Học tốt Vật lí 12, bài 14: Mạch có R, L, C mắc nối tiếp
- Thứ bảy - 10/08/2019 10:04
- In ra
- Đóng cửa sổ này
Hệ thống kiến thức lí thuyết cơ bản cần nhớ, hướng dẫn trả lời câu hỏi sách giáo khoa và giải bài tập Vật lí 12, bài 14: Mạch có R, L, C mắc nối tiếp
A. Kiến thức cơ bản
1. Mạch điện xoay chiều có R, L, C nối tiếp
Xét đoạn mạch có R, L, C nối tiếp.
Dòng điện qua mạch i = I
cosωt.
Các hiệu điện thế tức thời:
- Ở hai đầu R: uR = UR
cosωt với UR= IR
- Ở hai đầu L:uL = UL
với UL= IZL
- Ở hai đầu C: uC = UC
với UC = IZC
Ở hai đầu mạch:
U = uR + uL + uC = U
cos(ωt + φ)
Giản đồ vectơ:
Từ giản đồ Fre-nen, ta có:
Hiệu điện thế hiệu dụng: U2 =
+ 
= 
+ (UL – UC)2
hay U2 = [R2+ (ZL - ZC)2]I2 (1)
Cường độ hiệu dụng: (1) => I =
= 
Tổng trở mạch: Z =
Độ lệch pha giữa điện áp và dòng điện.
Từ giản đồ Fre-nen: tanφ =
= 
hay tanφ = 
Nếu ZL > ZC => φ > 0: Điện áp u sớm pha so với dòng điện một góc φ.
Nếu ZL < ZC => φ < 0: Điện áp u trễ pha so với dòng điện một góc φ.
Nếu ZL = ZC => φ = 0: Điện áp u cùng pha so với dòng điện, mạch cộng hưởng.
4. Cộng hưởng điện
Đoạn mạch R, L, C xảy ra cộng hưởng khi ZL = ZC hay LCω2 = 1
Khi đó: Zmin= R (Tổng trở của đoạn mạch có giá tri cực tiểu).
- UR = U
- Imax=
(Cường độ hiệu dụng có giá trị cực đại).
- UL = UC.
B. TRẢ LỜI CÂU HỎI C1, C2, C3 SGK VẬT LÝ 12 BÀI 14
C1. Hãy nhắc lại định luật về hiệu điện thế trong mạch điện một chiều gồm nhiều điện trở mắc nối tiếp.
Trả lời:
Hiệu điện thế của mạch điện một chiều gồm nhiều điện trở ghép nối tiếp bằng tổng hiệu điện thế của từng đoạn U = U1 + U2 + ...
C2. Hãy giải thích vị trí tương hổ của các vectơ quay
và 
trong Hình 14.2.
Trả lời:
Đoạn mạch chỉ có R:
R hợp với 
một góc 0°, 
R song song với 
Đoạn mạch chỉ có C:
C hợp với 
một góc -90°, 
C vuông góc với 
hướng xuống.
Đoạn mạch chỉ có L:
L hợp với 
một góc 90°, 
L vuông góc với 
hướng lên.
C3. Chứng minh các hệ thức (14.1), (14.2) cho trường hợp UL > UC.
Trả lời:
Với UL > UC
Từ hình vẽ ta có:
U2 =
+ 
=> U2 = 
+ (UL – UC)2
=> U2 = [R2+ (ZL - ZC)2]I2
=> I =
Đặt Z=
I =
C. TRẢ LỜI CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP SGK VẬT LÝ 12 BÀI 14 TRANG 79, 80
1. Phát biểu định luật Ôm đối với mạch điện xoay chiều có R, L, C mắc nối tiếp.
Trả lời:
Định luật Ôm của dòng điện xoay chiều của đoạn mạch R, L, C mắc nối tiếp: "Cường độ hiệu dụng trong mạch R, L, C mắc nối tiếp có giá trị bằng thương số của điện áp hiệu dụng giữa hai đầu mạch và tổng trở của mạch".
2. Dòng nào ở cột A tương ứng với dòng nào ở cột B?
Trả lời:
1- e; 2 - a; 4 - a; 5 - c; 6 – f.
3. Mạch điện xoay chiều nối tiếp, cộng hưởng là gi? Đặc trưng của cộng hưởng?
Trả lời:
Cộng hưởng điện là hiện tượng trong mạch R, L, C mắc nối tiếp có ZL = ZC hay ωLC = 1.
Đặc điểm: - Tổng trở mạch Z = R là nhỏ nhất và I =
là lớn nhất.
- Dòng điện i cùng pha với điện áp u
U = UR
UL= UC
4. Mạch điện xoay chiều gồm R = 20Ω nối tiếp với tụ điện C =
F. Tìm biểu thức của cường độ tức thời i, biết u = 60
cos 100πt (V).
Giải:
Mạch R nối tiếp tụ điện thì i sớm pha so với u một góc φ =
Ta có: u = 60
cos100πt => I = I0cos (100πt+φ1)
Với I0=
= 
= 3A
tan φ =
= 
= -1 => φ = 
rad
=> φ = φu - φi=> φi= φu – φ = 0 -
= 
Vậy i = 3cos
(A)
5. Mạch diện xoay chiều gồm có R = 30Ω nối tiếp với cuộn cảm: L=
H. Cho điện áp tức thời giữa hai đầu mạch u = 120
cos100πt (V). Viết biểu thức của i.
