Bài giảng Vật lí Lớp 12 - Bài 14: Mạch có R,L,C mắc nối tiếp

Nội dung text: Bài giảng Vật lí Lớp 12 - Bài 14: Mạch có R,L,C mắc nối tiếp

1. Bài 14
2. Kiểm tra bài cũ Câu 1: Công thức xác định dung kháng của tụ điện C đối với tần số f là: 1 1 A: ZC = 2. . f .C B : ZC = . f .C C : Z = D : ZC = C 2. . f .C . f .C Câu 2: Công thức xác định cảm kháng của cuộn cảm L đối với tần số f 1 1 A: Z = 2. . f .L B : Z = . f .L C : Z = D : Z = L L L 2. . f .L L . f .L Câu 3: Điện áp tức thời giữa hai đầu của mạch điện xoay chiều là: u = 80cos100 t(V ) Điện áp hiệu dụng giữa hai đầu đoạn mạch đó là bao nhiêu? A:80V B : 40V C : 40 2V D :80 2V
3. Kiểm tra bài cũ Câu 4: Biểu thức nào không phải biểu thức của định luật Ôm U U U A : I = R B : I = L C : I =U.R D : I = C R Z L ZC Vậy: Mạch điện xoay chiều gồm các phần tử R, L, C mắc nối tiếp biểu thức của định luật Ôm và góc lệch pha giữa u và i đợc tính nh thế nào?
4. I - PHƯƠNG PHÁP GIẢN ĐỒ FRE-NEN Thảo luận trả lời cõu hỏi C1? 1)Định luật về điện ỏp tức thời : TrongC1: Hiệumạch điệnđiện thế trongxoay chiều gồm mạch một chiều gồm nhiều R R R R nhiều đoạn mạchđiện1 trởmắc2 được nối 3tớnhtiếp bằngthỡ điệnn ỏp tức thời giữa hai đầubiểucủa thứcmạch nào? bằng tổng đại số i U U U U cỏc điện ỏp 1 tức thời2 giữa3 hai đầu Ncủa từng đọan mạch ấyU = U1+ U2 + U3 + + UN u = u1 + u2 + .+un
5. 2) Phương phỏp giản đồ Fre-nen : Mạch Cỏc vộctơ quay U và I Đinh luật ễm R U UR = IR u, i cựng pha R I C U = IZ u trễ pha so với i U C C 2 C L U L U = IZ u sớm pha so với i L L Nhận xét vị trí tơng hỗ của các véctơ điện áp hai Thảo luậnđầu mỗitrả đoạn lời mạch cõu với véctơ hỏi cờng độC2? dòng điện trong mạch
6. II- MẠCH Cể R,L,C MẮC NỐI TIẾP 1) Định luật ễm cho đoạn mạch cú R,L,C mắc nối tiếp-Tổng trở : R L C A M N B Giả sử cho dũng điện trong đoạn mạch cú biểu thức : i = I 2 cos(t)( A) Ta viết được biểu thức cỏc điện ỏp tức thời: - 2 đầu R : uR = U R 2 cos(t)(V ) - 2 đầu L : u = U 2 cos(t + )(V ) L L 2 - 2 đầu C : u = U 2 cos(t − )(V ) C C 2 - Điện ỏp thức thời giữa A và B : u= uRLC + u + u =U 2 cos(t + )(V ) - Phương phỏp giản đồ Fre-nen: UUUU=RLC + +
7. ? HÃY VẼ CÁC VECTO TRấN CÙNG MỘT GIẢN ĐỒ VỚI U <U UR ;U L ;UC L C + U L U R I U LC U UU I == Nghĩa là: RZZ22+−()Z UC LC Với 22Gọi là tổng trở của mạch ZRZZ= +()LC −
8. ? Hóy vẽ giản đồ Fresnen với UL> UC. UL + U ULC o I UR UC Hỡnh 14.3
9. U Định luật ễm : I = Z Cường độ hiệu dụng trong một mạch điện xoay chiều cú điện trở R, L, C mắc nối tiếp cú giỏ trị bằng thương số của điện ỏp hiệu dụng của mạch và tổng trở của mạch:
10. 2) Độ lệch pha giữa điện ỏp và dũng điện : UUZZ−− tan ==LCLC Với φ là độ lệch pha của u đối với i. URR U L : u sớm pha hơn i ( tớnh cảm khỏng ) • Nếu ZL > ZC 0 + • Nếu ZL < ZC 0 : uU trễ pha hơn i ( tớnh dung khỏng ) ULC • Nếu : ZL = Zc ? : u cựng pha i o 3) Cộng hưởng điện : U I 1R a) ĐKCH : Z = Z :  2 = L C LC UC Điều kiện có cộng hởng điện? HỡnhUU 14.3 b) Hệ quả : Imax == ZRmin
11. Củng cố 22 Tổng trở mạch R L C nối tiếp: ZRZZ= +()LC − U I = Định luật ễm cho đoạn mạch xoay chiều cú R,L, C mắc nối tiếp: Z Z – Z Cụng thức tớnh gúc lệch pha giữa điện ỏp và dũng điện: tan φ = L C R Nếu ZL > ZC: điện ỏp u sớm pha so với dũng điện i. Nếu Zl < ZC: điện ỏp u trễ pha so với dũng điện i. 1 Cộng hưởng điện xảy ra khi Z = Z hay ω2 = hay ω2LC = 1. L C LC U Khi đú I sẽ lớn nhất: Imax= R
