Giải bài 9 trang 80 – Bài 14 - SGK môn Vật lý lớp 12

Mạch điện xoay chiều gồm có: \(R = 40Ω\)\( C=\dfrac{1}{4000\pi }F \) , \( L=\dfrac{0,1}{\pi }H \) . Biết điện áp tức thời hai đâu mạch \( u=120\sqrt{2}\cos 100\pi t\left( V \right) \) 

a) Viết biểu thức của i.

b) Tính \({{U}_{AM}}\) (Hình 14.4 SGK trang 80)

 

Lời giải:

a)

- Dung kháng của cuộn dây: \( {{Z}_{C}}=\dfrac{1}{C\omega }=\dfrac{1}{\dfrac{1}{4000\pi }.100\pi }=40\left( \Omega \right) \) 

- Cảm kháng của cuộn dây: \( {{Z}_{L}}=L\omega =\dfrac{0,1}{\pi }.100\pi =10\left( \Omega \right) \) 

\(\Rightarrow\) Tổng trợ của mạch điện: \(Z=\sqrt{{{R}^{2}}+\left( {{Z}_{L}}-{{Z}_{C}} \right)}=\sqrt{{{40}^{2}}+{{\left( 10-40 \right)}^{2}}}=50\)\(\left(\Omega\right)\)

- Cường độ dòng điện cực đại: \( {{I}_{0}}=\dfrac{{{U}_{0}}}{Z}=\dfrac{120\sqrt{2}}{50}=2,4\sqrt{2}\left( A \right) \) 

Biểu thức của i: 

- Ta có: \( u=120\sqrt{2}\cos 100\pi t\left( V \right) \) \(\Rightarrow\) Biểu thức của i có dạng: \( i={{I}_{0}}\cos \left( 100\pi t+{{\varphi }_{i}} \right) \) 

Độ lệch pha giữa u và i là  \(\varphi\), ta có: 

\( \tan \varphi =\dfrac{{{Z}_{L}}-{{Z}_{C}}}{R}=\dfrac{10-40}{40}=-\dfrac{3}{4}\Rightarrow \varphi =-\dfrac{37\pi }{180}\left( rad \right) \)

Pha của dòng điện: \( {{\varphi }_{i}}={{\varphi }_{u}}-\varphi =0-\left( -\dfrac{37\pi }{180} \right)=\dfrac{37\pi }{180}\left( rad \right) \) 

\(\Rightarrow\) Biểu thức của i là: \( i=2,4\sqrt{2}\cos \left( 100\pi t+\dfrac{37\pi }{180} \right)\left( A \right) \) 

b) 

Ta có: \( I=\dfrac{{{I}_{0}}}{\sqrt{2}}=\dfrac{2,4\sqrt{2}}{\sqrt{2}}=2,4\left( A \right) \) 

\( {{U}_{R}}=\text{IR}=2,4.40=96\left( V \right) \)

\( {{U}_{C}}=I{{Z}_{C}}=2,4.40=96\left( V \right) \)

\( \Rightarrow {{U}_{AM}}=\sqrt{{{U}_{R}}^{2}+{{U}_{C}}^{2}}=\sqrt{{{96}^{2}}+{{96}^{2}}}=96\sqrt{2}\left( V \right) \)

Vậy điện áp hiệu dụng giữa hai đầu AM là: \(96\sqrt{2}\left(V\right)\) 

 

Ghi nhớ:

- Tổng trợ của mạch R L C nối tiếp: \( z=\sqrt{{{R}^{2}}+{{\left( {{Z}_{L}}-{{Z}_{C}} \right)}^{2}}} \) 

- Định luật Ôm cho đoạn mạch xoay chiều có R, L, C mắc nối tiếp: \( I=\dfrac{U}{Z} \) 

- Công thức tính góc lệch pha \(\varphi\) giữa điệp áp và dòng điện: \( \tan \varphi =\dfrac{{{Z}_{L}}-{{Z}_{C}}}{R} \) 

+ Nếu \({{Z}_{L}}>{{Z}_{C}}:\) Điện áp u sớm pha so với dòng điện i.

+ Nếu \({{Z}_{L}}<{{Z}_{C}}:\) Điện áp u trễ pha so với dòng điện i.

- Cộng hưởng điện xảy ra khi \({{Z}_{L}}={{Z}_{C}}\) hay \( {{\omega }^{2}}LC=1 \) 

khi đó \(I\) sẽ lớn nhất: \( I=\dfrac{U}{R} \)

Tham khảo lời giải các bài tập Bài 14: Mạch có R, L, C mắc nối tiếp khác Trả lời câu hỏi C1 trang 75 – Bài 14 - SGK môn Vật lý lớp 12 Hãy nhắc lại định... Trả lời câu hỏi C2 trang 76 – Bài 14 - SGK môn Vật lý lớp 12 Hãy giải thích vị trí... Trả lời câu hỏi C3 trang 77 – Bài 14 - SGK môn Vật lý lớp 12 Chứng minh các hệ thức... Giải bài 1 trang 79 – Bài 14 - SGK môn Vật lý lớp 12 Phát biểu định luật... Giải bài 2 trang 79 – Bài 14 - SGK môn Vật lý lớp 12 Dòng nào có cột A... Giải bài 3 trang 79 – Bài 14 - SGK môn Vật lý lớp 12 Trong mạch điện xoay... Giải bài 4 trang 79 – Bài 14 - SGK môn Vật lý lớp 12 Mạch điện xoay chiều... Giải bài 5 trang 79 – Bài 14 - SGK môn Vật lý lớp 12 Mạch điện xoay chiều... Giải bài 6 trang 79 – Bài 14 - SGK môn Vật lý lớp 12 Mạch điện xoay chiều... Giải bài 7 trang 80 – Bài 14 - SGK môn Vật lý lớp 12 Mạch điện xoay chiều... Giải bài 8 trang 80 – Bài 14 - SGK môn Vật lý lớp 12 Mạch điện xoay chiều... Giải bài 9 trang 80 – Bài 14 - SGK môn Vật lý lớp 12 Mạch điện xoay chiều... Giải bài 10 trang 80 – Bài 14 - SGK môn Vật lý lớp 12 Mạch điện xoay chiều... Giải bài 11 trang 80 – Bài 14 - SGK môn Vật lý lớp 12 Chọn câu đúng.Đoạn... Giải bài 12 trang 80 – Bài 14 - SGK môn Vật lý lớp 12 Chọn đáp án...
+ Mở rộng xem đầy đủ