Lần lượt mắc một điện trở R, một cuộn dây, một tụ điện C vào cùng một nguồn điện ổn định và đo cường độ dòng điện qua chúng thì được các giá trị (theo thứ tự) là \(1A;1A\) và 0A; điện năng tiêu thụ trên R trong thời gian Δt khi đó là Q. Sau đó mắc nối tiếp các linh kiện trên cùng với một ampe kế nhiệt lí tưởng vào một nguồn ổn định thứ hai thì số chỉ ampe kế là 1A; còn nếu mắc điện trở R nối tiếp với tụ vào nguồn thứ hai thì ampe kế cũng chỉ 1A. Biết nếu xét trong cùng thời gian Δt thì: điện năng tiêu thụ trên R khi chỉ mắc nó vào nguồn thứ hai là 4Q. Hỏi khi mắc cuộn dây vào nguồn này thì điện năng tiêu thụ trong thời gian Δt này bằng bao nhiêu?
A. \(\sqrt{2}Q\)
B. \(Q\)
C. \(0,5Q\)
D. \(2Q\)
Lời giải của giáo viên
ToanVN.com
Khi mắc từng phần tử vào dòng điện thứ nhất, cường độ dòng điện qua tụ điện bằng 0A
→ Dòng điện thứ nhất là dòng điện một chiều
Cường độ dòng điện qua điện trở R là: \({{I}_{1R}}=\frac{U}{R}=1\left( A \right)\)
Với dòng điện một chiều, điện trở trong của cuộn dây có tác dụng cản trở dòng điện, cường độ dòng điện qua cuộn dây là: \({{I}_{1r}}=\frac{{{U}_{1}}}{{{r}_{1}}}=1\left( A \right)\)
\(\Rightarrow {{I}_{1R}}={{I}_{1r}}\Rightarrow \frac{{{U}_{1}}}{R}=\frac{{{U}_{1}}}{r}\Rightarrow R=r\)
Điện năng tiêu thụ trên điện trở trong thời gian \(\Delta t\) là:
\({{Q}_{1}}=\frac{{{U}_{1}}^{2}}{R}.\Delta t=Q\)
Khi chỉ mắc điện trở R vào nguồn thức hai, điện năng tiêu thụ trên điện trở trong thời gian Δt là:
\({{Q}_{2}}=\frac{{{U}_{2}}^{2}}{R}.\Delta t=4Q\Rightarrow \frac{{{U}_{2}}^{2}}{R}.\Delta t=4\frac{{{U}_{1}}^{2}}{R}\Delta t\Rightarrow {{U}_{2}}=2{{U}_{1}}\)
Khi mắc điện trở R nối tiếp với tụ vào nguồn thứ hai, số chỉ của ampe kế là:
\({{I}_{2}}=\frac{{{U}_{2}}}{\sqrt{{{R}^{2}}+{{Z}_{C}}^{2}}}=1A=\frac{{{U}_{1}}}{R}\)
\(\Rightarrow 2R=\sqrt{{{R}^{2}}+{{Z}_{C}}^{2}}\Rightarrow {{Z}_{C}}^{2}=3{{R}^{2}}\)
Mắc nối tiếp các linh kiện vào một nguồn thứ hai, số chỉ của ampe kế là:
\({{I}_{2}}^{\prime }=1\left( A \right)={{I}_{2}}\Rightarrow \frac{{{U}_{2}}}{\sqrt{{{\left( R+r \right)}^{2}}+{{\left( {{Z}_{L}}-{{Z}_{C}} \right)}^{2}}}}=\frac{{{U}_{2}}}{\sqrt{{{R}^{2}}+{{Z}_{C}}^{2}}}\)
\(\Rightarrow {{\left( R+r \right)}^{2}}+{{\left( {{Z}_{L}}-{{Z}_{C}} \right)}^{2}}={{R}^{2}}+{{Z}_{C}}^{2}\)
\(\Rightarrow 4{{R}^{2}}+{{\left( {{Z}_{L}}-{{Z}_{C}} \right)}^{2}}={{R}^{2}}+{{Z}_{C}}^{2}\)
\(\Rightarrow 3{{R}^{2}}+{{\left( {{Z}_{L}}-{{Z}_{C}} \right)}^{2}}={{Z}_{C}}^{2}=3{{R}^{2}}\)
\(\Rightarrow {{Z}_{L}}-{{Z}_{C}}=0\Rightarrow {{Z}_{L}}={{Z}_{C}}=\sqrt{3}R\)
Khi mắc cuộn dây vào nguồn điện thứ hai, điện năng tiêu thụ trong thời gian Δtlà:
\({{Q}_{2}}^{\prime }=\frac{{{U}_{2}}^{2}.r}{\sqrt{{{r}^{2}}+{{Z}_{L}}^{2}}}.\Delta t=\frac{4{{U}_{1}}^{2}.R}{\sqrt{{{R}^{2}}+3{{R}^{2}}}}.\Delta t=2.\frac{{{U}_{1}}^{2}}{R}.\Delta t=2Q\)
CÂU HỎI CÙNG CHỦ ĐỀ
Cường độ âm tại một điểm tăng lên gấp bao nhiêu lần nếu mức cường độ âm tại đó tăng thêm \(2dB\)?
