Vậy làm sao để tính toán công suất tiêu thụ trong mạch điện xoay chiều, hệ số công suất có ý nghĩa gì, công thức và cách tính hệ số công suất như thế nào khi điện áp tức thời, dòng điện tức thời,... trong mạch xoay chiều biến thiên theo thời gian, chúng ta cùng tìm hiểu 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:
- Công suất tức thời trên đoạn mạch là:
- Giá trị trung bình của công suất điện tiêu thụ trong một chu kỳ T:
⇒ Công thức tính công suất tiêu thụ trung bình của mạch điện xoay chiều trong một thời gian 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 năng lượng tiêu thụ, đơn vị J
⋅ P là công suất tiêu thụ, đơn vị W
⋅ t là thời gian, đơn vị s
II. Hệ số công suất
1. Công thức tính của hệ số công suất và công suất
• Trong công thức: P = UIcosφ thì cosφ được gọi là hệ số công suất, vì |φ| f
C. là một số = f
D. không tồn tại
° Lời giải bài 4 trang 85 SGK Vật Lý 12:
- Đáp án đúng: A. là một số < f
- Với tần số f, ta có:
- Khi cosφ = 1 thì mạch cộng hưởng nên ta có:
- Chia vế với vế của [*] và [**] ta được:
* Bài 5 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 = 60√2cos100πt [V], các điện áp hiệu dụng UPN = UNQ = 60V. Hệ số công suất của mạch là bao nhiêu ?
A.
° Lời giải bài 5 trang 85 SGK Vật Lý 12:
- Đáp án đúng: A.
- có: UNQ = UC = 60V
- Từ [*] và [**] ta có:
⇒
* Bài 6 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 bài 6 trang 85 SGK Vật Lý 12:
- Tần số f=1KHz = 1000Hz ⇒ ω=2πf=2000π[rad/s]
- Công suất tiêu thụ:
- Hệ số công suất: