slike bài giảng vật lý 12 bài 14 mạch r,l,c mắc nối tiếp

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐIỆN BIÊN

Cuộc thi Thiết kế bài giảng điện tử e-Learning

-------

Bài giảng:

BÀI 14: MẠCH CÓ R,L,C
MẮC NỐI TIẾP
Chương trình Vật lý, lớp 12
Giáo viên: Trần Viết Cần

Điện thoại: 0915521022
Trường PTDTNT THPT huyện Điện Biên
Huyện: Điện Biên, Tỉnh/tp: Điện Biên
Tháng 1/2014


* KIỂM TRA KIẾN THỨC CŨ
* BÀI MỚI
- PHƯƠNG PHÁP GIẢN ĐỒ FRE-NEN.
- MẠCH CÓ R, L, C MẮC NỐI TIẾP
Định luật Ôm, Tổng trở, Độ lệch pha,
Cộng hưởng điện.
- MỞ RỘNG: Xét một số trường hợp
đặc biệt của mạch R, L, C mắc nối
tiếp.


KIỂM TRA BÀI CŨ

? Công thức xác định dung kháng của tụ điện có điện
dung C mắc vào mạch điện xoay chiều có tần số f là:

A)

Z C = 2.π . f .C

B) ZC = π . f .C

Bạn đã trả lời đúng- Click để
Bạn đã trả lời đúng- Click để
tiếp Câu trả lời của bạn:
tiếp tục! trả lời của bạn:
tục!
Câu

C)

1
ZC =
2.π . f .C

D)

1
ZC =
π . f .C

Bạn đã trả lời sai- Click để tiếp
Bạn đã trả lời sai- Click để tiếp
tục!
tục!

BạnBạntrả lời không đúng!
Bạn trả lời lời đúng!
Bạn đã đã trả là: đúng!
đã đã trả không đúng!
lời
Câu trả phảiđúnglời câu hỏi trước
Câu trả lời đúnglời câu hỏi trước
lời trả
Bạn phải trả là:
Bạn
khi tiếp tục!
khi tiếp tục!

Trả lời
Trả lời

Chọn lại
Chọn lại


? Công thức xác định cảm kháng của cuộn dây thuần cảm
có độ tự cảm L mắc vào mạch điện xoay chiều có tần số f là:

A) Z L = 2.π . f .L
B) Z L = π . f .L

Bạn đã trả lời đúng- Click để
Bạn đã trả lời đúng- Click để
tiếp Câu trả lời của bạn:
tiếp tục! trả lời của bạn:
tục!
Câu

C)

1
ZL =
2.π . f .L

D)

1
ZL =
π . f .L

Bạn đã trả lời sai- Click để tiếp
Bạn đã trả lời sai- Click để tiếp
tục!
tục!

BạnBạntrả lời không đúng!
Bạn trả lời lời đúng!
Bạn đã đã trả là: đúng!
đã đã trả không đúng!
lời

Câu trả phảiđúnglời câu hỏi trước
Câu trả lời đúnglời câu hỏi trước
lời trả
Bạn phải trả là:
Bạn
khi tiếp tục!
khi tiếp tục!

Trả lời
Trả lời

Chọn lại
Chọn lại


? Mắc tụ điện có điện dung C vào mạng điện xoay chiều có
tần số 50Hz thì có dung kháng là 100Ω. Xác định điện dung
của tụ điện là:

A)
B)
C)
D)

1/(1000π) (F)
1/(10000π) (F)
1/(2000π) (F)
3,18 (µF)

Bạn đã trả lời đúng- Click để

Bạn đã trả lời đúng- Click để
tiếp Câu trả lời của bạn:
tiếp tục! trả lời của bạn:
tục!
Câu

Bạn đã trả lời sai- Click để tiếp
Bạn đã trả lời sai- Click để tiếp
tục!
tục!

BạnBạntrả lời không đúng!
Bạn trả lời lời đúng!
Bạn đã đã trả là: đúng!
đã đã trả không đúng!
lời
Câu trả phảiđúnglời câu hỏi trước
Câu trả lời đúnglời câu hỏi trước
lời trả
Bạn phải trả là:
Bạn
khi tiếp tục!
khi tiếp tục!

Trả lời
Trả lời

Chọn lại
Chọn lại

? Đặt vào hai đầu cuộn cảm thuần có độ tự cảm L= 1/π H
một điện áp xoay chiều 220V- 50Hz. Cường độ dòng điện
hiệu dụng qua cuộn cảm là:

A)
B)
C)
D)

4,4 (A)
1,6 (A)
2,2 (A)
1,1 (A)

Bạn đã trả lời đúng- Click để
Bạn đã trả lời đúng- Click để
tiếp Câu trả lời của bạn:
tiếp tục! trả lời của bạn:
tục!
Câu

Bạn đã trả lời sai- Click để tiếp
Bạn đã trả lời sai- Click để tiếp
tục!
tục!

