Một đoạn mạch mắc nối tiếp gồm cuộn dây có điện trở thuần \(r = 15\,\,\Omega \), độ tự

Câu hỏi số 402897:

Vận dụng

Một đoạn mạch mắc nối tiếp gồm cuộn dây có điện trở thuần \(r = 15\,\,\Omega \), độ tự cảm \(L = \dfrac{{0,3}}{\pi }\,\,H\), tụ điện có điện dung \(C = \dfrac{1}{\pi }\,\,\left( {mF} \right)\) và một biến trở R. Điện áp ở hai đầu đoạn mạch ổn định 100 V – 50 Hz. Khi thay đổi R thì công suất tỏa nhiệt trên biến trở đạt giá trị cực đại là

A. 160 W

B. 144 W

C. 80 W

D. 125 W

Đáp án đúng là: D

Quảng cáo

Xem lời giải

Câu hỏi:402897

Phương pháp giải

Cảm kháng của cuộn dây: \({Z_L} = 2\pi f.L\)

Dung kháng của tụ điện: \({Z_C} = \dfrac{1}{{2\pi f.C}}\)

Công suất tỏa nhiệt trên biến trở: \(P = \dfrac{{{U^2}R}}{{{{\left( {R + r} \right)}^2} + {{\left( {{Z_L} - {Z_C}} \right)}^2}}}\)

Áp dụng bất đẳng thức Cô – si: \(a + b \ge 2\sqrt {ab} \) (dấu “=” xảy ra \( \Leftrightarrow a = b\))

Giải chi tiết

Cảm kháng của cuộn dây là: \({Z_L} = 2\pi f.L = 2\pi .50.\dfrac{{0,3}}{\pi } = 30\,\,\left( \Omega \right)\)

Dung kháng của tụ điện: \({Z_C} = \dfrac{1}{{2\pi f.C}} = \dfrac{1}{{2\pi .50.\dfrac{{{{1.10}^{ - 3}}}}{\pi }}} = 10\,\,\left( \Omega \right)\)

Công suất tỏa nhiệt trên biến trở là:

\(P = \dfrac{{{U^2}R}}{{{{\left( {R + r} \right)}^2} + {{\left( {{Z_L} - {Z_C}} \right)}^2}}} = \dfrac{{{U^2}}}{{R + 2r + \dfrac{{{r^2} + {{\left( {{Z_L} - {Z_C}} \right)}^2}}}{R}}}\)

Để \({P_{\max }} \Rightarrow {\left( {R + \dfrac{{{r^2} + {{\left( {{Z_L} - {Z_C}} \right)}^2}}}{R}} \right)_{\min }}\)

Áp dụng bất đẳng thức Cô – si, ta có:

\(R + \dfrac{{{r^2} + {{\left( {{Z_L} - {Z_C}} \right)}^2}}}{R} \ge 2\sqrt {R.\dfrac{{{r^2} + {{\left( {{Z_L} - {Z_C}} \right)}^2}}}{R}} = 2\sqrt {{r^2} + {{\left( {{Z_L} - {Z_C}} \right)}^2}} \)

(Dấu “=” xảy ra \( \Leftrightarrow R = \sqrt {{r^2} + {{\left( {{Z_L} - {Z_C}} \right)}^2}} \))

\(\begin{array}{l} \Rightarrow {P_{\max }} = \dfrac{{{U^2}}}{{2\sqrt {{r^2} + {{\left( {{Z_L} - {Z_C}} \right)}^2}} + 2r}}\\ \Rightarrow {P_{\max }} = \dfrac{{{{100}^2}}}{{2\sqrt {{{15}^2} + {{\left( {30 - 10} \right)}^2}} + 2.15}} = 125\,\,\left( W \right)\end{array}\)

Đáp án cần chọn là: D

Group 2K8 ôn Thi ĐGNL & ĐGTD Miễn Phí

Câu hỏi trước Câu tiếp theo

>> 2K9 Chú ý! Lộ Trình Sun 2027 - 1 lộ trình ôn đa kỳ thi (TN THPT, ĐGNL (Hà Nội/ Hồ Chí Minh), ĐGNL Sư Phạm, ĐGTD, ĐGNL Bộ Công an, ĐGNL Bộ Quốc phòngTD - Click xem ngay) tại Tuyensinh247.com. Cập nhật bám sát bộ SGK mới, Thầy Cô giáo giỏi, 3 bước chi tiết: Nền tảng lớp 12; Luyện thi chuyên sâu; Luyện đề đủ dạng đáp ứng mọi kì thi.