Bài giảng bài 14 tiết 25: Mạch có R,L,C mắc nối tiếp Vật lý 12

CHƯƠNG III:

DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU
Trương THCS & THPT Dương Văn An
Giáo viên: Nguyên Ngoc Vinh
Tô: Lý – Công nghệ


TIẾT 25 – BÀI 14.

MẠCH CÓ R, L, C MẮC NỐI TIẾP


TIẾT 25 – BÀI 14.
MẠCH CÓ R, L, C MẮC NỐI TIẾP
I/ PHƯƠNG PHÁP GIẢN ĐỒ FRE-NEN
R1
i

R2

U1

R3

Rn

U2

U3

UN

Hiệu điện thế trong
mạch điện một chiều
được tính bằng biểu
thức nào?

U = U1+ U2 + U3 + … + UN


TIẾT 25 – BÀI 14.
MẠCH CÓ R, L, C MẮC NỐI TIẾP
I/ PHƯƠNG PHÁP GIẢN ĐỒ FRE-NEN
1/ Định luật về điện áp tức thời.
Trong mạch xoay chiều gồm nhiều đoạn mạch mắc
nối tiếp thì điện áp tức thời giữa hai đầu của đoạn
mạch bằng tổng đại số các điện áp tức thời giữa hai
đầu của từng mạch ấy.
R
A

L
M

C
N

uAB = uAM + uMN + uNB

B

Bài 14. MẠCH CÓ R, L, C MẮC NỐI TIẾP
I- Phương pháp giản đồ Fre-nen
1. Định luật về điện áp tức thơi.
2. Phương pháp giản đồ Fre-nen.

* Biểu diễn mỗi đại lượng
xoay chiều hình sin bằng
một vecto quay có độ dài tỉ
lệ với giá trị hiệu dụng của
đại lượng đó.
* Phép cộng đại số các đại lượng
xoay chiều hình sin cùng tần số
được thay thế bằng phép tổng
hợp các vecto quay tương ứng.

VÍ DỤ:

u = u1 + u2 +….+ un

u
r
ur
u
u↔U
u1 ↔ Uu
u1r
u
ur

u
u2 ↔ U2 un ↔ Un
u u u
r r
r
u
r
U = U1 + U 2 + ... + U n


Hãy biểu diễn các đại lượng u, i đối
với từng đoạn mạch xoay chiều chỉ có
R, chỉ có L hoặc chỉ có C


NHĨM

MẠCH

R

Nhóm 1

uR và
i……………

BIỂU THỨC
i = I 2 cos(ωt)(A)
u R = ............................

C

ĐỊNH LÂT
ƠM

GIẢN ĐỒ VECTƠ

r
I
r
I

i = I 2 cos( ωt)(A)

Nhóm 2

uC …………….so
với i

u C = .........................

i = I 2 cos( ωt)(A)

Nhóm 3

uL ……………so
với i

u L = .........................

r
I


NHĨM

MẠCH

R

Nhóm 1

uR và cùng pha
i……………

BIỂU THỨC
i = I 2 cos( ωt)(A)
u R = U R 2 cos( ωt)(V)

i = I 2 cos( ωt)(A)

uC …………….so
trễ pha π/2
với i

π
u C = U C 2 cos( ωt − )(V)
2

uLsớm pha π/2

……………so
với i

I = UC/ZC
⇒UC = I.ZC
Với ZC = 1/ωC.

i = I 2 cos( ωt)(A)

Nhóm 3

I = UR/R
⇒UR = I.R

GIẢN ĐỒ VECTƠ

r
I

u
r
U
R
r

I

C
Nhóm 2

ĐỊNH LÂT
ƠM

π
u L = U L 2 cos( ωt + )(V)
2

I = UL/ZL
⇒ UL = I.ZL
Với ZL = ωL.

