Tải bản đầy đủ (.pdf) (7 trang)

TONG HOP CAC CONG THUC CUC TRI DXC

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (131.03 KB, 7 trang )

Khóa học LTĐH môn Vật lí (KIT1) – Thầy Đặng Việt Hùng Facebook: LyHung95
Tham gia khóa học LTĐH KIT-1 và Luyện giải đề môn Vật lí tại Hocmai.vn để đạt kết quả cao nhất trong kỳ TSĐH năm 2014!
CÁC CÔNG THỨC CỰC TRỊ ĐIỆN XOAY CHIỀU
I. Đoạn mạch RLC có L thay đổi:
* Khi
2
1
L
C
ω
=
thì I
Max
⇒ U
Rmax
; P
Max
còn U
LCMin
Lưu ý: L và C mắc liên tiếp nhau

* Khi
2 2
C
L
C
R Z
Z
Z
+
=


thì
2 2
ax
C
LM
U R Z
U
R
+
=

2 2 2 2 2 2
ax ax ax
; 0
LM R C LM C LM
U U U U U U U U= + + − − =

* Với L = L
1
hoặc L = L
2
thì U
L
có cùng giá trị thì U
Lmax
khi
1 2
1 2
1 2
21 1 1 1

( )
2
L L L
L L
L
Z Z Z L L
= + ⇒ =
+

* Khi
2 2
4
2
C C
L
Z R Z
Z
+ +
=
thì
ax
2 2
2 R
4
RLM
C C
U
U
R Z Z
=

+ −
Lưu ý: R và L mắc liên tiếp nhau
II. Đoạn mạch RLC có C thay đổi:
* Khi
2
1
C
L
ω
=
thì I
Max
⇒ U
Rmax
; P
Max
còn U
LCMin
Lưu ý: L và C mắc liên tiếp nhau
* Khi
2 2
L
C
L
R Z
Z
Z
+
=
thì

2 2
ax
L
CM
U R Z
U
R
+
=

2 2 2 2 2 2
ax ax ax
; 0
CM R L CM L CM
U U U U U U U U= + + − − =

* Khi C = C
1
hoặc C = C
2
thì U
C
có cùng giá trị thì U
Cmax
khi
1 2
1 2
1 1 1 1
( )
2 2

C C C
C C
C
Z Z Z
+
= + ⇒ =

* Khi
2 2
4
2
L L
C
Z R Z
Z
+ +
=
thì
ax
2 2
2 R
4
RCM
L L
U
U
R Z Z
=
+ −


Lưu ý: R và C mắc liên tiếp nhau
Thay đổi
f
có hai giá trị
1 2
f f≠
biết
1 2
f f a+ =

III. Bài toán cho ω thay đổi.
- Xác định ω để P
PP
P
max
, I
max
, U
Rmax
.
o Khi thay đổi ω, các đại lượng L, C, R không thay đổi nên tương ứng các đại lượng P
PP
P
max
, I
max
,
U
Rmax
khi xảy ra cộng hưởng: Z

L
= Z
C
hay
1
LC
ω
=
2
1
1= ⇔ =

L LC
C
ω ω ω
ω
.
- Xác định ω để U
Cmax
. Tính U
Cmax
đó.
o
( ) ( )
( ) ( )
C
C C
2 2 2
2 2
2

L C L C
2
C
2 2
4 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2
Z .U
U U
U = Z .I =
R + Z - Z R + Z - Z 1
R + L -
C
Z
1
C
U U U
y
L C R C 2LC 1 x L C x R C 2LC 1
= =
 
ω
 
ω
 
ω
= = =
ω + ω − + + − +

o U
Cmax
khi y

min
hay
2 2 2 2
2
C C
2 2 2
2LC R C 1 L R 1 L R
x =
2L C L C 2 L C 2
 

ω = = −

ω = −
 
 

và từ đó ta tính được
Cmax
2 2
2LU
U
R 4LC R C
=

.
=> Khi
2
1
2

L R
L C
ω
= −
thì
ax
2 2
2 .
4
CM
UL
U
R LC RC
=



-
Xác định ω để U
Lmax
. Tính U
Lmax
đó.
Khóa học LTĐH môn Vật lí (KIT1) – Thầy Đặng Việt Hùng Facebook: LyHung95
Tham gia khóa học LTĐH KIT-1 và Luyện giải đề môn Vật lí tại Hocmai.vn để đạt kết quả cao nhất trong kỳ TSĐH năm 2014!
o
( ) ( )
L
L L
2 2 2

