1. Trang chủ
  2. » Y Tế - Sức Khỏe

Mach RLC Ly thuyet va bai tap tu luan

9 30 0

Đang tải... (xem toàn văn)

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Có ba loại mạch điện xoay chiều mà khuyết một trong các phần tử R, L, C Các công thức tính toán với các loại mạch này cũng tương tự như mạch điện RLC nhưng trong các công thức khi khuyết[r]

(1)

Mạnh điện xoay chiều RLC 1 Phương pháp giản đồ Fresnel

a Định luật điện áp tức thời

- Trong mạch xoay chiều gồm nhiều đoạn mạch mắc nối tiếp điện áp tức thời hai đầu mạch tổng đại số điện áp tức thời hai đầu đoạn mạch

u = u1 + u2 + u3 + …

b Phương pháp giản đồ Fresnel

• Một đại lượng xoay chiều hình sin biểu diễn vectơ quay, có độ dài tỉ lệ với giá trị hiệu dụng đại lượng

• Các vectơ quay vẽ mặt phẳng pha, chọn

hướng làm gốc chiều gọi chiều dương pha để tính góc pha

• Góc hai vectơ quay độ lệch pha hai đại lượng xoay

chiều tương ứng

• Phép cộng đại số đại lượng xoay chiều hình sin (cùng f) thay phép tổng hợp vectơ quay tương ứng

• Các thơng tin tổng đại số phải tính hồn tồn xác định tính tốn giản đồ Fresnel tương ứng

2 Mạch điện xoay chiều có R, L, C mắc nối tiếp

a Định luật Ôm cho đoạn mạch có R, L, C mắc nối tiếp

Cho mạch điện xoay chiều có ba phần tử R, L, C hình vẽ Đặt vào hai đầu mạch điện điện áp xoay chiều có biểu thức u = U0cosωt =

Hệ thức điện áp tức thời mạch: u = uR + uL + uC Biểu diễn vectơ quay:

Trong đó: UR = RI, UL = ZLI, UC = ZCI Tổng hợp hai véc tơ ta

Giản đồ véc tơ cho hai trường hợp UL > UC UL < UC Theo giản đồ véc tơ ta có:

(Định luật Ơm mạch có R, L, C mắc

nối tiếp)

Đặt gọi tổng trở mạch, đơn vị Ω

b Độ lệch pha điện áp dòng điện

Gọi φ độ lệch pha điện áp dòng điện (hay u với i), ta biết Từ giản đồ ta

(2)

• Nếu , hay u nhanh pha i góc φ Khi mạch có tính cảm kháng • Nếu , hay u chậm pha i góc φ Khi mạch có tính dung kháng *Nhận xét:

• Trong mạch điện xoay chiều cường độ hiệu dụng dòng điện giá trị cố định điện áp qua phần tử R, L, C thay đổi, nên ta có hệ thức

• Quy tắc chồng pha: Nếu đoạn mạch AM có độ lệch pha với i tức , đoạn mạch AN có độ lệch pha với i tức , ta có cơng thức chồng pha sau:

VÍ DỤ ĐIỂN HÌNH:

Ví dụ 1: Cho mạch điện RLC có

Đặt vào hai đầu mạch hiệu điện 110V, tần số 50Hz a Tính tổng trở mạch

b Tính cường độ hiệu dụng dòng điện qua mạch c Hiệu điện hiệu dụng phần tử R,L,C * Hướng dẫn giải:

a Tính tổng trở mạch Ta có:

b Cường độ hiệu dụng qua mạch:

c Hiệu điện phần tử:

Ví dụ 2: Cho đoạn mạch RLC gồm R = 80Ω, L = 318mH, C = 79,5 μF Điện áp hai đầu đoạn mạch có biểu thức : u = 120 cos(100πt)(V)

a Viết biểu thức cường độ dịng điện chạy mạch tính điện áp hiệu dụng hai đầu dụng cụ

(3)

* Hướng dẫn giải:

a Ta có:

Tổng trở mạch là:

Cường độ dòng điện mạch: Gọi φ độ lệch pha u i, ta có: Mà:

Vậy biểu thức cường độ dòng điện mạch là:

b Theo a ta có , điện áp hiệu dụng hai đầu phần tử là:

c Viết biểu thức hai đầu phần tử R, L C • Giữa hai đầu R

Do uR pha với i nên Biểu thức hai đầu R là: • Giữa hai đầu L

Do uL nhanh pha i góc π/2 nên Biểu thức hai đầu L là:

• Giữa hai đầu C

Do uC chậm pha i góc π/2 nên Biểu thức hai đầu C là:

