Bài 14: Mạch xoay chiều có R, L, C (tiếp)

Chia sẻ: Dinh Tuan | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:6

Thêm vào BST

Báo xấu

46
lượt xem 1
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài 14: Mạch xoay chiều có R, L, C (tiếp) nêu lên những bài tập về mạch xoay chiều có R, L, C. Đây là tài liệu hữu ích dành cho các bạn yêu thích môn Vật lí cũng như các bạn đang luyện thi tốt nghiệp THPT Quốc gia môn Vật lí.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài 14: Mạch xoay chiều có R, L, C (tiếp)

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 UL, UC đều cực đại? - Như bài trước ta đã nhận xét: để tạo ra cộng hưởng, phải làm 1 cho ZL=ZC ⇒ Lω = do đó có 3 cách tạo ra cộng hưởng. Cω + Nếu thay đổi L, giữ nguyên C và ω thì ZC không đổi do đó khi cộng hưởng thì Z max ⇒ U C = IZ C cũng đạt cực đạI còn Z L = L.ω bị thay đổi theo L do đó UL=IZL nói chung không đạt cực đại lực cộng hưởng + Tương tự: nếu thay đổi C, giữ nguyên L và ω thì khi cộng hưởng UL=IZL sẽ đạt cực đại còn UC=IZC nói chung không cực đại. + Nếu giữ nguyên L, C mà thay đổI ω thì cộng hưởng I max còn ZL, ZC đều bị thay đổI nên nói chung cũng không đạt cực đại. - UL và UC lúc cộng hưởng không nhất thiết phải lớn hơn U chung. Quan hệ giữa UL, UC v à U lúc cộng hưởng còn tuỳ thuộc giá trị của R với ZL, ZC 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 ZL,ZClúcchưacộnghưởng. Ví dụ: Mạch R, L, C nối tiếp có U=100V, R= 400 Ω ; ZL=60 Ω ; ZC=20 Ω . Thay đổi L để xảy ra cộng hưởng: so sánh IC lúc đầu với I lúc cộng - Ban đầu: Z = 4002 + ( 60 − 20 ) ≈ 402Ω 2 hưởng. U 120 I= = ≈ 0, 2985 A Z 402 U 120 - Khi cộng hưởng: I max = = = 0,3 A ⇒ I max = I R 400 - U Cmax = I max .Z C = 0,3.20 = 6V
B- Bài tập 1 1 ZC = = = 200Ω Cω 10 − 4 .100π 2π R L B A C a- Tính L và số chỉ Ampe V U AB U A - I= = R 2 + Z L2 R 2 + ( Z L − ZC ) 2 U∼ Theo giả thiết: UAB =U=120V ⇒ Z L2 = ( Z L − Z C ) ⇒ Z L = Z L − Z C 2 Z C 200 ⇒ Z L = − ( Z L − ZC ) ⇔ 2Z L = ZC ⇔ Z L = = = 100Ω 2 2 ZL 100 1 Vậy L = = = H ω 100π π U AB 120 120 - A chủ I = = = ≈ 0,54 A R +Z 2 2 L 200 + 100 2 2 100 5 b- Tính L và số chỉ V khi UC max Từ UC=I . ZC => khi thay đổi L và ZC không đổi => UC max Khi Imax => xảy ra cộng hưởng. ZL 200 2 ⇒ Z L = Z C = 200Ω ⇒ L = = = H ω 100π π U 120 Lúc này Imax = = = 1, 2 A R 100 U AB = I max .Z AB = I max R 2 + Z L2 = 1, 2 1002 + 2002 = 120 5 = 268,3V V chỉ 268,3V 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 nA hư số chỉ V , số chỉ , góc lệch pha ϕ …. Môn Vật Lý Thầy giáo Đỗ Lệnh Điện Trường PTTH Hà Nội – Amsterdam.
