Công suất tiêu thụ của đoạn mạch - Chia Sẻ Kiến Thức Điện Máy Việt Nam

Vậy làm thế nào để giám sát công suất tiêu thụ trong mạch điện xoay chiều, thông số công suất có ý nghĩa gì, công thức và cách tính thông số công suất như thế nào khiđiện áp tức thời, dòng điện tức thời, … trong mạch xoay chiều biến thiên theo thời hạn, tất cả chúng ta cùng tìm hiểu và khám phá qua bài viết này nhé .

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:

Bạn đang đọc: Công suất tiêu thụ của đoạn mạch

và

– Công suất tức thời trên đoạn mạch là :

small dpi{100} small p=ui=2UIcos(omega t)cosleft ( omega t+varphi
ight )

small =UIleft [ cosvarphi +cos(2omega t)+varphi
ight ]

( vận dụng công thức lượng giác biến hóa tích thành tổng )- Giá trị trung bình của công suất điện tiêu thụ trong một chu kỳ luân hồi T :

small P=overline{p}=UIleft [ overline{cosvarphi }+overline{cos(2omega t+varphi )}
ight ]

Công thức tính công suất tiêu thụ trung bình của mạch điện xoay chiều trong một thời hạn 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 nguồn năng lượng tiêu thụ, đơn vị chức năng JP. làcông suấttiêu thụ, đơn vị chức năng Wt là thời hạn, đơn vị chức năng s

II. Hệ số công suất

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

Trong công thức:P = UIcosφthìcosφđược gọi là hệ số công suất, vì |φ|<900 nên ta có:0 cosφ 1

Dựa vào giản đồ vectơ ta có : $small cosvarphi =frac{U_{R}}{R}=frac{R}{Z}$ Công thức tính Công suất cả đoạn mạch R, L, C : $small P=UIcosvarphi =frac{U^{2}.R}{Z^{2}}=I^{2}.R$

* 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 $small P=UIcosvarphi Rightarrow I=frac{P}{Ucosvarphi }$ nên công suất hao phí trên đường dây tải ( có điện trở r ) là $small Delta P=I^{2}.r=frac{r.P^{2}}{U^{2}cos^{2}varphi }$ Nếu thông số công suất cosφ nhỏ thì công suất hao phí trên đường dây tải P. ( hao phí ) sẽ lớn, thế cho nên người ta phải tìm cách nâng cao thông số công suất .Với cùng điện áp U và dụng cụ dùng điện tiêu thụ một công suất P., tăng thông số công suấtcosφ sẽ giảm cường độ hiệu dụng I từ đó giảm hao phí vì tỏa nhiệt trên dây dẫnMột trong những giải pháp để tăng cosφ để làm giảm hao phí điện là lắp tụ bù ở những cơ sở tiêu thụ điện .

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

Ta có : $small cosvarphi =frac{U_{R}}{U}Leftrightarrow cosvarphi =frac{R}{Z}$ Công suất trung bình tiêu thụ trong mạch : $small P=UIcosvarphi =R.I^{2}$ – Vậy công suất tiêu thụ trong mạch điện có R, L, C mắc tiếp nối đuôi nhau bằng công suất tỏa nhiệt trên R . hayhochoi dn14

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 kể : P = UIcosφTrong đóφ là độ lệch pha giữa i và u .Trường hợp mạch RLC nói tiếp : $small cosvarphi =frac{R}{Z}=frac{R}{sqrt{R^{2}+left ( omega L-frac{1}{omega C} ight )^{2}}}$ và $small P=R.I^{2}$

* 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. nhờ vào vào giá trị hiệu dụng của điện áp hai đầu đoạn mạch, giá trị hiệu dụng của cường độ dòng điện trong mạch và thông 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.

Xem thêm: Cách giải bài tập Công suất của Nguồn điện, Máy thu điện hay, chi tiết | Vật Lí lớp 11

* 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 . $small frac{Z_{L}}{Z}$ C . $small frac{R}{Z}$ D . $small frac{Z_{C}}{Z}$

° Lời giải bài2 trang 85 SGK Vật Lý 12:

– Đáp án đúng : C . $small cosvarphi =frac{R}{Z}$

* Bài3 trang 85 SGK Vật Lý 12:Hãychọn 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 vào R D. phụ thuộc vào ZC / ZL

° Lời giải bài3 trang 85 SGK Vật Lý 12:

– Đáp án đúng : B. bằng 1- Vì mạch RLC mắc tiếp nối đuôi nhau cóZL = ZCmạch cộng hưởng nên : $small cosvarphi =frac{R}{Z}=frac{R}{R}=1$

* Bài4 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 1 số ít < fB. là 1 số ít > fC. là 1 số ít = fD. không sống sót

° Lời giải bài4 trang 85 SGK Vật Lý 12:

– Đáp án đúng : A. là 1 số ít < f- Với tần số f, ta có : $small left{egin{matrix} Z_{L}= Lomega Z_{C}=frac{1}{Comega } end{matrix} ight. Leftrightarrow left{egin{matrix} 8=L.2pi f 6=frac{1}{C.2pi f} end{matrix} ight.$ $small Rightarrow frac{8}{6}=L.C.(2pi f)^{2}$ ( * )- Khi cosφ = 1 thì mạch cộng hưởng nên ta có : $small omega _{0}^{2}.L.C=1Leftrightarrow (2pi f_{0})^{2}LC=1$ ( * * )- Chia vế với vế của ( * ) và ( * * ) ta được : $small frac{f^{2}}{f_{0}^{2}}=frac{8}{6}=frac{4}{3}Rightarrow f_{0}=frac{sqrt{3}}{2}fRightarrow f_{0} f$

* Bài5 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= 602cos100πt (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 . $small frac{sqrt{3}}{2}$ B. 1/3 C . $small small frac{sqrt{2}}{2}$ D. 50%

° Lời giải bài5 trang 85 SGK Vật Lý 12:

– Đáp án đúng : A .- có : UNQ = UC = 60V $small U_{PQ}^{2}=U_{R}^{2}+left ( U_{L} -U_{C} ight )^{2}=60^{2}$ ( * ) $small U_{PN}^{2}=U_{R}^{2}+U_{L}^{2}=60^{2}$ ( * * )- Từ ( * ) và ( * * ) ta có : $small U_{L}=frac{U_{C}}{2}=frac{60}{2}=30$ ( V ) . $small U_{R}=30sqrt{2}$ ( V ) . $small cosvarphi =frac{U_{R}}{_{PQ}}=frac{30sqrt{3}}{60}=frac{sqrt{3}}{2}$

* Bài6 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 bài6 trang 85 SGK Vật Lý 12:

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

Xem thêm: Cách xem sản phẩm thuộc ngành hàng nào trên Shopee

– Công suất tiêu thụ : $small P=RI^{2}=left (frac{U}{Z} ight )^{2}$ với $small Z=sqrt{R^{2}+left ( Lomega -frac{1}{Comega } ight )^{2}}$ $small =sqrt{30^{2}+left ( frac{0,005}{pi }.2000pi-frac{1}{frac{50.10^{-6}}{pi }.2000pi } ight )}=30(Omega )$ $small Rightarrow P=30left ( frac{100}{30} ight )^{2}=333,3(W)$ – Hệ số công suất : $small cosvarphi =frac{R}{Z}=frac{30}{30}=1$

Video liên quan

Source: https://dvn.com.vn
Category: Tiêu Dùng