Khảo sát mạch LC chỉnh lưu dòng điện xoay chiều

Khóa h
ọ
c
LTĐH
Đ
B V
ậ
t Lí

–
Th
ầ
y Đoàn
Công Th
ạ
o
Khảo sát mạch LC. Chỉnh lưu dòng điện xoay chiề
u

Hocmai.vn – Ngôi trường chung của học trò Việt
Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12
- Trang | 1
-




A. LÝ THUYẾT
Câu 1: Thế nào là chỉnh lưu dòng điện xoay chiều, thế nào là cái chỉnh lưu, tại sao phải đặt ra vấn đề
chỉnh lưu dòng xoay chiều?
Trả lời:

- Chỉnh lưu dòng điện xoay chiều là biến dòng điện xoay chiều thành dòng điện 1 chiều
- Cái chỉnh lưu là dụng cụ chỉ cho dòng điện đi qua 1 chiều, dụng cụ chỉ cho dòng điện đi qua theo 1
chiều đó có 2 loại: điot chân không, và điot bán dẫn
- Cần phải đặt ra vấn đề chỉnh lưu dòng xoay chiều vì trong một số trường hợp thực tế thì dòng điện xoay
chiều không thể thay thế dòng 1 chiều: Ví dụ như các thiết bị vô tuyến điện đều sử dụng dòng 1 chiều, mạ
điện, đúc điện, điện phân, các động cơ khi khởi động thì momen khởi động của dòng 1 chiều rất lớn, nên
sử dụng dòng điện 1 chiều
Bài 2: (Sơ đồ chỉnh lưu 4 điôt)
Giải thích hoạt động
Đặt vào AB một hiệu điện thế xoay chiều
+ Giả sử nửa chu kỳ đầu:
A B
V V
>
, dòng điện đi từ A đến D, qua
2
D
đến M, từ M qua R đến N, qua
4
D
đến
Q, rồi đến P
+ Nửa chu kỳ sau:
B A
V V
>
, dòng điện đi từ B đến Q, qua
3
D
đến M, từ M qua R đến N, qua

1
D
đến P, rồi
đến A
Phần 4: Mạch dao động LC và thu phát sóng vô tuyến điện
Dạng 1: Khảo sát mạch LC lý tưởng
1. Định nghĩa (hình vẽ)
2. Cách tạo ra dao động điện từ của mạch LC lý tưởng
+ Nếu đóng khóa K vào a, cho tụ nạp điện đến đầy, khi đó mới đóng vào b thì nguồn coi như tách ra khỏi
mạch. Và khi đóng K vào b như thế, tụ phóng điện qua cuộn cảm, điện tích của tụ giảm, dẫn đến dòng
điện đi qua cuộn cảm tăng, đến khi dòng điện đi qua cuộn cảm là lớn nhất thì tụ điện có điện tích q = 0. Và
sau đó tiếp tục nhờ hiện tượng cảm ứng điện từ, tụ C được tích điện trái dấu thì dòng điện i = 0, khi đó đổi
vai trò 2 bản tụ cho nhau. Như vậy điện tích của tụ và cường độ dòng điện qua cuộn cảm biến thiên theo
thời gian, trong mạch sẽ có điện trường của tụ và cảm ứng từ của cuộn cảm biến thiên theo thời gian.
Mạch LC đã có 1 dao động điện từ
3. Thiết lập phương trình q, i
Xét mạch điện như hình vẽ
Tại thời điểm t, tụ C có điện tích q, cuộn cảm có dòng điện i:
2
d
2
1
2
1
2
t
q
E
C
E Li


=




=



Năng lượng của mạch gồm năng lượng điện trường và năng lượng từ trường:
KHẢO SÁT MẠCH LC. CHỈNH LƯU DÒNG
ĐIỆN XOAY CHIỀU
(TÀI LIỆU BÀI GIẢNG)
Giáo viên: ĐOÀN CÔNG THẠO

Khóa h
ọ
c
LTĐH
Đ
B V
ậ
t Lí

–
Th
ầ
y Đoàn
Công Th

ạ
o
Khảo sát mạch LC. Chỉnh lưu dòng điện xoay chiề
u

Hocmai.vn – Ngôi trường chung của học trò Việt
Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12
- Trang | 2
-


2
2
1 1
2 2
d t
q
E E E Li
C
= + = +
(1)
Vì xét mạch dao động lý tưởng nên E=const
Đạo hàm 2 vế phương trình (1) ta được:
1 1 . '
0 2 . ' .2 . ' . . ' 0
2. 2
q q
q q L i i L i i
C C
= + ⇔ + =

Mà :
'
' 1
' '' 0 ''
' ''
i q
qq
Lq q q q
i q
C LC
=

⇔ + = ⇒ = −

=

; đặt
2
1
''
q q
LC
ω ω
= ⇒ = −

Phương tình có nghiệm dạng:
0
0
os( t+ )

' .sin( t+ )
q Q c
i q Q
ω ϕ
ω ω ϕ
=


= = −


4.
Chu kỳ và tần số


2 2
2
1 1
2
i q
T LC T T
f
T
LC
π π
π
ω ω
π

= = ⇒ = =





= =



5.

