Giá trị hiệu dụng của cường độ dòng điện trong mạch là

Công thức tính điện áp hiệu dụng

Công thức tính điện áp hiệu dụng

Cùng Top lời giải làm bài tập về điện áp hiệu dụng nhé!

Câu 1. Các giá trị hiệu dụng của dòng điện xoay chiều

A. được xây dựng dựa trên tác dụng nhiệt của dòng điện 

B. chỉ được đo bằng ampe kế nhiệt. 

C. bằng giá trị trung bình chia cho √2

D. bằng giá trị cực đại chia cho 2.

ĐÁP ÁN  A

Các giá trị hiệu dụng của dòng điện xoay chiều được xây dựng dựa trên tác dụng nhiệt của dòng điện. 

Câu 2. Trong các đại lượng đặc trưng cho dòng điện xoay chiều sau đây, đại lượng nào không dùng giá trị hiệu dụng? 

A. Điện áp.     B. Cường độ dòng điện.

C. Suất điện động.     D. Công suất.

ĐÁP ÁN D

Công suất không có giá trị hiệu dụng. 

Câu 3. Cho dòng điện xoay chiều i = 4√2cos[100πt] A đi qua đoạn dây dẫn có R=7 Ohm. Để đoạn dây dẫn trên vào bình chứa m=1.2 kg nước. Sau khoảng T=10 phút, thì nhiệt độ nước trong bình sẽ là bao nhiêu, biết rằng ban đầu, bình nước có nhiệt độ 200C và hiệu suất hấp thu nhiệt là H=100%.

A. 200CB. 240CC. 60CD. 120C

ĐÁP ÁN D

Để giải bài này, ta sử dụng công thức tỏa nhiệt trên dây dẫn và công thức tính nhiệt lượng hấp thụ:

Do H=100%, tức là không có mất mát, toàn bộ nhiệt lượng tỏa ra trên dây dẫn được nước hấp thu sạch sẽ. Khi đó:

Câu 4. Cho điện áp xoay chiều u = U√2cos[ωt] vào đoạn dây có điện trở thuần R=110Ω, lúc này giá trị cường độ dòng điện qua điện trở là 2A. Giá trị của U là:

A. 220VB. 110VC. 380VD. 24V

ĐÁP ÁN A

Sử dụng công thức tính hiệu điện thế hiệu dụng: U=IR=2.110=220V.

Câu 5. Phát biểu nào sau đây là không đúng?

A. điện áp biến đổi điều hoà theo thời gian gọi là điện áp xoay chiều.

B. dòng điện có cường độ biến đổi điều hoà theo thời gian gọi là dòng điện xoay chiều.

C. suất điện động biến đổi điều hoà theo thời gian gọi là suất điện động xoay chiều.

D. cho dòng điện một chiều và dòng điện xoay chiều lần lượt đi qua cùng một điện trở thì chúng toả ra nhiệt lượng như nhau.

ĐÁP ÁN D

Điện áp, cường độ dòng điện, suất điện động biến đổi điều hòa theo thời gian được gọi là điện áp, cường độ dòng điện, suất điện động xoay chiều

Câu 6. Một dòng điện xoay chiều chạy qua điện trở R = 10 Ω, nhiệt lượng tỏa ra trong 30 phút là 900 kJ. Cường độ dòng điện cực đại trong mạch là 

A. Io = 0,22 A.     B. Io = 0,32 A.

C. Io = 7,07 A.     D. Io = 10,0 A.

ĐÁP ÁN D

Nhiệt lượng tỏa ra trên điện trở:

Câu 7. Phát biểu nào sau đây là đúng? 

A. Khái niệm cường độ dòng điện hiệu dụng được xây dựng dựa vào tác dụng hóa học của dòng điện.

B. Khái niệm cường độ dòng điện hiệu dụng được xây dựng dựa vào tác dụng nhiệt của dòng điện.

C. Khái niệm cường độ dòng điện hiệu dụng được xây dựng dựa vào tác dụng từ của dòng điện.

D. Khái niệm cường độ dòng điện hiệu dụng được xây dựng dựa vào tác dụng phát quang của dòng điện.

ĐÁP ÁN B

Khái niệm cường độ dòng điện hiệu dụng được xây dựng dựa vào tác dụng nhiệt của dòng điện.

