Đặt điện áp xoay chiều u = U0cos(ωt) vào hai đầu đoạn mạch gồm điện trở R có thể thay đổi, cuộn dây thuần cảm và tụ điện mắc nối tiếp. Gọi φ là độ lệch pha giữa điện áp hai đầu đoạn mạch và cường độ dòng điện trong mạch. Khi thay đổi R, đồ thị của công suất tiêu thụ của đoạn mạch phụ thuộc vào φ như hình vẽ. Giá trị của φ1 bằng

Đáp án B

Từ đồ thị ta thấy công suất cực đại của mạch điện là:

\({P_0} = \dfrac{{{U^2}}}{{2{R_0}}} = \dfrac{{{U^2}}}{{2\left| {{Z_L} - {Z_C}} \right|}}\)

Giả sử \({Z_L} > {Z_C} \Rightarrow {P_0} = \dfrac{{{U^2}}}{{2\left( {{Z_L} - {Z_C}} \right)}}\)

Khi độ lệch pha giữa điện áp hai đầu đoạn mạch và cường độ dòng điện là φ, công suất tiêu thụ của mạch là:

\(\begin{array}{l}P = \dfrac{{{U^2}R}}{{{Z^2}}} = \dfrac{{{U^2}}}{{2\left( {{Z_L} - {Z_C}} \right)}}.\dfrac{{2\left( {{Z_L} - {Z_C}} \right)}}{Z}.\dfrac{R}{Z}\\ \Rightarrow P = {P_0}.2\sin \varphi .cos\varphi = {P_0}\sin 2\varphi \end{array}\)

Khi φ = φ₁, công suất trong mạch là:

\({P_1} = {P_0}\sin \left( {2{\varphi _1}} \right) = \dfrac{2}{3}{P_0} \Rightarrow \sin \left( {2{\varphi _1}} \right) = \dfrac{2}{3} \Rightarrow \left[ \begin{array}{l}{\varphi _1} \approx 0,365\,\,\left( {rad} \right)\\{\varphi _1} \approx 1,205\,\,\left( {rad} \right)\end{array} \right.\)

Từ đồ thị, ta thấy có 2 giá trị φ₁ và φ₂ cho cùng công suất \(P = \dfrac{2}{3}{P_0}\) và φ₁ > φ₂

\( \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l}{\varphi _1} = 1,205\,\,\left( {rad} \right)\\{\varphi _2} = 0,365\,\,\left( {rad} \right)\end{array} \right.\)