2 2
2
L C L C
2
L
2 2
2 2
2
4 2 2 2 2 2 2 2
Z .U U U
U = Z .I =
R + Z - Z R + Z - Z 1
R + L -
C
Z
L
U U U
y
1 1 R 2 1 R 2
1 x x 1
L C L LC L C L LC
= =
 
ω
 
ω
 
ω
= = =
   

+ − + + − +
   
ω ω
   

o U
Lmax
khi y
min
hay
2 2 2 2
2
L
2 2
2
L
1 L C 2 R L R 1 1
x = C .
2 LC L C 2 C
L R
C 2
   
= − = − ⇒ ω =
   
ω
   


và từ đó ta tính được
Lmax

2 2
2LU
U
R 4LC R C
=

.
=> Khi
2
1 1
2
C
L R
C
ω
=

thì
ax
2 2
2 .
4
LM
U L
U
R LC R C
=


-

Cho ω = ω
1
, ω = ω
2
thì P
PP
P như nhau. Tính ω để P
PP
P
max
.
o
Khi
ω
=
ω
1
:
2 2
2
1 1
2
2 2
L1 C1
2
1
1
R.U R.U
= R.I =
R +(Z - Z )

1
R + L
C
=
 
ω −
 
ω
 
P

o
Khi
ω
=
ω
2
:
( )
2 2
2
2 2
2 2
2
2
L2 C2
2
2
R.U R.U
= R.I = =

R + Z - Z
1
R + L
C
 
ω −
 
ω
 
P

o P
PP
P

nh
ư
nhau khi:
( )
1 2 1 2 1 2 1 2
1 2 1 2
1 1 1 1 1 1
= L L L
C C C LC
 
⇔ ω − = −ω ⇒ ω + ω = + ⇒ ω ω =
 
ω ω ω ω
 
P P


o Đ
i

u ki

n
để

P
PP
P

đạ
t giá tr

c

c
đạ
i (c

ng h
ưở
ng) khi:
2
C L 1 2 1 2
1
Z Z
LC

= ⇒ ω = = ω ω ⇒ ω = ω ω
=> V

i ω = ω
1
ho

c ω = ω
2
thì I ho

c P ho

c
cosφ
ho

c U
R
có cùng m

t giá tr

thì I
Max
ho

c P
Max
ho


c U
RMax

khi
1 2 1 2
1
LC
ω ω ω ω ω
= ⇒ = ,
1 2
f f f
=
Ngh
ĩ
a là :Có hai giá tr

c

a
ω

để
m

ch có
P, I, Z, cosφ, U
R
giống nhau
thì

2
1 2
1
m
LC
ω ω ω
= =


-
Cho ω = ω
1
, ω = ω
2
thì U
C
như nhau. Tính ω để U
Cmax
.
o
Khi
ω
=
ω
1
:
( )
C1 C1 1
2 2
2 2 2 2

2
1 1
1 1
1
U U
U = Z .I
C R + LC 1
1
C R + L
C
= =
 
ω ω −
ω ω −
 
ω
 

o Khi ω = ω
2
:
( )
C2 C2 2
2 2
2 2 2 2
2
2 2
2 2
2
U U

U = Z .I
C R + LC 1
1
C R + L
C
= =
 
ω ω −
ω ω −
 
ω
 

o U
C
như nhau khi:
Khóa học LTĐH môn Vật lí (KIT1) – Thầy Đặng Việt Hùng Facebook: LyHung95
Tham gia khóa học LTĐH KIT-1 và Luyện giải đề môn Vật lí tại Hocmai.vn để đạt kết quả cao nhất trong kỳ TSĐH năm 2014!
( ) ( )
( ) ( ) ( ) ( )
( )
2 2
2 2 2 2 2 2 2 2
C1 C2 1 1 2 2
2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2
1 2 2 1 2 1 2 1
2
2 2
2 1
2

