Tải bản đầy đủ (.doc) (15 trang)

Su dung gian do vecto de giai bt dien xoay chieu

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (200.5 KB, 15 trang )

<span class='text_page_counter'>(1)</span><div class='page_container' data-page=1>

<b>Dùng phơng pháp giản đồ véctơ</b>
<b>để giải bài toán điện xoay chiều</b>


<b>I. đặt vấn đề</b>


Điện xoay chiều là một phần rất quan trọng trong Vật lý 12, hầu nh có mặt
trong tất cả các đề thi vào đại học cao đẳng. Các bài toán điện xoay chiều rất phong
phú và đa dạng, có thể dùng phơng pháp đại số hoặc phơng pháp giản đồ véc tơ để
giải. Tuy nhiên trong thực tế giảng dạy tôi thấy khi đa ra phơng pháp giản đồ véc tơ
để giải bài tốn thì ban đầu học sinh thờng "ngại" dùng hoặc với một số thì hiệu quả
khơng cao. Thực ra nếu biết khai thác triệt để những tính chất hình học (tam giác
vng, tam giác cân, tam giác đều,hình vng, hình chữ nhật, hình thoi…các hệ
thức lợng trong tam giác) trong các giản đồ véc tơ thì việc tính tốn thờng ngắn gọn
và không phức tạp, giảm bớt đợc sự nhầm lẫn vì tránh đợc việc phải giải các phơng
trình hoặc hệ phơng trình phức tạp, cồng kềnh.


Đặc biệt với các bài toán cho nhiều hiệu điện thế, nhiều độ lệch pha, các bài
toán về cực trị đối với uL, uc, viết các phơng trình hiệu điện thê, cờng độ dịng điện..


thì việc giải bằng phơng pháp giản đồ véc tơ thờng đơn giản hơn rất nhiều so với
phơng pháp đại số và tránh đợc sự nhầm lẫn về sự nhanh pha hay chậm pha giữa các
hiệu điện thế và dòng in.


Sở dĩ học sinh còn cha "mặn mà" với phơng pháp này vì:


+ Ngy nay vic s dng mỏy tính với nhiều chức năng tính tốn, có thể giải
đợc cả phơng trình bậc hai, hệ phơng trình… hỗ trợ nhiều cho việc học của các em.
Tuy nhiên cũng dẫn đến một hệ quả không tốt là các em "lời" tính tốn, suy luận
logíc bị hạn chế. Vì vậy nếu phải chọn lựa giữu việc lập các phơng trình để giải và
một bên là vẽ hình và khai thác triệt để hình để tính tốn thi cách thứ nhất vẫn sẽ đ
-ợc u tiên hơn.



+ Kiến thức hình học đối với các hình có thể xuất hiện trong giản đồ véc tơ
của các em nhiều chỗ bị "hổng" hoặc do khơng dùng thờng xun nên qn, vì vậy
việc hoc sinh lớp 12 khơng biết tính đờng chéo hình thoi hoặc phải dùng đến định
lý Pitago để tính đờng chéo hình vng là khơng ít. Cùng với đó là sự mai một về
hệ thức lợng trong tam giác, các kiến thức về véc tơ… khiến các em gặp khó khăn.


</div>
<span class='text_page_counter'>(2)</span><div class='page_container' data-page=2>

véctơ quay (từ chơng trớc) thì đến giờ bài tập dù không muốn giáo vên cũng đành u
tiên hơn cho phơng pháp đại số vì nó cũng gắn liền với các biểu thức định luật Ôm
hoặc những biểu thức đã rút ra đợc từ bài lý thuyết (mà thực chất cũng đợc xây
dựng trên chính giản đồ véctơ), hơn nữa lại đợc nhiều học sinh hởng ứng hơn.


+ Với cơ chế thị trờng nh hiện nay có rát nhiều sách tham khảo phục vụ cho
chơng trình học của các em, nhng hầu nh khơng có quyển sách nào hoăc một
chuyên đề nào bàn riêng về vấn đề sử dụng phơng pháp giản đồ véc tơ để giải bài
toán điện xoay chiều.


Chính vì các lý do trên đã thơi thúc tơi đi sâu tìm hiểu và viết đề tài <b>"Dùng</b>
<b>phơng pháp giản đồ véctơ để giải các bài toán điện xoay chiều".</b>


<b>II. giải quyết vấn đề</b>


<b>A. C¬ së lý thuÕt</b>


Để học sinh có kỹ năng vận dụng giản đồ véc tơ vài giải quyết tốt các bài tập
điện xoay chiều trớc hết cần trang bị cho học sinh cơ sở lý thuyết là các kiến thức
cơ bản có liên quan, sau đó đa ra các bài tốn để áp dụng. Cụ thể, về nội dung lý
thuyết cơ bản cần làm cho học sinh nắm chắc các nội dung sau:


1. Phơng pháp giản đồ véc tơ Frexnen:



+ Mỗi dao động điều hồ có phơng trình x = Asin(ωt + φ) đợc mơ tả nhờ một
véctơ <i>A</i> có độ lớn bằng A, hợp với trục làm gốc một góc φ và quay theo chiều


thuËn víi vËn tèc gãc b»ng ω.


