44 bài giảng vật lí 12 theo từng chuyên đề (9)

Thao giảng chào mừng ngày thành
lập Quân đội Nhân dân Việt Nam
22/12
Bài 28:
MẠCH CÓ R, L, C MẮC NỐI TIẾP.
MẠCH CÓ R, L, C MẮC NỐI TIẾP.
CỘNG HƯỞNG ĐIỆN
CỘNG HƯỞNG ĐIỆN
Giáo viên giảng dạy: Trương Chí Hiền
Trường THPT Đông Hà


Thao giảng chào mừng ngày thành lập Quân đội nhân dân
Việt Nam 22/12
KIỂM TRA BÀI CŨ
1. Nêu mối quan hệ giữa hiệu điện thế và cường độ dòng điện xoay
chiều trong các loại đoạn mạch: chỉ chứa điện trở thuần R hoặc chỉ
chứa cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm L hoặc chỉ chứa tụ điện có
điện dung C?
2. Nêu biểu thức định luật Ôm cho các loại đoạn mạch điện xoay
chiều: chỉ chứa điện trở thuần R hoặc chỉ chứa cuộn dây thuần
cảm có độ tự cảm L hoặc chỉ chứa tụ điện có điện dung C?


Loại đoạn
mạch
Cường độ dòng
điện
Hiệu điện thế
Định luật

Ôm
Chỉ chứa
điện trở
thuần R
Chỉ chứa tụ
điện có điện
dung C
Chỉ chứa
cuộn dây
thuần cảm có
độ tự cảm L
)V)(
2
tcos(Uu
C0C
π
−ω=
Thao giảng chào mừng ngày thành lập Quân đội Nhân dân
Thao giảng chào mừng ngày thành lập Quân đội Nhân dân
Việt Nam 22/12
Việt Nam 22/12
)V)(
2
tcos(Uu
L0L
π
+ω=
R
U
I

R
=
)V)(tcos(Uu
R0R
ω=
C
C
Z
U
I =
L
L
Z
U
I =
)A)(tcos(Ii
0
ω=
)A)(tcos(Ii
0
ω=
)A)(tcos(Ii
0
ω=


Thao giảng chào mừng ngày thành lập Quân đội Nhân dân
Thao giảng chào mừng ngày thành lập Quân đội Nhân dân
Việt Nam 22/12
Việt Nam 22/12

Bài 28: MẠCH CÓ R, L, C MẮC NỐI TIẾP. CỘNG HƯỞNG ĐIỆN
1. Các giá trị tức thời
A
R M N
L
B
C
u
R
u
L
u
C
u
Đặt vào hai đầu đoạn mạch một điện áp xoay chiều u có tần số góc ω.
Trong mạch có dao động điện cưỡng bức với tần số góc ω
Giả sử cường độ dòng điện trong đoạn mạch có biểu thức: i=I
0
cosωt (A)
Điện áp tức thời giữa hai đầu AM, MN, NB
)V(tcosUtcosRIuu
R00AMR
ω=ω==
)V)(
2
tcos(U)
2
tcos(LIuu
L00MNL
π

+ω=
π
+ωω==
)V)(
2
tcos(U)
2
tcos(
C
I
uu
C0
0
NBC
π
−ω=
π
−ω
ω
==
Điện áp tức thời giữa hai đầu A, B: u = u
R
+ u
L
+ u
C



Thao giảng chào mừng ngày thành lập Quân đội Nhân dân

Thao giảng chào mừng ngày thành lập Quân đội Nhân dân
Việt Nam 22/12
Việt Nam 22/12
2. Giản đồ Fre-nen. Quan hệ giữa cường độ dòng điện và điện áp
a. Giản đồ Fre-nen
Biểu diễn các vectơ quay
C
C
L
L
R
R
Uu,Uu,Uu,Uu ↔↔↔↔
(∆)0
L
U

R
U
C
U

CL
UU

+
U

ϕ
(∆)0

L
U

R
U
C
U

U

ϕ
CL
UU

+
Trường hợp U
L
> U
C
Trường hợp U
L
< U
C

CLR
UUUU ++=
Điện áp giữa hai đầu A, B:
Bài 28: MẠCH CÓ R, L, C MẮC NỐI TIẾP. CỘNG HƯỞNG ĐIỆN

