Xem mẫu
- TIẾT 21: DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU TRONG ĐOẠN MẠCH KHÔNG PHÂN
NHÁNH
(ĐOẠN MẠCH RLC)
I. Mục đích yêu cầu:
- Nắm được cách tính tổng trở và độ lệch pha của đoạn mạch RLC
- Biết được điều kiện có cộng hưởng trong mạch RLC (chưa cần nắm sâu hiện
tượng cộng hưởng)
* Trọng tâm: Quan hệ giữa u và I trong mạch RLC. Định luật Ohm cho đạon
mạch RLC. Hiện tượng cộng hưởng trong mạch RLC
* Phương pháp: Pháp vấn, diễn giảng
II. Chuẩn bị: HS xem Sgk.
III. Tiến hành lên lớp:
A. Ổn định:
Cho một dòng điện xoay chiều i = I0 sin t, hs hãy viết các
B. Kiểm tra:
phương trình: UR , UL , UC ? Vẽ giản đồ vectơ?
C. Bài mới.
NỘI DUNG
PHƯƠNG PHÁP
I. Cho mạch: I. Dòng điện và hiệu điện thế trong đoạn mạch RLC
- Xét một đoạn mạch gồm R, L, C mắc nối tiếp như hình vẽ.
Có một dòng điện qua mạch là: i = I0 sint
- Hiệu điện thế ở 2 đầu R là: uR = U0R sint; với U0R = I0.R
- Hiệu điện thế ở 2 đầu cuộn cảm là: uL = U0Lsin(t + ),
2
với U 0 L = I0.R
- Hiệu điện thế ở 2 đầu của tụ điện là:uC = U0C sin(t - ),
Cho một dòng điện xoay chiều 2
với U 0 C = I0.ZL
qua mạch có dạng: i = I0 sint
=> hs viết lại các pt: uR, uL , uC Vì mạch RLC mắc nối tiếp, hiệu điện thế u giữa 2 đầu
đoạn mạch là:
?
u = uR + uL + uC
với U0C , U0L , U0R = ?
Có dạng tổng quát là: u = U0 sin (t + j)
Với: U0 = I0Z ; Z: tổng trở của đoạn mạch.
j: độ lệch pha giữa hiệu điện thế và dòng điện.
II. Pt dao động của hiệu điện thế II. Quan hệ giữa dòng điện và hiệu điện thế trong đoạn
mạch RLC:
u
u = uR + uC + uL = U0 sin ( t+ Ta biết dao động của hiệu điện thế u là sự tổng hợp của
3 dao động: UR, UL, UC, hay: u = uR + uC + uL
j)
Pt của hiệu điện thế u có dạng: u = U0 sin(t+j)
Với : uR = U0R sin wt
- * Giản đồ vectơ:
uC = U0C sin (t - )
2
Áp dụng phương pháp vectơ quay Fresnel, biểu diễn
+)
uL = U0L sin (t
2
các vectơ:
Áp dụng phương pháp vectơ
U 0 R , U 0 L , U 0C
quay:
Và: . Góc hợp bởi với trục x và j.
U 0 U 0 L U 0C U 0 R U0
* Xác định U0 ?
Xét tam giác vuông OSP, có: OP = =
U0R U 0R
SP = OQ = U 0 L U 0 C U 0L U 0C
OS = U 0 U 0 OP 2 SP 2
Vậy: U 0 U 0 R ( U 0L U 0C ) 2
2
1
Mà ta biết: U 0 R Io R; U 0 L I0 .Z L I0 L ; U 0 C I 0 Z C I 0
C
2
1
U 0 I 0 R 2 L
=> (*)
C
* Xét tam giác vuông OSP, hs
* Xác định j? Xét tam giác vuông OSP, ta có:
xác định các giá trị của: OP = ?,
1
L
C Z L Z C
SP = ?, OS = ? SP
tg
tg
R R
OP
Nhắc lại các giá trị: U0R = ?;
U0L = ?; U0C = ? => U0 = ?
=> tg j = ?
- * Các trường hợp đặc biệt: * Các trường hợp đặc biệt:
Nếu ZL > ZC : cảm kháng lớn + j > 0 khi ZL > ZC : đoạn mạch có tính cảm kháng (hiệu
hơn dung kháng => j ? => so điện thế sớm pha hơn dòng điện).
+ j < 0 khi ZL < ZC: đoạn mạch có tính dung kháng (hiệu
sánh độ lệch pha giữa u và i?
điện thế trễ pha hơn dòng điện).
Tương tự xét với ZL < ZC => j ?
+ j = 0 khi ZL = ZC : đoạn mạch có tính cộng hưởng (hiệu
ZL = ZC => j ?
* Để có hiện tượng cộng hưởng điện thế cùng pha với dòng điện).
thì Z cực tiểu hay ZL = ZC và
dòng điện cực đại.
III. Từ bt (*), nếu đặt: III. Định luật Ohm:
Z R 2 (Z L Z c ) 2 12
Từ biểu thức (*) ta đặt Z R 2 ( L )
C
=> IC = ? chia hai vế cho 2
Hay: Z R 2 ( Z L Z c ) 2 gọi là tổng trở ( )
=>I=?
U0
chia hai vế cho 2 , ta có: I U
Vậy: U0 = I0.Z => I0 =
Z
Z
IV. Khi có hiện tượng cộng IV. Hiện tượng cộng hưởng trong mạch RLC
hưởng: 1
Hiện tượng cộng hưởng xảy ra khi: ZL = ZC => L =
C
ZL = ZC => 2 = ?
1
1
=> hay 2
LC
LC
Khi ZL = ZC thay vào biểu thức
=> Khi có hiện tượng cộng hưởng thì: Zmin = R
tổng trở:
- => Z = ? UU
: dòng điện cực đại.
=> I max
ZR
=> I = ?
Lưu ý: từ tam giác vuôgn OSP, Lưu ý: khi không cần biết tính chất của mạch thì độ
hs xác định cos j = ? lệch pha còn được tính theo công thức: cos j =
Bài tập áp dụng: OP U 0 R R R
=> cos
Z
OS U0 Z
(từ bài áp dụng ở tiết 19)
d. Hãy tính tổng trở? Tính I?
e. Tính U? Nhận xét gì về
mạch?
D. Củng cố:
Nhắc lại:
U 2
Ở đoạn mạch RLC không phân nhánh thì với Z = R 2 Z L Z C
I
Z
ZL ZC
; nếu j > 0: u sớm pha hơn I; j < 0: u trễ pha hơn I
Và tg
R
U
Điều kiện để có hiện tượng cộng hưởng: ZL = ZC hoặc Zmin = R hoặc Imax =
R
E. Dặn dò: Xem bài “Công suất của dòng điện xoay chiều”
nguon tai.lieu . vn
