a. Cảm kháng:
Z L 100 . 2 200
1
L
Dung kháng:
ZC C
1
104
100
Tổng trở của mạch:
100 .
R2 Z Z
2
L C
Z
2002 200 1002
100 5
Ta có :
I Uo
I
1
o Z
100 1
5
100 5
(A)
Số chỉ của ampe kế :
I A I o
0,32 (A)
2
5. 2
R2 Z Z
2
L C
b. Ta có: I U
Để số chỉ của ampe kế cực đại IAmax thì Zmin
ZL ZC 0
ZL ZC
2 f .L
(cộng hưởng điện) 1
2 f .C
2 LC
2
.
2 104
f 1 1
35,35
Hz
Số chỉ ampe kế cực đại: I
= I U
U
100
2.200
0,35 (A)
Bài 3: Tóm tắt:
L = 0,1H
C = 1F = 10-6F
f = 50Hz
Amax
max
Zmin R
a. i sớm pha hay trễ pha so với u.
b. thay C bằng C’ = ? để xảy ra cộng hưởng điện.
Các mối liên hệ cần xác lập:
Tìm cảm kháng ZL, dung kháng ZC và so sánh ZL với ZC:
- Nếu ZL > ZC UL > UC i trễ pha so với u.
- Nếu ZL < ZC UL < UC i sớm pha so với u.
Thay C bằng C’, để xảy ra cộng hưởng điện thì:
L
1
C '
C '
1
2 L
Tiến trình hướng dẫn học sinh giải:
Hoạt động của học sinh | |
- Yêu cầu học sinh tính tần số góc | - 2 f ; ZL L Z 1 C C - Nếu ZL > ZC UL > UC i trễ pha so với u. Nếu ZL < ZC UL < UC i sớm pha so với u - Z 1 C ' C ' - Để mạch xảy ra cộng hưởng điện thì L 1 (*) C ' |
của dòng điện, cảm kháng của | |
cuộn dây, dung kháng của tụ điện. | |
- So sánh ZL với ZC, ta rút ra được | |
kết luận gì giữa pha của i và u? | |
- Thay tụ điện C bằng tụ điện C’, | |
biểu thức tính dung kháng của tụ | |
điện C’ là gì? | |
- Để mạch xảy ra cộng hưởng | |
điện thì cần điều kiện gì? | |
- Từ (*) C’? |
Có thể bạn quan tâm!
- Bài Tập Về Cách Tạo Ra Dòng Điện Xoay Chiều: Bài 1:
- Bài Tập Về Viết Biểu Thức Cường Độ Dòng Điện Và Điện Áp: Bài 1:
- Bài Tập Về Cộng Hưởng Điện: Bài 1:
- Bài Tập Về Công Suất Của Đoạn Mạch R, L, C Mắc Nối Tiếp: Bài 1
- Lựa chọn hệ thống bài tập, hướng dẫn giải và giải bài tập vật lý về dòng điện xoay chiều - 10
- Dạng 6: Xác Định Giá Trị Cực Đại Của Điện Áp Hiệu Dụng Khi Thay Đổi L, Hoặc C, Hoặc F.
Xem toàn bộ 161 trang tài liệu này.
Bài giải:
a. Tần số góc: 2 f
2 .50 100
(rad/s)
Cảm kháng:
ZL L 100 .0,1 10
()
1 1 104
Dung kháng:
ZC C
100 .106
(F)
ZC > ZL UL < UC i biến thiên sớm pha so với u
b. Thay tụ điện C bằng tụ điện C’, để mạch xảy ra cộng hưởng điện thì
L 1 C ' 1 1 1, 01.104 F
Bài 4: Tóm tắt:
C '
2 L
100 2 .0,1
uAB 120 2 cos100 t
R = 24
(V)
L 1 H
5
C1
102
2 F
a. Z = ? , UV = ?
b. Ghép thêm C2 với C1 sao cho UVmax Hỏi cách ghép, C2 = ? , UV = ?
Các mối liên hệ cần xác lập:
Áp dụng công thức tính tổng trở Z.
Vôn kế đo điện áp hiệu dụng của cuộn dây bằng điện áp UL : UV = UL.
U L IZL
số chỉ của vôn kế chính
Vì ZL là hằng số nên để số chỉ vôn kế lớn nhất ULmax Imax ZL = ZCtđ .
So sánh giá trị ZCtđ và ZC1 cách ghép C2 với C1:
- Nếu ZCtđ > ZC1 điện dung tương đương Ctđ < C1 C2 ghép nối tiếp với C1.
- Nếu ZCtđ < ZC1 điện dung tương đương Ctđ > C1 C2 ghép song song với C1.