Giải:
6. Mạch điện xoay chiều gồm điện trở R = 30 Ω nối tiếp với một tụ điện C. Cho biết điện áp hiệu dụng giữa hai đầu mạch bằng 100V, giữa hai đầu tụ điện bằng 80V, tính ZC và cường độ hiệu dụng I.
Giải:
7. Mạch điện xoay chiều gồm điện trở R = 40Ω ghép nối tiếp với cuộn cảm L. Cho biết điện áp tức thời hai đầu mạch u = 80cos100πt (V) và điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn cảm UL = 40V.
a) Xác định ZL
b) Viết biểu thức của i.
Giải:
8. Mạch điện xoay chiều gồm có: R = 30Ω, C =
F, L= 
H. Biết điện áp tức thời hai đầu mạch u = 120
cos100πt (V). Viết biểu thức của i.
Giải:
9. Mạch điện xoay chiều gồm có: R = 40Ω, C =
F, L= 
H. Biết diện áp tức thài hai đầu mạch: u = 120
cos100πt (V).
a) Viết biểu thức của i.
b) Tính UAM (H.14.6).
Giải:
10. Cho mạch diện xoay chiều gồm R = 20Ω, L=
H, C = 
F, . Biết điện áp tức thời hai đầu mạch u = 80cosωt(V), tính ω để trong mạch có cộng hưởng. Khi đó viết biểu thức i.
Giải:
11. Chọn câu đúng.
Đoạn mạch có R, L, C mắc nối tiếp có R = 40Ω;
= 20Ω; ωL = 60Ω. Đặt vào hai đầu mạch điện áp u = 240
cosωt (V) . Cường độ dòng diện tức thời trong mạch là:
A. i = 3
cos100πt (A)
B. i = 6cos
(A)
C. i = 3
(A)
D. i = 6cos
(A)
Giải:
12. Chọn câu đúng.
Đoạn mạch có R, L, C mắc nối tiếp có R = 4Ω ;
= 30Ω; ωL = 30Ω. Đặt vào hai đầu mạch điện áp u = 120
cos100πt (V). Biểu thức của dòng điện tức thời trong mạch là:
A. i = 3cos
(A)
B. i = 3
(A)
C. i = 3cos100πt (A)
D. i = 3
cos100πt (A)
Giải:
1. Mạch điện xoay chiều có R, L, C nối tiếp
Xét đoạn mạch có R, L, C nối tiếp.
Dòng điện qua mạch i = I
cosωt.Các hiệu điện thế tức thời:
- Ở hai đầu R: uR = UR
cosωt với UR= IR- Ở hai đầu L:uL = UL
với UL= IZL- Ở hai đầu C: uC = UC
với UC = IZCỞ hai đầu mạch:
U = uR + uL + uC = U
cos(ωt + φ)Giản đồ vectơ:
Từ giản đồ Fre-nen, ta có:
Hiệu điện thế hiệu dụng: U2 =
+ = + (UL – UC)2hay U2 = [R2+ (ZL - ZC)2]I2 (1)
Cường độ hiệu dụng: (1) => I =
= Tổng trở mạch: Z =
Độ lệch pha giữa điện áp và dòng điện.
Từ giản đồ Fre-nen: tanφ =
= hay tanφ = Nếu ZL > ZC => φ > 0: Điện áp u sớm pha so với dòng điện một góc φ.
Nếu ZL < ZC => φ < 0: Điện áp u trễ pha so với dòng điện một góc φ.
Nếu ZL = ZC => φ = 0: Điện áp u cùng pha so với dòng điện, mạch cộng hưởng.
4. Cộng hưởng điện
Đoạn mạch R, L, C xảy ra cộng hưởng khi ZL = ZC hay LCω2 = 1
Khi đó: Zmin= R (Tổng trở của đoạn mạch có giá tri cực tiểu).
- UR = U
- Imax=
(Cường độ hiệu dụng có giá trị cực đại).- UL = UC.
B. TRẢ LỜI CÂU HỎI C1, C2, C3 SGK VẬT LÝ 12 BÀI 14
C1. Hãy nhắc lại định luật về hiệu điện thế trong mạch điện một chiều gồm nhiều điện trở mắc nối tiếp.
Trả lời:
Hiệu điện thế của mạch điện một chiều gồm nhiều điện trở ghép nối tiếp bằng tổng hiệu điện thế của từng đoạn U = U1 + U2 + ...
C2. Hãy giải thích vị trí tương hổ của các vectơ quay
và trong Hình 14.2.Trả lời:
Đoạn mạch chỉ có R:
R hợp với một góc 0°, R song song với Đoạn mạch chỉ có C:
C hợp với một góc -90°, C vuông góc với hướng xuống.Đoạn mạch chỉ có L:
L hợp với một góc 90°, L vuông góc với hướng lên.C3. Chứng minh các hệ thức (14.1), (14.2) cho trường hợp UL > UC.