U U C R + LC 1 C R + LC 1
1 1
C R LC LC 2 C R 2L C
2 LC
R
1 1 L
2 L C 2
= ⇔ ω ω − = ω ω −
 
 
⇒ ω − ω = ω − ω ω + ω − ⇒ = − ω + ω −
 
 
 
 
⇒ ω + ω = −
 
 

o Điều kiện để U
Cmax
khi:
( )
2
2 2 2
C 1 2
2
1 L R 1
L C 2 2
 

ω = − = ω + ω
 
 

- Cho ω = ω
1
, ω = ω
2
thì U
L
như nhau. Tính ω để U
Lmax
.
o Khi ω = ω
1
:
L1 L1 1
2 2
2
2
1
2 2 2
1 1 1 1
U U
U = Z .I
R1 1 1
R + L + 1-
L C L LC
= =
   

ω −
   
ω ω ω ω
   

o Khi ω = ω
2
:
L2 L2 2
2 2
2
2
2
2 2 2
2 2 2 2
U U
U = Z .I
R1 1 1
R + L + 1-
L C L LC
= =
   
ω −
   
ω ω ω ω
   

o U
L
như nhau khi:

2 2
2 2
L1 L2
2 2 2 2 2 2
1 1 2 2
2
2 2 2 2 2 2 2
1 2 1 2 1 2
2 2 2 2
2
2 2 2 2 2 2 2
1 2 1 2
R R1 1
U U + 1 + 1
L LC L LC
R 1 1 1 1 1 1 1 1
2
L LC LC
R R C R2 1 1 1 1 1 1 L
LC LC C
L L C 2 2 2 C 2
   
= ⇔ − = −
   
ω ω ω ω
   
 
     
⇒ − = − − +
 

     
ω ω ω ω ω ω
     
 
 
   
 
⇒ = − + ⇒ + = − = −
 
   
 
ω ω ω ω
 
   
 

o Điều kiện để U
Lmax
khi:
2
2
2 2 2
L 1 2
1 L R 1 1 1
C
C 2 2
 
 
= − = +
 

 
ω ω ω
 
 

- Cho ω = ω
1
thì U
Lmax
, ω = ω
2
thì U
Cmax
. Tính ω để P
PP
P
max
.
o U
Lmax
khi
1
2
1 1
.
C
L R
C 2
ω =



o U
Cmax
khi
2
2
1 L R
L C 2
ω = −
o Điều kiện để P
PP
P

đạt giá trị cực đại (cộng hưởng) khi:
2
C L 1 2 1 2
1
Z Z
LC
= ⇒ ω = = ω ω ⇒ ω = ω ω

IV. Các công thức vuông pha
1 – Đoạn mạch chỉ có L ; u
L
vuông pha với i
1
I
i
U
u

2
0
2
L0
L
=








+









v

i U
0L
= I
0

Z
L
=>
2
0
2
2
L
L
Ii
Z
u
=+








=>
2
2
2
1
2
1
2
2

L
ii
uu
Z


=

2 – Đoạn mạch chỉ có tụ C ; u
C
vuông pha với i
1
I
i
U
u
2
0
2
C0
C
=









+









Khóa học LTĐH môn Vật lí (KIT1) – Thầy Đặng Việt Hùng Facebook: LyHung95
Tham gia khóa học LTĐH KIT-1 và Luyện giải đề môn Vật lí tại Hocmai.vn để đạt kết quả cao nhất trong kỳ TSĐH năm 2014!
với U
0C
= I
0
Z
C
=>
2
0
2
2
C
Ii
Z
u
=+










