DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU TRONG MACH R-L-C

A.Hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch chỉ có tụ điện trễ pha hơn cường độ dòng điện góc: B.Hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch chỉ có cuộn thuần cảm sớm pha hơn cường độ dòng điện góc: C.. Hi

Gi¸o viªn : Bùi Hoàng Liên Trường Văn Hóa 3

Kiểm tra kiến thức

điều nào sau đây là sai ? A.Hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch chỉ có tụ điện

trễ pha hơn cường độ dòng điện góc:

B.Hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch chỉ có cuộn thuần cảm sớm pha hơn cường độ dòng điện góc:

C Hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch chỉ có điện trở thuần cùng pha với cường độ dòng điện D.Trong đoạn mạch điện xoay chiều chi có tụ điện,

cường độ dòng điện trễ pha hơn hiệu điện thế góc:

2 π

2 π

2 π

Vậy: Nếu ta nối tiếp cả 3 phần tử R,L,C vào mạch điện xoay chiều lúc đó u và i có mối

quan hệ như thế nào?

I/ PHƯƠNG PHÁP GIẢN ĐỒ FRE-NEN

R1 R2 R3 Rn

i U1 U2 U3 UN

C1: Hiệu điện thế trong

mạch được tính bằng

biểu thức nào?

U = U1+ U2 + U3 + … + UN

1/ Định luật về điện áp tức thời.

Trong mạch xoay chiều gồm nhiều đoạn mạch mắc nối tiếp thì điện áp tức thời giữa hai đầu của đoạn mạch bằng tổng đại số các điện áp tức thời giữa hai đầu của từng mạch ấy.

uAB = uAM + uMN + uNB

R L C

A M N B

2/ Phương pháp giản đồ Fre-nen

quay và Định luật Ôm

R

u, i cùng pha

C

U trễ pha so vơi i

i sớm pha so vơi uπ2

2

π

L

u sớm pha so vơi i

i trễ pha so vơi u

2

π

2

π

I

UR

I

I

UC

UL

UL

I

I

UR = RI

UC = ZCI

UL = ZLI I

U

2/ Phương pháp giản đồ Fre-nen

Ta biểu diễn các đại lượng xoay chiều hình sin u, i bằng các véc tơ quay sau đó tổng hợp các véc

tơ quay đó.

C2: Giải thích vị trí tương hỗ của các véc tơ quay trong

bảng 14.1

1 Định luật Ôm cho mạch có R, L, C mắc nối tiếp Tổng trở

A M N B

* BiÓu thøc hiÖu ®iÖn thÕ trªn c¸c dông cô :

0 0 0

.sin( ) sin( )

2 sin( )

2

ω

π ω

π ω



=











(Víi : U0R=R.I0 ;U0C=ZC.I0 ;U0L=ZL.I0 )

•Vì m¹ch RLC nèi tiÕp ,hiÖu ®iÖn thÕ gi­a 2 ®Çu ®o¹n m¹ch Avµ B :

u = uR + uL + uC

0 sin( ) 0 sin( ) 0 sin( )

u U= ωt +U ωt +π +U ωt −π

* BiÓu diÔn c¸c vect¬ :

0 0R 0L 0C

Uuur=Uuuur uuur+U +Uuuur

(gi¶ sö U0L>U0C)

0R

Uuuur

0 L

Uuuur

0C

Uuuur

0 0

(Uuuur uuurL +U C)

0

Uuur

( )

i ∆

ϕ

MẠCH R-L-C MẮC NỐI TIẾP

* Biểu thức hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch AB có dạng :

0 sin( )( )

u U= ωt+ ϕ V

:

ϕ

0R

Uuuur

0L

Uuuur

0C

Uuuur

0 0

(Uuuur uuurL+U C)

0

Uuur

i

ϕ

là độ lệch pha gi a u và i ữ

Với

0 0

0

.

tg

(1) (2)

(3)

2 2 2 2

0

R L C L C

L C

L C

U I

R Z Z

U I

R Z Z

⇒ =

⇔ =

U I

Z

=

3 định luật ôm cho đoạn mạch R-L-C nối tiếp

* Chú ý : có thể tính ϕ theo các hinh thức khác :

0 0 0

Sin

Cos

ϕ

ϕ

= = =

0 0

L C

L C

ϕ ϕ

> ⇒ >

 < ⇒ < 





(4)

(5)

(6)

(7)

2 Tổng trở của đoạn mạch:

4 Hiện tượng cộng hưởng trong đoạn mạch R-L-C

I = Imax ⇔ mạch có hiện tượng cộng hưởng điện

Có :

2 ( L C)2

I

max min

2

I

1 1

Z

L

C LC

ω

ω ω

⇔

*Khi L, C thoả mãn điều kiện trên thi : I = Imax = U/ R

Các chú ý

+ Nếu cuộn dây có điện trở thuần R0 thi ta tách làm hai phần tử R0 nối tiếp với L

