Đặt điện áp xoay chiều \(u = {U_0}cos\omega t\)(\(\omega \) và U0 là các hằng số) vào hai đầu đoạn mạch mắc nối tiếp gồm điện trở \(R_1\) và cuộn cảm thuần \(L\) thì dòng điện qua mạch có cường độ hiệu dụng \(I\) và trễ pha \(\dfrac{\pi }{6}\) so với điện áp hai đầu đoạn mạch. Nếu đặt điện áp trên vào hai đầu đoạn mạch mắc nối tiếp gồm điện trở \(R_2\) và tụ điện \(C\) thì dòng điện qua mạch cũng có cường độ hiệu dụng \(I\) nhưng sớm pha \(\dfrac{\pi }{4}\) so với điện áp hai đầu đoạn mạch. Nếu đặt điện áp trên vào hai đầu đoạn mạch gồm \(R_1\), \(R_2\), \(L\) và \(C\) mắc nối tiếp thì hệ số công suất của mạch có giá trị gần nhất với giá trị nào sau đây ?
Trả lời bởi giáo viên
+ Mạch R1,L: \(\tan {\varphi _1} = \dfrac{{{Z_L}}}{{{R_1}}} = \tan \dfrac{\pi }{6} = \dfrac{1}{{\sqrt 3 }} \to {R_1} = {Z_L}\sqrt 3 \to {Z_1} = \dfrac{{2{R_1}}}{{\sqrt 3 }}(*).\)
+ Mạch R2,C: \(\tan {\varphi _2} = \dfrac{{ - {Z_C}}}{{{R_2}}} = \tan \dfrac{{ - \pi }}{4} = - 1 \to {R_2} = {Z_C} \to {Z_2} = {R_2}\sqrt 2 (**).\)
+ Mạch R1,L và mạch R2, C: Cùng U, có cùng I à \({Z_1}\)= \({Z_2}\), từ (*) và (**) à \({R_1} = {R_2}\sqrt {\dfrac{3}{2}} \).
+ Chuẩn hóa: \({R_2} = 1 \to {Z_C} = 1 \to {R_1} = \sqrt {\dfrac{3}{2}} \to {Z_L} = \dfrac{1}{{\sqrt 2 }}.\)
+ Mạch gồm R1, R2, L và C mắc nối tiếp thì hệ số công suất: \({\rm{cos}}\varphi = \dfrac{{{R_1} + {R_2}}}{{\sqrt {{{({R_1} + {R_2})}^2} + {{({Z_L} - {Z_C})}^2}} }} \approx \)\(0,991\)
Hướng dẫn giải:
Áp dụng công thức: \(\tan \varphi = \dfrac{{{Z_L} - {Z_C}}}{R}\)
Sử dụng phương pháp chuẩn hóa số liệu