Câu 8. Tại thời điểm t = 0,5 [s], cường độ dòng điện xoay chiều qua mạch bằng 4 A, đó là:

A. cường độ hiệu dụng.     B. cường độ cực đại.

C. cường độ tức thời.     D. cường độ trung bình.

ĐÁP ÁN C

Cường độ dòng điện tại một thời điểm t được gọi là cường độ dòng điện tức thời

Câu 9. Một mạng điện xoay chiều 220 V – 50 Hz, khi chọn pha ban đầu của điện áp bằng không thì biểu thức của điện áp có dạng

A. u = 220cos[50t] V     B. u = 220cos[50πt] V

C. u = 220√2cos[100t] V     D. u = 220√2cos[100πt] V

ĐÁP ÁN D

Điện áp hiệu dụng U = 220 V ⇒ điện áp cực đại Uo = 220√2 V

Pha ban đầu bằng 0 ⇒ φ = 0

f = 50 Hz ⇒ ω = 2π.50 = 100π Hz ⇒ u = 220√2cos[100πt] V. 

Câu 10. Một mạch điện xoay chiều có điện áp giữa hai đầu mạch là u = 120√2cos[100πt - π/4] V. Cường độ hiệu dụng của dòng điện chạy trong mạch là 5A. Biết rằng, dòng điện chậm pha hơn điện áp góc π/4, biểu thức của cường độ dòng điện trong mạch là 

ĐÁP ÁN C

Cường độ dòng điện hiệu dụng I = 5 A ⇒ cường độ dòng điện cực đại I0 = 5√2 A

Tần số của điện áp bằng tần số của dòng điện ω = 100π rad/s

Dòng điện chậm pha π/4 so với điện áp ⇒ φi = φu - π/4 = -π/4 - π/4 = -π/2 rad

Cường độ dòng điện chính là đại lượng đặc trưng cho sự tác dụng mạnh hay yếu của dòng điện. Cường độ dòng điện còn được xác định bằng thương số giữa điện lượng ∆q được dịch chuyển qua tiết diện thẳng của 1 vật dẫn trong 1 khoảng thời gian ∆t và khoảng thời gian đó..

Cường độ dòng điện không đổi là cường độ dòng điện có giá trị không thay đổi theo thời gian.

Cường độ dòng điện hiệu dụng của dòng điện xoay chiều là đại lượng có giá trị bằng cường độ của một dòng điện không đổi, sao cho khi đi qua cùng một điện trở R thì công suất tiêu thụ trong R bởi hai dòng điện đó là như nhau.

I = q / t [A]

• I là cường độ dòng điện không đổi [A]
• q là điện lượng dịch chuyển qua tiết diện phẳng vật dẫn [ C]
• t thời gian điện lượng chuyển qua tiết diện phẳng vật dẫn [s]

I=I0/√2

Trong đó:

• I là cường độ dòng điện hiệu dụng
• I0 là cường độ dòng điện cực đại

I = U / R

Trong đó:

I: Cường độ dòng điện [đơn vị A]

U: Hiệu điện thế [đơn vị V]

R: Điện trở [đơn vị Ω]

Nối tiếp: I = I1 = I2 = … = In

Song song: I = I1 + I2 + … + In

Công thức tính hiệu điện thế

Phát biểu nào sau đây là đúng?

Chọn trả lời sai. Dòng điện xoay chiều:

Phát biểu nào sau đây là sai khi nói về hiệu điện thế hiệu dụng?

Đối với dòng điện xoay chiều phát biểu nào sau đây SAI:

Giá trị đo của vôn kế và ampe kế xoay chiều chỉ:

Ở Việt Nam, mạng điện xoay chiều dân dụng có điện áp hiệu dụng là

Dòng điện xoay chiều, cách tạo, các đại lượng đặc trưng và giá trị hiệu dụng của dòng điện xoay chiều – Vật lý 12 bài 12

Dòng điện xoay chiều nói riêng và dòng điện nói chung ngày càng đóng vai trò quan trọng và được ứng dụng nhiều trong đời sống sinh hoạt, sản xuất. Có thể nói “một quốc gia muốn phát triển thì không thể là một quốc gia thiếu điện”.

Đang xem: Giá trị hiệu dụng là gì

Vậy dòng điện xoay chiều được tạo ra như thế nào? Các đại lượng đặc trưng của dòng điện xoay chiều là gì? Giá trị hiệu dụng của dòng điện xoay chiều gồm cường độ dòng điện hiệu dụng và hiệu điện thế hiệu dụng được tính theo công thức nào? Chúng ta cùng đi tìm hiểu trong bài viết này.

