intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 

Bài giảng dòng điện xoay chiều - bài toán biện luận hộp kín

Chia sẻ: Nguyen Duc Thien | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:6

Thêm vào BST
Báo xấu
240
lượt xem 64
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tham khảo tài liệu 'bài giảng dòng điện xoay chiều - bài toán biện luận hộp kín', tài liệu phổ thông, ôn thi đh-cđ phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng dòng điện xoay chiều - bài toán biện luận hộp kín

  1. Khóa h c Dòng i n xoay chi u và Dao ng i n t BÀI GI NG DÒNG I N XOAY CHI U Bài gi ng 8: Bµi kÝn Bµi to¸n biÖn luËn hép kÝn I. KI N TH C V DÒNG I N M T CHI U Dòng i n m t chi u không qua t i n. Dòng i n m t chi u có qua cu n c m nhưng ZL = 0. Dòng i n m t chi u qua ư c i n tr , khi ó i n tr có giá tr xác nh b i R = U/I. Ví d 1: Cho dòng i n m t chi u có i n áp U = 12 V ch y qua m t cu n dây, khi ó cư ng dòng i n o ư c là 0,4 A. Cho dòng i n xoay chi u có i n áp hai u m ch 100 V, t n s 50 Hz ch y qua cu n dây trên thì cư ng dòng i n o ư c là 2 A. Tính h s t c m c a cu n dây. Hư ng d n gi i: Khi cho dòng m t chi u ch y qua cu n dây thì ch có i n tr r c a cu n dây có tác d ng. Giá tr c a r xác nh b i r = U/I = 12/0,4 = 30 . Khi cho dòng xoay chi u ch y qua cu n dây, thì cu n dây óng vai trò như m t o n m ch xoay chi u Lr thu nh . U 100 T ng tr c a cu n dây là ZLr = r 2 + Z2 = = = 50  ZL = Z2 − r 2 = 502 − 302 = 40 → L Lr I 2 Z Z 0, 4 T ó ta ư c h s t c m c a cu n dây là L = L = L = (H). ω 2 πf π Ví d 2: Cho dòng i n m t chi u có i n áp U = 20 V ch y qua m t cu n dây, khi ó cư ng dòng i n o ư c là 0,5 A. Cho dòng i n xoay chi u có i n áp hai u m ch 120 V, t n s 50 Hz ch y qua cu n dây trên thì cư ng dòng i n o ư c là 2,4 A. a) Tính h s t c m c a cu n dây. b) Tính công su t t a nhi t trên cu n dây khi m c dòng m t chi u và dòng xoay chi u tương ng. Hư ng d n gi i: a) Tính L: Khi cho dòng m t chi u ch y qua cu n dây thì ch có i n tr r c a cu n dây có tác d ng. Giá tr c a r xác nh b i r = U/I = 20/0,5 = 40 . Khi cho dòng xoay chi u ch y qua cu n dây thì ta có U 120 0,3 ZLr = r 2 + ZL = = = 50  ZL = ZLr − r 2 = 502 − 302 = 30 ← L = → → 2 2 (H). π I 2, 4 b) Tính công su t t a nhi t trên cu n dây: - Khi cho dòng m t chi u ch y qua thì P = I2 r = 0,52.40 = 10W. - Khi cho dòng xoay chi u ch y qua thì P = I2 r = 2,42.40 = 230, 4W. I LƯ NG TRONG M CH I N XOAY CHI U II. M I QUAN H V PHA C A CÁC - M ch ch có R thì u và i cùng pha. - M ch ch có L thì u nhanh pha hơn i góc π/2. - M ch ch có t C thì u ch m pha hơn i góc π/2. ZL nh b i công th c tan φ = - M ch có R và L thì u nhanh pha hơn i góc φ xác R − ZC - M ch có R và C thì u ch m pha hơn i góc φ xác nh b i công th c tan φ = R - M ch có L và C thì u nhanh pha hơn i góc π/2 khi ZL > ZC và u ch m pha hơn i góc π/2 khi ZL < ZC Chú ý: Các d ng bài toán v h p en òi h i kh năng bi n lu n và suy lu n cao (gi ng bi n lu n s nghi m c a phương trình b c hai ch a tham s ó) nên chúng ta c g ng phân