+ Dùng giản đồ véctơ để tổng hợp 2,3… dao động điều hoà cùng phơng cùng
tần số.


+ Khi áp dụng vào mạch điện xoay chiều, các đại lợng hiệu điện thế u, cờng
độ dòng điện i đều là các dao động điều hồ, nên có thể biểu diễn chúng nhờ các
véctơ quay <i>U</i>0,<i>I</i>0 (hoặc tơng đơng <i>U</i>,<i>I</i> ).


2. Có hai cách vẽ giản đồ véc tơ:


<b>C¸ch 1</b>: Theo nh SGK: Quy các véc tơ <i>U</i> <sub> của các phần tử R,L,C về cùng</sub>


mt gc, vộc tơ tổng hợp đợc xác định bằng quy tắc hình bỡnh hnh.


<b>Cách 2</b>: Các véctơ <i>U</i> <sub> của các phần tử R, L, C "nối đuôi nhau", tức là véc t¬</sub>


này nối tiếp véctơ kia, véc tơ tổng đợc xác định bằng cách nối điểm gốc của véctơ
đầu tiên và ngọn của véctơ cuối cùng.


<b>Minh ho¹: </b>


L,r



<b> </b>

<b>N</b>

<b> </b>

C


<b> A</b>

<b> B</b>



<b> </b>

R



</div>
<span class='text_page_counter'>(3)</span><div class='page_container' data-page=3>

<b>C¸ch 1</b> <i>U<sub>L</sub></i> <i>Ud</i> <b>C¸ch 2 </b>


<b> </b>


<i>U<sub>r</sub></i> <i>UR</i>


0 A


<i>U</i>


<i>UMB</i>


<i>UC</i>


NÕu m¹ch cã nhiều phần tử R,L,C, bài toán tìm cực trị của UL hc UC khi C


hoặc L thay đổi thì cách vẽ thứ hai sẽ thuận lợi hơn vì hình vẽ đơn giản và dễ thấy
quan hệ về góc (pha) của các phần tử.


3. Các công thức lợng giác: Định lý hàm số sin, cosin, hệ thức trong tam
giác, các tính chất về tam giác đều, cân, vng, hình chữ nhật, hình thoi. Giáo viên
có thể nhắc lại từ khi luyện về tổng hợp các dao động điều hoà bằng phơng pháp
giản đồ véctơ. Những kiến thức này hoàn tồn khơng khó đối với học sinh mà chỉ
do học sinh quên hoặc nhầm lẫn nên sẽ không mất nhiều thời gian.



4. Mối quan hệ về pha giữa các đại lợng u với i; Định luật Ôm đối với các giỏ
tr hiu dng.


<b>b. các ví dụ</b>


<b>Ví dụ 1: </b>Cho mạch ®iƯn xoay chiỊu nh h×nh vÏ


BiÕt: i = 2sin(100πt) A;


uAM = 40 2 sin (100πt + π/3) V;


u lệch pha so với i là /6. Tìm R, r, C?


<b>Giải</b>


Vì mạch không có tụ C nên u sím pha h¬n i.


3


<b> A</b>



<b> </b>

<b>M</b>

<b> </b>

<b> B</b>


<b> </b>

R



L,r



<i>R</i>


<i>U</i>

<i><sub>U</sub></i>

<i><sub>r</sub></i>



M


N


<i>L</i>

<i>U</i>



<i>C</i>


<i>U</i>



<i>U</i>



<i>L</i>


<i>U</i>

<i>U</i>

<i>AM</i>

<i>U</i>



</div>
<span class='text_page_counter'>(4)</span><div class='page_container' data-page=4>

L,r



<b> </b>

<b>N</b>

<b> </b>

C


<b> A</b>

<b> B</b>



<b> </b>

R



<b> </b>

<b>M</b>

<b> </b>



UL =
2



3


40 <sub>V</sub> <sub>Z</sub>


L = 20 3 Ω L = 0,2 3


 H


Lấy trục i làm gốc ta có giản đồ véc tơ
Ta có: I = 1 A


+ Ur = UAM cos π/3 = 20 V  r = 20 Ω


+ UL = Usin π/6 = UAMsin π/3 <b>*</b>




 
+ Tõ * ta cã U = 2UL = 40 3V


Vµ UR + Ur = Ucos π/6 = 60 V


Suy ra R + r = 60 Ω.  <sub>R = 40 Ω.</sub>


<b>VÝ dô 2: </b>Cho mạch điện xoay chiều nh hình vẽ. Tần số dòng điện là f


Cho:


UAB = 2UAM = 4UNB = 200V. Viết biểu thức UAM, lấy gốc thời gian của cờng độ dịng



®iƯn? BiÕt UAB trïng pha víi i.


<b>Gi¶i</b>


Cã: + UAM = 100 V; uAM trïng pha víi i


+ UNB = 50 V; uNB chËm pha π/2 so víi i.