Thao giảng chào mừng ngày thành lập Quân đội Nhân dân
Thao giảng chào mừng ngày thành lập Quân đội Nhân dân
Việt Nam 22/12
Việt Nam 22/12
2. Giản đồ Fre-nen. Quan hệ giữa cường độ dòng điện và điện áp
b. Định luật Ôm cho đoạn mạch RLC nối tiếp. Tổng trở
(∆
)
0
L
U

R
U
C
U

CL
UU

+
U

ϕ
CLR
UUUU ++=
Ta có
2
CL
2

R
)UU(UU −+=
2
2
2
CL
2
C
1
LR
U
)ZZ(R
U
I






ω
−ω+
=
−+
=
2
2
C
1
LRZ







ω
−ω+=
Đặt
Z
U
I =
Công thức định luật Ôm cho đoạn mạch xoay chiều có RLC nối tiếp
Với Z được gọi là tổng trở của đoạn mạch xoay chiều có tần số góc
ω
Bài 28: MẠCH CÓ R, L, C MẮC NỐI TIẾP. CỘNG HƯỞNG ĐIỆN


Thao giảng chào mừng ngày thành lập Quân đội Nhân dân
Thao giảng chào mừng ngày thành lập Quân đội Nhân dân
Việt Nam 22/12
Việt Nam 22/12
2. Giản đồ Fre-nen. Quan hệ giữa cường độ dòng điện và điện áp
(∆
)
0
L
U

R

U
C
U

CL
UU

+
U

ϕ
c. Độ lệch pha của điện áp so với cường độ dòng điện
R
C
1
L
U
UU
tan
R
CL
ω
−ω
=
−
=ϕ
Với ϕ là độ lệch pha của u so với i
0
C
1

L >ϕ⇒
ω
>ω
+ Nếu đoạn mạch có tính cảm kháng

Điện áp giữa hai đầu đoạn mạch nhanh pha so với cường độ
dòng điện trong mạch.
* Các trường hợp:
0
C
1
L <ϕ⇒
ω
<ω
+ Nếu đoạn mạch có tính dung kháng
Điện áp giữa hai đầu đoạn mạch trễ pha so với cường độ dòng điện trong mạch.
Bài 28: MẠCH CÓ R, L, C MẮC NỐI TIẾP. CỘNG HƯỞNG ĐIỆN


Thao giảng chào mừng ngày thành lập Quân đội Nhân dân
Thao giảng chào mừng ngày thành lập Quân đội Nhân dân
Việt Nam 22/12
Việt Nam 22/12
3. Cộng hưởng điện
Bài 28: MẠCH CÓ R, L, C MẮC NỐI TIẾP. CỘNG HƯỞNG ĐIỆN
+ Hiện tượng cộng hưởng
điện là gì?
+ Khi nào xảy ra hiện
tượng cộng hưởng điện?
+ Nếu giá trị của điện áp hiệu dụng giữa hai đầu đoạn mạch không đổi

+ Thay đổi tần số góc ω đến giá trị sao cho

0
C
1
L =
ω
−ω
Có hiện tượng cộng hưởng điện
Khi có hiện tượng cộng hưởng thì:
+ Tổng trở của đoạn mạch: Z
min
=R
+ Cường độ hiệu dụng của dòng
điện
+ Các điện áp U
0C
=U
0L
và u
C
, u
L
ngược pha nhau nên triệt tiêu.
+ Điện áp U=U
R
hay U
0
=U
0R

R
U
I
max
=
+ Cường độ dòng điện i biến đổi đồng pha với điện áp u
Điều kiện để xảy ra hiện tượng cộng hưởng trong đoạn mạch xoay chiều
RLC nối tiếp
LC
1
=ω