=>
( )
2
0
2
2
CC
IiCu
C
1
Z =+=>= ω
ω
=>
2
2
2
1
2
1
2
2
C
ii

uu
Z


=


3- Đoạn mạch có LC ; u
LC
vuông pha với i
1
I
i
U
u
2
0
2
LC0
LC
=








+









=>
2
2
2
1
2
1
2
2
LC
ii
uu
Z


=
4 – Đoạn mạch có R và L ; u
R
vuông pha với u
L
1
U

u
U
u
2
R0
R
2
L0
L
=








+








; 1
cosU
u

sinU
u
2
0
R
2
0
L
=








+








φφ

5 – Đoạn mạch có R và C ; u
R

vuông pha với u
C

1
U
u
U
u
2
R0
R
2
C0
C
=








+









; 1
cosU
u
sinU
u
2
0
R
2
0
C
=








+









φφ

6 – Đoạn mạch có RLC ; u
R
vuông pha với u
LC
1
U
u
U
u
2
R0
R
2
LC0
LC
=








+









;
1
I
i
U
u
2
0
2
LC0
LC
=








+










1
cosU
u
sinU
u
2
0
R
2
0
LC
=








+









φφ
=> U
0
2
= U
0R
2
+ U
0LC
2

v

i U
0LC
= U
0R
tan
ϕ
=>
2
R0
2
R
2

LC
Uu
tan
u
=+








φ

7 – Từ điều kiện để có hiện tượng cộng hưởng ω
ωω
ω
0
2
LC = 1
Xét v

i
ω
thay
đổ
i
7a :
R

L
R
C
LC
L
R
C
1
L
tan
2
0
2
0









=

=

=
ω
ω

ω
ω
ω
ω
ω
ω
φ
=>
φ
ω
ω
ω
tanL
R
2
0

=
= hằng số
7b : Z
L
= ω
ωω
ωL và
C
1
Z
C
ω
=

= >
2
0
2
2
C
L
LC
Z
Z
ω
ω
ω == =>
0C
L
Z
Z
ω
ω
=

=> đoạn mạch có tính cảm kháng Z
L
> Z
C
=> ω
L
> ω
0


=> đoạn mạch có tính dung kháng Z
L
< Z
C
=> ω
C
< ω
0

=> khi cộng hưởng Z
L
= Z
C
=> ω = ω
0

7c : I
1
= I
2
< I
max
=> ω
1
ω
2
= ω
0
2
Nhân thêm hai vế LC => ω

1
ω
2
LC = ω
0
2
LC = 1
 Z
L1
= ω
1
L và Z
C2
= 1/ ω
2
C
 Z
L1
= Z
C2
và Z
L2
= Z
C1


7d : Cosϕ
1
= cosϕ
2

=> ω
1
ω
2
LC = 1 thêm điều kiện L = CR
2

2
1C1L
2
1
)ZZ(R
R
cos
−+

=>
2
1
2
2
1
1
2
1
1
cos









−+
=
ω
ω
ω
ω
φ

8 – Khi L thay đổi ; điện áp hai đầu cuộn cảm thuần L => U
RC

⊥⊥
⊥U
RLC
=> từ GĐVT
U
0LC
U
0
U
0R
) ϕ
U
L
U

RLC
O U
R
U
C
U
RC

RC

RLC
Khóa học LTĐH môn Vật lí (KIT1) – Thầy Đặng Việt Hùng Facebook: LyHung95
Tham gia khóa học LTĐH KIT-1 và Luyện giải đề môn Vật lí tại Hocmai.vn để đạt kết quả cao nhất trong kỳ TSĐH năm 2014!
U
Lmax
<=>