+ UMN sím pha so víi i gãc φ.


Ta có giản đồ véc tơ
Từ giản đồ véc tơ ta có:


UMNCosφ + UAM = UAB; Cosφ = 100<b>/</b>UMN (1)


UMNSinφ = UNB; Sinφ = 50<b>/</b>UMN (2)


Tõ (1) vµ (2): UMN = 50 5 V ; tgφ = 1/2


VËy biĨu thøc cđa uMN lµ: uMN = 50 10 sin (2πft + φ) V; Víi tgφ = 1/2


<b>Ví dụ 3:</b>(Đề thi tuyển sinh Đại học, Cao đẳng toàn quc - 2002)


Cho mạch điện xoay chiều nh hình vẽ.


Hiu điện thế uAB ở hai đầu mạch có tần số 100Hz và giá trị hiệu dụng không đổi U.

L



<b> </b>

<b>N</b>


<b> </b>

C


<b> A</b>

<b><sub> B</sub></b>



<b> </b>

<b>M</b>

<b> </b>



R


2


R


1


<i>MN</i>


<i>U</i>



<i>AM</i>


<i>U</i>

<i>U</i>

<i><sub>AB</sub></i>


<i>I</i>



</div>
<span class='text_page_counter'>(5)</span><div class='page_container' data-page=5>

U =




cos



<i>I</i>
<i>P</i>


=
120V


R<b>1</b>

=

<i><sub>I</sub></i>2
<i>P</i>


= 200 Ω; tgφ = 3


1




<i>R</i>
<i>ZL</i>


L =


<i>f</i>


<i>Z<sub>L</sub></i>




2 = 


3



I =
1


1
<i>R</i>
<i>UR</i>


= 0,15 3A


1. Mắc Ampe kế có điện trở rất nhỏ vào M và N thì Ampe kế chỉ I = 0,3A,
dòng điện trong mạch lệch pha 600 <sub>so với u</sub>


AB, công suất toả nhiệt là P = 18W.


Cuộn dây thuần cảm. Tìm R1, L, U.


2. Mắc vôn kế cos điện trở rất lớn vào M và N thay cho Ampe kế thì vôn kế
chỉ 60V, hiệu điện thế trên vôn kế trễ pha 600 <sub>so với u</sub>


AB. Tìm R2,C?


<b>Giải</b>


1. Khi mắc Ampe kế vào M và N thì trong mạch chỉ còn R1, L nên hiệu điện


thế nhanh pha hơn dòng điện; = /3
P = UI Cosφ  <sub> </sub>





 <sub> Z</sub><sub>L</sub><sub> = 200</sub> 3 Ω
VËy:


2. Ký hiÖu UAM = U1; UMN = U2 = 60V. M¹ch cã R1, L, R2, C.


Ta có giản đồ véc tơ
U = 120V = 2U2


2 = 600; Tam giác OHN vuông tại H.


Do L, R1 vÉn nh tríc nªn φ1 = 600


Suy ra uAB nhanh pha so víi i gãc 600;


Gãc NOM = 300


U1 = Ucos 300 = 60 3 V


UR1 = U1cos 600 = 30 3 V




UR2 = U2cos 300 = 30 3 V ; R2 = UR2<b>/</b>I = 200 Ω


UC = UR2tg300  ZC = R2.1<b>/</b> 3 = 200/ 3 Ω


VËy: C = 1,38.10<b>- 15</b> <sub>F.</sub>


<b>VÝ dơ 4:</b>



Cho m¹ch điện nh hình vẽ


Cuộn dây thuần cảm; C = 15,9àF


Hiệu điện thế giữa hai đầu mạch có biểu thức: uAB = 200sin(100πt) V


<b> </b>

L

<b><sub> </sub></b>

<sub>C</sub>


<b> A</b>

<b> </b>

R

<b> B</b>



<i>L</i>

<i>U</i>



<i>C</i>


<i>U</i>



1


<i>U</i>



2


<i>U</i>

<i>U</i>

<i>R</i>2


1


<i>R</i>



<i>U</i>

<i>I</i>



0


M


N


H
φ


1


φ


</div>
<span class='text_page_counter'>(6)</span><div class='page_container' data-page=6>

I =
<i>C</i>
<i>C</i>


<i>Z</i>
<i>U</i>


= 1A


U =


2


<i>Uo</i>



= 120V  U = UL


Cos


<i>Zx</i>
<i>Rx</i>


<i>X</i> 


  RX = ZX. cos<i>X</i> = .cos /6
<i>I</i>


<i>Ux</i>


tg<i>X</i> = <b></b>


<i>-Zx</i>
<i>Rx</i>


= <b></b>


-3


T×m R, L biết hiệu điện thế giữa hai bản tụ là: uC = 200 2sin(100πt - π/4) V.


<b>Gi¶i</b>


Vì uC chậm pha hơn i góc π/2; theo đề ra uC chậm pha hn u gúc /4 nờn gin vộc


tơ nh hình vÏ:



Tõ tam gi¸c OMN cã:


UR = Ucos  = 100 2 cos /4 = 100V.