chia h t các trư ng h p có th x y ra (nh ck h t bài vì có th m t d ki n ph n sau bài s giúp lo i tr i m t trư ng h p nào ó). D NG TOÀN V H P KÍN THƯ NG G P III. M T S 1) M ch i n có 1 h p kín π π l ch pha gi a u và i, v i − ≤ φ ≤ . Ta có m t s các trư ng h p i n hình: G i φ là 2 2 N u φ = 0: + h p kín ch ch a R n u nó ch a 1 ph n t . + h p kín ch a 3 ph n t R, L, C v i ZL = ZC. - Trang | 1 - T ng ài tư v n: 1900 58-58-12 Hocmai.vn – Ngôi trư ng chung c a h c trò Vi t
  2. Khóa h c Dòng i n xoay chi u và Dao ng i n t BÀI GI NG DÒNG I N XOAY CHI U π N u φ= : 2 + h p kín ch ch a L n u nó ch a 1 ph n t . + h p kín ch a 2 ph n t (L, C) v i ZL > ZC. π N u φ=− : 2 + h p kín ch ch a C n u nó ch a 1 ph n t . + h p kín ch a 2 ph n t (L, C) v i ZL < ZC. π N u 0 ZC. π N u − < φ < 0:: 2 + h p kín ch a 2 ph n t (R, C). + h p kín ch a 3 ph n t (R, L, C) v i ZL < ZC. Chú ý: + N u m ch i n không cho dòng m t chi u ch y qua thì m ch ó ph i có ch a t i n. i n có tiêu th i n năng thì m ch i n ph i có R, ho c cu n dây không thu n c m. + N u m ch Ví d 1. Cho m ch i n xoay chi u như hình v . u m ch là uAB = 200cos(100πt) V, bi t ZC = 100 Ω, i n áp hai ZL = 200 Ω, cư ng hi u d ng c a m ch là I = 2 2 A, cosφ = 1. X là o n m ch g m hai trong ba ph n t (Ro, Lo, Co) m c n i ti p. H i X ch a nh ng linh ki n gì? Xác nh giá tr c a các linh ki n ó. Hư ng d n gi i: T cosφ = 1 → m ch x y ra c ng hư ng. Khi ó u và i cùng pha. o n AN ch a C và L v i ZL > ZC nên u và i cùng pha thì X ph i ch a Ro và Co v i ZCo = ZL − ZC = 100 .  100 2  U R o = U AB = 100 2V  R o = → = 50  22 ó ta ư c  T 10−4  ZCo = 100  C = → (F)   π Ví d 2. (Trích Tuy n sinh i h c 2004) Cho m t m ch i n xoay chi u g m i n tr thu n R có th thay i ư c m c n i ti p v i m t h p kín X (ch ch a m t ph n t L ho c C). i n áp hi u d ng hai u m ch là UAB = 200V, f = 50 Hz. Khi công su t trong m ch t giá tr c c i Pmax thì I = 2A và i nhanh pha hơn u. Tìm ph n t trong h p X và tính giá tr c a chúng. Hư ng d n gi i: Do i nhanh pha hơn u nên h p X ch a t C. U2 U2R U2 U2 U2  ( PAB ) max = Ta có PAB = I2 R = 2 R = 2 = ≤ → khi R = ZC R + ZC 2 Z2 2ZC 2ZC Z R+ C R 10−4 U AB 200 Khi ó, ZAB = R 2 + ZC = 2ZC = = = 100 2  R = ZC = 100 ← C = → → 2 (F) π I max 2 --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 2) M ch i n có 2 h p kín Gi s hai h p kín ta c n xác nh ph n t ch a trong chúng là X và Y. TH1: M i h p ch ch a m t ph n t . G i φ′ là l ch pha gi a i n áp c a X và Y ( ϕ′ = ϕu X − ϕuY , v i 0 ≤ φ′ ≤ π). Ta có m t s các kh năng có th x y ra: - Trang | 2 - T ng ài tư v n: 1900 58-58-12 Hocmai.vn – Ngôi trư ng chung c a h c trò Vi t
