TỔNG HỢP NHỮNG CÔNG THỨC GIẢI NHANH PHẦN ĐIỆN XOAY CHIỀU

Sắp tới kỳ thi THPT Quốc gia 2015, để vận dụng giải nhanh vào bài toán vật lí, nhất là bài tập điện xoay chiều, mình mở topic này như là cuốn sổ nhỏ về những công thức giải nhanh để vận dụng thành thục giải toán vật lý:

• Các công thức được đăng theo đúng thứ tự, gõ $\LaTeX$ đẹp mắt phù hợp nội quy diễn đàn
• Khuyến khích lấy ví dụ cho công thức, nên nói rõ công thức đó ở phần nào, dạng nào
• Các bạn tham gia post cần đảm bảo tính đúng đắn của công thức
• Hy vọng sẽ có những công thức độc, lạ và sáng tạo

Mong mọi người ủng hộ, xây dựng topic!
-------------------------------------------------------------------------
Bắt đầu nào:
Công thức 1: Bài toán $R$ biến thiên
1. Thay đổi $R$ đến giá trị $R_0$ thì mạch RLC chứa cuộn cảm thuần có công suất cực đại $$\boxed{R_0=\left|Z_L-Z_C \right| \text{và} P_{max}=\dfrac{U^2}{2R_0}=\dfrac{U^2}{2|Z_L-Z_C|} }$$
2. Thay đổi $R$ đến giá trị $R_0$ thì mạch RL, rC chứa cuộn dây không thuần cảm có công suất cực đại:

• Nếu $r> |Z_L-Z_C|$ thì $R_0=0$ và $P_{max}=\dfrac{U^2}{r^2+\left(Z_L-Z_C\right)^2}.r$
• Nếu $r<|Z_L-Z_C|$ $$\boxed{R_0+r=|Z_L-Z_C| \text{và} P_{max}=\dfrac{U^2}{2|Z_L-Z_C|}}$$

3. Thay đổi $R$ đến giá trị $R_0$ thì công suất trên biến trở của mạch RL, rC chứa cuộn dây không thuần cảm dây không thuần cảm đạt giá trị cực đại
$$\boxed{R_0=\sqrt{r^2+\left(Z_L-Z_C\right)^2} \text{và} P_{max}=\dfrac{U^2}{2\sqrt{r^2+\left(Z_L-Z_C\right)^2} +2r} }$$
4. $U_{RC}$ không phụ thuộc vào biến trở $R$ khi $\boxed{Z_L=2Z_C}$
5. $U_{RL}$ không phụ thuộc vào biến trở $R$ khi $\boxed{Z_C=2Z_L}$
6. Thay đổi giá trị biến trở thì thấy hai giá trị của biến trở $R=R_1$ hoặc $R=R_2$ thì mạch tiêu thụ cùng công suất $P$
$$\boxed{\begin{cases} R_1+R_2=\dfrac{U^2}{P} \\ R_1.R_2=\left(Z_L-Z_C\right)^2 \end{cases} }$$
Từ đó ta cũng suy ra: $$\boxed{R_1.R_2=R_0^2}$$ với $R_0$ là giá trị biến trở khi mạch có công suất cực đại
7. Thay đổi giá trị biến trở đến giá trị $R=R_1$ hặc $R=R_2$ thì mạch RLC chưa cuộn dây không thuần có cùng công suất tỏa nhiệt trên biến trở:
$$\boxed{\begin{cases}R_1+R_2=\dfrac{U^2-2rP_R}{P_R} \\ R_1 R_2=\left(Z_L-Z_c\right)^2+r^2 \end{cases} }$$
Bài tập ví dụ:
1. Đặt điện áp xoay chiều ổn định vào 2 đầu đoạn mạch gồm biến trở, cuộn cảm thuần và tụ điện. Thay đổi biến trở đến khi công suất trên đạt cực đại thì dòng điện trong mạch là $i=2\sqrt{2}\cos \left(\omega t+\dfrac{\pi }{3}\right)$ (A). Thay đổi biến trở đến giá trị $R_X$ thì công suất trên mạch lúc này là $P$ và dòng điện trong mạch là $i=\sqrt{2}\cos \left(\omega t+\dfrac{\pi }{2}\right)$ (A). Thay đổi biến trở đến giá trị $R_Y$ thì lúc này là công suất trên mạch lúc này là $P$, dòng điện trong mạch lúc này là
A. $i=2\cos \left(\omega t+\dfrac{\pi }{6} \right)\left(A\right)$
B. $i=2\cos \left(\omega t+\dfrac{\pi }{3} \right)\left(A\right)$
C. $i=\sqrt{14}\cos \left(\omega t+\dfrac{\pi }{4}\right)\left(A\right)$
D. $i=\sqrt{14}\cos \left(\omega t+\dfrac{\pi }{6}\right)\left(A\right)$
Trích đề khảo sát chất lượng đầu năm diễn đàn vatliphothong.vn 2015