Coi như

R R0,L C

R R0 L C

0

( ) ( L C)

Z = R R + + Z Z −

0

tg

+

U = U + U

+ Nếu trong đoạn mạch ta xét thiếu phần tử nào thi trong

công thức ta cho phần tử đó bằng không

Ví dụ: Mạch Có R- L nối tiếp : R L

Ta cho : Z C = 0 ; U 0c = 0 ; U C = 0

Các công thức (1)(2)(3);(5) trở thành :

U = U + U

0 0

tg

L

Uuuur

0L

Uuuur

0

Uuur

i

VD: M¹ch chØ cã R- C

R C

0

Uuur

0R

Uuuur

0C

Uuuur

i

ϕ

+ u :lu«n trÔ pha h¬n i

VD:M¹ch chØ cã L- C

L C

0L

Uuuur

uur

Bài tập củng cố

Câu 1: Cường 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

Câu 2: Trong mạch điện xoay chiều chỉ có L (cuộn dây thuần cảm)và C nối tiếp Trong trường hợp nào thi hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch sớm pha hơn cường độ dòng điện góc

A ZL > Zc B.ZL < ZC C ZL = ZC D.ZL=0,5ZC

Câu 3: đặt vào hai đầu đoạn mạch RLC nối tiếp một hiệu điện thế xoay chiều thi

độ lệch pha của hiệu điện thế u với cường độ dòng điện i trong mạch được tính theo công thức :

A B C D

1

L

C tg

R

ω

ω

ϕ = −

1

C

L tg

R

ω

ω

ϕ = −

C L tg

R

ϕ = +

1

C L tg

R

ω

ω

C«ng suÊt cña dßng xoay chiÒu

1 C«ng suÊt cña dßng xoay chiÒu

-NÕu trong m¹ch chØ cã ®iÖn trë thuÇn R:

P=U.I = RIP=U.I = RI2 = U2/ R

-NÕu m¾c thªm mét cuén c¶m ,mét tô ®iÖn hoÆc c¶ hai :

P < U.I

NX:

NX: C«ng suÊt tiªu thô gi¶m so víi khi chØ cã ®iÖn trë thuÇn R C«ng suÊt tiªu thô gi¶m so víi khi chØ cã ®iÖn trë thuÇn R

-ta cã thÓ viÕt : P = k.UI víi k ≤ 1

k :gäi lµ hÖ sè c«ng suÊt k :gäi lµ hÖ sè c«ng suÊt

k= cosϕ

VËy ta cã c«ng thøc tÝnh c«ng suÊt tiªu thô ®iÖn lµ :

2 độ lớn của hệ số công suất cosϕ

0R

Uuuur

0L

Uuuur

0C

Uuuur

0 0

(Uuuur uuurL−U C)

0

Uuur

i

ϕ

cos

( L C)

R R

Z R Z Z

ϕ = =

+ −

0

0

cos

( ) ( L C)

R R

R R Z Z

+ + −

*Nếu cuộn dây có thêm R0 :

-Xét các trường hợp :

+Nếu mạch

+Nếu mạch chỉ có Rchỉ có R : ϕ =0 ⇒ cosϕ =1

+Nếu mạch

+Nếu mạch chỉ có L hoặc C hoặc có cả hai (Lvà C)chỉ có L hoặc C hoặc có cả hai (Lvà C) : ϕ = = ±π / 2

⇒cosϕ = 0 ⇒ P = 0 (mạch không tiêu thụ điện )

3 ý nghĩa của hệ số công suất

- Nếu

- Nếu coscosϕ = 1 ( mạch chỉ có R ( mạch chỉ có R hoặc có cộng hưởng hoặc có cộng hưởng)

- Nếu

- Nếu coscosϕ = 0 ( mạch chỉ có L ( mạch chỉ có L ; chỉ có C ; chỉ có C hoặc có cả Lvà C không có R hoặc có cả Lvà C không có R ) -Nếu

-Nếu 0 0 ≤ cosϕ ≤ 1 thi P =UIcosϕ (công suất nhỏ hơn công suất do nguồn (công suất nhỏ hơn công suất do nguồn

cung cấp)

Vậy muốn nâng cao hiệu quả của việc sử dụng điện năăng ta ph i l m ng ta ph i l m ả àả à gỡ?

Ta ph i Ta ph i ả t ng cosả t ng cosăă ϕ để ảđể ả gi m cường độ dòng điện I gi m cường độ dòng điện I

*Chú ý : Nhiệt lượng toả ra trên điện trở R là :

*Chú ý : Nhiệt lượng toả ra trên điện trở R là : Q= R.IQ= R.I2.t

t là thời gian dòng điện chạy qua đoạn mạch

Củng cố bài học