Bài 15.12 trang 44 SBT Vật Lí 12

Đề bài

Cuộn dây có \(L = \dfrac{{0,6}}{\pi }(H)\) nối tiếp với tụ điện \(C = \dfrac{1}{{14000\pi }}(F)\) trong một mạch điện xoay chiều; điện áp tức thời ở hai đầu đoạn mạch \(u = 160cos100\pi t(V).\) Công suất điện tiêu thụ trong mạch là \(80{\rm{W}}.\) Viết biểu thức của \(i.\)

Lời giải chi tiết

Ta có:

Dung kháng \({Z_C} = \dfrac{1}{{C\omega }} = \dfrac{1}{{\dfrac{1}{{14000\pi }}.100\pi }} = 140(\Omega )\)

Cảm kháng \({Z_L} = L\omega  = \dfrac{{0,6}}{\pi }.100\pi  = 60(\Omega )\)

Công suất

 \(\begin{array}{l}P = {I^2}R = \dfrac{{{U^2}}}{{{Z^2}}}.R\\ \Leftrightarrow 80 = \dfrac{{{{(80\sqrt 2 )}^2}}}{{{R^2} + {{(60 - 140)}^2}}}.R\\ \Rightarrow R = 80\Omega \\ \Rightarrow I = 1A \Rightarrow {I_0} = \sqrt 2 A\end{array}\)

Độ lệch pha giữa điện áp và cường độ dòng điện:

\(\begin{array}{l}\tan \varphi  = \dfrac{{{Z_L} - {Z_C}}}{R} = \dfrac{{60 - 140}}{{80}} =  - 1\\ \Rightarrow \varphi  =  - \dfrac{\pi }{4}rad\end{array}\)

Có

\(\begin{array}{l}\varphi  = {\varphi _u} - {\varphi _i}\\ \Rightarrow {\varphi _i} = {\varphi _u} - \varphi  = \dfrac{\pi }{4}rad\end{array}\)

Vậy biểu thức cường độ dòng điện là: \(i = \sqrt 2 \cos (100\pi t + \dfrac{\pi }{4})(A)\)