Lý thuyết và phương pháp giải bài tập về Các đoạn mạch xoay chiều năm 2019

- Cuộn cảm có L lớn sẽ cản trở nhiều đối với dòng điện xoay chiều, nhất là dòng điện xoay chiều cao tần... d: Khoảng cách giữa hai bản tụ(m).[r]

I Đoạn mạch có phần tử R, L C 1 Đoạn xoay chiều có trở

Sơ đồ mạch điện:

Tính chất điện trở R: có tác dụng cản trở, làm giảm cường độ dòng điện qua + Mắc nối tiếp: RR1R2 (RR , R , 1 2 ) tăng điện trở

+ Mắc song song:

1

1 1

R  R R  (RR , R , ) giảm điện trở Biểu thức điện áp dòng điện mạch:

u(t) = U0cos(t + ) 

u U

i = = 2cos(ωt + )

R R 

Đặt : 0

U Ι =

R iI cos(ωt0 φ) I cos(ωt φ)   i , u pha Định luật Ôm : I U

R



Giản đồ véctơ:

2 Đoạn mạch có tụ điện C: uC trễ pha so với i góc π

Định luật Ơm: I = C C U

Z ; với ZC =

ωC dung kháng tụ điện

+ Mắc nối tiếp: 1

C C C  (CC , C , ) giảm điện dung B R A

+ Mắc song song: CC1C2 (CC , C , 1 2 ) tăng điện dung

Đặt điện áp u U 2cosωt vào hai đầu tụ điện cường độ dịng điện qua có giá trị hiệu dụng I Tại thời điểm t, điện áp hai đầu tụ điện u cường độ dịng điện qua i Hệ thức liên hệ đại lượng là:

2 2

2 2

0 0C C

i u i u

1

I U   2I 2U  

2

2

u i

2

U I 

Cường độ dòng điện tức thời qua tụ: i I 2cos ωt π A

 

     

Ý nghĩa dung kháng

- ZC đại lượng biểu cản trở dòng điện xoay chiều tụ điện

- Dòng điện xoay chiều có tần số cao (cao tần) chuyển qua tụ điện dễ dàng dòng điện xoay chiều tần số thấp

- ZC có tác dụng làm cho i sớm pha π

2 so với u Giản đồ véctơ mạch:

3 Mạch điện xoay chiều có cuộn cảm Sơ đồ mạch điện

Tính chất cuộn cảm Mỗi cuộn dây có hai phần tử : điện trở r độ tự cảm L Riêng cuộn cảm có L

Biểu thức điện áp hai đầu mạch điện dòng điện mạch:

Giả sử i = I0costu = LI0cos(t+ π

2) = U0cos(t + π 2)

Nếu u = U0costi = I0cos(t – π 2)

i = I0cos(t + i)u = U0cos(t + π

2+ i)

u sớm pha i góc: π

Ta có:

2 2 2

2 2 2

0 0L L

i u i u i u

1

I U  2I 2U  I  U  Biểu thức định luật ôm cho đoạn mạch: I =

L

U  Cảm kháng : ZL = L Đơn vị:Ôm ()

Ý nghĩa cảm kháng

- ZL đại lượng biểu cản trở dòng điện xoay chiều cuộn cảm

- Cuộn cảm có L lớn cản trở nhiều dòng điện xoay chiều, dòng điện xoay chiều cao tần

- ZL có tác dụng làm cho i trễ pha π

2 so với u Giản đồ véctơ cho đoạn mạch:

Chú ý:

a 1 0,318

 ;

2

0, 636



 ;

1

b Công thức tính điện dung tụ phẳng: C = 9S 9.10 4πd



: Hằng số điện môi

S: Phần diện tích hai tụ (m2) d: Khoảng cách hai tụ(m)

- Điện môi bị đánh thủng tượng điện trường tăng vượt qua giá trị giới hạn náo làm cho điện mơi tính cách điện

- Điện áp giới hạn điện áp lớn mà điện môi không bị đánh thủng

II Đoạn mạch RLC không phân nhánh

Đặt điện áp uU 2cos(ωtφ )u vào hai đầu mạch Độ lệch pha  u i xác định theo biểu thức:

tan = ZL ZC R



=

1 L

C R

  

Với φ φ u φi

Cường độ hiệu dụng xác định theo định luật Ôm: I =U Z

Với Z = R  (ZL Z )C tổng trở đoạn mạch Cường độ dòng điện tức thời qua mạch:

i u

iI 2cos(ωtφ ) I 2cos(ωt φ  φ)

Cộng hưởng điện đoạn mạch RLC: Khi ZL = ZC hay  =

LC thì:

+ Imax = U

R , Pmax = U

R , u pha với i ( = 0)

+ Khi ZL > ZC u nhanh pha i (đoạn mạch có tính cảm kháng)

+ Khi Z < Z u trể pha i (đoạn mạch có tính dung kháng) C

A R L B

+ R tiêu thụ lượng dạng toả nhiệt, ZL ZC không tiêu thụ lượng điện

III Đoạn mạch có RLrC khơng phân nhánh

Đặt điện áp uU 2cos(ωtφ )u vào hai đầu mạch Độ lệch pha  uAB i xác định theo biểu thức:

tan = ZL ZC R r



 =

1 L

C R r

  