I. Khái niệm dòng điện xoay chiều

1. Định nghĩa dòng điện xoay chiều

• Dòng điện xoay chiều là dòng điện có cường độ biến thiên tuần hoàn với thời gian theo quy luật của hàm số sin hay cosin, với dạng tổng quát: i = I0cos[ωt + φ].

– Trong đó:

 ° i là giá trị cường độ dòng điện tại thời điểm t, được gọi là giá trị tức thời của i [cường độ tức thời] 

 ° I0 > 0 được gọi là giá trị cực đại của i [cường độ cực đại].

 ° ω > 0 được gọi là tần số góc, 

 là chu kỳ và 

 là tần số của i.

 ° α = ωt + φ là pha của i và φ là pha ban đầu.

2. Xác định các đại lượng đặc trưng của dòng điện xoay chiều

* Ví dụ [Câu C2 trang 62 SGK Vật lý 12]: Xác định giá trị cực đại, tần số góc, chu kì, tần số, pha ban đầu của các dòng điện xoay chiều có cường độ tức thời [tính ra ampe] cho bởi:

 a]

 b]

 c]

° Hướng dẫn:

a]

– Cường độ cực đại: I0 = 5A

– Tần số góc: ω = 100π [rad/s]

– Chu kỳ:

– Tần số:

– Pha ban đầu:

b]

– Tương tự ta có:

 ;

c]

 ;

* Ví dụ [Câu C3 trang 62 SGK Vật lý 12]: Cho hình dưới đây [Hình 12.1 SGK vật lý 12]:

đồ thị hình sin của i cắt:

1. trục hoành tại những điểm có tọa độ bằng bao nhiêu T?

2. trục hoành tại điểm có tọa độ bằng bao nhiêu Io?

° Hướng dẫn:

1] Đồ thị hình sin cắt trục hoành tại những điểm có giá trị

2] trục hoành tại điểm có tọa độ bằng bao nhiêu Io

– Tại thời điểm

 thì 

– Tại thời điểm 

 thì 

II. Nguyên tắc tạo dòng điện xoay chiều

1. Từ thông gửi qua khung dây

– Cho cuộn dẫy dẫn hai dầu dây khép kín, có diện tích S, có N vòng dây quay đều với vận tốc ω xung quang trục [cố định] đối xứng trong từ trường đều  có phương vuông góc với trục quay.

– Ở hình trên góc giữa vecto pháp tuyến  của mặt phẳng chứa cuộn dây và vecto cảm ứng từ . Giải sử lúc t=0, α=0, đến lúc t>0, α=ωt với ω là tốc độ góc của cuộn dây quay xung quanh trục Δ

– Tại lúc t, từ thông gửi qua khung dây là:

, đơn vị  là Wb.

2. Suất điện động xoay chiều, dòng điện xoay chiều

– Vì từ thông  qua cuộn dây biến thiên theo t nên trong cuộn dây xuất hiện suất điện động cảm ứng được tính theo định luật Faraday [Fa-ra-đây]:

– Nếu cuộn dây khép kín có điện trở R thì cường độ dòng điện cảm ứng là: 

– Đây là dòng điện xoay chiều với tần số góc ω và biên độ là: 

– Chiều dương của i liên hệ với chiều pháp tuyến  của mặt phẳng chứa cuộn dây theo quy tắc nắm tay phải.

III. Giá trị hiệu dụng, cường độ dòng điện hiệu dụng, hiệu điện thế [điện áp] hiệu dụng.

– Dòng điện xoay chiều cũng có tác dụng nhiệt Jun-Len-xơ như dòng điện một chiều [làm cho dây dẫn nóng lên].

– Đối với dòng điện xoay chiều, các đại lượng như điện áp, áp suất điện động, cường độ dòng điện,… cũng là hàm số sin hay cosin của thời gian.

• Công thức tính cường độ dòng điện hiệu dụng: 

• Công thức tính điện áp [hiệu điện thế] hiệu dụng: 

• Công thức tính suất điện động hiệu dụng:

* Tổng quát: [Giá trị hiệu dụng] = [giá trị cực đại]/[√2].

