Tài liệu Mạch điện xoay chiều RLC nối tiếp ppt

www.truongthi.com.vn Lớp học qua mạng

Bài 14 - MẠCH XOAY CHIỀU CÓ R, L, C (TIẾP)
A- Trả lời các câu hỏi kỳ trước:
1- Có phảI khi cộng hưởng thì U
L
, U
C
đều cực đại?
- Như bài trước ta đã nhận xét: để tạo ra cộng hưởng, phải làm
cho Z
L
=Z
C

1
L
C
ω
ω
⇒= do đó có 3 cách tạo ra cộng hưởng.
+ Nếu thay đổi L, giữ nguyên C và
ω
thì Z
C
không đổi do đó khi
cộng hưởng thì
axmCC
Z
UIZ⇒=cũng đạt cực đạI còn
.

L
Z
L
ω
= bị thay đổi theo L do đó U
L
=IZ
L
nói chung không đạt cực
đại lực cộng hưởng
+ Tương tự: nếu thay đổi C, giữ nguyên L và
ω
thì khi cộng hưởng
U
L
=IZ
L
sẽ đạt cực đại còn U
C
=IZ
C
nói chung không cực đại.
+ Nếu giữ nguyên L, C mà thay đổI
ω
thì cộng hưởng I max còn
Z
L
, Z
C
đều bị thay đổI nên nói chung cũng không đạt cực đại.

- U
L
và U
C
lúc cộng hưởng không nhất thiết phải lớn hơn U
chung. Quan hệ giữa U
L
, U
C
v à U lúc cộng hưởng còn tuỳ thuộc
giá trị của R với Z
L
, Z
C
do đầu bài cho.
2- Có trường hợp nào I khi cộng hưởng lại gần bằng I lúc bình thường ko?
Trường hợp này có thể xảy ra nếu điện trở thuần R của mạch lớn hơn
nhiều so với Z
L
,Z
C
lúcchưacộnghưởng.
Ví dụ: Mạch R, L, C nối tiếp có U=100V, R= 400
Ω
; Z
L
=60 ; ZΩ
C
=20
Ω

.
Thay đổi L để xảy ra cộng hưởng: so sánh I
C
lúc đầu với I lúc cộng
hưởng. - Ban đầu:
()
2
2
400 60 402Z 20
=
+− ≈Ω

120
0,2985
402
U
I
A
Z
== ≈
- Khi cộng hưởng:
max max
120
I0,3
400
U
AI
R
I
=

== ⇒=
-
UI . Hiện tượng này gọi là cộng
hưởng tù.
ax ax
. 0,3.20 6 120
Cm m C
Z VU===<<=V

Môn Vật Lý Thầy giáo Đỗ Lệnh Điện
Trường PTTH Hà Nội – Amsterdam.

www.truongthi.com.vn Lớp học qua mạng
B- Bài tập
11
200
10 4
.100
2
C
Z
C
ω
π
π
== =
−
Ω
L
B

R
C
V
U ∼
A
A
a- Tính L và số chỉ Ampe
-
()
22
2
AB
L
LC
UU
I
RZ
RZZ
==
+
+−
2

Theo giả thiết: U
AB
=U=120V
()
()
2
2

200
2 100
22
LLC LLC
C
LLC LCL
ZZZ ZZZ
Z
ZZZ ZZZ
⇒= − ⇒=−
⇒=− − ⇔ =⇔= = =Ω

Vậy
100 1
100
L
Z
LH
ω
ππ
== =
- chủ
22 2 2
120 120
0,54
100 5
200 100
AB
L
U

I
A
RZ
== =≈
++

A
b- Tính L và số chỉ khi U
C max

V
Từ U
C
=I . Z
C
=> khi thay đổi L và Z
C
không đổi => U
C max

Khi I
max
=> xảy ra cộng hưởng.
200 2
200
100
L
LC
Z
Z

ZL H
ω
ππ
⇒== Ω⇒= = =
Lúc này I
max
=
120
1, 2
100
U
A
R
==


22
max max
22
.
1, 2 100 200 120 5 268,3
AB AB L
UIZIRZ
V
==+
=+==
chỉ 268,3V
V
B- Bài giảng: Giải bài toán dòng điện xoay chiều bằng cách lập hệ nhiều
phương trình.

1- Nguyên tắc: Nếu trong mạch xoay chiều ta đã biết tất cả các số liệu về R,
L, C và biết hiệu điện thế U đặt vào mạch thì chúng ta sẽ tách được tất cả
các đại lượng trong mạch như I, U, P…
Nếu có 1 trong các đại lượng trên chưa biết thì đầu bài phải cho thêm một
điều kiện bổ sung n số chỉ , số chỉ , góc lệch pha
ϕ
….
hư
A
V
Môn Vật Lý Thầy giáo Đỗ Lệnh Điện
Trường PTTH Hà Nội – Amsterdam.

www.truongthi.com.vn Lớp học qua mạng
Số điều kiện cho thêm phải đúng bằng số đại lượng còn thiếu thì bài toán
mới đủ điều kiện để giải.
2- Cách giải: Sử dụng các điều kiện đầu bài đã cho để lập hệ phương trình.
Số phương trình cần lập phải đúng bằng số ẩn còn thiếu.