BạnBạntrả lời không đúng!
Bạn trả lời lời đúng!
Bạn đã đã trả là: đúng!

đã đã trả không đúng!
lời
Câu trả phảiđúnglời câu hỏi trước
Câu trả lời đúnglời câu hỏi trước
lời trả
Bạn phải trả là:
Bạn
khi tiếp tục!
khi tiếp tục!

Trả lời
Trả lời

Chọn lại
Chọn lại


? Nếu cường độ dòng điện qua các mạch chỉ có điện trở
thuần R, hoặc cuộn cảm thuần L, hoặc tụ điện C có biểu
thức: i = I0cosωt thì điện áp giữa hai đầu các phần tử R,
hoặc L, hoặc C có biểu thức như thế nào? (Ghép nội dung
cột 1 phù hợp với nội dung cột 2)

Cột 1

Cột 2

C Mạch chỉ có R

A. uL= U0Lcos(ωt + π/2)

A Mạch chỉ có L

B. uC= U0Ccos(ωt - π/2)

B Mạch chỉ có C

C. uR= U0Rcos(ω)t

Bạn đã trả lời đúng- Click để
Bạn đã trả lời đúng- Click để
tiếp Câu trả lời của bạn:
tiếp tục! trả lời của bạn:
tục!
Câu

Bạn đã trả lời sai- Click để tiếp
Bạn đã trả lời sai- Click để tiếp
tục!
tục!

BạnBạntrả lời không đúng!
Bạn trả lời lời đúng!
Bạn đã đã trả là: đúng!
đã đã trả không đúng!
lời
Câu trả phảiđúnglời câu hỏi trước
Câu trả lời đúnglời câu hỏi trước
lời trả
Bạn phải trả là:

Bạn
khi tiếp tục!
khi tiếp tục!

Trả lời
Trả lời

Chọn lại
Chọn lại


Kiểm tra bài cũ
Your Score {score}
Max Score {max-score}
Number of Quiz {total-attempts}
Attempts

Question Feedback/Review Information Will
Question Feedback/Review Information Will
Appear Here
Appear Here
Continue

Review Quiz


BÀI 14. MẠCH CÓ R, L, C MẮC NỐI
I - PHƯƠNG PHÁP GIẢN ĐỒ FRE-NEN

TIẾP

1. Định luật về điện áp tức thời: (SGK trang 75)
Trong thế trong xoay điện gồm nhiều đoạn mạch mắc
? Hiệu điệnmạch điện mạch chiều một chiều gồm nhiều điện
nối tiếp thì điện áp tức thời bằng hai đầu của mạch bằng tổng
trở mắc nối tiếp được tính giữa biểu thức nào?
Rtức thời giữa hai đầu của từng đoạn mạch
R2
R3
Rn
đại số các điện áp 1
ấy.
i

U1

U2

U3

UN

Tại một thời điểm U1+ Uđịnh:+u = u1 + u2 +….+ un
U = xác 2 + U3 … + UN


2. Phương pháp giản đồ Fre-nen
Đoạn mạch
R

Giản đồ vectơ
(với i=I0cosωt)
UR

I

u, i cùng pha

Định luật Ôm; điện
áp tức thời u

UR = IR
uR = U0Rcosωt

C
π
u trễ pha
so với i
2

L
u sớm pha

π
so với i
2

UC
UL

UC = IZC
π
uC= U0Ccos(ωt- )

I

2

I

UL = IZL
π
uL=U0Lcos(ωt+ )
2


2. Phương pháp giản đồ Fre-nen
*) Ý nghĩa của phương pháp giản đồ Fre-nen
- Mỗi đại lượng xoay chiều hình sin đều có thể biểu
diễn bằng một vectơ quay tương ứng.
- Phép cộng đại số các đại lượng xoay chiều hình sin
(cùng tần số) được thay thế bằng phép tổng hợp các
vectơ quay tương ứng.
- Các thông tin về tổng đại số phải tính (giá trị hiệu
dụng, độ lệch pha) hồn tồn được xác định bằng các
tính tốn trên giản đồ Fre-nen tương ứng.


2. Phương pháp giản đồ Fre-nen
r

r
* Nhận xét về vị trí tương hỗ của các vectơ quay U và I

(trên cùng một giản đồ).