– Cường độ hiệu dụng của dòng điện xoay chiều là đại lượng có giá trị bằng cường độ của một dòng không đổi, sao cho khi đi qua cùng một điện trở R thì có công suất tiêu thụ trong R bởi hai dòng điện đó là như nhau.

Xem thêm: Bảo Lãnh Thanh Toán Tiếng Anh Là Gì ? Letter Of Guarantee [L/G] / Phương Thức Bảo Lãnh

* Ví dụ: Trên một bóng đèn có ghi 200V-5A, nghĩa là:

– Điện áp hiệu dụng U=220V

– Cường độ dòng điện hiệu dụng: I=5A

V. Bài tập vận dụng dòng điện xoay chiều

* Bài 1 trang 66 SGK Vật Lý 12: Phát biểu các định nghĩa:

a] giá trị tức thời

b] giá trị cực đại

c] giá trị hiệu dụng của cường độ dòng điện và điện áp xoay chiều hình sin.

° Lời giải bài 1 trang 66 SGK Vật Lý 12:

a] Giá trị tức thời là giá trị biến thiên tuần hoàn với thời gian theo quy luật của hàm số sin hay cosin.

b] Giá trị cực đại là giá trị lớn nhất luôn dương của giá trị tức thời khi hàm cos hay sin bằng 1.

c] Giá trị hiệu dụng của cường độ dòng điện xoay chiều là đại lượng có giá trị bằng cường độ của một dòng điện không đổi, sao cho khi qua một điện trở R thì công suất tiêu thụ trên R bởi dòng điện không đổi ấy bằng công suất trung bình tiêu thụ trên R bởi dòng xoay chiều nói trên. Với dòng xoay chiều hình sin hoặc cosin thì gái trị hiệu dụng I = [I0]/[√2].

– Giá trị hiệu dụng của điện áp xoay chiều hình sin là: U = [U0]/[√2].

* Bài 2 trang 66 SGK Vật Lý 12: Tại sao phải quy định thống nhất tần số của dòng điện xoay chiều tạo ra trong kĩ thuật?

° Lời giải bài 2 trang 66 SGK Vật Lý 12:

– Thực tế, khi sản xuất các thiết bị dùng trong dòng điện xoay chiều, người ta đã làm các thiết bị ấy với một quy chuẩn về tần số [ở Việt Nam là f = 50Hz]. Như vậy nếu sử dụng dòng điện có tân số khác thì các thiết bị sẽ không hoạt động bình thường.

* Bài 3 trang 66 SGK Vật Lý 12: Xác định giá trị trung bình theo thời gian của:

 a] 2sin100πt

 b] 2cos100πt

 c] 2sin[100πt + π/6]

 d] 4sin2100πt

 e] 3cos[100πt – π/3 ]

° Lời giải bài 3 trang 66 SGK Vật Lý 12:

♦ Đối với các hàm: a] 2sin100πt; b] 2cos100πt; c] 2sin[100πt + π/6]; và e] 3cos[100πt – π/3] đều là những hàm điều hòa dạng hình sin theo thời gian, nên giá trị trung bình của chúng bằng 0.

♦ Riêng với hàm d] 4sin2100πt ta dùng công thức hạ bậc sẽ được: 

– Ta thấy, số hạng thứ nhất lấy trung bình vẫn bằng 2, số hạng thứ hai là hàm điều hòa dạng sin theo thời gian nên giá trị trung bình bằng 0.

⇒ Giá trị trung bình của hàm 4sin2100πt là 2, có thể viết như sau:

* Bài 4 trang 66 SGK Vật Lý 12: Trên một bóng đèn có ghi 220V – 100W, nối đèn ấy vào mạng điện xoay chiều có hiệu điện thế U =220V. Xác định:

a] điện trở của đèn

b] cường độ hiệu dụng qua đèn

c] điện năng tiêu thụ của đèn trong một giờ

° Lời giải bài 4 trang 66 SGK Vật Lý 12:

a] Bóng đèn có ghi 220V – 100W nên ta có

– Hiệu điện thế hiệu dụng định mức của bóng đèn là: Uhd = 220V;

– Công suất định mức của bóng đèn: P = 100W

– Công suất của bóng đèn là: 

⇒ điện trở của đèn:

b] Cường độ hiệu dụng qua bóng đèn:

c] Điện năng tiêu thụ của đèn trong một giờ:

 Q=P.t=100[W].1[h] = 100 [W.h] = 100[W].3600[s] = 360000 [J].