u
r
U
C

u
r
U
L

r
I


2/ Phương pháp giản đồ Fre-nen.
Mạch

Các véc tơ quay
U và I

R

Định luật Ôm

I

UR = RI
UR

u, i cùng pha
C
I
u trễ pha

π

2

so với i
UC

i sớm pha π 2 so với u
L

UL
u sớm pha
i trễ pha

π

π
2

2

so với i
so với u

I

UC = ZCI

I
UC
UL

UL = ZLI
I


TIẾT 25 – BÀI 14.
MẠCH CÓ R, L, C MẮC NỐI TIẾP
I/ PHƯƠNG PHÁP GIẢN ĐỒ FRE-NEN
1/ Định luật về điện áp tức thơi.
2/ Phương pháp giản đồ Fre-nen.

C2: Giải thích vị trí
tương hỗ của các véc tơ
quay trong bảng 14.1

TIẾT 25 – BÀI 14.
MẠCH CÓ R, L, C MẮC NỐI TIẾP
I/ PHƯƠNG PHÁP GIẢN ĐỒ FRE-NEN
1/ Định luật về điện áp tức thơi.
2/ Phương pháp giản đồ Fre-nen.
II/ MẠCH CĨ R, L, C MẮC NỐI TIẾP
1/ Định luật Ơm cho đoạn mạch có R, L, C mắc nối tiếp.
Tổng trở
R

A

L

M

C

N

* Điện áp tức thời giữa hai đầu đoạn mạch:

u = U 2 cos ωt

B


TIẾT 25 – BÀI 14.

MẠCH CÓ R, L, C MẮC NỐI TIẾP
I/ PHƯƠNG PHÁP GIẢN ĐỒ FRE-NEN
1/ Định luật về điện áp tức thơi.
2/ Phương pháp giản đồ Fre-nen.
II/ MẠCH CÓ R, L, C MẮC NỐI TIẾP
R
A

L
M

C
N

B

u = U 2 cos ωt
* Hệ thức giữa các điện áp tức thời trong mạch:

u = u R + u L + uC



uR = U 0 R cosωt

π

uC = U 0C cos(ωt − )

2


π

uL = U 0 L cos(ωt + )


2

* Biểu diễn các điện áp tức thời bằng các véc tơ quay thì hệ
thức đại số chuyển thành hệ thức véc tơ:

u
r
u uu u r u u
r
u
r u
U = U R + U L + UC

Trong đó: UR=R.I

UC=ZC.I

UL=ZL.I


Giả sử UL > UC hay Z L > Z C
ur
u
UL

ur
u
U

u r uu
u u
r
(U L + U C )

O

uu
u
r
UC

ϕ
uu
u
r
UR

r
I


TIẾT 25 – BÀI 14.
MẠCH CÓ R, L, C MẮC NỐI TIẾP
I/ PHƯƠNG PHÁP GIẢN ĐỒ FRE-NEN
1/ Định luật về điện áp tức thơi.

2/ Phương pháp giản đồ Fre-nen.
II/ MẠCH CĨ R, L, C MẮC NỐI TIẾP
1/ Định luật Ơm cho đoạn mạch có R, L, C mắc nối tiếp.
Tổng trở
R

A

Tổng trở:

L

M

C

N

Z = R 2 + (Z L − ZC )2

Định luật Ôm:

I =

U
Z

B

TIẾT 25 – BÀI 14.
MẠCH CÓ R, L, C MẮC NỐI TIẾP
I/ PHƯƠNG PHÁP GIẢN ĐỒ FRE-NEN
1/ Định luật về điện áp tức thơi.
2/ Phương pháp giản đồ Fre-nen.
II/ MẠCH CĨ R, L, C MẮC NỐI TIẾP
1/ Định luật Ơm cho đoạn mạch có R, L, C mắc nối tiếp.
Tổng trở
2/ Độ lệch pha giữa điện áp và dòng điện.