UL

o

+

UR

UC

I


II- MẠCH CÓ R, L, C MẮC NỐI TIẾP
1. Định luật Ơm cho đoạn mạch có R, L, C mắc nối
tiếp.Tổng trở.
R
C
Giả sử cho dịng điện trong đoạn A
mạch có biểu thức : i = I 2 cos(ωt )( A)

L

M

N

Ta viết được các biểu thức điện áp tức thời:
- 2 đầu R:
- 2 đầu L:
- 2 đầu C:

u R = U R 2 cos(ωt )(V )
π
u L = U L 2 cos(ωt + )(V )
2

uC = U C

π
2 cos(ωt − )(V )
2

- Điện áp thức thời giữa A và B :

u = u R + u L + uC = U 2 cos(ωt + ϕ )(V )
- Phương pháp giản đồ Fre-nen: U = U R + U L + U C

B


VẼ GIẢN ĐỒ: UL> UC
UL

U2 = UR2 + (UL – UC)2

U2 = I2 [R2 + (ZL – ZC)2 ]

I=

Với

U

U
=
R 2 + (Z L − ZC )2 Z
Z =

+
UL+ UC

ϕ

o

U
UL- UC
UR

I

UC

R 2 + ( Z L − Z C ) 2 Gọi là tổng trở của mạch (Ω)

VẼ GIẢN ĐỒ: UL< UC
+

UL

o

ϕ

UL+ UC

UR
I

U
UC


Định luật Ôm: (SGK trang 77)
Cường độ hiệu dụng trong một mạch điện xoay
chiều có điện trở R, L, C mắc nối tiếp có giá trị bằng
thương số của điện áp hiệu dụng của mạch và tổng trở
của mạch:
U
I =
Z

Vd1: Cho mạch điện R, L, C mắc nối tiếp vào mạng
điện xoay chiều 120V- 50Hz có: R = 30Ω; Z L = 60Ω; Z C = 30Ω

Xác định tổng trở của mạch và cường độ dòng điện
hiệu dụng qua mạch?
Bài làm
Tổng trở:

Z = R 2 + ( Z L − ZC )2

Z = 302 + (60 − 30)2 = 30 2(Ω)
U
120
I= =
Cường độ dòng điện hiệu dụng:
= 2 2( A)
Z 30 2


2. Độ lệch pha giữa điện áp và dòng điện
tan ϕ =

U L −UC
Z − ZC
= L
UR
R

UL

+U

Với φ là độ lệch pha của u đối với i.

* Nhận xét
ZL > ZC

UL+ UC

ZL < ZC

ϕ > 0 u sớm pha hơn i
ϕ < 0 u trễ pha hơn i

ZL = Zc

ϕ =0

u cùng pha i

ϕ

o

UL- UC
UR

UC
Hình 14.3

I


BÀI TẬP VÍ DỤ

Vd2: Cho mạch điện R, L, C mắc nối tiếp vào mạng
điện xoay chiều 120V- 50Hz có: R = 30Ω; Z L = 60Ω; Z C = 30Ω
Xác định tổng trở của mạch và độ lệch pha giữa u và i?
Bài làm
Tổng trở:

Z = R 2 + (Z L − ZC )2
Z = 302 + (60 − 30) 2 = 30 2(Ω)

Độ lệch pha giữa u và i:

Z L − ZC
60 − 30
π
tan ϕ =
=
= 1 ⇒ ϕ = ( rad )
R
30
4


Vd3: Cho mạch điện xoay chiều RLC mắc nối tiếp có:
R = 30Ω; C =

1
0,1
F; L =
H
4000π

π

Điện áp tức thời hai đầu đoạn mạch là u = 120 2 cos100π t (V )
Viết biểu thức cường độ dòng điện trong mạch?

Bài làm

U
120
4
*) I =
=
=
( A)
1
1
30
2
ZC =
=
40Ω
i1= I =2 cos(100π t + ϕZ A) 2
i )(
ωC 100π .
Z L − Z C 10 − 40
4000π
=
= −1
Tìm I*) tan? =
vàϕi ϕ

R
30
0,1
Z L = ω L = 100π .
= 10Ω
π
π
⇒ ϕ = − ( rad )

⇒Z =

4
*)ϕ = ϕu − ϕi ⇒ ϕi = ϕu − ϕ

R 2 + (Z L − ZC )2

π
π
ϕi = 0 − ( − ) = ( rad )
4
4
= 30 2Ω
4
π
Vậy i = I 2 cos(100π t + ϕi )( A) =
2 cos(100π t + )( A)
4
2
π
= 4 cos(100π t + )( A)

= 302 + (10 − 40) 2

4


3. Cộng hưởng điện
* Cộng hưởng điện: Từ công thức I =
tan ϕ =

U
=
Z

U
R + (Z L − ZC )
2

2

và

Z L − ZC
. Khi ZL = ZC thì tanφ= 0, φ= 0 và Z = Zmin= R
R
=> I = Imax = U/R: trong mạch có cộng hưởng điện