 Với φ φ uφi

Cường độ hiệu dụng xác định theo định luật Ôm: I =U Z

Với Z = Rr2 (ZL Z )C tổng trở đoạn mạch Cường độ dòng điện tức thời qua mạch:

i u

iI 2cos(ωtφ ) I 2cos(ωt φ  φ) Cách nhận biết cuộn dây có điện trở r :

+ Xét toàn mạch, nếu: Z  Rr2 (ZL Z )C ; U  U2R(ULU )C P  I

R cos R Z

 cuộn dây có điện trở r 

+ Xét cuộn dây, nếu: Ud UL Zd ZL Pd cosd d π

2  cuộn dây có điện trở r 

IV Phương pháp truyền thống

1 Mạch điện chứa phần tử (hoặc R, L, C)

Mạch điện có điện trở thuần: u i pha:  =  -  = hay  =  C

A R L,r B

Ta có: iI 2cos(ωt + φ )i uUR 2cos(ωt + φ )i ; với UR I

R



2 Mạch RLC không phân nhánh Phương pháp giải: Tìm Z, I ( I0 )và  Tính tổng trở Z: Tính ZLωL.; ZC 1

ωC 2πfC

  Z R2(ZLZ )C

Định luật Ôm : U I liên hệ với I U Z

 ; Io = o U

Z

Tính độ lệch pha u hai đầu mạch i: tanφ ZL ZC R





Viết biểu thức u i

+ Nếu cho trước: iI 2cosωt biểu thức u uU 2cos(ωt + φ) Hay i = Iocost u = Uocos(t + )

+ Nếu cho trước: uU 2cosωtthì biểu thức i là: iI 2cos(ωt φ) Hay u = Uocost i = Iocos(t – )

Khi: (u 0; i ) ta có :  = u – i  u = i + ; i = u – 

+ Nếu cho trước iI 2cos(ωtφ )i biểu thức u là: uU 2cos(ωt + φ + φ)i Hay i = Iocos(t + i) u = Uocos(t + i + )

+ Nếu cho trước uU 2cos(ωtφ )u biểu thức i là: iI 2cos(ωt + φuφ) Hay u = Uocos(t + u) i = Iocos(t +u – )

Chú ý: Với mạch điện khơng phân nhánh có cuộn dây khơng cảm (R ,L,r, C) thì:

2

L C

Z (Rr) (Z Z ) tan φ ZL ZC R r

 

Website HOC247 cung cấp môi trường học trực tuyến sinh động, nhiều tiện ích thơng minh, nội dung giảng biên soạn công phu giảng dạy giáo viên nhiều năm kinh nghiệm,

giỏi kiến thức chuyên môn lẫn kỹ sư phạm đến từ trường Đại học trường chuyên

danh tiếng

I. Luyện Thi Online

- Luyên thi ĐH, THPT QG: Đội ngũ GV Giỏi, Kinh nghiệm từ Trường ĐH THPT danh tiếng xây dựng

các khóa luyện thi THPTQG các mơn: Tốn, Ngữ Văn, Tiếng Anh, Vật Lý, Hóa Học Sinh Học

- Luyện thi vào lớp 10 chun Tốn: Ơn thi HSG lớp 9 luyện thi vào lớp 10 chuyên Toán trường PTNK, Chuyên HCM (LHP-TĐN-NTH-GĐ), Chuyên Phan Bội Châu Nghệ An trường Chuyên khác TS.Trần Nam Dũng, TS Phạm Sỹ Nam, TS Trịnh Thanh Đèo Thầy Nguyễn Đức Tấn.

II Khoá Học Nâng Cao HSG

- Tốn Nâng Cao THCS: Cung cấp chương trình Toán Nâng Cao, Toán Chuyên dành cho em HS THCS lớp 6, 7, 8, u thích mơn Tốn phát triển tư duy, nâng cao thành tích học tập trường đạt điểm tốt kỳ thi HSG

- Bồi dưỡng HSG Toán: Bồi dưỡng phân mơn Đại Số, Số Học, Giải Tích, Hình Học và Tổ Hợp dành cho học sinh khối lớp 10, 11, 12 Đội ngũ Giảng Viên giàu kinh nghiệm: TS Lê Bá Khánh Trình, TS Trần Nam Dũng, TS Pham Sỹ Nam, TS Lưu Bá Thắng, Thầy Lê Phúc Lữ, Thầy Võ Quốc Bá Cẩn đôi HLV đạt thành tích cao HSG Quốc Gia

III. Kênh học tập miễn phí

- HOC247 NET: Website hoc miễn phí học theo chương trình SGK từ lớp đến lớp 12 tất môn học với nội dung giảng chi tiết, sửa tập SGK, luyện tập trắc nghiệm mễn phí, kho tư liệu tham khảo phong phú cộng đồng hỏi đáp sôi động

- HOC247 TV: Kênh Youtube cung cấp Video giảng, chuyên đề, ôn tập, sửa tập, sửa đề thi miễn phí từ lớp đến lớp 12 tất mơn Tốn- Lý - Hoá, Sinh- Sử - Địa, Ngữ Văn, Tin Học Tiếng Anh

Vững vàng tảng, Khai sáng tương lai

Học lúc, nơi, thiết bi – Tiết kiệm 90%

Học Toán Online Chuyên Gia