  3. Khóa h c Dòng i n xoay chi u và Dao ng i n t BÀI GI NG DÒNG I N XOAY CHI U N u φ′ = 0: Khi ó, các h p kín hoàn toàn gi ng nhau các ph n t . π N u φ′ = : 2 + H p 1 ch a L, h p 2 ch a R. + H p 1 ch a R, h p 2 ch a C. N u φ′ = π: Khi ó, h p 1 ch a L, h p 2 ch a C. π N u 0 < φ′ < : 2 + H p 1 ch a cu n dây không thu n c m (r, L); h p 2 ch a R. + H p 1 ch a L, h p 2 ch a cu n dây không thu n c m (r, Lo). π < φ′ < π : Khi ó, h p 1 ch a cu n dây không thu n c m (r, L); h p 2 ch a C. Nu 2 TH2: M i h p ch a 2 trong 3 ph n t . G i φ′ là l ch pha gi a i n áp c a X và Y ( ϕ′ = ϕu X − ϕuY , v i 0 ≤ φ′ ≤ π). X ch a hai ph n t R, L: L L′ N u φ′ = 0: Khi ó Y ch a R′, L′ v i=. R R′ R′ π Z L ⇔ R.R ′ = ZL .ZC ⇔ R.R ′ = N u φ′ = : Khi ó Y ch a R′, C v i L = R ZC C 2 π N u 0 < φ′ < : Có m t s kh năng sau x y ra: 2 + H p 2 ch a (L′, C) v i ZL′ > ZC + H p 2 ch a (L′, R′). + H p 2 ch a (R′, C). π N u < φ′ < π : Có m t s kh năng sau x y ra: 2 + H p 2 ch a (L′, C) v i ZL′ < ZC + H p 2 ch a (R′, C). X ch a hai ph n t R, C: N u φ′ = 0: Khi ó Y ch a R′, C′ v i CR = C′R ′. π Z R L N u φ′ = − : Khi ó Y ch a R′, L v i L = ⇔ R.R ′ = ZL .ZC ⇔ R.R ′ = R ′ ZC 2 C π N u 0 < φ′ < : Có m t s kh năng sau x y ra: 2 + H p 2 ch a (L, C′) v i ZL < ZC′ + H p 2 ch a (R′, C′). π N u − π < φ′ < − : Có m t s kh năng sau x y ra: 2 + H p 2 ch a (L, C′) v i ZL > ZC′ + H p 2 ch a (R′, L). Ví d 3. H p X, Y m i h p ch a hai trong 3 ph n t R, L, C. N i AM v i ngu n i n m t chi u thì vôn k V1 ch 60 V và ampe k ch 2 A. N i AB v i ngu n i n xoay chi u có t n s f = 50 Hz thì các vôn k V1 và V2 cùng ch 60 V còn ampe k ch 1 A và U AM ⊥ U MB . Xác nh các ph n t trong các h p X, Y và xác nh giá tr c a chúng. Hư ng d n gi i: - Trang | 3 - T ng ài tư v n: 1900 58-58-12 Hocmai.vn – Ngôi trư ng chung c a h c trò Vi t
  4. Khóa h c Dòng i n xoay chi u và Dao ng i n t BÀI GI NG DÒNG I N XOAY CHI U Khi n i AM v i ngu n m t chi u thì trong X ph i có i n tr R1. Do dòng i n m t chi u không th ch y qua t i n, ng th i X ch a 2 trong 3 ph n t R, L, C nên ph n t còn l i là L. Do X là R1L nên i n áp hai u AM nhanh pha hơn dòng U AM ⊥ U MB thì i n áp hai u MB ph i ch m pha i n, hơn i, suy ra Y ph i ch a R2 và t C. Khi n i AM v i dòng i n m t chi u thì i n áp hai u AB cũng chính là i n áp hai u AM do Y ch a t C nên dòng i n không ch y qua. Khi ó, UAM = 60 V; I1 = 2 A → R1 = 60/2 = 30 . Khi n i AB v i dòng i n xoay chi u thì theo bài ta có UAM = UMB = 60 V; I2 = 1 A → ZAM = ZMB = 60 . ZAM = R 1 + Z2 = 302 + Z2 ⇒ Z L = 602 − 302 = 30 3 2 L L l ch pha gi a uAM và i khi ó th a mãn Z π 30 3 tan φ AM = L = = 3  φ AM = → R1 30 3 0 Hay uAM nhanh pha hơn i góc 60 . π Do U AM ⊥ U MB , mà uAM nhanh pha hơn i góc 600 nên uMB ch m pha hơn i góc 300, hay φ MB = − 6   π R2 cosφ MB = Z  R 2 = ZMB cosφ MB = 60.cos  − 6  = 30 3 →    MB Ta có   tan φ = − ZC  Z = −R tan φ = −30 3.tan  − π  = 30 →C    MB 2 MB  6 R2  Ví d 3. Cho m ch i n xoay chi u như hình v , i n áp hai u m ch là u AB = 100 2 cos (100πt ) V. L,r M Khi khóa K óng thì I1 = 2A và i l ch pha π/6 v i uAB X A B Khi khóa K m thì I2 = 1A và U AM ⊥ U MB . Bi t h p X có K ch a 2 trong 3 ph n t R, L, C. Xác nh các ph n t trong h p X và tính giá tr c a chúng. Hư ng d n gi i: Khi khóa K óng: o n m ch MB b o n m ch nên m ch i n ch có r, L và M ≡ B, khi ó UAM = UAB = 100 V. Do m ch có r và L nên uAM nhanh pha hơn i góc π/6.  U AM  ZAM = I = 50  π 3  r = ZAM cos = 50. → = 25 3 1 T cos π = r 6 2  6 ZAM  πZ π 1 ng th i, tan = L  ZL = r.tan = 25 3. → = 25 6 r 6 3 Khi khóa K m thì m ch i n g m có r, L và h p X. - Trang | 4 - T ng ài tư v n: 1900 58-58-12 Hocmai.vn – Ngôi trư ng chung c a h c trò Vi t