* Điều kiện để có cộng hưởng điện: ZL = ZC
1
1
⇒ ωL =

⇒ ω2 =
hay ω2LC = 1
ωC
LC
* Nhận xét
• Khi xảy ra hiện tượng cộng hưởng điện thì tổng trở của mạch đạt giá trị nhỏ
nhất, Z = Zmin= R => cường độ hiệu dụng của dòng điện đạt giá trị cực đại, I =
Imax = U/R.
• Điện áp giữa hai đầu điện trở R bằng với điện áp hai đầu mạch, U R=U
• Cường độ dịng điện trong mạch cùng pha với điện áp hai đầu mạch, φ = 0.
• Các điện áp giữa hai đầu tụ điện và hai đầu cuộn cảm có cùng độ lớn nhưng
ngược pha nên triệt tiêu nhau, UL= UC


BÀI TẬP VÍ DỤ
Vd4: Cho mạch điện R, L, C mắc nối tiếp có: R = 40Ω
Z L = 30Ω; Z C = 30Ω.
Đặt vào hai đầu mạch điện áp u = 120 2cos100π t (V )
Viết biểu thức của dòng điện tức thời trong mạch?
Bài làm
Nhận thấy ZL= ZC= 30Ω nên trong mạch xảy ra hiện tượng
cộng hưởng, i cùng pha với u, suy ra phương trình dịng điện trong
mạch có dạng:

i = I 2cos100π t ( A)

Mặt khác cũng do hiện tượng cộng hưởng xảy ra nên ta có:

I=

U 120
=
= 3( A)
R 40

Vậy phương trình dịng điện trong mạch là:

i = 3 2cos100π t ( A)


Câu 1: Cơng thức tính tổng trở của mạch điện xoay
chiều R, L, C mắc nối tiếp là:
A)

Z = R 2 + (Z L + ZC )2

B)

Z = R 2 − (Z L − ZC )2

C)

Z = R 2 − ( Z L + ZC )2

D)

Z = R 2 + (Z L − ZC )2

Bạn đã trả lời đúng- Click để
Bạn đã trả lời đúng- Click để

tiếp Câu trả lời của bạn:
tiếp tục! trả lời của bạn:
tục!
Câu

Bạn đã trả lời sai- Click để tiếp
Bạn đã trả lời sai- Click để tiếp
tục!
tục!

BạnBạntrả lời không đúng!
Bạn trả lời lời đúng!
Bạn đã đã trả là: đúng!
đã đã trả không đúng!
lời
Câu trả phảiđúnglời câu hỏi trước
Câu trả lời đúnglời câu hỏi trước
lời trả
Bạn phải trả là:
Bạn
khi tiếp tục!
khi tiếp tục!

Trả lời
Trả lời

Chọn lại
Chọn lại

Câu 2: Cơng thức tính góc lệch pha giữa u và i:
A)
B)
C)
D)

Z L − ZC
R
Z L + ZC
tan ϕ =
R
Z −R
tan ϕ = L
ZC
ZL − R
tan ϕ =
ZL
tan ϕ =

Bạn đã trả lời đúng- Click để
Bạn đã trả lời đúng- Click để
tiếp Câu trả lời của bạn:
tiếp tục! trả lời của bạn:
tục!
Câu

Bạn đã trả lời sai- Click để tiếp
Bạn đã trả lời sai- Click để tiếp
tục!
tục!

BạnBạntrả lời không đúng!
Bạn trả lời lời đúng!
Bạn đã đã trả là: đúng!
đã đã trả không đúng!
lời
Câu trả phảiđúnglời câu hỏi trước
Câu trả lời đúnglời câu hỏi trước
lời trả
Bạn phải trả là:
Bạn
khi tiếp tục!
khi tiếp tục!

Trả lời
Trả lời

Chọn lại
Chọn lại


Câu 3: Đặt một điện áp xoay chiều u = 100cos100 πt (V)
vào hai đầu đoạn mạch gồm R, L, C mắc nối tiếp. Biết
R= 50Ω, cuộn cảm thuần có L= 1/π(H) và tụ điện có C=
2/(10000π) (F). Tổng trở của đoạn mạch này là:
A)
B)
C)
D)

50Ω
100Ω
70,7Ω
158,1Ω

Bạn đã trả lời đúng- Click để
Bạn đã trả lời đúng- Click để
tiếp Câu trả lời của bạn:
tiếp tục! trả lời của bạn:
tục!
Câu

Bạn đã trả lời sai- Click để tiếp
Bạn đã trả lời sai- Click để tiếp
tục!
tục!

BạnBạntrả lời không đúng!
Bạn trả lời lời đúng!
Bạn đã đã trả là: đúng!
đã đã trả không đúng!
lời
Câu trả phảiđúnglời câu hỏi trước
Câu trả lời đúnglời câu hỏi trước
lời trả
Bạn phải trả là:
Bạn
khi tiếp tục!
khi tiếp tục!

Trả lời
Trả lời

Chọn lại
Chọn lại