Bài 29: Công suất của dòng điện xoay chiều. Hệ số công suất - Giải BT Vật Lí 12 nâng cao
Bài C1 (trang 158 SGK Vật Lí 12 nâng cao): Công suất tức thời biến đổi theo quy luật nào? Đối với dòng điện tần số 50 Hz, công suất tức thời biến đổi tuần hoàn bao nhiêu lần trong một giây?
Bài giải:Công suất tức thời p = u. i = U. I. cosφ + U. I. cos (2ω t + φ) biến đổi tuần hoàn theo quy luật hàm số sin với chu kì T’ =1/2 chu kỳ T của dòng điện xoay chiều i = I0.cosω t.
Do đó nếu tần số dòng điện là f = 50 Hz thì công suất tức thời sẽ có tần số: f′ = 2. f = 2.50 = 100 Hz.
Bài C2 (trang 159): Có thể tính hệ số công suất của đoạn mạch có R, L, C nối tiếp bằng cách dùng giản đồ Fre-nen. Hãy tính theo cách đó và chứng tỏ rằng kết quả thu được cũng là cosφ = R/Z.
Bài giải:Ta có giãn đồ Fre-nen cho đoạn mạch xoay chiều R, L, C nối tiếp như hình vẽ:
Ta có thể tìm được cosφ bằng giản đồ vectơ:
Bài C3 (trang 160): Có thể đo công suất của dòng điện trên một đoạn mạch xoay chiều bằng cách nào?
Bài giải:Ta có thể đo công suất của dòng điện trên một đoạn mạch bằng các cách sau:
+ Đo trực tiếp: Dùng oát kế là dụng cụ đo công suất tiêu thụ điện năng của 1 đoạn mạch điện xoay chiều.
+ Đo gián tiếp: Cách này dùng cho đoạn mạch xoay chiều chỉ chứa R, L, C.
Dùng ôm kế đo điện trở R, dùng ampe kế AC đo cường độ dòng điện hiệu dụng và xác định công suất tiêu thụ trên R bằng công thức: P = I2.R,
Hoặc đo điện năng tiêu thụ W và thời gian t, suy ra P = W/t.
Câu 1 (trang 160 sgk Vật Lí 12 nâng cao): Trong trường hợp nào, hệ số công suất của dòng điện xoay chiều có giá trị lớn nhất? Nhỏ nhất?
Bài giải:Hệ số công suất cosφ = R/Z nên sẽ bé nhất khi R = 0 và lớn nhất (cosφ = 1) khi R = Z. => Có 2 trường hợp là đoạn mạch chỉ có R hoặc đoạn mạch có cộng hưởng.
Câu 2 (trang 160): Tại sao phải tăng hệ số công suất ở nơi tiêu thụ điện?
Bài giải:Một cơ sở dùng điện tiêu thụ một công suất P = UIcosφ. Nếu với một điện áp U và công suất không đổi ta thấy cosφ bé thì cường độ dòng điện I phải lớn. Nếu cường độ dòng điện I lớn thì nhiệt lượng tỏa ra và hao phí trên dây dẫn cũng lớn. Đây là lí do cần tăng hệ số công suất ở nơi tiêu thụ điện.
Bài 1 (trang 160 sgk Vật Lí 12 nâng cao): Công suất của dòng điện xoay chiều trên một đoạn mạch RLC nối tiếp nhỏ hơn tích UI là do
A. một phần điện năng tiêu thụ trong tụ điện.
B. trong cuộn dây có dòng điện cảm ứng
C. điện áp giữa hai đầu đoạn mạch và cường độ dòng điện biến đổi lệch pha đối với nhau.
D. Có hiện tượng cộng hưởng điện trên đoạn mạch.
Bài giải:Đáp án đúng là: C
Bài 2 (trang 160): Hệ số công suất của đoạn mạch xoay chiều bằng 0 (cosφ = 0) trong trường hợp nào sau đây?
A. đoạn mạch chỉ có điện trở thuần.
B. đoạn mạch có điện trở bằng 0.
C. đoạn mạch không có tụ điện.
D. đoạn mạch không có cuộn cảm.
Bài giải:Đáp án đúng là: B
Giải thích: Ta có: cosφ = R/Z → cosφ = 0 khi R = 0 → đoạn mạch có điện trở bằng 0
Bài 3 (trang 160): Một tụ điện có điện dung C = 5,3 μF mắc nối tiếp với điện trở R = 300 Ω 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.
Bài giải:a) Áp dụng các công thức cho đoạn mạch có R và C mắc nối tiếp:
→ hệ số công suất của đoạn mạch
b) Theo định luật ôm, ta có: 
→ Điện năng mà đoạn mạch tiêu thụ trong một phút là:
Bài 4 (trang 160): 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.
Bài giải:Công suất tiêu thụ của đoạn mạch xoay chiều là:
P = U. I. cosφ.
Hệ số công suất của cuộn cảm là:
