Giải bài 14 vật lí 12: Mạch có R, L, C mắc nối tiếp.

Trong bài 13, tracnghiem.vn đã giới thiệu mạch điện xoay chiều với các phần tử độc lập, khi ghép chúng nối tiếp với nhau, mạch điện sẽ có đặc điểm gì? Chúng ta cùng tìm hiểu trong bài học ngày hôm nay nhé .

A. Lý thuyết

I. Các giá trị của cường độ dòng điện và hiệu điện thế tức thời. Giản đồ vecto cho mạch có R, L, C mắc nối tiếp.

Xét một đoạn mạch RLC mắc nối tiếp (hình vẽ), giả sử biểu thức dòng điện trong mạch là: $i = I_{0}\cos (wt)$ (A) (được biểu diễn bằng vectơ $\overrightarrow{I}$).

Biểu thức hiệu điện thế ở hai đầu mỗi phần tử là:

$u_{R} = U_{0R}\cos (wt)$ $\Leftrightarrow $ $\overrightarrow{U_{R}}$.

$u_{L} = U_{0R}\cos (wt + \frac{\pi }{2})$ $\Leftrightarrow $ $\overrightarrow{U_{L}}$

$u_{C} = U_{0C}\cos (wt + \frac{\pi }{2})$ $\Leftrightarrow $ $\overrightarrow{U_{C}}$.

Biểu thức hiệu điện thế trong mạch là:$u_{AB} = u_{R} + u_{R} + u_{C} = U_{0}\cos (wt + \varphi )$.

Tại một thời điểm dòng điện trong mạch được coi là dòng một chiều, nên ta có: $U_{AB} = U_{R} + U_{L} +U_{C}$.

Giản đồ vectơ cho mạch có RLC mắc nối tiếp là:

II. Các giá trị của mạch RLC mắc nối tiếp

Hiệu điện thế hiệu dụng: $U_{AB} = \sqrt{U_{R}^{2} + (U_{L} - U_{C})^{2}}$.

Định luật Ôm cho mạch RLC mắc nối tiếp: $I = \frac{U}{\sqrt{R^{2} + (Z_{L} - Z_{C})^{2}}}$

Tổng trở: $Z = \sqrt{R^{2} + (Z_{L} - Z_{C})^{2}}$ ($\Omega $).

$\Rightarrow $ Định luật Ôm: Cường độ hiệu dụng trong một xoay chiều có R, L, C mắc nối tiếp có giá trị bằng thương số của điện áp hiệu dụng của mạch và tổng trở của mạch:

$I = \frac{U}{Z}$.

Độ lệch pha giữa u và i: $\tan \left | \varphi  \right | = \frac{U_{LC}}{U_{R}}$ hay $\tan \varphi  = \frac{U_{L} - U_{C}}{U_{R}} = \frac{Z_{L} - Z_{C}}{R}$.

• Nếu $Z_{L} > Z_{C}$ $\Rightarrow $ $\varphi > 0$ thì u sớm pha hơn i một góc $\varphi $.
• Nếu $Z_{L} < Z_{C}$ $\Rightarrow $ $\varphi < 0$ thì u trễ pha howni một góc $\varphi $.
• Nếu $Z_{L} = Z_{C}$ $\Rightarrow $ $\tan \varphi = 0$ $\Rightarrow $ $\varphi = 0$ thì xảy ra hiện tượng cộng hưởng điện.

Hiện tượng cộng hưởng điện: xảy ra khi $Z_{L} = Z_{C}$, lúc này dòng điện cùng pha với điện áp.

Khi xảy ra hiện tượng cộng hưởng điện, các thông số của mạch như sau:

• Độ lệch pha giữa u và i: $\varphi = 0$ (u, i cùng pha).
• Tần số góc của dòng điện: $Z_{L} = Z_{C}$ $\Rightarrow $ $w.L = \frac{1}{wC}$ $\Rightarrow $ $w = \frac{1}{\sqrt{L.C}}$.
• Tổng trở: Z = R.
• Định luật Ôm: $I = \frac{U}{R}$.