tanϕ
RC
. tanϕ
RLC
= – 1
=>
C
2
C
2
L
Z
ZR

Z
+
= => Z
L
2
= Z
2
+ Z
C
Z
L

=>
2
C
2
LMAX
ZR
R
U
U += và
C
2
C
2
R
LMAX
U
UU
U

+
=
=> U
2

Lmax
= U
2
+ U
2
R
+ U
2
C

=>
LMAXC
22
LMAX
UUUU +=
=>
1
U
U
U
U
LMAX
C
2
LMAX

=








+








=> 1
Z
Z
Z
Z
L
C
2
L
=









+










9 – Khi C thay đổi ; điện áp hai đầu tụ C => U
RL


⊥⊥

U
RLC

=> U
Cmax
<=>


tanϕ
RL
. tanϕ
RLC
= – 1

=>
L
2
L
2
C
Z
ZR
Z
+
= => Z
C
2
= Z
2
+ Z
C
Z
L

=>
2
L
2

CMAX
ZR
R
U
U += và
L
2
L
2
R
CMAX
U
UU
U
+
=
=> U
2

Cmax
= U
2
+ U
2
R
+ U
2
L

=>

CMAXL
22
CMAX
UUUU += => 1
U
U
U
U
CMAX
L
2
CMAX
=








+










=> 1
Z
Z
Z
Z
C
L
2
C
=








+









10 – Khi U

RL


⊥⊥

U
RC

=> Z
L
Z
C
= R
2
=>
2
RC
2
RL
RCRL
R
UU
UU
U
+
= => tanϕ
RL
. tanϕ
RC
= – 1


11 – Điện áp cực đại ở hai đầu tụ điện C khi
ω
ωω
ω
thay đổi
V

i ω
C
=
2
2
2
2
L
R
C
L

(1) => ω
2
= ω
C
2
= ω
0
2

2

2
L2
R
(2) => cách viết kiểu (2) mới dễ nhớ hơn (1)
với Z
L
= ω
C
L và Z
C
= 1/ ω
C
C =>
2
0
2
C
2
C
C
L
LC
Z
Z
ω
ω
ω ==
=> từ
22
CMAC

CRLC4R
LU2
U

=
(3) => từ (2) và (3) suy dạng công thức mới
2
C
L
maxC
Z
Z
1
U
U









=
=> 1
Z
Z
U
U

2
C
L
2
CMAX
=








+








=> 1
Z
Z
Z
Z
2
C

L
2
C
=








+








=>
2
L
22
C
ZZZ +=
=> 2tanϕ
RL.
tanϕ

RLC
= – 1 =>
1
U
U
2
2
0
2
C
2
CMAX
=








+









ω
ω


12 – Điện áp ở đầu cuộn dây thuần cảm L cực đại khi ω
ωω
ω thay đổi
Từ
22
CRLC2
2

=
ω
(1) =>
2
CR11
22
2
0
2
L
−=
ωω
(2) => cách viết kiểu (2) mới dễ nhớ hơn (1)

Khóa học LTĐH môn Vật lí (KIT1) – Thầy Đặng Việt Hùng Facebook: LyHung95
Tham gia khóa học LTĐH KIT-1 và Luyện giải đề môn Vật lí tại Hocmai.vn để đạt kết quả cao nhất trong kỳ TSĐH năm 2014!
; Z
L

= ω
L
L và Z
C
= 1/ ω
L
C =>
2
L
2
0
2
L
L
C
LC
1
Z
Z
ω
ω
ω
==
Từ
22
LMAX
CRLC4R
LU2
U


=
(3) = > dạng công thức mới
=>
2
L
C
maxL
Z
Z
1
U
U









=
=>
1
Z
Z
U
U
2
L

C
2
LMAX
=








+








=> 1
Z
Z
Z
Z
2
L
C
2

L
=








+









=>
2
C
22
L
ZZZ += => 2tanϕ
RC.
tanϕ
RLC
= – 1 =>

1
U
U
2
2
L
2
0
2
LMAX
=








+








ω
ω


13 – Máy phát điện xoay chiều một pha
Từ thông )tcos(
0
φω +Φ=Φ
Suất điện động cảm ứng
)tsin(
dt
d
e
0
φωω +Φ=
Φ
−= = E
0
sin ((ωt + ϕ )
=> 1
E
e
2
0
2
0
=









+








Φ
Φ

Ph

n ch

ng minh các công th

c 11; 12

CÔNG THỨC HAY :
Trong
đ
o

n m

ch xoay chi


u , RLC ( cu

n dây thu

n c

m ) v

i
đ
i

n áp hai
đầ
u
đ
o

n m

ch U = không
đổ
i .
Xét tr
ườ
ng h

p ω thay
đổ

i .
Các b

n
đề
u bi
ế
t
1 – Xét điện áp cực đại ở hai đầu điện trở R
U
Rmax
=
R
U
2
(1a) => khi ω
2
R
LC = 1 =>
LC
1
2
R
=
ω
(1b)

2- Xét điện áp cực đại ở hai đầu tụ điện C
U
Cmax

=
22
4
2
CRLCR
LU

( 2a) Khi : ω =
2
2
2
2
L
R
C
L

(*)
Công thức (*) các tài liệu tham khảo đều viết như vậy, nhưng chỉ biến đổi một chút xíu thôi là có công thức
dễ nhớ hơn và liên hệ hay như sau
Bình phương hai vế và rút gọn L . Ta có
2
2
2
R
2
C
2
2
2

C
L2
R
L2
R
LC
1
−==>−=
ωωω
(2b) =>
RC
ωω
<
> Vậy là giữa (1b) và (2b) có liên hệ đẹp rồi .
Từ (2a ) chia tử mẫu cho 2L và đưa vào căn => ( 2b) thay vào (2a) trong căn , ta có