U
R
A
C
D
B
L
Ví dụ 1: Cho mạch điện như hình vẽ
U=U
0
sin100 t

π
(V)
100 3R =Ω
Dùng vôn kế có điện trở rất lớn:
- Mắc vào A,C thì vôn kế chỉ 200V và mắc vào U
AC
sớm pha hơn i:
6
π

C
- Mắc vào B, D thì vôn kế chỉ 173,2V và U
BD
trễ pha hơn i:
3
π

a- Chứng minh rằng cuộn dây có điện trở r
b- Tính r, L, C và U
0

c- Viết biểu thức của i và của U ở hai đầu cuộn dây
GIẢI
a- Chứng minh cuộn dây có r: Giả sử cuộn dây không có điện trở. Khi đó U
L

sớm pha hơn i:
2
π
. U

C
trễ pha hơn i:
2
π
=> U
L
ngược pha với U
C
=> U
BD
sẽ
lệch pha
2
π
so với i => trái với giả thiết là lệch pha so với i:
3
π
. Vậy cuộn
dây phải có r
U
AC
2
ϕ
1
ϕ
Ur
""#
L
U
"

"#
Rr
U
"""#
BD
U
""" "#
C
U
"""#
I
#
C
U
"""#
L
U
"" #

b- Tính r, L, C, U
0

-
()
2
2
1
200
(1)
100 3

1
6
3 100 3
100 3
(2)
3
AC
AC
L
LL
Br
L
U
I
Z
rZ
UZ
tg
U
r
r
Z
π
==
++
⇒=
tg
ϕ
==
+

+
⇔=

Môn Vật Lý Thầy giáo Đỗ Lệnh Điện
Trường PTTH Hà Nội – Amsterdam.

www.truongthi.com.vn Lớp học qua mạng
Thay (2) vào (1) ta có:

()
()
2
2
200 200 3
(3)
100 3 .2
100 3
100 3
3
I
r
r
r
==
+

+
++



-
()
2
2
100 3
(4)
BD
BD
CL
U
Z
rZZ+−
I
==
. Theo giả thiết U
BD
trễ pha hơn i => Z
C
> Z
L


2
r
33
3
CL CL
CL
UU ZZ

tg tg Z Z r
Ur
(5)
π
ϕ
−−
== ⇒= ⇔−=

Thay (5) vào (4):
()
2
2
100 3 100 3
(6)
2
3
I
r
rr
==
+

Từ (3) và (6):
200 3 100 3
2 100 3 100 3
2
2(100 3 )
Irr
r
r

==⇔=+⇔=
+
rΩ

- Từ (2):

100 3 100 3 100 3
200
33
200 2
100
L
L
r
Z
Z
LH
ωππ
++
== =
== =
Ω

- Từ (5):

5
3 3.100 3 300
300 300 200 500
112
.10

500.100
CL
CL
C
ZZ r
CF
Z
ω
ππ
−
−= = = Ω
=+=+=Ω
⇒= = =
ZZ
- Từ (6):

()( )
()
()
2
22
00
100 3 100 3
0,5
2
2.100 3
200 3 500 200
100 12 9 100 21
0,5 2.100 21 50 42 648
CL

IA
r
rZZ
UIZ V
== =
=++− = +−
=+=Ω
== = $
2
ZR

c- Viết biểu thức i và U
BC

-
0
20,52
I
IA==
Môn Vật Lý Thầy giáo Đỗ Lệnh Điện
Trường PTTH Hà Nội – Amsterdam.

www.truongthi.com.vn Lớp học qua mạng
Góc lệch pha giữa U và i là
ϕ


200 500 300 3
2
100 3 100 3 200 3

0,714
LC
ZZ
tg
Rr
rad
ϕ
ϕ
−
−−
== ==
+
+
⇒=−
−


ϕ
<0 chứng tỏ U trễ pha hơn i => i sớm pha hơn U
Vậy
0,5 2 sin(100 0,714)
π
=+it A
- Hiệu điện thế ở hai đầu cuộn dây

()
2
22 2
0
r

r 0,5 100 3 200
0,5.100 3 4 50 7
2 50 14 187
200 2
' ' 0,857
100 3 3
BC L
BC BC
LL
UI Z
UU V
UZ
tg
Ur
ϕϕ
=+= +
=+=
==
=== =⇒=
$

BC
U
U
"
#
ϕ
I

U

C
U
Rr
U
r
U
L

=> U
BC
sớm pha hơn U ' 0,857 0,714 1,571
2
π
ϕϕ
+= + = $
Vậy 187sin 100
2
BC
π
π

=+


Ut V

BÀI TẬP VỀ NHÀ

1- Cho mạch điẹn như hình vẽ. Các vôn kế có điện trở rất lớn, ampe kế có điện
trở không đáng kể. Am pe kế chỉ 0,4A, vôn kế 1 chỉ 100V, vôn kế 2 chỉ 48V. U

AB

sớm pha hơn i góc
1
ϕ
với
1
4
3
ϕ
tg
=

a- Tính R, Z
L
, Z
C
và U
b- Thay đổi f đến giá trị 100 Hz thì Z
L
=10Zc. Tính L, C và f
0
ban đầu.

U
∼
A
V2
V1

Môn Vật Lý Thầy giáo Đỗ Lệnh Điện
Trường PTTH Hà Nội – Amsterdam.

www.truongthi.com.vn Lớp học qua mạng
Môn Vật Lý Thầy giáo Đỗ Lệnh Điện
Trường PTTH Hà Nội – Amsterdam.




2- Làm các bài tập trong bộ đề luyện thi ĐH 43(2), 50(2).