Hướng dẫn chi tiết về cách tính hệ số công suất của mạch điện xoay chiều

1. Công suất của mạch điện xoay chiều

* Khái niệm mạch điện xoay chiều: Mạch điện bao gồm một điện trở R, một cuộn cảm thuần L và một tụ điện C mắc nối tiếp với nhau, được gọi là mạch RLC nối tiếp.

* Công thức tính công suất của mạch điện xoay chiều:

Trong đó:

P: Công suất

U: Điện áp (V)

I: Cường độ dòng điện (A)

- Năng lượng tiêu thụ của mạch điện: W = Pt, trong đó:

W: Năng lượng tiêu thụ

P: Công suất

t: Thời gian

2. Hệ số công suất của mạch điện xoay chiều

Hệ số công suất là tỷ lệ giữa điện trở và tổng trở trong mạch xoay chiều, hoặc cosin giữa dòng điện và điện áp.

* Công thức tính hệ số công suất:

Trong đó:

P: Công suất hiệu dụng (W)

U: Điện áp (V)

I: Cường độ dòng điện (A)

* Ứng dụng của hệ số công suất trong việc cung cấp và sử dụng điện năng

- Hệ số công suất tỷ lệ nghịch với công suất hao phí, nghĩa là nếu hệ số công suất thấp thì công suất hao phí trên dây sẽ cao. Do đó, các cơ sở tiêu thụ điện thường áp dụng nguyên lý này cho các nguồn cung cấp điện như máy biến áp hoặc máy phát điện. Việc nâng cao hệ số công suất giúp giảm tổn thất công suất trong mạng điện và tăng khả năng truyền tải điện.

* Công thức tính hệ số công suất của mạch điện xoay chiều:

3. Bài tập thực hành

a. 1

c. 0,35

d. 0,25

Đáp án: Chọn B

Bài 2: Đặt điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng không thay đổi vào hai đầu mạch RLC không phân nhánh. Khi tần số của mạch là f = f1 = f2 = 50Hz, hệ số công suất đạt cực đại. Khi tần số là f2 = 100Hz, hệ số công suất là 0,5. Khi tần số f = f3 = 150Hz, hệ số công suất của mạch xấp xỉ là:

a. 0,3

b. 0,5

c. 0,4

d. 0,2

Đáp án: Chọn A. 0,3

A. 40

B. 90

C. 37,5

D. 70

Đáp án: Chọn C. 37,5. Gợi ý: Áp dụng công thức tính hệ số công suất

A. 1 A

B. 2 A

C. 3 A

D. 4 A

Đáp án: Chọn D. 4 A

Bài 6: Điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng 200 V vào một đoạn mạch gồm cuộn cảm thuần nối tiếp với điện trở thuần. Biết điện áp hiệu dụng qua điện trở là 100 V. Hệ số công suất của đoạn mạch là

A. 0,8

B. 0,7

C. 1

D. 0,5

Đáp án: Chọn D. 0,5

Bài 7: Một đoạn mạch điện xoay chiều bao gồm điện trở thuần nối tiếp với tụ điện. Biết điện áp hiệu dụng giữa hai đầu tụ điện bằng một nửa điện áp hiệu dụng giữa hai đầu đoạn mạch. Hệ số công suất của đoạn mạch là

A. 0,87

B. 0,92

C. 0,5

D. 0,71

Bài 8: Đặt điện áp xoay chiều vào hai đầu một đoạn mạch bao gồm điện trở R, cuộn dây cảm thuần L và tụ điện C nối tiếp với nhau. Biết điện áp hiệu dụng giữa hai đầu các phần tử theo thứ tự lần lượt là 40V, 80V, 50V. Hệ số công suất của đoạn mạch là

A. 0,8

B. 0,6

C. 0,2

D. 0,7

Đáp án: Lựa chọn A. 0,8

A. 130 W

B. 359 W

C. 200 W

D. 160 W

Đáp án: Lựa chọn D. 160W

Bài 10. Một đoạn mạch điện gồm một điện trở thuần mắc nối tiếp với một tụ điện. Điện áp xoay chiều đặt vào hai đầu đoạn mạch có giá trị hiệu dụng 150V, tần số 100Hz. Dòng điện chạy trong mạch có giá trị hiệu dụng 1A. Công suất tiêu thụ trong đoạn mạch là 120W. Điện dung của tụ điện là:

A. 17,68

B. 37,35

C. 74,6

D. 32,5

Đáp án: A. 17,68

Bài 11: Điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng 120 V áp dụng vào hai đầu đoạn mạch bao gồm cuộn dây không cảm thuần và tụ điện có điện dung C mắc nối tiếp. Hệ số công suất của đoạn mạch là 0,8. Hệ số công suất của cuộn dây là 0,6. Điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn dây bằng

A. 80 V

B. 160 V

C. 60 V

D. 240 V

Đáp án: Lựa chọn B. 160V

Bài 12: Đoạn mạch xoay chiều bao gồm điện trở R_o mắc nối tiếp với một hộp kín X. Khi áp dụng vào hai đầu mạch một điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng U, thì điện áp hiệu dụng hai đầu R_o và hộp X lần lượt là 0,8U và 0,5U. Hệ số công suất của mạch chính bằng

A. 0,87

B. 0,7

C. 0,6

D. 0,1

Đáp án: Lựa chọn A. 0,87. Giả sử đoạn mạch X có tính cảm kháng

Bài 13: Một cuộn dây không thuần cảm. Nếu áp dụng vào cuộn dây một điện áp không đổi 20 V thì cường độ dòng điện qua cuộn dây là 3A. Còn nếu áp dụng điện áp xoay chiều 40V - 50Hz thì cường độ dòng điện hiệu dụng qua cuộn dây là 3,6 A. Hệ số công suất của cuộn dây là:

A. 0,6

B. 0,4

C. 0,5

D. 0,8

Đáp án: Lựa chọn A. 0,6

Bài 14: Khi mắc một điện trở thuần vào nguồn điện không đổi U = 12V, cường độ dòng điện qua điện trở là 1,2 A. Nếu dòng điện xoay chiều chạy qua điện trở đó trong 30 phút, thì nhiệt lượng tỏa ra là 900 kJ. Giá trị cực đại của dòng điện xoay chiều đó là:

A. 0,2 A

B. 10 A

C. 0,32 A

D. 7,7 A

Đáp án: Lựa chọn B. 10 A

Bài 15: Trong đoạn mạch xoay chiều không phân nhánh có 4 điểm theo thứ tự A, M, N và B. Giữa hai điểm A và M chỉ có điện trở thuần, giữa điểm M và N chỉ có cuộn dây, và giữa hai điểm N và B chỉ có tụ điện. Khi áp dụng vào hai đầu đoạn mạch một điện áp 175V - 50 Hz, điện áp hiệu dụng trên đoạn AM là 25V, trên đoạn MN là 25V, và trên đoạn NB là 175V. Tỷ lệ hệ số công suất của cuộn dây so với hệ số công suất của mạch là

A. 7/25

B. 5/27

C. 24/7

D. 24/25

Bài 16: Một đoạn mạch xoay chiều gồm điện trở R= 20 mắc nối tiếp với cuộn dây. Điện áp trên hai đầu cuộn dây là 90V, dòng điện trong mạch lệch pha pi/4 so với điện áp hai đầu đoạn mạch và lệch pha pi/3 so với điện áp hai đầu cuộn dây. Công suất tiêu thụ của đoạn mạch là

a. 200 W

b. 128,4 W

c. 400 W

d. 346 W

Bài 17: Một động cơ điện xoay chiều hoạt động bình thường với điện áp hiệu dụng 22V, cường độ dòng điện hiệu dụng 0,5 A và hệ số công suất của động cơ là 0,8. Biết rằng công suất hao phí của động cơ là 11W. Hiệu suất của động cơ (tỉ lệ giữa công suất hữu ích và công suất tiêu thụ toàn phần) là bao nhiêu?

A. 80%

B. 95%

C. 87,5%

D. 92%

Lời giải: Chọn D. 87,5

Hiệu suất của động cơ được tính bằng H = P_ht/ P_tp = (88-11)/88 = 87,5

Trên đây là bài viết của Mytour về cách tính hệ số công suất của mạch điện xoay chiều một cách dễ hiểu nhất, hy vọng đây là thông tin hữu ích giúp bạn đọc nắm vững kiến thức và có thể áp dụng vào bài tập. Xin chân thành cảm ơn!