U L − U C Z L − ZC
tan ϕ =
=
UR
R
*NÕu ZL > ZC thì ϕ > 0

u sím pha h¬n i gãc ϕ

*NÕu ZL < ZC thì ϕ < 0

u trễ pha h¬n i gãc ϕ


TIẾT 25 – BÀI 14.
MẠCH CÓ R, L, C MẮC NỐI TIẾP
I/ PHƯƠNG PHÁP GIẢN ĐỒ FRE-NEN
1/ Định luật về điện áp tức thơi.
2/ Phương pháp giản đồ Fre-nen.
II/ MẠCH CĨ R, L, C MẮC NỐI TIẾP

1/ Định luật Ơm cho đoạn mạch có R, L, C mắc nối tiếp.
Tổng trở
2/ Độ lệch pha giữa điện áp và dòng điện.
3/ Cộng hưởng điện.
*NÕu ZL= ZC thì tanϕ = 0 nên ϕ = 0 i cïng pha víi u. Ta có: Z = R

I = Imax mạch có hiện tợng céng hëng ®iƯn
I =

U
1
=> Lω =
R
Cω

Điều kiện có cộng hưởng:

Z L = Z C ⇔ Lω =

1
hayω 2 LC = 1
Cω


4. Hiện tợng cộng hởng trong đoạn mạch R-L-C

I = Imax mạch có hiện tợng cộng hởng điện
Có :

I=

U
U
=
Z
R 2 + (Z L − ZC )2

I=

U
1
⇔ Lω =
R
Cω

*Khi L, C thoả mÃn điều kiện trên thi : I = Imax = U/ R
Lóc ®ã u,i cïng pha


Các chú ý
+ Nếu cuộn dây có điện trở thuần R0 thỡ ta tách làm hai phần tử R0 nối tiÕp víi L
R

R0,L

Khi ®ã: Z = ( R + R ) 2 + ( Z − Z ) 2
0
L
C

C

Z L ZC
tan =
R + R0

Coi nh
R
+ Nếu

R0

L

C

trong đoạn mạch ta xét thiếu phần tử nào thỡ trong

công thức ta cho phần tử đó bằng không
Ví dụ: Mạch

có R- L nèi tiÕp :

Ta cho : ZC = 0 ; U0c = 0 ; UC = 0

Khi đó:

U 0 = U 02R + U 0 L 2

2

U = U R + U L2

R

L

U0L U L ZL
tan ϕ =
=
=
U0R U R
R

Z = R2 + ZL2


ur
u
UL

u
r
U

+ u :luôn


uu
u
r

UR

sớm pha so i

i

uur
u
UR

VD: Mạch chỉ có R- C

R
+ u :luôn

uur
u
UC

C

i



uu
r
U0

trễ pha so i

VD:Mạch chỉ có L- C
L

C

ur
u
UL
ur
u
U

+UL > UC ⇒ ϕ = π/ 2
+UL < UC ⇒ ϕ = - π/ 2

I
uu
u
r
UC


củng cố
Cõu 1: Cờng độ dòng điện luôn luôn sớm pha hơn hiệu điện thế ở hai đầu đoạn

mạch khi
A. đoạn mạch có R và C mắc nối tiếp
tiếp
C. đoạn mạch có R và L mắc nối tiếp

B. đoạn mạch có L và C mắc nối
D. đoạn mạch chỉ có cuộn cảm L

Câu 2: Trong mạch điện xoay chiều chỉ có L (cuộn dây thuần cảm)và C nối tiếp .
Trong trờng hợp nào thi hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch sớm pha hơn cờng độ
dòng điện .
A. ZL < Zc
B. ZL > ZC
C. ZL = ZC
D. ZL=0,5ZC
Câu 3: đặt vào hai đầu đoạn mạch RLC nối tiếp một hiệu ®iƯn thÕ xoay chiỊu thi
®é lƯch pha cđa hiƯu ®iƯn thế u với cờng độ dòng điện i trong mạch đợc tính theo
công thức :
A.
B.
C.
D.
tg =

L
R

1
C

tg =

ỏp ỏn ỳng:

C + ω L
R

1-A

tgϕ =

ωC −
R

1
ωL

2-B

tgϕ =

ωC −

3-A

R

1
Lω