Thao giảng chào mừng ngày thành lập Quân đội Nhân dân
Thao giảng chào mừng ngày thành lập Quân đội Nhân dân
Việt Nam 22/12
Việt Nam 22/12
Bài 28: MẠCH CÓ R, L, C MẮC NỐI TIẾP. CỘNG HƯỞNG ĐIỆN
I
0
ω
LC
1
0
=ω


Thao giảng chào mừng ngày thành lập Quân đội Nhân dân
Thao giảng chào mừng ngày thành lập Quân đội Nhân dân
Việt Nam 22/12

Việt Nam 22/12
BÀI TẬP CỦNG CỐ
Bài 1: Dung kháng của một đoạn mạch RLC nối tiếp đang có giá trị
nhỏ hơn cảm kháng. Ta làm thay đổi chỉ một trong các thông số của
đoạn mạch bằng các cách nêu sau đây, cách nào có thể làm cho hiện
tượng cộng hưởng điện xảy ra?
A. Tăng điện dung của tụ điện
B. Tăng hệ số tự cảm của cuộn dây
C. Giảm điện trở thuần của đoạn mạch
D. Giảm tần số dòng điện


Thao giảng chào mừng ngày thành lập Quân đội Nhân dân
Thao giảng chào mừng ngày thành lập Quân đội Nhân dân
Việt Nam 22/12
Việt Nam 22/12
BÀI TẬP CỦNG CỐ
Bài 2: Điện áp giữa hai đầu một đoạn mạch RLC nối tiếp sớm pha
π
/
4
rad so với dòng điện. Phát biểu nào sau đây đúng đối với đoạn mạch
này?
A. Tần số dòng điện trong mạch nhỏ hơn giá trị cần để xảy ra
cộng hưởng.
B. Tổng trở của đoạn mạch bằng hai lần điện trở thuần của mạch
C. Hiệu số giữa cảm kháng và dung kháng bằng điện trở thuần
của đoạn mạch
D. Điện áp giữa hai đầu điện trở thuần sớm pha π/4 so với điện áp
giữa hai bản tụ điện

Thao giảng chào mừng ngày thành lập Quân đội Nhân dân
Thao giảng chào mừng ngày thành lập Quân đội Nhân dân
Việt Nam 22/12
Việt Nam 22/12
BÀI TẬP CỦNG CỐ
Bài 3: Cho đoạn mạch RLC nối tiếp có R=50Ω; L=159mH; C=31,8µF.
Điện áp giữa hai đầu đoạn mạch có biểu thức u=120cos100πt(V).
Tổng trở của đoạn mạch có giá trị:
A. 50Ω
B. 100Ω
D. Giá trị khác
C. Ω
250


Thao giảng chào mừng ngày thành lập Quân đội Nhân dân
Thao giảng chào mừng ngày thành lập Quân đội Nhân dân
Việt Nam 22/12
Việt Nam 22/12
BÀI TẬP CỦNG CỐ
Bài 3: Cho đoạn mạch RLC nối tiếp có R=50Ω; L=159mH; C=31,8µF.
Điện áp giữa hai đầu đoạn mạch có biểu thức u=120cos100πt(V).
Biểu thức của cường độ dòng điện tức thời qua đoạn mạch là:
)A(
4
t100cos22,1i.A







π
+π=
)A(
4
t100cos22,1i.B






π
−π=
)A(
3
t100cos22,1i.C






π
−π=
)A(
3

t100cos22,1i.D






π
+π=


Thao giảng chào mừng ngày thành lập Quân đội Nhân dân
Thao giảng chào mừng ngày thành lập Quân đội Nhân dân
Việt Nam 22/12
Việt Nam 22/12
HƯỚNG DẪN NGHIÊN CỨU BÀI MỚI:
Công suất của dòng điện xoay chiều. Hệ số công suất
- Ôn lại kiến thức công và công suất của dòng điện không đổi.
- Vận dụng công thức
[ ]
)bacos()bacos(
2
1
bcos.acos ++−=
để tính công suất tức thời và công suất trung bình
- Nắm được cách biểu diễn Fre-nen điện áp xoay chiều để tìm hệ
số công suất cosϕ
- Tìm hiểu thực tế việc nâng cao hệ số công suất cosϕ để tiết
kiệm điện năng