Chuẩn hóa trong điện xoay chiều

PHƯƠNG PHÁP CHUẨN HÓA GÁN SỐ LIỆU
Hay còn gọi là: “ĐẶT GIÁ TRỊ CƠ BẢN”
1. Giới thiệu phương pháp
Bản chất của phương pháp “Chuẩn hóa gán số liệu” là dựa trên việc thiết lập tỉ lệ giữa các đại lượng vật lý (thông thường là các đại lượng cùng đơn vị), theo đó đại lượng này sẽ tỉ lệ theo đại lượng kia với một hệ số tỉ lệ nào đó, nó giúp ta có thể gán số liệu đại lượng này theo đại lượng kia và ngược lại. Nó giống như “tự chọn lượng chất” trong Hóa học!.
Dấu hiệu nhận biết để áp dụng phương pháp này là bài ra sẽ cho biết các tỉ lệ giữa các đại lượng cùng đơn vị; hoặc là biểu thức liên hệ giữa các đại lượng ấy với nhau có dạng tỉ số. Sau khi nhận biết, xác định được “đại lượng cần chuẩn hóa” thì ta bắt đầu tính toán, việc xác định được “đại lượng cần chuẩn hóa” thông thường sẽ là đại lượng nhỏ nhất và gán cho đại lượng ấy bằng 1, các đại lượng khác sẽ từ đó biểu diễn theo “đại lượng chuẩn hóa” này, đối với trường hợp số phức thì có thể chuẩn hóa số gán cho góc bằng 0, điều này các em sẽ được rõ hơn trong các bài tập cụ thể.
Trong phần điện xoay chiều, ta sẽ xây dựng cách giải cho một số dạng toán về so sánh, lập tỉ số như: Độ lệch pha, hệ số công suất và so sánh các điện áp hiệu dụng trên các đoạn mạch, tần số thay đổi…
Trong phần sóng âm, ta sẽ gặp một số dạng toán về so sánh cường độ âm, tỉ số khoảng cách giữa các điểm...
Trong phần hạt nhân, ta gặp một số dạng toán về tỉ số các hạt nhân phóng xạ tại những thời điểm…
Một bài tập sẽ có nhiều cách giải, nhưng nếu chọn cách giải theo phương pháp “Chuẩn Hóa Gán Số Liệu” thì chắc chắn sẽ làm cho quá trình tính toán đơn giản hơn, giảm thiểu tối đa ẩn số, phù hợp với tính chất của thi trắc nghiệm.
2. Bài tập dẫn nhập
Bài 1:
Một đoạn mạch AB gồm ba phần tử R, L, C mắc nối tiếp (cuộn dây cảm thuần có độ tự cảm L). Đặt điện áp xoay chiều u = / (U không đổi, tần số f thay đổi được) vào hai đầu đoạn mạch AB. Khi tần số là f =f0 thì dòng điện sớm pha π/4 so với điện áp hai đầu mạch AB và lúc đó cảm kháng bằng R. Khi tần số là f = f1 = 2f0 thì độ lệch pha giữa điện áp hai đầu mạch AB so với cường độ dòng điện là:
A. π/3. B. π/4. C. π/6. D. - π/4.
Giải:
Cách 1: Dùng phương pháp thông thường
-Khi f = f0 thì dòng điện sớm pha π/4 so với điện áp hai đầu mạch AB nên ta có:

=>

-Khi f = f1 = 2f0 thì ZL1= 2ZL0 = 2R ; ZC1 = 0,5ZC0 = R,ta có:

=> Chọn A.
Cách 2: Dùng phương pháp “Chuẩn hóa gán số liệu”
-Khi f = f0 ta gán ZL= R =1(
-Khi f = f0 thì dòng điện sớm pha π/4 so với điện áp hai đầu mạch AB nên ta có:

=>

-Khi f = f1 = 2f0 thì ZL1 = 2ZL0 = 2( ; ZC1= 0,5; ZC0 =1( và ta có:

=> Chọn A.
* Nhận xét các cách giải: Cách giải 2 có ưu thế hơn về mặt tính toán!
Bài 2:
Cho mạch điện như hình vẽ. Đặt điện áp xoay chiều /vào hai đầu đoạn mạch điện AB như hình vẽ. Cuộn dây thuần cảm và R = ZC. Khi K đóng hoặc mở thì cường độ dòng điện hiệu dụng qua mạch không đổi.
a.Tính độ lệch pha giữa u và i khi k mở và k đóng.
b.Tính hệ số công suất của đoạn mạch khi k mở và k đóng.
Giải:
a.Tính độ lệch pha giữa u và i khi k mở và k đóng.
+ K đóng, mạch chứa R và C nối tiếp:

+ K mở, mạch chứa RLC:

+Do I1 = I2


/
+Độ lệch pha:/;/
b. Tính hệ số công suất của đoạn mạch khi k mở và k đóng.
Cách 1: Sử dụng kết quả câu a.


Cách 2: Dùng công thức:

Hệ số công suất của đoạn mạch: /;/
Cách 3: Dùng phương pháp “Chuẩn hóa gán số liệu”
Chọn R = 1 đơn vị điện trở.
Ta suy ra:



Bài