12. Dũng nào ở cột A tương ứng với cột B A B 1. Mạch R a. u sớm pha so với i 2. mạch R, C nối tiếp b. u sớm pha 2 so với i 3. mạch R, L nối tiếp c. u trễ pha so với i 4. mạch R, L, C nối tiếp (ZL>ZC) d. u trễ pha so với i 5. mạch R, L, C nối tiếp (ZL<ZC) e. u cựng pha so với i 6. mạch R, L, C nối tiếp (ZL=ZC) f. Cộng hưởng Đỏp ỏn 1 2 3 4 5 6 e c a a c f
13. Gọi φ = φu - φi Mạch R => φ = 0 => u cựng pha so với i. 1e Z Mạch R, C nối tiếp => tan φ = - C φ u trễ pha so với i. 2c R ZL Mạch R, L nối tiếp => tan φ = > 0 => φ > 0 => u sớm pha so với i. 3a R ZL - ZC Mạch R, L, C nối tiếp (ZL > ZC) => tan φ = > 0 => φ > 0 => u sớm pha so với i. R 4a ZL - ZC Mạch R, L, C nối tiếp (ZL tan φ = φ u trễ pha so với i. R 5c ZL - ZC Mạch R, L, C nối tiếp (ZC = ZL) => tan φ = = 0 => φ > 0 ; cộng hưởng điện. R 6f
14. 1. Nếu cuộn dây có điện trở thuần R0 ta tách thành hai phần tử điện trở R0 nối tiếp với cuộn cảm thuần R R0,L C R R0 L C coi nh U = (U +U )2 + (U −U )2 R R0 L C 2 2 Z = (R + R0 ) + (Z L−ZC ) Z − Z tan = L C R + R0
15. 2. Nếu trong mạch ta xét thiếu phần tử nào trong các công thức ta cho các giá trị của phần tử đó bằng 0 a . Mạch có R, L nối tiếp ZC = 0 ; UC = 0 R L 2 2 U = U R +U L U 2 2 U L Z = R + Z L U Z O I tan = L = L U R R U R u luôn luôn sớm pha hơn i
16. b. Mạch có R, C mắc nối tiếp U = U 2 +U 2 R C R C 2 2 U Z = R + ZC R I O −−UZ tan ==CC URR U C u luôn luôn trễ pha so với i U
17. b. Mạch có L, C mắc nối tiếp L C UUU=−LC ZZZ=−LC U L U L UC = − 2 I O U L UC = 2 U C
18. vận dụng 1. Biểu thức định luật Ôm cho mạch điện xoay chiều có R, L, C mắc nối tiếp: U U I = = (1) 2 2 Z R + (Z L − ZC ) 2 2 Z = R + (ZL − ZC ) (2) gọi là tổng trở của mạch 2. Góc lệch pha giữa u và i: U −U Z − Z tan = L C = L C U R R
19. vận dụng Bài 1: Công thức tính tổng trở của mạch điện xoay chiều có RLC mắc nối tiếp: 2 2 2 2 A: Z = R + (Z L + ZC ) B : Z = R − (Z L − ZC ) 2 2 2 2 C : Z = R + (Z L − ZC ) D : Z = R − (Z L + ZC ) Bài 2: Công thức tính góc lệch pha giữa u và i: Z − Z Z + Z A : tan = L C B : tan = L C R R Z − R Z − R C : tan = L D : tan = L ZC Z L
20. vận dụng Bài 3: Mạch điện xoay chiều gồm R, L, C mắc nối tiếp, có : R = 30;Z L = 60;ZC = 30 a. Tính tổng trở của mạch b. Tính góc lệch pha giữa u và i và nhận xét 2 2 Z = R + (ZL − ZC ) Z = 302 + (60 − 30)2 = 302 + 302 = 30 2 Z − Z 60 − 30 tan = L C = =1 = (rad) R 30 4 = 0 u sớm pha so với i 4 4
21. vận dụng Bài 4: Cờng độ dòng điện luôn luôn sớm pha hơn hiệu điện thế ở hai đầu đoạn mạch khi A. đoạn mạch có R và C mắc nối tiếp B. đoạn mạch có L và C mắc nối tiếp C. đoạn mạch có R và L mắc nối tiếp D. đoạn mạch chỉ có cuộn cảm L Bài 5: Trong mạch điện xoay chiều chỉ có L (cuộn dây thuần cảm)và C nối tiếp . Trong trờng hợp nào thi hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch sớm pha hơn cờng độ dòng điện góc . A.ZL Zc
22. vận dụng Bài 6: Cho mạch điện xoay chiều RLC mắc nối tiếp, có: 1 0,1 R = 30;C = F; L = H 4000 Điện áp tức thời ở hai đầu đoạn mạch là: u = 120 2 cos100 t(V ) Viết biểu thức của dòng điện trong mạch 1 1 Z = = = 40 C C 1 100 . 4000 0,1 Z = L = 100 . = 10 L 2 2 2 2 Z = R + (Z L − Z C ) = 30 + (10 − 40) = 30 2 U 0 120 2 I 0 = = = 3(A) Z 30 2
23. vận dụng Z − Z 10 − 40 tan = L C = = −1 = − (rad) R 30 4 = − = 0 − = − = (rad) u i i 4 i 4 i = 3cos(100 t + )( A) 4