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. R U Ví dụ 1: Cho mạch điện như hình vẽ C U=U0sin100 π t (V) L A D R = 100 3Ω B Dùng vôn kế có điện trở rất lớn: C π - Mắc vào A,C thì vôn kế chỉ 200V và mắc vào UAC sớm pha hơn i: 6 π - Mắc vào B, D thì vôn kế chỉ 173,2V và UBD trễ pha hơn i: ""# 3 UL a- Chứng minh rằng cuộn dây có điện trở r # I b- Tính r, L, C và U0 """# UC 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 UL π π sớm pha hơn i: . UC trễ pha hơn i: => UL ngược pha với UC => UBD sẽ 2 2 π π lệch pha so với i => trái với giả thiết là lệch pha so với i: . Vậy cuộn 2 3 dây phải có r b- Tính r, L, C, U0 ""# UL UAC U AC 200 I= = (1) (100 ) Z AC 2 3+r +Z 2 L ϕ1 ϕ 2 ""# """# π U 1 ZL Ur U Rr - tgϕ1 = tg = L ⇒ = 6 U Br 3 100 3 + r """"# 100 3 + r U BD ⇔ ZL = (2) 3 """# UC Môn Vật Lý Thầy giáo Đỗ Lệnh Điện Trường PTTH Hà Nội – Amsterdam.
Thay (2) vào (1) ta có: 200 200 3 I= = (3)  100 3 + r  2 (100 3 + r .2 ) (100 ) 2 3+r +   3  U BD 100 3 - I= = (4) . Theo giả thiết UBD trễ pha hơn i => ZC > ZL r 2 + ( ZC − Z L ) Z BD 2 π UC − U L Z − ZL tgϕ 2 = tg = ⇒ 3= C ⇔ Z C − Z L = 3r (5) 3 Ur r 100 3 100 3 Thay (5) vào (4): I = = (6) ( 3r ) 2r 2 r2 + 200 3 100 3 Từ (3) và (6): I = = ⇔ 2r = 100 3 + r ⇔ r = 100 3Ω 2(100 3 + r ) 2r - Từ (2): 100 3 + r 100 3 + 100 3 ZL = = = 200Ω 3 3 Z 200 2 L= L = = H ω 100π π - Từ (5): Z C − Z L = 3r = 3.100 3 = 300Ω Z C = 300 + Z L = 300 + 200 = 500Ω 1 1 2 ⇒C = = = .10−5 F Z Cω 500.100π π - Từ (6): 100 3 100 3 I= = = 0,5 A 2r 2.100 3 ( 200 3 ) 2 ( R + r ) + ( ZC − Z L ) + ( 500 − 200 ) 2 2 2 Z= = = 100 12 + 9 = 100 21Ω U 0 = I 0 Z = 0,5 2.100 21 = 50 42 $ 648V c- Viết biểu thức i và UBC - I 0 = I 2 = 0,5 2 A Môn Vật Lý Thầy giáo Đỗ Lệnh Điện Trường PTTH Hà Nội – Amsterdam.
Góc lệch pha giữa U và i là ϕ Z L − ZC 200 − 500 −300 − 3 tgϕ = = = = R+r 100 3 + 100 3 200 3 2 ⇒ ϕ = −0, 714rad UL U BC ϕ i sớm pha hơn U Vậy i = 0,5 2 sin(100π t + 0, 714) A ϕ I URr - Hiệu điện thế ở hai đầu cuộn dây Ur ( ) 2 U BC = I r 2 + Z L2 = 0,5 100 3 + 2002 "# = 0,5.100 3 + 4 = 50 7 U UC U 0 BC = U BC 2 = 50 14 $ 187V UL ZL 200 2 tgϕ ' = = = = ⇒ ϕ ' = 0,857 Ur r 100 3 3 π => UBC sớm pha hơn U ϕ '+ ϕ = 0,857 + 0, 714 = 1,571 $ 2  π Vậy U BC = 187 sin  100π t + V  2 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. UAB 4 sớm pha hơn i góc ϕ1 với tgϕ1 = 3 a- Tính R, ZL, ZC và U b- Thay đổi f đến giá trị 100 Hz thì ZL=10Zc. Tính L, C và f0 ban đầu. U∼ A V1 V2 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). Môn Vật Lý Thầy giáo Đỗ Lệnh Điện Trường PTTH Hà Nội – Amsterdam.