Đặt điện áp \(u = 220\sqrt 2 {\rm{cos}}\omega {\rm{t (V)}}\) (với \(\omega \) không đổi) vào hai đầu đoạn mạch AB gồm đoạn mạch AM nối tiếp đoạn mạch MB. Đoạn mạch AM có điện trở thuần R, đoạn mạch MB có cuộn cảm thuần có độ tự cảm L thay đổi được và tụ điện có điện dung C mắc nối tiếp. Điện áp hiệu dụng ở hai đầu đoạn mạch AM và độ lớn góc lệch pha của cường độ dòng điện so với điện áp u khi \(L{\rm{ }} = {\rm{ }}{L_1}\) là \(U\) và \({\varphi _1}\), còn khi \(L{\rm{ }} = {\rm{ }}{L_2}\) thì tương ứng là \(\sqrt 3 U\) và \({\varphi _2}\). Biết \({\varphi _1} + {\varphi _2} = {90^0}\). Hệ số công suất của mạch khi \(L{\rm{ }} = {\rm{ }}{L_1}\) là:
Phương pháp giải
Vận dụng bài toán L biến thiên
+ \({\varphi _1} + {\varphi _2} = \dfrac{\pi }{2}\) : \(\left| {\tan {\varphi _1}\tan {\varphi _2}} \right| = 1\)
Lời giải của Tự Học 365
Ta có:
Khi \(L{\rm{ }} = {\rm{ }}{L_1}\) thì \({U_{AM1}} = {\rm{ }}{U_{R1}} = {\rm{ }}U\)
Khi L = L2 thì
\({\varphi _1} + {\varphi _2} = \dfrac{\pi }{2} \to \tan {\varphi _1}\tan {\varphi _2} = - 1 \to \dfrac{{{Z_{L1}} - {Z_C}}}{R}.\dfrac{{{Z_{L2}} - {Z_C}}}{R} = - 1{\rm{ }}(1)\)
Mặt khác: ta có
\(\begin{array}{l}\dfrac{{{U_{R1}}}}{{{U_{R2}}}} = \dfrac{1}{{\sqrt 3 }} \to {I_2} = \sqrt 3 {I_1} \to {Z_1} = \sqrt 3 {Z_2}\\ \leftrightarrow \sqrt {{R^2} + {{\left( {{Z_{L1}} - {Z_C}} \right)}^2}} = \sqrt 3 \sqrt {{R^2} + {{\left( {{Z_{L2}} - {Z_C}} \right)}^2}} \\ \leftrightarrow {\left( {{Z_{L1}} - {Z_C}} \right)^2} - 2{R^2} - 3{\left( {{Z_{L2}} - {Z_C}} \right)^2} = 0{\rm{ (2)}}\end{array}\)
Chia cả hai vế của (2) cho \(\left( {{Z_{L2}} - {\rm{ }}{Z_C}} \right)\) kết hợp với (1), ta được: \(\dfrac{{{{\left( {{Z_{L1}} - {Z_C}} \right)}^2}}}{{{{\left( {{Z_{L2}} - {Z_C}} \right)}^2}}} + 2\dfrac{{\left( {{Z_{L1}} - {Z_C}} \right)}}{{\left( {{Z_{L2}} - {Z_C}} \right)}} - 3 = 0{\rm{ }} \to \left[ \begin{array}{l}\dfrac{{\left( {{Z_{L1}} - {Z_C}} \right)}}{{\left( {{Z_{L2}} - {Z_C}} \right)}} = 1(Loai)\\\dfrac{{\left( {{Z_{L1}} - {Z_C}} \right)}}{{\left( {{Z_{L2}} - {Z_C}} \right)}} = - 3\end{array} \right.\)
Với \(\dfrac{{\left( {{Z_{L1}} - {Z_C}} \right)}}{{\left( {{Z_{L2}} - {Z_C}} \right)}} = - 3 \to - \dfrac{{\left( {{Z_{L1}} - {Z_C}} \right)}}{3} = \left( {{Z_{L2}} - {Z_C}} \right)\)
Thay vào (1) =>\({\left( {{Z_{L1}} - {Z_C}} \right)^2} = 3{R^2}\)
Hệ số công suất của mạch khi \(L = {L_1}\) : \({\rm{cos}}{\varphi _1} = \dfrac{R}{{{Z_1}}} = \dfrac{R}{{\sqrt {{R^2} + {{\left( {{Z_{L1}} - {Z_C}} \right)}^2}} }} = \dfrac{R}{{\sqrt {{R^2} + 3{R^2}} }} = \dfrac{R}{{2R}} = \dfrac{1}{2}\)
Đáp án cần chọn là: c
Vật lý Lớp 12