2
C
L
MAXC
Z
Z
1
U
U










=
(2c) để tồn tại đương nhiên Z
C
> Z
L
và không có R
3 – Xét điện áp cực đại ở hai đầu cuộn dây thuần cảm L
U
Lmax
=
22
4
2
CRLCR
LU

(3a) Khi
22
CRLC2
2

=
ω
( ** )

Công th

ức ( ** ) các tài liệu tham khảo cũng hay viết như vậy. Tương tự như trên bình phương hai vế và viết
nghịch đảo
Khóa học LTĐH môn Vật lí (KIT1) – Thầy Đặng Việt Hùng Facebook: LyHung95
Tham gia khóa học LTĐH KIT-1 và Luyện giải đề môn Vật lí tại Hocmai.vn để đạt kết quả cao nhất trong kỳ TSĐH năm 2014!
|Z
C
– Z
L
|
Z
C
R
Z
L
) ϕ
1
) ϕ
2
Z
Z
RL

2
CR11
2
CR
LC
1
22
2

R
2
L
22
2
L
−==>−=
ωωω
( 3b) =>
RL
ωω
>

Giữa (3b) và (1b) lại có liên hệ nữa rồi .
Tương tự dùng (3b) thay (3a) ta có

2
L
C
MAXL
Z
Z
1
U
U










=
(3c) để tồn tại đương nhiên Z
L
> Z
C
và không có R
4 – Kết hợp (1b) , (2b) , (3b) Ta có :
2
RLC
ωωω
= = ω
0
2

5- Chứng minh khi U
Cmax
với ω
ωω
ω thay đổi thì: 2tanϕ
ϕϕ
ϕ
RL.
tanϕ
ϕϕ
ϕ
RLC

= – 1
Ta có : Z
L
= ω
C
L = >
2
2
2
22
C
2
L
L
L2
R
LC
1
LZ








−== ω

=>

2
R
C
L
Z
2
2
L
−=
=> )ZZ(ZZZZZ
C
L
Z
C
L
2
R
CLL
2
LCL
2
L
2
L
2
−−=−=−=−=
ω
ω

=>

2
1
R
)ZZ(
.
R
Z
CL
L
−=

(1)
=> T

hình v



R
Z
tantan
L
RL1
== φφ (2)
R
ZZ
tantan
CL
RLC2


== φφ (3)
=> T

1,2,3 :
2tan
ϕ
ϕϕ
ϕ
RL.
tan
ϕ
ϕϕ
ϕ
RLC
= – 1


L
ư
u ý là có s

2

phía tr
ướ
c nhé, nên tr
ườ
ng h

p này U

RL
không vuông góc v

i U
RLC
.
Ph

n khi U
Lmax
ch

ng t
ươ
ng t



5– Khi
ω thay
đổ
i v

i ω = ω
C
thì U
Cmax
và ω = ω
L
thì U

Lmax
nh
ư
ng n
ế
u vi
ế
t theo bi

u th

c d

ng 2a và 3a thì
: U
Cmax
= U
Lmax
cùng m

t d

ng, nh
ư
ng
đ
i

u ki


n có nghi

m là ω = ω
C
≠ ω = ω
L

Nh
ư
ng n
ế
u vi
ế
t d

ng (2c) và (3c) thì l

i khác nhau .
C

hai cách vi
ế
t d

ng a hay c c

a U
maxC
hay U
maxL


đề
u r

t d

nh

.

6 – Khi các giá trị điện áp cực đại
U
maxR
; U
maxC
; U
max L
v

i các t

n s

t
ươ
ng

ng
ω
R

; ω
C
; ω
L
thì có m

t m

i quan h

c
ũ
ng r

t
đặ
c bi

t
đ
ó là
ω
L
> ω
R
> ω
C
=>
đ
i


u này d

dàng t

các bi

u th

c 2b và 3b
Nhận xét
: Có th

nói còn r

t nhi

u h

qu

hay v

n d

ng t

hai dao
độ
ng có pha vuông góc ho


c t

con s

1

v
ế
ph

i . Ta có th

dùng
để
gi

i nhi

u bài toán nhanh và d

nh

!


×