Tam giác OMN vuông cân nên:
UC - UL = UR UL = UC - UR = 100V


<b>VËy</b>: R = UR/I = 100 Ω;


ZL = UL/I = 100 Ω  L = 1/π H.
<b>VÝ dô 5:</b>


Cuộn dây chỉ có hệ số tự cảm L = 0,636 H mắc nối vào đoạn mạch X rồi áp
hai đầu cả đoạn mạch vào một hiệu điện thế u = 120 2sin (100t) V thỡ cng


dòng điện qua cuộ dây lµ i = 0,6 2 sin (100πt - π/6) A


a. Tìm hiệu điện thế hiệu dụng ux giữa hai đầu ®o¹n m¹ch x.


b. Đoạn mạch x gồm hai trong ba phần tử . Điện trở Rx, cuộn dây chỉ có độ tự


cảm Lx tụ điện có điện dung Cx mắc nối tiếp. Hãy xác định hai trong ba phần tử đó?


<b>Gi¶i</b>


<b>a.</b> ZL = ωL = 200 Ω; UL = I.ZL = 120V


Giản đồ véc tơ nh hình vẽ



Từ giản đồ ta có: tam giác OAB đều
(OA = OB, Góc AOB = 600<sub>). </sub>


<b>VËy: </b>UX = UL = 120V


<b>b</b>. Từ giản đồ ta thấy


+ UX trƠ pha h¬n i gãc: <i>X</i> /6


<b>Vậy:</b> Hai phần tử của X là RX vµ CX


+


RX = 173 Ω


6


<i>L</i>

<i>U</i>



<i>R</i>

<i>U</i>



<i>C</i>


<i>U</i>



<i>U</i>



0

<i>I</i>




M


N


P
φ
π/4


0 φ


φ


x


A


B


C


<i>L</i>

<i>U</i>



<i>X</i>

<i>U</i>



</div>
<span class='text_page_counter'>(7)</span><div class='page_container' data-page=7>

I =
<i>AM</i>
<i>AM</i>



<i>Z</i>
<i>U</i>


= <sub>2</sub> <sub>2</sub>


<i>L</i>
<i>AM</i>


<i>Z</i>
<i>r</i>


<i>U</i>



ZAM = <i>R</i>2<i>ZC</i>2 =


<i>I</i>


<i>U<sub>MB</sub></i> <sub>= 200 Ω</sub>


ZAB = (<i>R</i><i>r</i>)2 (<i>ZL</i>  <i>Zc</i>)2 =


<i>I</i>


<i>UAB</i> <sub> = 400</sub>




+



<b>VËy: </b> ZCX = 100 Ω; CX = 31,8. 10<b>-6(</b>F<b>)</b>


<b>VÝ dô 6:</b>Cho mạch điện nh hình vẽ


Biết: r = 100 3 ; L = 3<b>/</b> H;
Vôn kế có điện trở vô cùng lớn.
Đặt vào hai đầu A,B một hiệu điện
thế uAB = 120 2sin (100t) V thì


vôn kế chỉ 60 3<sub>V và hiệu điện thế </sub>


giữa hai đầu vôn kế nhanh pha hơn hiệu điện thế uAB góc /6. Tính R và C?


<b>Giải</b>


V gin vộc t theo cỏch 2


Ta cã: 2 cos /6


2
2




<i>MA</i>
<i>AB</i>
<i>AB</i>


<i>MB</i> <i>U</i> <i>U</i> <i>U</i>



<i>U</i>


<sub>U</sub><sub>MB</sub><sub> = 60V </sub>


Định luật ¤m: ; I = 0,3A.


 <sub> R</sub>2<sub> + Z</sub>2


C = 4.104 (1)




<b>VËy: (</b>100 3<sub> + R)</sub><b>2</b>

<sub>+ </sub>

<sub>(300 - Z</sub>


C)2

=

16.104 (2)


Tõ (1) vµ (2): R = 100 3 Ω;


ZC = 100 Ω  C = 31,8. 10<b>-6</b> F


<b>Ví dụ 7: </b>Cho mạch điện nh hình vẽ


uAB = 200 sin (100πt) V; i = 2 2 sin (100t - /12) A.


Các vôn kế V1, V2 chỉ cùng một giá trị, nhng uNB nhanh pha hơn uAN góc /2; điện


trở các vôn kế vô cùng lớn. Tính


<b>a.</b> R, L, R0 vµ L?