Một dòng điện không đổi có giá trị là \({{I}_{0}}\left( A \right)\). Để tạo ra một công suất tương đương với dòng điện không đổi trên thì dòng điện xoay chiều phải có giá trị cực đại là bao nhiêu?
Khi một vật dao động điều hòa, chuyển động của vật từ vị trí biên \(-A\) về vị trí cân bằng là chuyển động:
Mạch điện chứa nguồn điện có suất điện động E, điện trở trong r, điện trở mạch ngoài là R và có dòng điện I thì hiệu điện thế hai đầu mạch ngoài được xác định theo biểu thức:
Một vật thực hiện đồng thời hai dao động điều hòa có phương trình là \({{x}_{1}}=5\cos \left( \omega t+\varphi \right)\left( cm \right)\) và \({{x}_{2}}={{A}_{2}}\cos \left( \omega t-\frac{\pi }{4} \right)\left( cm \right)\) thì dao động tổng hợp có phương trình là \(x=A\cos \left( \omega t-\frac{\pi }{12} \right)\left( cm \right)\). Thay đổi \({{A}_{2}}\) để A có giá trị bằng một nửa giá trị cực đại mà nó có thể đạt được thì \({{A}_{2}}\) có giá trị là
Một vật dao động điều hòa với biên độ \(6cm\). Tại \(t=0\) vật có li độ \(x=3\sqrt{3}cm\) và chuyển động ngược chiều dương. Pha ban đầu của dao động của vật là
Hai vật A và BB có cùng khối lượng 1(kg) và có kích thước nhỏ, được nối với nhau bằng một sợi dây mảnh, nhẹ, không dẫn điện dài \(20\left( cm \right)\), vật B tích điện tích \(q={{10}^{-6}}\left( C \right)\). Vật A được gắn vào một đầu lò xo nhẹ có độ cứng \(k=10\left( N/m \right)\), đầu kia của lò xo cố định. Hệ được đặt nằm ngang trên mặt bàn nhẵn trong một điện trường đều có cường độ điện trường \(E={{2.10}^{5}}\left( V/m \right)\) hướng dọc theo trục lò xo. Ban đầu hệ nằm yên, lò xo bị dãn. Cắt dây nối hai vật, vật B rời ra chuyển động dọc theo chiều điện trường, vật A dao động điều hòa. Sau khoảng thời gian \(1,5\left( s \right)\) kể từ lúc dây bị cắt thì A và B cách nhau một khoảng gần đúng là?
Mạch điện xoay chiều gồm tụ điện có điện dung \(C=\frac{{{10}^{-3}}}{8\pi }F\), mắc nối tiếp với cuộn dây có điện trở thuần \(r=30\Omega \) và độ tự cảm \(L=\frac{0,4}{\pi }H\). Điện áp tức thời giữa hai đầu mạch điện là \(u=100\sqrt{2}\cos \left( 100\pi t \right)\left( V \right)\). Cường độ hiệu dụng của dòng điện qua mạch là
Một vòng dây dẫn kín, phẳng được đặt trong từ trường đều. Trong khoảng thời gian \(0,02s\), từ thông qua vòng dây giảm đều từ giá trị \({{6.10}^{-3}}Wb\) về 0 thì suất điện động cảm ứng xuất hiện trong vòng dây có độ lớn là
Đặt điện áp \(u={{U}_{0}}\cos \omega t\) vào hai đầu cuộn cảm thuần có độ tự cảm L. Tại thời điểm điện áp giữa hai đầu cuộn cảm có độ lớn cực đại thì cường độ dòng điện qua cuộn cảm bằng
Một sóng cơ hình sin truyền trên một phương có bước sóng λ. Gọi d là khoảng cách ngắn nhất giữa hai điểm mà hai phần tử của môi trường tại đó dao động vuông pha nhau. Tỉ số \(\frac{\lambda }{d}\) bằng
Mạch \(RLC\) mắc nối tiếp, cuộn dây có điện trở trong \(r\). Khi R thay đổi (từ 0 đến ∞) thì giá trị R là bao nhiêu để công suất trong mạch đạt cực đại? (biết trong mạch không xảy ra hiện tượng cộng hưởng).
Nhận xét nào sau đây là sai khi nói về dao động cơ tắt dần?