Tiến trình hướng dẫn học sinh giải:
Hoạt động của học sinh | |
a. - Tính cảm kháng, dung kháng, | - Z L 20 , Z 1 2 L C1 C Z R2 Z Z 2 30 L C - Vôn kế đo điện áp hiệu dụng giữa hai đầu cuộn dây thuần cảm. - UV U L IZL (1) - UVmax khi mạch có cộng hưởng điện: I U AB max R - Khi có cộng hưởng điện thì: ZCtđ = ZL = 20 > ZC1 Ctđ < C1 phải mắc C2 nối tiếp với C1. ZC = ZC1 + ZC2 20 = 2 + ZC2 Z C 1 C2 2 Z C2 - U U I Z U AB .Z V max L max max L R L |
tổng trở của mạch điện. | |
- Vôn kế đo điện áp trên đoạn | |
mạch nào? | |
- Số chỉ của vôn kế được tính như | |
thế nào? | |
b. - Theo biểu thức (1), vì ZL là | |
hằng số nên để vôn kế có số chỉ | |
lớn nhất thì cần điều kiện gì? | |
- Suy ra cách ghép tụ điện C2? Tính | |
C2. | |
- Số chỉ của vôn kế lúc này được | |
tính như thế nào? |
Bài giải:
a. Cảm kháng :
ZL L 100 . 5
1
20
Dung kháng :
ZC1
1
C1
1
100 .
102
2
2
Tổng trở mạch: Z
R2 Z Z 2
242 20 22
30
L C
Số chỉ của vôn kế: U
U IZ
U AB .Z 120 .20 80 V.
b. Ta có: UV U L IZL
V L L
Z L 30
C
1
ZL là hằng số, để UVmax thì Imax ZCtđ = ZL = 20 > Z
phải ghép tụ điện C2 nối tiếp với tụ điện C1
ZC ZC ZC ZC ZC ZC 20 2 18
1 2 2 1
1 1 102
Điện dung
C2 Z
100
F
.18 18
C
2
Số chỉ của vôn kế lúc này là:
Bài 5: Tóm tắt:
UV max
U L max Imax ZL
U AB .Z
R L
120.20 100 V 24
u 100 2 cos100 t (V)
L 2,5 H
Ro R 100
cos 0,8
a. u sớm pha hơn i. Tính Co = ?
b. Để Pmax, mắc thêm C1. Xác định cách mắc và C1 = ?
Các mối liên hệ cần xác lập:
Tìm cảm kháng ZL.
Đề bài cho hệ số công suất
cos 0,8
R R
R Ro
o L Co
2 Z Z
0,8
2
ZCo
Co
2
Chú ý: ZL ZCo
ZL ZC
. Dựa vào dữ kiện điện áp u sớm pha hơn
o
dòng điện i nên ZL > ZCo
ZL ZC
ZL ZC .
o
o
Mắc tụ điện C1 với Co thì có điện dung tương đương C. Do
P R Ro I nên để Pmax thì Imax trong mạch xảy ra cộng hưởng điện:
2
ZC = ZL
So sánh ZCo với ZC:
- Nếu ZC > ZCo điện dung tương đương nối tiếp tụ điện Co.
C Co mắc tụ
điện C1
- Nếu ZC < ZCo điện dung tương đương C > Co mắc tụ song song với tụ điện Co.
Tiến trình hướng dẫn học sinh giải:
điện C1
Hoạt động của học sinh | |
a. - Tính cảm kháng của cuộn | - Z L 100 . 2,5 250 L - cos 0,8 R Ro 0,8 R R 2 Z Z 2 o L Co R R 2 0,64 R R 2 Z Z 2 o o L Co 0,36 R R 2 0,64Z Z 2 o L Co ZL ZC 0,75 R Ro (*) o - u sớm pha hơn i ZL > ZCo ZL ZC ZL ZC o o - ZL ZC 0, 75 R Ro o ZC ZL 0,75 R Ro o C 1 o Z Co - P = I2(R+Ro) - Để Pmax thì Imax ZC = ZL = 250 , trong mạch xảy ra cộng hưởng điện - So sánh ZCo với ZC: + Nếu ZC < ZCo điện dung tương đương C > Co mắc tụ điện C1 song song với tụ điện Co. + Nếu ZC > ZCo điện dung tương đương C Co mắc tụ điện C1 nối tiếp tụ điện Co. * Có cách mắc tụ điện Z C 1 C1 1 Z C1 |
cảm. | |
- Đề bài cho hệ số công suất | |
cos 0,8 . Áp dụng biểu | |
thức hệ số công suất, hãy rút | |
ra mối liên hệ giữa các đại | |
lượng R, Ro, ZL, ZCo ? | |
- Đề bài cho điện áp u sớm | |
pha hơn dòng điện i, từ (*) | |
suy ra điều gì? | |
b. - Mắc tụ điện C1 với Co | |
- Biểu thức tính công suất tiêu | |
thụ trong mạch? | |
- Vì (R + Ro) là hằng số nên | |
để Pmax thì cần điều kiện gì? | |
- Hãy suy luận cách mắc tụ | |
điện C1 vào mạch (gợi ý: so | |
sánh ZC với ZCo) và tìm giá trị | |
C1? |
Bài giải:
a. Cảm kháng:
Z L 100 . 2,5 250
L
Theo bài: cos 0,8
R R
R Ro
R R Z Z
2
o
L Co
2
2 0,64 R R
0,8
2 Z Z
2
o o L Co
0,36 R R 2 0,64Z Z 2
o L Co
o
ZL ZC 0, 75 R Ro
Vì điện áp u sớm pha hơn dòng điện i nên ZL > ZCo
o
ZL ZC 0, 75 R Ro
C
Z
o
ZL 0,75 R Ro 250 0, 75100 100 100
1 1 104
C
Co Z
o
100 .100
(F)
b. Vì P = I2(R+Ro) nên để Pmax thì Imax ZL ZC ( cộng hưởng điện)
ZC ZL 250 , ZCo = 100
Ta có ZC > ZCo C < Co C1 mắc nối tiếp với Co
1 1 1
C Co
o
ZC ZC
C1
C
C
Z Z
1 1
ZC ZC
250 100 150
o
1 1 103
C1 Z
100
(F)
.150 15
C
1
4. Dạng 4: XÁC ĐỊNH CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐIỆN KHI BIẾT HAI ĐOẠN MẠCH CÓ ĐIỆN ÁP CÙNG PHA, VUÔNG PHA.
