Giáo án Vật lí 12 - Tuần 11, Chương 3, Bài 14: Mạch RLC nối tiếp

Nội dung tài liệu: Giáo án Vật lí 12 - Tuần 11, Chương 3, Bài 14: Mạch RLC nối tiếp

1. Vật Lí 12 Chương III. DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU Chủ đề: MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU Bài 14. MẠCH RLC NỐI TIẾP 1. Định luật về điện áp tức thời. Xét mạch RLC nối tiếp (hình vẽ) Giả sử dòng điện chạy qua mạch có dạng: uR U0R.cos(t) i I cos(t) → u U .cos(t ) 0 L 0L 2 u U .cos(t ) c 0C 2 * Định luật về điện áp tức thời: uAB uR uL uC 2. Giản đồ Fre-nen. Quan hệ giữa cđdđ và điện áp. Hình 14.1 (sgk) II. Mạch có R, L, C mắc nối tiếp. 1. Định luật Ôm cho đoạn mạch có R, L, C mắc nối tiếp. Tổng trở Ta có: uR  U R ; uL  U L ; uC  UC Mà: uAB uR uL uC ↔ UAB UR UL UC ↔ UAB UR ULC U L U C U C U L
2. Vật Lí 12  Các công thức a. Công thức liên hệ điện áp hiệu dụng giữa hai đầu mạch UAB với các điện áp diệu dụng: UR, UL, UC 2 2 U AB U R (U L U C ) U R 2 2 b. Tổng trở: Z R (Z L ZC ) R () U U AB 0AB c. Định luật Ôm: I hoặc I0 Z AB ZAB U U U U U *** Chú ý: Trong mạch nối tiếp: I AB R L C AN ... Z AB R Z L ZC Z AN d. Độ lệch pha giữa u và i u i Z Z U U Với góc (rad) được xác định: tan L C L C R U R * Lưu ý: phụ thuộc đặc tính của mạch (R, L, C) + Z L ZC 0 : u sớm pha hơn i. + Z L ZC 0 : u chậm pha hơn i. + Z L ZC 0 : u và i cùng pha. Ví dụ: (Hs luyện tập) VD 1. Cho đoạn mạch R, L, C nối tiếp. 0,2 10 4 Biết R 30; L (H ); C (F) ; f 50Hz . a. Tính tổng trở của đoạn mạch. b. Tính cường độ dòng điện hiệu dụng trong mạch. c. Tính điện áp hiệu dụng giữa hai đầu mỗi phần tử R, L, C. d. Tính độ lệch pha giữa điện áp hai đầu mạch và dòng điện trong mạch. 0,7 5.10 4 VD2. Cho đoạn mạch R, L, C nối tiếp. Biết R 50; L (H ); C (F) . Biểu thức điện áp hai đầu mạch: u 200cos(100 t )(V ) 2 a. Tính tổng trở của đoạn mạch. b. Tính cường độ dòng điện hiệu dụng trong mạch. c. Tính điện áp hiệu dụng giữa hai đầu mỗi phần tử R, L, C. d. Tính độ lệch pha giữa điện áp hai đầu mạch và dòng điện trong mạch. 2. Hiện tượng cộng hưởng (tự học có hướng dẫn) a. Diều kiện cộng hưởng: 2 Z L ZC LC. 1 L.C. 2 1 0
3. Vật Lí 12 b. Dấu hiệu có cộng hưởng: Mạch có đủ 3 phần tử R, L, C (R không đổi). Thay đổi L hoặc C hoặc f, nếu trong mạch thõa:  Z L ZC , u cùng pha với i.  Z Z min R  U L U C U AB U R U AB U R  Cường độ dòng điện hiệu dụng đạt giá trị cực đại: I I max Z min R  Khi đó: điện áp hai đầu mạch u lệch pha so với uL hoặc uC. /. AB 2 BÀI TẬP RÈN LUYỆN Câu 1. Công thức nào sau đây không đúng khi nói về mối quan hệ giữa các điện áp trong mạch R LC nối tiếp ? A. U U R U L UC B. u uR uL uC 2 2 C. U U R U L UC D. U U R (U L UC ) Câu 2. Cho đoạn mạch gồm điện trở thuần R nối tiếp với tụ điện có điện dung C. Khi dòng điện xoay chiều có tần số góc ω chạy qua thì tổng trở của đoạn mạch là 1 1 A. R2 (C)2 B. R2 (C)2 C. R2 ( )2 D. R2 ( )2 C C Câu 3. Đoạn mạch điện xoay chiều gồm hai phần tử R và C mắc nối tiếp. Độ lệch pha của điện áp và dòng điện trong mạch được cho bởi công thức Z R R R2 Z 2 A. tanφ = - C B. tanφ = - C. tanφ = D. tanφ = - C R Z 2 2 R C R ZC 1 Câu 4. Khi dòng điện xoay chiều có tần số 50 Hz chạy trong cuộn cảm thuần có độ tự cảm H, thì cảm 2 kháng của cuộn cảm này bằng A. 25 Ω. B. 50 Ω. C. 100 Ω. D. 75 Ω. 10 3 Câu 5. Đặt điện áp xoay chiều u = U 0cos100πt vào tụ điện có điện dung C (F) . Dung kháng của tụ là A. 10 Ω. B. 100 Ω. C. 200 Ω. D. 1000 Ω. Câu 6. Cho mạch R,L,C nối tiếp. Điện áp hiệu dụng giữa hai đầu điện trở, hai đầu cuộn cảm thuần và hai đầu tụ điện lần lượt là UR = 40 V, UL = 100 V và UC = 60 V. Điện áp hiệu dụng giữa hai đầu đoạn mạch là A. 40 2 V. B. 60 V. C. 60 2 V. D. 40 V. Câu 7. Điện áp đặt vào hai đầu một đoạn mạch R, L, C không phân nhánh. Điện áp hai đầu R là 80V, hai đầu L là 120V, hai bản tụ C là 60V. Điện áp hiệu dụng hai đầu đoạn mạch là A. 260 V. B. 140 V. C. 100 V. D. 20 V. Câu 8. Đoạn mạch xoay chiều gồm điện trở R = 75 Ω mắc nối tiếp với tụ điện có điện dung C = 10 –4/π (F). Tần số dòng điện trong mạch là f = 50 Hz. Tổng trở của mạch là A. 200 Ω. B. 150 Ω. C. 125 Ω. D. 175 Ω 0,1 Câu 9. Cho mạch RLC mắc nối tiếp. Cuộn dây thuần cảm có L (H ) (H), điện trở thuần R 10 Ω , tụ C thay đổi được. Đặt vào hai đầu đoạn mạch một hiệu điện thế xoay chiều có tần số f 50Hz , thay đổi giá trị C sao cho điện áp hai đầu đoạn mạch cùng pha với dòng điện. Tổng trở của mạch khi đó có giá trị A. Z =10 2  . B. Z =20 2  . C. Z =20  . D. Z=10  .
4. Vật Lí 12 10 4 Câu 10*. Cho đoạn mạch điện xoay chiều AB gồm điện trở R = 60 Ω tụ điện C F , và cuộn cảm 0,2 L H mắc nối tiếp. Đặt vào hai đầu đoạn mạch một hiệu điện thế xoay chiều có dạng u 50 2.cos100 t (V) . Cường độ dòng điện hiệu dụng trong mạch là A.0,25A. B. 0,50A. C. 0,71A. D.1,00A.