L,r

<b><sub> </sub></b>

C


<b> A</b>

<b> </b>

<b>M</b>

<b> </b>

<b> B</b>



R


<b>V</b>


L,R


0


<b> </b>

C


<b> A</b>

R

<b> </b>

<b>N</b>

<b><sub> B</sub></b>



<b>V</b>
<b>2</b>
<b>2</b>
<b>2</b>


<b>2</b>


<b>V</b>


A


M



B


<i>AM</i>

<i>U</i>



<i>MB</i>

<i>U</i>


<i>AB</i>

<i>U</i>



</div>
<span class='text_page_counter'>(8)</span><div class='page_container' data-page=8>

UAN = UNB =


2


<i>AB</i>


<i>U</i>


= 100 V
ZAN = ZNB =


<i>I</i>


<i>UNB</i> = 50 Ω


Cos


2
3






<i>AN</i>
<i>AN</i> <i><sub>Z</sub></i>


<i>R</i>


 ; R = 25 3


2
3




<i>AN</i>


<i>Z</i> Ω


φAN = - π/6  tgφAN =


2
3






<i>R</i>
<i>ZC</i>



Cos φNB =


<i>NB</i>


<i>Z</i>
<i>R</i><sub>0</sub>


=1<sub>2</sub>  <sub> R</sub><sub>0</sub><sub> = 25</sub>


tg 3


0





<i>R</i>
<i>Z<sub>L</sub></i>


<i>NB</i>


 <sub> </sub> <i>ZL</i> <i>R</i>0 325 3;  L = 0,138H


<b>b.</b> Công suất tiêu thụ của mạch?


<b>Giải</b>


<b>a. </b>uAN chậm pha hơn i (mạch có R,C)



uNB nhanh pha h¬n i (m¹ch cã R0, L)


Theo đề ra: UAN = UNB và UNB nhanh pha hơn UAN góc π/2


Ta có giản đồ vộct


+ Tam giác ANB vuông cân






<i>AN</i> = π/4 - π/12 = π/6






 <sub> Z</sub><sub>C</sub><sub> = 25 Ω; C = 127àF</sub>


+ Tính chất góc ngoài tam giác cho ta:
NB = φ + ABN = π/12 + π/4 = π/3




<b>b. </b>P = I<b>2</b> <sub>(R + R</sub>


0) = 273,2 W.


<b>Ví dụ 8:</b>(Trích đề thi đại học Quốc gia Hà Nội - 1998)



Cho mạch điện xoay chiều nh hình vẽ


t mt hiu điện thế có tần số 50Hz vào hai đầu M,Q thì vơn kế chỉ 90V. Khi đó
UMN lệch pha 1500 và UMP lệch pha 300 so với UNP, đồng thời UMN = UMP = UPQ<b>..</b>Cho


L,R


0

<b> </b>

C


<b> </b>

<b>M</b>

<b> </b>

<b>N</b>

<b> Q</b>



R


<b>V</b>


<b> </b>

<b>P</b>


A


B


N
φ


φ


AN


<i>AB</i>


<i>U</i>



φ


NB


<i>NB</i>


<i>U</i>



<i>AN</i>


</div>
<span class='text_page_counter'>(9)</span><div class='page_container' data-page=9>

<i>V</i>
<i>U</i>


<i>U</i> <i>NP</i>


<i>L</i> 45


2 




3
30
30
cos 0 


 <i>L</i>



<i>MN</i>


<i>U</i>


<i>U</i> V


2
2


0 ) ( )


( <i><sub>R</sub></i> <i><sub>R</sub></i> <i><sub>L</sub></i> <i><sub>C</sub></i>


<i>MQ</i> <i>U</i> <i>U</i> <i>U</i> <i>U</i>


<i>U</i>     = 90 V


I =


<i>R</i>
<i>U<sub>R</sub></i>




<i>I</i>
<i>U</i>


<i>Z</i> <i>L</i>


<i>L</i>  = <i><sub>U</sub></i> <i>R</i>



<i>U</i>


<i>R</i>
<i>L</i> <sub>.</sub>


= 15 3 


R = 30Ω. TÝnh hiƯu ®iƯn thÕ hiệu dụng UMQ và hệ số tự cảm L của cuộn dây<b>? </b>Vôn


kế có điện trở vô cùng lớn.


<b> Giải</b>


Da vào độ lệch pha giữa các hiệu điện thế so với nhau
và với dịng điện ta có giản đồ véctơ


+ Theo đề ra UMN = UMP nên tam giác MNP


là tam giác cân tại M, MH là đờng trung tuyến




UR0 = ULtg300 = 15 3V




UR = UPQ = UMN =30 3V


<b>VËy:</b>





+


 <sub> L = 0,0827 H, víi ω = 2πf = 100π rad/s.</sub>


<b>Ví dụ 9:</b>(Trích đề thi Cao đẳng s phạm Hà Nội - 1997)


Cho m¹ch ®iƯn xoay chiỊu


uAB = 120 2sin(100πt) V. HiƯu ®iƯn thÕ hiƯu dơng UAM = 120V vµ uAM sím pha so


với uAB là /2.


a. Viết biểu thức hiệu điện thế uAM, uMB?


b. cho R = 50 Ω. TÝnh L,C?


<b>Gi¶i</b>
<b>a.</b>


+ uAM = 120 2 sin(100πt + π/2) V.