3 Hiện tượng cộng hưởng

a Khái niệm cộng hưởng điện

Trong (1) mạch có xảy tượng cộng

hưởng điện

(4)

• Khi xảy tượng cộng hưởng điện tổng trở mạch đạt giá trị nhỏ nhất, => cường độ hiệu dụng dịng điện đạt giá trị cực đại,

• Điện áp hai đầu điện trở R với điện áp hai đầu mạch, • Cường độ dịng điện mạch pha với điện áp hai đầu mạch

• Các điện áp hai đầu tu điện hai đầu cuộn cảm có độ lớn ngược pha nên triệt tiêu

• Điều kiện cộng hưởng điện: hay Ví dụ điển hình

Một đoạn mạch nối tiếp gồm điện trở R = 10Ω, cuộn dây L = 5mH tụ điện C = 5.10-4F Hiệu điện hai đầu đoạn mạch U = 220V

a Xác định tần số dịng điện để có cộng hưởng

b Tính cường độ qua mạch hiệu điện UL, UC có cộng hưởng * Hướng dẫn giải:

a

b Với f = 100Hz Khi có cộng hưởng 4 Các loại mạch điện đặc biệt

a Mạch điện khuyết phần tử

Có ba loại mạch điện xoay chiều mà khuyết phần tử R, L, C Các cơng thức tính tốn với loại mạch tương tự mạch điện RLC cơng thức khuyết phần tử ta cho giá trị liên quan đến phần tử

• Mạch điện R, C

- Điện áp hai đầu mạch : , (coi UL = 0) - Tổng trở mạch: , (coi ZL = 0)

- Độ lệch pha u i : => điện áp uRC chậm pha i góc φ hay - Giản đồ véc tơ :

• Mạch điện R, L

- Điện áp hai đầu mạch : , (coi UC =0) - Tổng trở mạch: , (coi ZC = 0)

- Độ lệch pha u i: => điện áp uRL nhanh pha i góc φ hay - Giản đồ véc tơ :

• Mạch điện L, C

(5)

- Tổng trở mạch: , (coi R = 0) - Độ lệch pha u i :

Nếu độ lệch pha

Nếu độ lệch pha

VÍ DỤ ĐIỂN HÌNH:

Ví dụ 1: (Mạch RL) Đoạn mạch nối tiếp gồm điện trở R=10Ω cuộn dây cảm có L = 31,8(mH) Dòng điện xoay chiều qua đoạn mạch có biểu thức

a Tính tổng trở đoạn mạch

b Viết biểu thức hiệu điện tức thời hai đầu R, L đoạn mạch Cho * Hướng dẫn giải:

a Ta có:

Tổng trở mạch b Viết biểu thức: Từ giả thiết ta có:

• Điện áp hai đầu R Do uR pha với i nên Biểu thức hai đầu R là: • Giữa hai đầu L

Do uL nhanh pha i góc π/2 nên Biểu thức hai đầu L là:

• Giữa hai đầu mạch RL

Điện áp cực đại hai đầu mạch là: Độ lệch pha u i là:

(6)

Ví dụ 2: (Mạch RC) Đoạn mạch điện xoay chiều nối tiếp gồm điện trở R = 50Ω tụ điện

Viết biểu thức hiệu điện tức thời hai tụ điện hai đầu đoạn mạch Cho biết biểu thức cường độ dòng điện

* Hướng dẫn giải:

Ta có:

Tổng trở mạch Từ giả thiết ta có:

• Viết biểu thức điện áp hai đầu tụ C

Do uc chậm pha i góc π/2 nên Biểu thức hai đầu C là:

• Giữa hai đầu mạch RC Điện áp hai đầu mạch là: Độ lệch pha u i là: Mà

Biểu thức điện áp hai đầu mạch là:

Ví dụ 3: (Mạch LC) Một đoạn mạch gồm tụ điện C có dung kháng 100Ω cuộn dây có cảm kháng 200Ω mắc nối tiếp Hiệu điện hai đầu cuộn cảm có biểu thức

Viết biểu thức điện áp hai đầu tụ điện * Hướng dẫn giải:

Cường độ hiệu dụng dòng điện mạch:

Do nên mạch có tính cảm kháng

Áp dụng quy tắc chồng pha ta có Mà

(7)

b Mạch điện mà cuộn dây không thuẩn cảm

Cho mạch điện xoay chiều RLC cuộn dây khơng thuẩn cảm mà có thêm điện trở r Khi R r gọi tổng trở thuẩn mạch R, r nối tiếp nên tổng trở kí hiệu

• Trong tất cơng thức tính tốn coi R0 cơng thức tính tốn có R - Điện áp mạch điện:

- Tổng trở mạch điện: - Độ lệch pha u i:

