch điện trong thời gian đó. 2. Điện năng tiêu thụ của mạch điện Điện năng tiêu thụ của mạch điện trong thời gian t là: W = P.t II. HỆ SỐ CÔNG SUẤT 1. Biểu thức của hệ số công suất Trong công thức P = UI cosφ thừa số cosφ gọi là hệ số công suất. Vì góc φ có giá trị tuyệt đối không vượt quá 90° nên 0 ≤ cosφ ≤ 1 2. Hệ số công suất của mạch R, L, C mắc nối tiếp Giả sử điện áp hai đầu mạch điện là u = U √2 cosωt và cường độ dòng điện tức thời trong mạch là i = I√2cos(ωt + φ). Hệ số công suất xác định bởi: Công suất tiêu thụ trung bình trong mạch: P = UIcosφ = RI2 |
B. TRẢ LỜI CÂU HỎI
C1. Trong trường hợp nào, hệ số công suất của dòng điện xoay chiều có giá trị lớn nhất? Nhỏ nhất?
Trả lời
Công thức tính công suất của dòng điện là P = UIcosφ với cosφ là hệ số công suất.
* Nếu đoạn mạch chỉ có điện trở hoạt động R hoặc đoạn mạch có cảm kháng Z1 bằng với dung kháng Zc thì φ= 0 và cosφ=1, hệ số công suất của đoạn mạch đạt giá trị lớn nhất.
* Nếu đoạn mạch chỉ có cảm kháng ZL hoặc có dung kháng Zc hoặc vừa có cảm kháng vừa có dung kháng (không có điện trở thuần) thì chỉ 
hệ số công suất của đoạn mạch đạt giá trị nhỏ nhất.
C2. Vì sao phải tăng hệ số công suất ở nơi tiêu thụ điện?
Trả lời
Sự tồn tại của cảm kháng hoặc dung kháng của một đoạn mạch làm cho công suất P nhỏ hơn công suất toàn phần P = UI (vì cos φ< 1). Do vậy việc nâng cao hệ số công suất là rất quan trọng. Thật vậy nếu một đoạn mạch cần tiêu thụ công suất P mà hệ số công suất cosφ lại nhỏ thì dòng điện do nguồn cung cấp cho đoạn mạch phải lớn 
làm cho sự hao phí do tác dụng nhiệt trên dây dẫn tăng. Đó là điều ta cần tránh. Ví dụ ở các đoạn mạch có động cơ điện (cảm kháng lớn) người ta phải mắc thêm vào đoạn mạch một bộ tụ điện để làm giảm đặc tính cảm kháng và do đó nâng cao hệ số công suất cos φ.
C. GIẢI BÀI TẬP
B1. Công suất của dòng điện xoay chiều trên một đoạn mạch RLC nối tiếp nhỏ hơn tích UI là do:
- Một phần điện năng tiêu thụ trong tụ điện.
- Trong cuộn cảm có dòng điện cảm ứng.
- Điện áp giữa hai đầu đoạn mạch và cường độ dòng điện biến đổi lệch pha đối với nhau.
- Có hiện tượng cộng hưởng điện trên đoạn mạch.
Giải
Vậy chọn đáp án C. Công suất của dòng điện xoay chiều trên một đoạn mạch RLC nối tiếp nhỏ hơn tích UI là do điện áp giữa hai đầu đoạn mạch và cường độ dòng điện biến đổi lệch pha đối với nhau.
B2. Hệ số công suất của đoạn mạch xoay chiều bằng 0 ( cos φ = 0) trong trường hợp nào sau đây?
- Đoạn mạch chỉ có điện trở thuần.
- Đoạn mạch chỉ có điện trở bằng 0.
- Đoạn mạch không có tụ điện.
- Đoạn mạch không có cuộn cảm
Giải
Vậy chọn đáp án B.
B3. Một tụ điện có điện dung C=5,31F mắc nối tiếp với điện trở R = 300k2 thành một đoạn mạch. Mắc đoạn mạch vào mạng điện xoay chiều có điện áp 220V, tần số 50Hz. Hãy tính:
a) Hệ số công suất của đoạn mạch.
b) Điện năng mà đoạn mạch tiêu thụ trong một phút.
Giải
a) Tần số góc của dòng điện là: ω = 2πf = 2π.50 = 100π
Dung kháng của tụ điện là:
b) Công suất tiêu thụ của đoạn mạch là:
Điện năng đoạn mạch tiêu thụ trong một phút là:
A = P.t = 32,27.60 =1936, 2(J)
B4. Một cuộn cảm khi mắc với điện áp xoay chiều 50V thì tiêu thụ công suất 1,5W. Biết dòng qua cuộn cảm là 0,2A. Tính hệ số công suất của cuộn cảm.
Giải
Hệ số công suất của đoạn mạch là: T
a có: P = UI cosφ
Nguồn website giaibai5s.com