CHUYÊN ĐỀ XÁC ĐỊNH BIỂU THỨC CƯỜNG ĐỘ DÒNG ĐIỆN VÀ HIỆU ĐIỆN THẾ TRONG DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU
1. Phương pháp giải
Để viết biểu thức cần xác định:
- Biên độ, tần số, pha ban đầu
- Viết uR, uL, uC, uRL, uRC, uLC,... ta tìm pha của i hoặc viết biểu thức của i trước rồi sử dụng độ lệch pha của uR, uL, uC, uRL, uRC, uLC,... so với i để suy ra biểu thức
Chú ý:
- Phương trình u và i:
\(u = {U_o}\cos (\omega t + {\varphi _u})\)
\(i = {I_o}\cos (\omega t + {\varphi _i})\)
\(I = \frac{U}{Z};{I_o} = \frac{{{U_o}}}{Z};{I_o} = I\sqrt 2 ;\tan \varphi = \frac{{{Z_L} - {Z_C}}}{R}\)
+ ZL > ZC thì u nhanh pha hơn i
+ ZL < ZC thì u chậm pha hơn i.
2. Ví dụ minh họa
Ví dụ 1: Khi đặt hiệu điện thế u = 120√2cos100πt (V) vào 2 đầu đoạn mạch nối tiếp gồm điện trở 150Ω , tụ điện có điện dung 200μ/π F và cuộn cảm thuần có độ tự cảm 2/π H. Xác định biểu thức cường độ dòng điện trong đoạn mạch.
Giải
Ta có:
\(\begin{array}{l} {Z_L} = \omega L = 200\Omega \\ {Z_C} = \frac{1}{{\omega C}} = 50\Omega \\ Z = \sqrt {{R^2} + {{({Z_L} - {Z_C})}^2}} = 150\sqrt 2 \Omega \end{array}\)
- Cường độ dòng điện cực đại:
\({I_o} = \frac{{{U_o}}}{Z} = 0,8A\)
- Độ lệch pha giữa u và i:
\(\begin{array}{l} \tan \varphi = \frac{{{Z_L} - {Z_C}}}{R} = 1\\ \Rightarrow \varphi = \frac{\pi }{4} \Rightarrow {\varphi _i} = {\varphi _u} - \varphi = 0 - \frac{\pi }{4} = - \frac{\pi }{4} \end{array}\)
Suy ra phương trình:
\(i = 0,8\cos (100\pi t - \frac{\pi }{4})A\)
Ví dụ 2: Đặt điện áp u = 100cos(100πt) (V) vào 2 đầu mạch điện RLC nối tiếp. Điện trở R = 50√3Ω , cuộn dây thuần cảm có L = 1/π H , điện dung C = 10-3/5π F. Viết biểu thức tính cường độ dòng điện.
Giải
- Cảm kháng: ZL = ωL = 100Ω, dung kháng: ZC = 1/ ωC = 50Ω .
- Tổng trở:
\(Z = \sqrt {{R^2} + {{({Z_L} - {Z_C})}^2}} = 100\Omega \)
Cường độ dòng điện cực đại:
\({I_o} = \frac{{{U_o}}}{Z} = 1A\)
- Độ lệch pha giữa u và i:
\(\begin{array}{l} \tan \varphi = \frac{{{Z_L} - {Z_C}}}{R} = \frac{1}{{\sqrt 3 }}\\ \Rightarrow \varphi = \frac{\pi }{6} \Rightarrow {\varphi _i} = {\varphi _u} - \varphi = - \frac{\pi }{6} \end{array}\)
Vậy biểu thức cường độ dòng điện là:
\(i = 1\cos (100\pi t - \frac{\pi }{6})A\)
...
---Nội dung đầy đủ các Ví dụ minh họa, mời các em xem online hoặc tải về máy tính---
3. Bài tập tự luyện
Bài 1: Đặt điện áp u = 120√2cos100πt (V) vào hai đầu đoạn mạch nối tiếp gồm điện trở 150 Ω, tụ điện có điện dung 200/π μF và cuộn cảm thuần có độ tự cảm 2/π H. Xác định biểu thức cường độ dòng điện trong đoạn mạch.
Đ/S: i = 0,8cos(100πt - π/4 ) (A).
Bài 2: hi đặt hiệu điện thế không đổi 30 V vào hai đầu đoạn mạch gồm điện trở thuần mắc nối tiếp với cuộn cảm thuần có độ tự cảm 1/(4π) H thì dòng điện trong đoạn mạch là dòng điện một chiều có cường độ 1 A. Nếu đặt vào hai đầu đoạn mạch này điện áp u = 150√2cos120πt (V) thì biểu thức của cường độ dòng điện trong đoạn mạch như thế nào?
Đ/S: i = 5cos(120πt - π/4) (A).
...
---Nội dung Bài tập tự luyện tiếp theo, vui lòng đăng nhập vào trang Chúng tôi để xem online hoặc tải về máy tính---
Trên đây là một phần trích đoạn nội dung Tài liệu Chuyên đề Xác định biểu thức Cường độ dòng điện và Hiệu điện thế môn Vật Lý 12 năm 2020. Để xem toàn bộ nội dung các em đăng nhập vào trang Chúng tôi để tải tài liệu về máy tính.
Hy vọng tài liệu này sẽ giúp các em học sinh ôn tập tốt và đạt thành tích cao trong học tập.
Chúc các em học tập tốt !