• Nhận xét : Cuộn dây có thêm điện trở hoạt động r nên coi mạch điện RL thu nhỏ Các cơng thức tính tốn với cuộn dây tính tốn với đoạn mạch RL khảo sát - Điện áp hai đầu cuộn dây:

- Tổng trở mạch:

- Độ lệch pha ud i : => điện áp ud nhanh pha i góc φd hay

* Chú ý : Trong số tốn mà đề cho “nhập nhằng” khơng biết cuộn dây có thuẩn cảm hay khơng đơi u cầu chứng minh cuộn dây có thêm điện trở hoạt động r ta làm theo cách sau:

- Giả sử cuộn dây điện trở hoạt động, r =

- Thiết lập biểu thức với r = mâu thuẫn với giả thiết cho - Kết luận cuộn dây phải có điện trở hoạt động r ≠

Ví dụ điển hình:

Cho đoạn mạch điện xoay chiều hình vẽ

Cho , ,

a Tính giá trị r L

b Viết biểu thức cường độ dòng điện điện áp hai đầu mạch * Hướng dẫn giải:

a Ta có

Tổng trở đoạn mạch AM Cường độ dòng điện mạch

Độ lệch pha uAM với i thỏa mãn: Mà

(8)

Tức đoạn uMB nhanh pha i góc Từ (1) (2) ta

b Viết biểu thức u i • Viết biểu thức i :

Từ câu a ta có , có I = 0,8 (A) ta biểu thức cường độ dòng điện:

• Viết biểu thức u : Tổng trở mạch : Điện áp mạch

Độ lệch pha u i là: Mà

Biểu thức hai đầu điện áp là: BÀI TẬP LUYỆN TẬP

Bài 1: Một đoạn mạch RLC có R = 10Ω, cuộn dây cảm có tụ điện Cường độ dịng điện qua mạch có I = 5A, tần số f = 50Hz

a Tính tổng trở đoạn mạch

b Tính hiệu điện hai đầu R, L, C đoạn mạch

c Viết biểu thức hiệu điện tức thời hai đầu đọan mạch Đáp số :

a

b UR = 50V, UL = 50V, UC = 100V, U = 70,7V

c

Bài 2: Một đoạn mạch gồm điện trở R = 24 Ω cuộn dây dẫn có độ tự cảm 102mH, mắc nối tiếp vào mạng điện 240V, 50Hz

a Tính cường độ dịng điện qua đoạn mạch

b Tính hiệu điện hai đầu điện trở hai đầu cuộn dây c Tính độ lệch pha dịng điện hiệu điện hai đầu đoạn mạch Đáp số: a 6A

(9)

Bài 3: Một đoạn mạch RLC gồm điện trở 30Ω, cuộn cảm 0,2H, tụ điện 50μF mắc nối tiếp vào mạng điện 120V, 50Hz

a Tính tổng trở đoạn mạch dịng điện qua đoạn mạch

b Tính độ lệch pha hiệu điện hai đầu đoạn mạch dòng điện mạch Đáp số: a 30Ω, 4A

b φ =

Bài 4: Cho đoạn mạch hình vẽ:

Tìm R C , hiệu điện uAN trễ pha so với uAB uMB sớm pha so với uAB

Bài 5: Một mạch điện gồm điện trở R = 70Ω mắc nối tiếp với cuộn dây có độ tự cảm L = 0,318H điện trở RL = 30Ω Hiệu điện hai đầu mạch điện u = 141,4cos(314t)

a Tính tổng trở mạch điện

b Viết biểu thức cường độ dòng điện qua mạch biểu thức hiệu điện hai đầu cuộn dây Đáp số: a

b ,

Bài 6: Một điện trở 150 Ω tụ điện 16μF mắc nối tiếp vào mạng điện xoay chiều 100V, 50Hz

a Tính cường độ dịng điện qua đoạn mạch

b Tính hiệu điện hai đầu điện trở tụ điện c Tính độ lệch pha hiệu điện hai đầu đoạn mạch dòng điện qua mạch

Đáp số: a I = 0,4A

b UR = 60V, UC = 79,6V c -530

Bài 7: Một đoạn mạch RLC gồm điện trở 30Ω, cuộn cảm 0,2H, tụ điện 50μF mắc nối tiếp vào mạng điện 120V - 50Hz

a Tính tổng trở đoạn mạch dịng điện qua đoạn mạch

b Tính độ lệch pha hiệu điện hai đầu đoạn mạch dòng điện mạch Đáp số: a Z = 30Ω; I = 4A

Ngày đăng: 08/05/2021, 11:49

Xem thêm:

TỪ KHÓA LIÊN QUAN

w