* Bài 5 trang 66 SGK Vật Lý 12: Một mạch điện gồm hai đèn mắc song song, trên mỗi đèn có ghi thông số: 220V – 115W; 220V – 132W. Nối hai đầu của mạch điện ấy vào mạng điện xoay chiều U = 220V. Xác định:

a] công suất tiêu thụ trong mạch điện

b] cường độ dòng điện cung cấp cho mạch điện

° Lời giải bài 5 trang 66 SGK Vật Lý 12:

– Điện trở của các bóng đèn lần lượt là: 

– Vì hai đèn mắc song song nên điện trở tương của toàn mạch là:

a] Công suất tiêu thụ trong mạch:

+ Lưu ý: Ta có thể tính công suất của mạch bài này như sau:

– Vì hai đèn cùng mắc song song vào nguồn điện có U = Uhd1 = Uhd2 = 220V nên hai đèn hoạt động đúng công suất định mức.

⇒ Công suất tiêu thụ trong mạch: P = P1 + P2 = 115 + 132 = 247[W]

b] Cường độ dòng điện: 

* Bài 6 trang 66 SGK Vật Lý 12: Trên một đèn có ghi 100V – 100W. Mạch điện sử dụng có U = 110V. Để đảm bảo đèn sang bình thường, phải mắc thêm vào mạch điện một điện trở bằng bao nhiêu?

° Lời giải bài 6 trang 66 SGK Vật Lý 12:

– Trên bóng đèn có ghi 100V – 100W ⇒ Uhd = 100V, P = 100W

– Vì Uhd [= 100V] R + Uđèn ⇒ UR = U – Uđèn = 110 – 100 = 10V

⇒ Để đèn sáng bình thường thì dòng điện qua bóng đèn là:

⇒ Điện trở R là:

* Bài 7 trang 66 SGK Vật Lý 12: Với dòng điện xoay chiều, cường độ hiệu dụng I liên hệ với cường độ cực đại I0 theo công thức nào?

A.I=I0/2 B.I=I0/3 C.I=I0/[√2] D.I=I0/[√3]

° Lời giải bài 7 trang 66 SGK Vật Lý 12:

– Đáp án đúng: c]I=I0/[√2]

* Bài 8 trang 66 SGK Vật Lý 12: Điện áp tức thời giữa hai đầu của một đoạn mạch xoay chiều là: u = 80cos[100πt] [V]. Hỏi tần số góc của dòng điện là bao nhiêu?

A.100π [rad/s] B. 100 [Hz] C. 50 [Hz] D. 100π [Hz].

° Lời giải bài 8 trang 66 SGK Vật Lý 12:

– Đáp án đúng: A. 100π [rad/s] 

* Bài 9 trang 66 SGK Vật Lý 12: Điện áp tức thời giữa hai đầu của một đoạn mạch xoay chiều là: u = 80cos[100πt] [V]. Hỏi Điện áp hiệu dụng giữa hai đầu đoạn mạch đó là bao nhiêu?

 A.80V B.40V C.

Xem thêm: Muji Clear Care – Giải Pháp Trị Mụn Mùa Hè Chỉ Trong 4 Bước, Giải Pháp Điều Trị Mụn Ẩn

V D.V

° Lời giải bài 9 trang 66 SGK Vật Lý 12:

– Đáp án đúng: D. V

– Áp dụng công thức: 

* Bài 10 trang 66 SGK Vật Lý 12: Một đèn điện có ghi 110V – 100W mắc nối tiếp với điện trở R vào một mạch xoay chiều có u = 220√2sin100ωt [V]. Để đèn sang bình thường, R phải có giá trị là bao nhiêu?

 A.1210Ω B.[10/11]Ω C.121Ω D.110Ω

° Lời giải bài 10 trang 66 SGK Vật Lý 12:

– Đáp án đúng: C.121Ω

– Đèn sáng bình thường:

– Mạch mắc nối tiếp nên U=UR+Ud ⇒ UR=U-Ud = 220-110 = 110[V]

Hy vọng với bài viết về dòng điện xoay chiều, cách tạo, các đại lượng đặc trưng và giá trị hiệu dụng của dòng điện xoay chiều cùng bài tập vận dụng ở trên hữu 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.