Trả lời:
Với UL > UC
Từ hình vẽ ta có:
U2 =
+ => U2 = + (UL – UC)2=> U2 = [R2+ (ZL - ZC)2]I2
=> I =
Đặt Z=
I =
C. TRẢ LỜI CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP SGK VẬT LÝ 12 BÀI 14 TRANG 79, 80
1. Phát biểu định luật Ôm đối với mạch điện xoay chiều có R, L, C mắc nối tiếp.
Trả lời:
Định luật Ôm của dòng điện xoay chiều của đoạn mạch R, L, C mắc nối tiếp: "Cường độ hiệu dụng trong mạch R, L, C mắc nối tiếp có giá trị bằng thương số của điện áp hiệu dụng giữa hai đầu mạch và tổng trở của mạch".
2. Dòng nào ở cột A tương ứng với dòng nào ở cột B?
| A | B |
| 1. Mạch có R 2. Mạch có R, C nối tiếp 3. Mạch có R, L nối tiếp 4. Mạch có R, L, C nối tiếp (ZL > ZC) 5. Mạch có R, L, C nối tiếp (ZL< ZC) 6. Mạch có R, L, C nối tiếp (ZL = ZC) |
a. u sớm pha so với i b. u sớm pha  so với ic. u trễ pha so với i d. u trễ pha  so với ie. u cùng pha so với i f. cộng hưởng. |
1- e; 2 - a; 4 - a; 5 - c; 6 – f.
3. Mạch điện xoay chiều nối tiếp, cộng hưởng là gi? Đặc trưng của cộng hưởng?
Trả lời:
Cộng hưởng điện là hiện tượng trong mạch R, L, C mắc nối tiếp có ZL = ZC hay ωLC = 1.
Đặc điểm: - Tổng trở mạch Z = R là nhỏ nhất và I =
là lớn nhất.- Dòng điện i cùng pha với điện áp u
U = UR
UL= UC
4. Mạch điện xoay chiều gồm R = 20Ω nối tiếp với tụ điện C =
F. Tìm biểu thức của cường độ tức thời i, biết u = 60 cos 100πt (V).Giải:
Mạch R nối tiếp tụ điện thì i sớm pha so với u một góc φ =
Ta có: u = 60
cos100πt => I = I0cos (100πt+φ1)Với I0=
= = 3Atan φ =
= = -1 => φ = rad=> φ = φu - φi=> φi= φu – φ = 0 -
= Vậy i = 3cos
(A)5. Mạch diện xoay chiều gồm có R = 30Ω nối tiếp với cuộn cảm: L=
H. Cho điện áp tức thời giữa hai đầu mạch u = 120 cos100πt (V). Viết biểu thức của i.Giải:
6. Mạch điện xoay chiều gồm điện trở R = 30 Ω nối tiếp với một tụ điện C. Cho biết điện áp hiệu dụng giữa hai đầu mạch bằng 100V, giữa hai đầu tụ điện bằng 80V, tính ZC và cường độ hiệu dụng I.
Giải:
7. Mạch điện xoay chiều gồm điện trở R = 40Ω ghép nối tiếp với cuộn cảm L. Cho biết điện áp tức thời hai đầu mạch u = 80cos100πt (V) và điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn cảm UL = 40V.
a) Xác định ZL
b) Viết biểu thức của i.
Giải:
8. Mạch điện xoay chiều gồm có: R = 30Ω, C =
F, L= H. Biết điện áp tức thời hai đầu mạch u = 120 cos100πt (V). Viết biểu thức của i.Giải:
9. Mạch điện xoay chiều gồm có: R = 40Ω, C =
F, L= H. Biết diện áp tức thài hai đầu mạch: u = 120 cos100πt (V).a) Viết biểu thức của i.
b) Tính UAM (H.14.6).
Giải:
10. Cho mạch diện xoay chiều gồm R = 20Ω, L=
H, C = F, . Biết điện áp tức thời hai đầu mạch u = 80cosωt(V), tính ω để trong mạch có cộng hưởng. Khi đó viết biểu thức i.Giải:
11. Chọn câu đúng.
Đoạn mạch có R, L, C mắc nối tiếp có R = 40Ω;
= 20Ω; ωL = 60Ω. Đặt vào hai đầu mạch điện áp u = 240 cosωt (V) . Cường độ dòng diện tức thời trong mạch là:A. i = 3
cos100πt (A) B. i = 6cos
(A)C. i = 3
(A) D. i = 6cos
(A)Giải:
12. Chọn câu đúng.
Đoạn mạch có R, L, C mắc nối tiếp có R = 4Ω ;
= 30Ω; ωL = 30Ω. Đặt vào hai đầu mạch điện áp u = 120 cos100πt (V). Biểu thức của dòng điện tức thời trong mạch là:A. i = 3cos
(A)B. i = 3
(A)C. i = 3cos100πt (A)
D. i = 3
cos100πt (A)Giải:
Bản quyền bài viết thuộc về Sachgiai.com. Ghi nguồn Sách giải.com khi đăng lại bài viết này.