4.1. Phương pháp giải chung:
Điện áp hai đoạn mach 1 và 2 ở trên cung môt
mach điên
lêch pha nhau môt
gó thì :
1 2 , nêu:
Nếu
2
(hai điện áp vuông pha nhau), ta dung công thức:
tan1
tan
cot
2 2
1
tan
tan1.tan2
1
2
2
Nếu
= 0o (hai điện áp đồng pha) thì 1 2
tan1 tan2
Áp dụng công thức
tan ZL ZC , thay giá trị
R
tương
ứng từ
hai đoạn
mạch đã biết vào tan1 và tan2.
4.2. Bài tâp về hai đoan mach có điên ap cùng pha, vuông pha. Bài 1:
Cho mach điện xoay chiều như hình.
R1 = 4, C1
102 F , R 8
= 100 ,
L 1 H ,
2
f 50 . Tìm điên dung C2, biêt răng điên áp uAE và uEB đồng pha.
Bài 2:
Cho mạch điện như hình vẽ. UAN = 150V, UMB = 200V, uAN và uMB vuông pha với nhau, cường độ dòng điện tức thời trong mạch có
biểu thức thức uAB. Bài 3:
i Io cos100 t
(A). Biết cuộn dây là thuần cảm. Hãy viết biểu
Hai cuộn dây (R1, L1) và (R2, L2) mắc nối tiếp vào mạng xoay chiều. Tìm mối liên hệ giữa R1, L1, R2, L2 để tổng trở đoạn mạch Z = Z1 + Z2 với Z1 và Z2 là tổng trở của mỗi cuộn dây.
Bài 4:
Cho vào mạch điện hình bên một dòng điện xoay chiều có cường độ i Io cos100 t (A). Khi đó uMB và uAN vuông pha nhau, và
u 100 2 cos100 t (V). Hãy viết biểu thức u
và tìm hệ số
công
MB 3 AN
suất của mạch MN.
4.3. Hướng dẫn giải và giai: Bài 1:
Tóm tắt :
R1 = 4
C 102 F
1 8
R2 = 100
L 1 H
f 50Hz
uAE va C2 = ?
uEB cung pha
Các mối liên hệ cần xác lâp:
* Áp dung biểu thức tính ZL , ZC1.
* u
AE
i AE ,
uEB
i EB . Vi
uAE đông pha uEB nên
uAE
u
EB
AE EB tanAE tanEB .
* Thế cac giá trị vao
tanAE
và tanEB , ta tìm được ZC2 C2.
Tiên trình hướng dân hoc sinh giai:
Hoạt động của học sinh | |
- Tính cảm kháng ZL và dung kháng | - ZL L 2 f .L Z 1 1 C1 C 2 f .C 1 1 - AE u i ; EB u i AE EB - u u AE EB AE EB - AE EB tanAE tanEB ZC1 ZL ZC2 R1 R2 Z R2 Z Z C1 R L C2 1 Z Z Z R2 C2 L C1 R 1 C 1 1 2 Z 2 f .Z C2 C2 |
ZC1 của tụ điện C1. | |
- Độ lệch pha của u đối với i trên | |
từng đoạn mạch AE và EB được tính | |
như thế nào? | |
- Điều kiện đề bài: điện áp uAE và uEB | |
đồng pha, ta suy ra điều gì về mối liên | |
hệ giữa AE và EB ? | |
- Từ mối liên hệ này, hãy tính điện | |
dung C2? |
Bài giải:
AE
AE u
i ;
EB u
i
EB
Vì uAE và uEB đồng pha nên u
u
AE EB
AE EB
tanAE tanEB
ZC
ZL ZC
Z Z Z R2
1 2
R1 R2
C2 L C1
1
R
ZC2
C
100 8100 300 4
1 1 104
Bài 2:
C2 2 f .Z
2
2 50.300 3
(F)
Tóm tắt: UAN = 150V UMB = 200V
uAN vuông pha uMB