+ Giản đồ véc tơ biểu diễn phơng trình


<i>AM</i>


<i>U</i> <sub>+ </sub><i>U<sub>MB</sub></i> <sub> = </sub> <i>U<sub>AB</sub></i>



9


<b> </b>

<b>A</b>


<b> </b>

<b>M</b>

<b> </b>

<b> </b>

<b>B</b>

<b> </b>

C


L,R


M


N


P
H
φ


MN


300
<i>R</i>

<i>U</i>



<i>L</i>

<i>U</i>



<i>C</i>


<i>U</i>




<i>I</i>



A


M


φ
φ<sub>AM</sub>


<i>AM</i>

<i>U</i>



<i>U</i>



<i>R</i>


</div>
<span class='text_page_counter'>(10)</span><div class='page_container' data-page=10>

tg   1 <i>Z</i> <i>R</i>50


<i>R</i>
<i>Z</i>
<i>U</i>
<i>U</i>


<i>L</i>
<i>L</i>


<i>R</i>
<i>L</i>
<i>AM</i>





ZC = <i>C</i> <i>F</i>


<i>U</i>
<i>U</i>
<i>I</i>
<i>U</i>


<i>R</i>
<i>C</i>


<i>C</i> <sub>100</sub> <sub>31</sub><sub>,</sub><sub>8</sub><sub>.</sub><sub>10</sub>6








tgα = 3 <sub>3</sub>


1


2 <sub> </sub>





<i>U</i>


<i>U</i>


UAN = <i>V</i>


<i>Sin</i>
<i>U</i>


60
2





Tam giác AMB vuông cântại A (vì uAM = uAB)


 <sub> φ = 45</sub>0 = π/<sub>4 </sub>


 <sub>u</sub><sub>MB</sub><sub> trƠ pha π/</sub><sub>4 </sub><sub>so víi u</sub><sub>AB</sub>


vµ UMB = <i>U</i>2<i>AM</i> <i>U</i>2<i>AB</i> = 120 2V  U0MB = 240V


<b>VËy:</b> uMB = 240 sin(100πt - π/4) V


<b>b.</b>


UR = UAMcosφAM = 120cos π/4 = 60 2 V


UL = UR = 60 2 V


<sub> L = 0,16H</sub>



<b>Ví dụ 10:</b> (Đề thi Đại học Ngoại thơng - 1998)


Cho mạch điện nh hình vẽ


uAB = 80 2sin(100t) V; R= 15 ; Các vôn kế lần lợt chỉ U1 = 30V; U2 = 30 3V


U3 = 100V; Điện trở của các vôn kế rất lớn, cuộn dây thuần cảm.


Vit biu thc ca cng độ dịng điện i; Tìm các giá trị C, L, R0?


<b>Gi¶i</b>


Giản đồ véc tơ nh hình vẽ


<b>* </b>ViÕt biÓu thøc i:
+


+ Theo đề ra: UAB = 80V; UNB = 100V


<sub> Tam giác BAN vuông tại A (theo Pitago)</sub>


L


<b> </b>

C


<b> </b>

<b>M</b>

<b><sub> </sub></b>

<b>N</b>

<b> B</b>



R



0


<b>V</b>


<b> </b>

<b>A</b>


R


<b>V</b> <b>V</b>


A M


B


N Q


H
φ


α


2


<i>U</i>



1


<i>U</i>



3


<i>U</i>



<i>U</i>



</div>
<span class='text_page_counter'>(11)</span><div class='page_container' data-page=11>

I = 2
<i>R</i>
<i>U<sub>R</sub></i>


A


ZC = 15 3


<i>I</i>


<i>U<sub>C</sub></i> <sub>Ω </sub>


 C = 122,5 µF


ZL = 46


<i>I</i>
<i>U<sub>L</sub></i>


 L = 0,146H


C = <i>F</i>




9


103


tg


3
1
180


60






<i>AM</i>
<i>MB</i>


<i>U</i>
<i>U</i>


   0,32rad


I = <i>UAM</i> = 2 A


 <sub> u</sub><sub>AB </sub><sub>sím pha h¬n i gãc φ = π/</sub><sub>2 - </sub><sub>/</sub><sub>3 = </sub><sub>/</sub><sub>6</sub>


Mặt khác


<b>Vậy: </b> i = 2 2sin(100πt - π/<sub>6</sub><sub>) A</sub>



<b>* </b>TÝnh C, L, R0.


+


+ Trong tam gi¸c ABH cã BH = UL - U2 = UABsinφ = 40V.  UL = 40 + 30 3




+ Trong tam giác vuông NQB có: 32 2
2


0 <i>L</i>


<i>R</i> <i>U</i> <i>U</i>


<i>U</i>   <sub> </sub>


 <sub> U</sub><sub>R0</sub><sub> = 39,19 V; R</sub><sub>0</sub><sub> = 19,6 .</sub>


<b>Ví dụ 11</b>:


Cho mạch điện nh hình vẽ


X là đoạn mạch gồm 2 trong số 3 phần tử R0, L0, C0 mắc nối tiếp. Đặt vào A,B một


hiu in th xoay chiu cú giỏ trị U khơng đổi.