  5. Khóa h c Dòng i n xoay chi u và Dao ng i n t BÀI GI NG DÒNG I N XOAY CHI U Do U AM ⊥ U MB và uAM ã nhanh pha hơn i góc π/6 nên uMB ch m pha hơn i góc π/3 (hay φMB = –π/3). → o n m ch MB có ch a m t i n tr R và m t t C.  U AB = U AM + U MB   U 2 = U 2 + U 2 → AB Ta có  AM MB  U AM ⊥ U MB  ⇔ Z2 = Z2 + Z2  ZMB = ZAB − ZAM → 2 2 AB AM MB U AB 100 ZAB = = = 100  ZMB = 1002 − 502 = 50 3 → I2 1 Khi ó  π R cos φ MB = ⇒ R = 50 3.cos  −  = 25 3  3 Z MB − ZC ( )  π tan φ MB = ⇒ ZC = −R tan  −  = −25 3. − 3 = 75  3 R Ví d 5. Cho m ch i n xoay chi u như hình v . H p X ch a 2 trong 3 ph n t . Cho bi t 10−3  π F, u AM = 180 2cos  100 πt −  V, u MB = 60 2cos (100 πt ) V C= 9π  2 a) Cho RX = 90 , vi t bi u th c i n áp hai u m ch uAB và tính giá tr các ph n t trong h p X. b) Tìm giá tr c a Rx công su t t a nhi t trong m ch t giá tr c c i. Hư ng d n gi i: a) Vi t uAB và xác nh ph n t trong X. Vi t bi u th c i n áp hai u m ch uAB T gi th t ta th y uAM và uMB vuông pha v i nhau.  U AB = U AM + U MB   U 2 = U 2 + U 2 ⇔ U oAB = U oAM + U oMB ⇔ U oAB = U oAM + U oMB = 120 5 V → AB 2 2 2 2 2 T ó AM MB  U AM ⊥ U MB  B ng phép t ng h p véc tơ (như t ng h p hai dao ng i u hòa) ta ư c U sin φ AM + U oMB sin φ MB 180 2. ( −1) + 60 2.0 tan φ AB = oAM = = −3  φ AB = −1, 25rad. → U oAM cosφ AM + U oMB cosφ MB 180 2.0 + 60 2.1  u AB = 120 5cos (100 πt − 1, 25 ) V. → Xác nh các ph n t trong h p X 1 Ta có ZC = = 90  ZAM = R 2 + ZC = 90 2 → 2 ωC x − ZC −90 π l ch pha c a uAM v i i th a mãn tan φ AM = = = −1  φ AM = − → Rx 90 4 0 Hay uAM ch m pha hơn i góc 45 . Do U AM ⊥ U MB , mà uAM ch m pha hơn i góc 450 nên uMB nhanh pha hơn i góc 450 (hay φMB = π/4). → o n m ch MB ch a m t i n tr R và cu n c m L, hay h p X có ch a R và L. Ta có U oAM = 3U oMB ⇔ ZAM = 3ZMB  Z MB = 30 2 . → π R cosφ MB =  R = ZMB .cosφ MB = 30 2.cos   = 30 → 4 ZMB π Z tan φ MB = L  ZL = R.tan φ MB = 30.tan   = 30 → 4 R b) Xác nh R công su t t a nhi t c c i U2 U2 U2 U2 Ta có P = I2 ( R + r ) = 2 ( R x + r ) = 2( x R + r) = ≤ ( R x + r ) + ( ZL − ZC ) ( ZL − ZC ) 2 Z L − ZC 2 2 Z (Rx + r) + (Rx + r) - Trang | 5 - T ng ài tư v n: 1900 58-58-12 Hocmai.vn – Ngôi trư ng chung c a h c trò Vi t
  6. Khóa h c Dòng i n xoay chi u và Dao ng i n t BÀI GI NG DÒNG I N XOAY CHI U ( ) 2 120 5 2 U2 U2 Uo  P ≤ →  Pmax = → = = = 300 W. 2 ZL − ZC 4 ZL − ZC 4 ( 30 − 90 ) 2 ZL − ZC Pmax khi R x + r = ZL − ZC  R x = ZL − ZC − r = 60 − 30 = 30 → Giáo viên : ng Vi t Hùng Ngu n : Hocmai.vn - Trang | 6 - T ng ài tư v n: 1900 58-58-12 Hocmai.vn – Ngôi trư ng chung c a h c trò Vi t
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

THÔNG TIN
TRỢ GIÚP
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG
Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.

 

Đồng bộ tài khoản
837=>0