Khảo sát năng lượng mạch LC lý tưởng
Giả sử:
0
0
os( t+ )
' .sin( t+ )
q Q c
i q Q
ω ϕ
ω ω ϕ
=


= = −


Tại thời điểm bất kỳ:
2
2
2

0
d
1 1
. os ( )
2 2
Q
q
E c t
C C
ω ϕ
= = +
(1)
2
2 2 2 2 2
0
0
1 1 1
. .sin ( ) .sin ( )
2 2 2
t
Q
E Li L Q t t
C
ω ω ϕ ω ϕ
= = + = +
(2)
Tại t bất kỳ:
2
0
d d

1
ax ax ons
2
t t
Q
E E E E m E m c t t
C
= + = = = = ∉
(3)
Từ (1), (2), (3)
2
d 0
1
. os ( )
2
E E c t
ω ϕ
⇒ = +
(1’)

2
0
1
.sin ( )
2
t
E E t
ω ϕ
= +
(2’)

Từ (1’), (2’)
d
. os(2 2 )
2 2
. os(2 2 )
2 2
t
E E
E c t
E E
E c t
ω ϕ
ω ϕ

= + +


⇒


= − +



Vậy:
2 1 2
2
2 2
q
d t d t d t

d
T
T T T T
π π
ω ω ω
ω ω
= = ⇒ = = = ⇒ = =




B. BÀI TẬP
Nhớ :
1.

Khi gặp bài toán về mạch dao động LC cần lưu ý:
0
0
Q
q Q
C
u U U
= = =
2.

Chú ý định luật bảo toàn năng lượng
Khóa h
ọ
c
LTĐH

Đ
B V
ậ
t Lí

–
Th
ầ
y Đoàn
Công Th
ạ
o
Khảo sát mạch LC. Chỉnh lưu dòng điện xoay chiề
u

Hocmai.vn – Ngôi trường chung của học trò Việt
Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12
- Trang | 3
-


2
0
d d
1
ax ax ons
2
t t
Q
E E E E m E m c t

C
= + = = = =

2 2
2 2
2 2 2
0 0
d d 0 0 0
1 1 1 1 1 1 1 1
. . os ( ); ax .
2 2 2 2 2 2 2 2
Q Q
q q
E qu C u c t E m Q U CU
C C C C
ω ϕ
= = = = + = = = =

2 2
0 0 0
1 1
. ; ax . ;
2 2
t t
E L i E m L I I Q
ω
= = =

0 0
. ; .

L i L I
φ
φ
= =
3.

2 2
2
0
1
q i
I
ω
+ =

4.

Khi biết phương trình i, q. Tìm
ϕ
dựa vào:
( 0)
( 0)
q t
i t
=


=

;

ϕ π
=≤

Khi lấy i=q’ thì chọn chiều (+) dòng điện là chiều hướng về phía bản viết phương trình của q
Bài 1:
Cho mạch dao động LC lý tưởng, ở 2 thời điểm người ta xác định được 2 cặp giá trị
1 1
;
q i
và
2 2
;
q i
. Tìm
chu kỳ biến thiên của điện tích, vẽ dạng đồ thị i(q)
Hướng dẫn giải
2
2
2
2 2
0 0
2 2
2
0
0 0
2
2
0
os ( t+ )=
os( t+ )

1
' .sin( t+ )
sin ( t+ )=
q
c
q Q c Q
q i
i q Q
Q I
i
I
ω ϕ
ω ϕ
ω ω ϕ
ω ϕ


=


⇒ ⇒ = +
 
= = −




(1)
Từ (1)
2

2 2 2 2 2 2 2 2 2 2
2
01 1 2 2 1 2 2 1 2 1
2 2 2 2 2 2 2 2 2
0 0 0 0 0 0 0 1 2
2
I
q i q i q q i i i i
T
Q I Q I Q I Q q q
π
ω
ω
− − −
⇒ + == + ⇒ = ⇔ = = ⇒ =
−

Bài 2:
Cho mạch dao động lý tưởng, biết L, C. Biết hiệu điện thế cực đại giữa 2 bản tụ là
0
U

1.

Tìm điện tích cực đại của tụ, cường độ dòng điện cực đại qua cuộn cảm, từ thông cực đại qua cuộn cảm
2.

Biết ở 1 thời điểm, từ thông tức thời qua cuộn cảm là
φ
. Tìm điện tích tức thời của bản tụ?

Hướng dẫn giải
1.

0 0
0 0 0
0 0
.
1
. .
.
Q C U
I Q Q
LC
L I
ω
φ

=


= =



=


2.

.L i i

L
φ
φ
= ⇒ =

Mặt khác:
2
2
2 2
0
d d 0
1 1 1 1
ax . .
2 2 2 2
t
Qq
E E E m Li C U q
C C
+ = ⇔ + = = ⇒

Bài 3:
Cho mạch điện như hình vẽ. Biết (e, r) , L,
1
C
,
2
C
. Ban đầu
1
K

đóng,
2
K
mở
1.

Mở
1
K
, tìm điện tích lớn nhất của tụ
1
C
và khoảng thời gian ngắn nhất từ lúc mở
1
K
tới lúc tụ
1
C
có
hiệu điện thế cực đại
Khóa h
ọ
c
LTĐH
Đ
B V
ậ
t Lí

–

Th
ầ
y Đoàn
Công Th
ạ
o
Khảo sát mạch LC. Chỉnh lưu dòng điện xoay chiề
u

Hocmai.vn – Ngôi trường chung của học trò Việt
Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12
- Trang | 4
-


2.

Tại thời điểm cuộn cảm có dòng điện lớn nhất, mở
1
K
, đóng
2
K
. Tìm điện tích cực đại của mỗi tụ
1
C
,
2
C
, và khoảng thời gian ngắn nhất từ lúc đóng

2
K
tới lúc 2 tụ trên có điện tích cực đại

Giáo viên :
Đoàn Công Thạo

Nguồn :
Hocmai.vn