Khi R = 90 Ω th× uAM = 180 2sin(100πt - π/2) V vµ uMB = 60 2sin(100πt) V.


a. ViÕt biÓu thøc uAB?



b. Xác định các phn t ca X v giỏ tr ca chỳng?


<b>Giải</b>


Theo bài ra uMB sím pha π/2 so víi uAM nªn uMB = ux nhanh pha h¬n i


 <sub> X chøa hai phÇn tư R</sub><sub>0</sub><sub>, L</sub><sub>0</sub><sub>. </sub>


Giản đồ véc tơ:


<b>a.</b> Trong tam giác vuông AMB có


2


<i>U</i> <sub> = </sub><i><sub>U</sub><sub>AM</sub></i>2 <sub></sub><i><sub>U</sub><sub>MB</sub></i>2 <sub> = 180</sub>2

<sub> + </sub>

<sub>60</sub>2<sub> </sub><sub></sub> <sub> U</sub><sub></sub><sub>190</sub><sub>V</sub>


 <sub> u</sub><sub>AB</sub><sub> sím pha so víi u</sub><sub>AM</sub><sub> gãc α</sub>


<b>VËy:</b> uAB = 190 2 sin(100πt - π/2 + 0,32) V


<b>b.</b> Ta cã ZC = 90 Ω = R


 <sub> U</sub><sub>C</sub><sub> = U</sub><sub>R</sub><sub>, tam gi¸c ANM vuông, cân</sub>


X


<b> </b>

<b>N</b>

<b> </b>

C



<b> A</b>

<b> B</b>



R



<b> </b>

<b>M</b>

<b> </b>



A


B


M
N


α φ
450


H


<i>R</i>

<i>U</i>



<i>U</i>



<i>I</i>



0


<i>L</i>


<i>U</i>



0


<i>R</i>


</div>
<span class='text_page_counter'>(12)</span><div class='page_container' data-page=12>

tgφRC = tgφAM = <i><sub>R</sub></i>


<i>Z<sub>C</sub></i>


 <sub> = const</sub>


sin <sub>2</sub> <sub>2</sub>


<i>C</i>
<i>C</i>
<i>RC</i>


<i>Z</i>
<i>R</i>


<i>Z</i>









sin 2 2



<i>C</i>


<i>Z</i>
<i>R</i>


<i>R</i>





 = cos φ<sub>RC</sub>




 sin


sin


<i>U</i>


<i>UL</i>







sin
sin
<i>U</i>



<i>U<sub>L</sub></i> 




UL)max =




sin
<i>U</i>


khi sin <sub> =1 </sub>


 <sub> Z</sub><sub>AM</sub><sub> = </sub> 2 2


<i>C</i>


<i>Z</i>


<i>R</i>  <sub> = 90</sub> 2 Ω ;


Gãc BMH = gãc MBH = 450<sub> </sub> <sub> tam giác MHB vuông, cân</sub>


<sub> U</sub><sub>R0</sub><sub> = U</sub><sub>L0</sub><sub> = U</sub><sub>MB</sub><sub>sin45</sub>0<sub> = 30</sub> <sub>2</sub><sub> V</sub>


R0 = ZL0 = 30 Ω; L0 = 3<b>/</b>10 H.


<b>Ví dụ 12:</b>



Cho mạch điện xoay chiều
Biết:


UAB = U = const;


R, C, ω không đổi.


Điều chỉnh L để số chỉ của vôn kế đạt cực đại.
Xác định giá trị L tơng ứng? Cuộn dây thuần cảm.


<b>Gi¶i </b>


Do R, C, ω khơng đổi  <sub> Z</sub><sub>C</sub><sub> = const; </sub>




 φRC = const; φRC < 0


Dựa vào độ lệch pha của các hiệu điện thế với dịng điện ta có giản đồ véctơ
Từ giản đồ véc tơ có:


α = π/2 - φRC = const (1).


áp dụng định lý hàm sin ta có:


 <sub>( hay β = π/</sub><sub>2; </sub>


Khi đó tam giác BAM vng tại A
Khi đó UAM = ULCosα



KÕt hỵp víi (1) ZAM = ZLSin φRC


L


<b> </b>

C


<b> </b>

<b>M</b>

<b> B</b>



<b> </b>

<b>A</b>


R


<b>V</b>


<i>L</i>

<i>U</i>



<i>C</i>


<i>U</i>


<i>R</i>


<i>U</i>

<i><sub>I</sub></i>



<i>A</i>



<i>B</i>



<i>M</i>








<i>RC</i>


</div>
<span class='text_page_counter'>(13)</span><div class='page_container' data-page=13>

