Bài giảng Vật lí 12 (cơ bản) - Bài 14: Mạch có R, L, C mắc nối tiếp

Nội dung tài liệu: Bài giảng Vật lí 12 (cơ bản) - Bài 14: Mạch có R, L, C mắc nối tiếp

1. Bài 14 MẠCH Cể R,L,C MẮC NỐI TIẾP
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 = 80 cos 100 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. BÀI 14 MẠCH Cể R,L,C MẮC NỐI TIẾP I - PHƯƠNG PHÁP GIẢN ĐỒ FRE-NEN Thảo luận trả lời cõu hỏi C1? 1)Định luật về điện ỏp tức thời : C1: Hiệu điện thế trong Trong mạch điện xoay chiều gồm mạch một chiều gồm nhiều R R R R nhiều đoạn mạchđiện1 trở mắc2 được nối 3tớnh tiếp bằng thỡ điệnn ỏp tức thời giữa hai đầubiểu của thức mạch 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. BÀI 14 MẠCH Cể R,L,C MẮC NỐI TIẾP 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. BÀI 14 MẠCH Cể R,L,C MẮC NỐI TIẾP 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. BÀI 14 MẠCH Cể R,L,C MẮC NỐI TIẾP ? 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. BÀI 14 MẠCH Cể R,L,C MẮC NỐI TIẾP ? Hóy vẽ giản đồ Fresnen với UL> UC. UL + U ULC o I UR UC Hỡnh 14.3
9. BÀI 14 MẠCH Cể R,L,C MẮC NỐI TIẾP 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. BÀI 14 MẠCH Cể R,L,C MẮC NỐI TIẾP 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. BÀI 14 MẠCH Cể R,L,C MẮC NỐI TIẾP Củng cố U Tổng trở mạch R L C nối tiếp: I = Định luật ễm cho đoạn mạch xoay chiều cú R,L,Z C mắc nối tiếp: 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 22 ZRZZ= +()LC −
12. BÀI 14 MẠCH Cể R,L,C MẮC NỐI TIẾP 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 so với i 3. mạch R, L nối tiếp c. u trễ pha so với i 4. mạch R, L, C nối tiếp (Z >Z ) d. u trễ pha so với i L C 5. mạch R, L, C nối tiếp (Z <Z ) e. u cựng pha so với i 2 L C 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. BÀI 14 MẠCH Cể R,L,C MẮC NỐI TIẾP 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. BÀI 14 MẠCH Cể R,L,C MẮC NỐI TIẾP chú ý 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. BÀI 14 MẠCH Cể R,L,C MẮC NỐI TIẾP 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. BÀI 14 MẠCH Cể R,L,C MẮC NỐI TIẾP b. Mạch có R, C mắc nối tiếp U = U 2 +U 2 R C R C 2 2 Z = R + ZC O −−UZ tan ==CC URR U C I u luôn luôn trễ pha so với i UU R
17. BÀI 14 MẠCH Cể R,L,C MẮC NỐI TIẾP b. Mạch có L, C mắc nối tiếp L C UUU=−LC ZZZ=−LC U L U L UC = − 2 O U L UC = 2 U C I
18. BÀI 14 MẠCH Cể R,L,C MẮC NỐI TIẾP 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. BÀI 14 MẠCH Cể R,L,C MẮC NỐI TIẾP 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. BÀI 14 MẠCH Cể R,L,C MẮC NỐI TIẾP 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. BÀI 14 MẠCH Cể R,L,C MẮC NỐI TIẾP 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. BÀI 14 MẠCH Cể R,L,C MẮC NỐI TIẾP 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. BÀI 14 MẠCH Cể R,L,C MẮC NỐI TIẾP 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
24. kính chúc các thầy cô mạnh khoẻ và hạnh phúc CHÚC CÁC EM LUễN LÀ TRề GIỎI CON NGOAN