TIẾT 21: DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU TRONG ĐOẠN MẠCH KHÔNG PHÂN NHÁNH (ĐOẠN MẠCH RLC) pot

TIẾT 21: DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU TRONG ĐOẠN MẠCH KHÔNG PHÂN
NHÁNH
(ĐOẠN MẠCH RLC)

I. Mục đích yêu cầu:
- Nắm được cách tính tổng trở và độ lệch pha của đoạn mạch RLC
- Biết được điều kiện có cộng hưởng trong mạch RLC (chưa cần nắm sâu hiện
tượng cộng hưởng)
* Trọng tâm: Quan hệ giữa u và I trong mạch RLC. Định luật Ohm cho đạon
mạch RLC. Hiện tượng cộng hưởng trong mạch RLC
* Phương pháp: Pháp vấn, diễn giảng
II. Chuẩn bị: HS xem Sgk.
III. Tiến hành lên lớp:
A. Ổn định:
B. Kiểm tra: Cho một dòng điện xoay chiều i = I
0
sin t, hs hãy viết các
phương trình: U
R
, U
L
, U
C
? Vẽ giản đồ vectơ?
C. Bài mới.
PHƯƠNG PHÁP NỘI DUNG
I. Cho mạch:
I. Dòng điện và hiệu điện thế trong đoạn mạch RLC

Cho một dòng điện xoay chiều
qua mạch có dạng: i = I
0
sint
=> hs viết lại các pt: u
R
, u
L
, u
C

?
với U
0C
, U
0L
, U
0R
= ?
Xét một đoạn mạch gồm R, L, C mắc nối tiếp như hình vẽ.
Có một dòng điện qua mạch là: i = I
0
sint
- Hiệu điện thế ở 2 đầu R là: u
R
= U
0R

sint; với U
0R
= I
0
.R
- Hiệu điện thế ở 2 đầu cuộn cảm là: u
L
= U
0L
sin(t +
2

),
với
L
0
U = I
0
.R
- Hiệu điện thế ở 2 đầu của tụ điện là:u
C
= U
0C
sin(t -
2

),
với
C
0

U = I
0
.Z
L

Vì mạch RLC mắc nối tiếp, hiệu điện thế u giữa 2 đầu
đoạn mạch là:
u = u
R
+ u
L
+ u
C

Có dạng tổng quát là: u = U
0
sin (t + j)
Với: U
0
= I
0
Z ; Z: tổng trở của đoạn mạch.
j: độ lệch pha giữa hiệu điện thế và dòng điện.
II. Pt dao động của hiệu điện thế
u
u = u
R
+ u
C
+ u

L
= U
0
sin ( t+
j)
Với : u
R
= U
0R
sin wt
II. Quan hệ giữa dòng điện và hiệu điện thế trong đoạn
mạch RLC:
Ta biết dao động của hiệu điện thế u là sự tổng hợp của
3 dao động: U
R
, U
L
, U
C
, hay: u = u
R
+ u
C
+ u
L

Pt của hiệu điện thế u có dạng: u = U
0
sin(t+j)
u

C
= U
0C
sin (t -
2

)
u
L
= U
0L
sin (t +
2

)
Áp dụng phương pháp vectơ
quay:









* Xét tam giác vuông OSP, hs
xác định các giá trị của: OP = ?,
SP = ?, OS = ?
Nhắc lại các giá trị: U

0R
= ?;
U
0L
= ?; U
0C
= ? => U
0
= ?
=> tg j = ?
* Giản đồ vectơ:
Áp dụng phương pháp vectơ quay Fresnel, biểu diễn
các vectơ:

CLR
000
U,U,U
Và:
RCL
0000
UUUU  . Góc hợp bởi
0
U với trục x và j.
* Xác định U
0
?
Xét tam giác vuông OSP, có: OP =
R
0
U =

R
0
U
SP = OQ =
CL
00
C
0
L
0
UUUU 
OS =
22
00
SPOPUU 

Vậy:
2
00
2
00
)UU(UU
CLR

Mà ta biết:
 LIZ.IURIU
0L00o0
LR

;

;


C
1
IZIU
0C00
C

=>
2
2
00
C
1
LRIU








(*)
* Xác định j? Xét tam giác vuông OSP, ta có:

OP
SP
tg

R
ZZ
R
C
1
L
tg
CL







* Các trường hợp đặc biệt:
Nếu Z
L
> Z
C
: cảm kháng lớn
hơn dung kháng => j ? => so
sánh độ lệch pha giữa u và i?
Tương tự xét với Z
L
< Z
C
=> j ?
Z
L

= Z
C
=> j ?
* Để có hiện tượng cộng hưởng
thì Z cực tiểu hay Z
L
= Z
C
và
dòng điện cực đại.
* Các trường hợp đặc biệt:
+ j > 0 khi Z
L
> Z
C
: đoạn mạch có tính cảm kháng (hiệu
điện thế sớm pha hơn dòng điện).
+ j < 0 khi Z
L
< Z
C
: đoạn mạch có tính dung kháng (hiệu
điện thế trễ pha hơn dòng điện).
+ j = 0 khi Z
L
= Z
C
: đoạn mạch có tính cộng hưởng (hiệu
điện thế cùng pha với dòng điện).
III. Từ bt (*), nếu đặt:

2
cL
2
)ZZ(RZ 
=> I
C
= ? chia hai vế cho 2
= > I = ?
III. Định luật Ohm:
Từ biểu thức (*) ta đặt
22
)
C
1
L(RZ


Hay:
22
)(
cL
ZZRZ 
gọi là tổng trở (

)
Vậy: U
0
= I
0
.Z => I

0
=
Z
U
0
chia hai vế cho
2
, ta có:
Z
U
I 

IV. Khi có hiện tượng cộng
hưởng:
Z
L
= Z
C
=> 
2
= ?
Khi Z
L
= Z
C
thay vào biểu thức
tổng trở:
IV. Hiện tượng cộng hưởng trong mạch RLC
Hiện tượng cộng hưởng xảy ra khi: Z
L

= Z
C
=> L =
C
1


=>
LC
1
 hay
LC
1
2

=> Khi có hiện tượng cộng hưởng thì: Z
min
= R
=> Z = ?
=> I = ?
=>
R
U
Z
U
I
max
 : dòng điện cực đại.
Lưu ý: từ tam giác vuôgn OSP,
hs xác định cos j = ?

Bài tập áp dụng:
(từ bài áp dụng ở tiết 19)
d. Hãy tính tổng trở? Tính I?
e. Tính U? Nhận xét gì về
mạch?
Lưu ý: khi không cần biết tính chất của mạch thì độ
lệch pha còn được tính theo công thức: cos j =
Z
R
U
U
OS
OP
0
R0
 =>
Z
R
cos 

D. Củng cố:
Nhắc lại:
Ở đoạn mạch RLC không phân nhánh thì
Z
U
I  với Z =
 
2
CL
2

ZZR 
Và
R
ZZ
tg
CL

 ; nếu j > 0: u sớm pha hơn I; j < 0: u trễ pha hơn I
Điều kiện để có hiện tượng cộng hưởng: Z
L
= Z
C
hoặc Z
min
= R hoặc I
max
=
R
U

E. Dặn dò: Xem bài “Công suất của dòng điện xoay chiều”