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 c
Trang 1TIẾT 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
III Tiến hành lên lớp:
A Ổn định:
B Kiểm tra: Cho một dòng điện xoay chiều i = I0 sin t, hs hãy viết các
phương trình: UR , UL , UC ? Vẽ giản đồ vectơ?
C Bài mới
I Cho mạch: I Dòng điện và hiệu điện thế trong đoạn mạch RLC
Trang 2Cho một dòng điện xoay chiều
qua mạch có dạng: i = I0 sint
=> hs viết lại các pt: uR, uL , uC
?
với U0C , U0L , U0R = ?
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 0L= I0.R
- Hiệu điện thế ở 2 đầu của tụ điện là:uC = U0C sin(t -
2
),
với U 0C= I0.ZL
Vì mạch RLC mắc nối tiếp, hiệu điện thế u giữa 2 đầu đoạn mạch là:
u = uR + uL + uC
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
u
u = uR + uC + uL = U0 sin ( t+
j)
Với : uR = U0R sin wt
II Quan hệ giữa dòng điện và hiệu điện thế trong đoạn mạch RLC:
Ta biết dao động của hiệu điện thế u là sự tổng hợp của
3 dao động: U R , U L , U C , hay: u = u R + u C + u L
Pt của hiệu điện thế u có dạng: u = U 0 sin(t+j)
Trang 3uC = U0C sin (t -
2
)
uL = U0L sin (t +
2
)
Áp dụng phương pháp vectơ
quay:
* Xét tam giác vuông OSP, hs
xác định các giá trị của: OP = ?,
SP = ?, OS = ?
Nhắc lại các giá trị: U0R = ?;
U0L = ?; U0C = ? => U0 = ?
=> tg j = ?
* Giản đồ vectơ:
Áp dụng phương pháp vectơ quay Fresnel, biểu diễn các vectơ:
U 0R, U 0L, U 0C
Và: U0 U0L U0C U0R Góc hợp bởi U 0với trục x và j
* Xác định U 0 ?
Xét tam giác vuông OSP, có: OP = U 0R = U 0R
SP = OQ = U 0 L U 0 C U 0L U 0C
0
0 0 2 0
Mà ta biết: U0 IoR U0 I0 ZL I0L
L
C
1 I Z I
C
=>
2 2
0 0
C
1 L R I
* Xác định j? Xét tam giác vuông OSP, ta có:
OP
SP tg
R
Z Z R C
1 L
Trang 4* Các trường hợp đặc biệt:
Nếu ZL > ZC : cảm kháng lớn
hơn dung kháng => j ? => so
sánh độ lệch pha giữa u và i?
Tương tự xét với ZL < ZC => j ?
ZL = ZC => j ?
* Để có hiện tượng cộng hưởng
thì Z cực tiểu hay ZL = ZC và
dòng điện cực đại
* Các trường hợp đặc biệt:
+ j > 0 khi ZL > ZC : đoạn mạch có tính cảm kháng (hiệu điện thế sớm pha hơn dòng điện)
+ j < 0 khi ZL < ZC: đoạn mạch có tính dung kháng (hiệu điện thế trễ pha hơn dòng điện)
+ j = 0 khi ZL = ZC : đoạn mạch có tính cộng hưởng (hiệu điện thế cùng pha với dòng điện)
III Từ bt (*), nếu đặt:
2 c L
R
=> IC = ? chia hai vế cho 2
= > I = ?
III Định luật Ohm:
Từ biểu thức (*) ta đặt 2 ) 2
C
1 L ( R Z
) (Z L Z c R
Z gọi là tổng trở ()
Vậy: U0 = I0.Z => I0 =
Z
U 0 chia hai vế cho 2, ta có:
Z
U
I
IV Khi có hiện tượng cộng
hưởng:
ZL = ZC => 2 = ?
Khi ZL = ZC thay vào biểu thức
tổng trở:
IV Hiện tượng cộng hưởng trong mạch RLC
Hiện tượng cộng hưởng xảy ra khi: ZL = ZC => L =
C
1
=>
LC
1
LC
1
2
=> Khi có hiện tượng cộng hưởng thì: Zmin = R
Trang 5=> Z = ?
=> I = ?
=>
R
U Z
U
Imax : dòng điện cực đại
Lưu ý: từ tam giác vuôgn OSP,
hs xác định cos j = ?
Bài tập áp dụng:
(từ bài áp dụng ở tiết 19)
d Hãy tính tổng trở? Tính I?
e Tính U? Nhận xét gì về
mạch?
Lưu ý: khi không cần biết tính chất của mạch thì độ
lệch pha còn được tính theo công thức: cos j =
Z
R U
U OS OP
0
R 0
Z
R cos
D Củng cố:
Nhắc lại:
Ở đoạn mạch RLC không phân nhánh thì
Z
U
I với Z = 2
C L 2
Z Z
Và
R
Z Z
tg L C ; nếu j > 0: u sớm pha hơn I; j < 0: u trễ pha hơn I
Điều kiện để có hiện tượng cộng hưởng: ZL = ZC hoặc Zmin = R hoặc Imax =
R U
E Dặn dò: Xem bài “Công suất của dòng điện xoay chiều”