2
2


2
2
2
2


<i>C</i>
<i>C</i>
<i>L</i>
<i>C</i>


<i>Z</i>
<i>R</i>


<i>Z</i>
<i>Z</i>
<i>Z</i>
<i>R</i>








<i>C</i>
<i>C</i>
<i>C</i>


<i>C</i>
<i>L</i>


<i>Z</i>
<i>Z</i>
<i>R</i>
<i>L</i>
<i>Z</i>


<i>Z</i>
<i>R</i>
<i>Z</i>




2
2
2


2









2
2


max <i>C</i>


<i>L</i> <i>R</i> <i>Z</i>


<i>R</i>
<i>U</i>


<i>U</i>








<b>III. kết quả khảo sát</b>


* Trong những năm qua bài toán về mạch điện xoay chiều ln có trong các
đề thi Đại học, Cao đẳng, tốt nghiệp THPT. Những năm trớc đây khi đề thi cịn ở
dạng tự luận tơi nhận thấy học sinh áp dụng phơng pháp giản đồ véc tơ để giải bài
tốn mạch điện xoay chiều là khơng nhiều; thậm chí có những đề cịn u cầu vẽ
giản đồ véc tơ, nhng học sinh sau khi vẽ giản đồ véctơ vẫn giải quyêt các vấn đề
bằng phơng pháp đại số mặc dù có thể dựa vào giản đồ véctơ để giải một cách đơn
giản và nhanh hơn nhiều. Nguyên nhân là do những lý do tôi đã nêu ở trên.



* Chuyên đề này tôi đã quan tâm và áp dụng nhiều năm nay, với nhiều đối
t-ợng học sinh khác nhau, và có đợc kết quả rt kh quan.


* Kết quả khảo sát tại hai lớp 12A1 và 12A7 mà tôi dang dạy(2007 - 2008)


nh sau: Chia đôi mỗi lớp (lực học hai nửa là tơng đơng nhau), mỗi nửa áp dụng một
phơng pháp làm khác nhau (phơng pháp đại số và phơng pháp giản đồ véctơ), với
cùng một đề bài:


+ KÕt quả khảo sát tại lớp 12A1


<b>Số học sinh</b>


<b>giỏi</b> <b>Khá</b> <b>Trung bình</b> <b>Yếu</b>


<b>SL</b> <b>%</b> <b>SL</b> <b>%</b> <b>SL</b> <b>%</b> <b>SL</b> <b>%</b>


<b>ADPP Đai sè</b>
<b>(25)</b>


<b>5</b> <b>20</b> <b>11</b> <b>44</b> <b>6</b> <b>24</b> <b>3</b> <b>12</b>


</div>
<span class='text_page_counter'>(14)</span><div class='page_container' data-page=14>

<b>véctơ (25)</b>


+ Kết quả khảo sát tại lớp 12A7


<b>Số học sinh</b>


<b>giỏi</b> <b>Khá</b> <b>Trung bình</b> <b>Yếu</b>



<b>SL</b> <b>%</b> <b>SL</b> <b>%</b> <b>SL</b> <b>%</b> <b>SL</b> <b>%</b>


<b>ADPP §ai sè</b>
<b>(24)</b>


<b>3</b> <b>12,5</b> <b>7 </b> <b>29,2</b> <b>9</b> <b>37,5</b> <b>5</b> <b>20,8</b>


<b>ADPP Giản đồ</b>
<b>véctơ (24)</b>


<b>5</b> <b>20,8</b> <b>10</b> <b>41,7</b> <b>7 </b> <b>29,2</b> <b>2 </b> <b>8,3</b>


<b>IV. điều kiện áp dụng</b>


* Chuyên đề này nên áp dụng cho mọi đối tợng học sinh để nâng cao hiệu
quả trong quá trình dạy học.


* Tuỳ theo đối tợng học sinh mà giáo viên chọn bài tập có nội dung phù hợp,
sắp xếp các bài tập theo mức độ khó dần tạo hứng thú cho học sinh.


* Khi áp dụng chuyên đề này giáo viên cần phải luyện thật kỹ những kiến
thức về giản đồ véctơ và tổng hợp các dao động điều hoà bằng phơng pháp giản đồ
véctơ từ chơng trớc. Có thể nhắc lại các kiến thức hình học để học sinh có thể áp
dụng tốt trong khi giải bài tập bằng phơng pháp này.


<b>V. kÕt luËn</b>


Trên đây là kinh nghiệm giảng dạy bài toán mạch điện xoay chiều bằng
ph-ơng pháp giản đồ véctơ. Phph-ơng pháp này có thể áp dụng để giải trọn vẹn một bài


toán hoặc từng phần của bài tốn. Có thể vận dụng để giải các bài toán từ đơn giản
đến phức tạp khác nhau.


</div>
<span class='text_page_counter'>(15)</span><div class='page_container' data-page=15>

Vì vậy nếu nh học phần điện xoay chiều mà không đợc rèn luyện kỹ phơng pháp
giải toán bằng giản đồ véctơ sẽ là một thiệt thòi rất lớn cho học sinh
Tôi xin ghi nhận và chân thành cảm ơn mọi ý kiến đóng góp của các đồng
nghiệp về chuyờn ny <b>!</b>


<b>Phụ lục</b>


Tài liệu tham khảo


1. Phân loại và phơng pháp giải toán


</div>

<!--links-->

×