Hệ thống kiến thức vật lý 12 - Chương 3

Chia sẻ: Doc Tai | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:4

Thêm vào BST

Báo xấu

1.192
lượt xem 78
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

DẠNG 1. TÍNH TỔNG TRỞ-DÒNG ĐIỆN-ĐIỆN ÁP DẠNG 2. BIỂU THỨC TỨC THỜI Phương pháp chung: Tìm các giá trị cực đại và pha ban đầu. Các đại lượng tức thời gồm dòng điện i, các hiệu điện thế u, uR, u L, u C, … đều có dạng chung là hàm điều hoà x(t) = X0.cos(t+).

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Hệ thống kiến thức vật lý 12 - Chương 3

DẠNG 1. TÍNH TỔNG TRỞ-DÒNG ĐIỆN-ĐIỆN ÁP DẠNG 2. BIỂU THỨC TỨC THỜI Phương phá p chung: Tìm các giá trị cực đại và p ha ban đầu. Các đại lượng tức thời gồ m dò ng điện i, các hiệu điện thế u, uR, u L, u C, … đ ều có d ạng chung là hàm đ iều hoà x(t) = X0.cos(t+). Để viết biểu thức tức thời củ a x(t) ta cần tìm đủ b a đại lượng X0;  và . Tuy nhiên  thường cho trước ho ặc dễ dàng suy ra, vì vậy cô ng việc chủ yếu là tìm X0 và . Trường hợp 1: Dùng các công thức că n bản. 1. Các công thức cơ bản cho đoạn mạch RLC nối tiếp (cuộn dây thu ần cảm): U - Định lu ật Ôm: I  Z 1 UR U U U U U ; I  L ; I  C ; I  RC ; I  LC ; I  RL với Z L  L; ZC  Cho các phân đ oạn: I  . C R ZL ZC Z RC Z LC Z RL - Công thức tổng trở: Z  R2  (ZL  ZC )2  U  U2  (UL  UC )2  U0  U2  (U0L  U0C )2 R 0R ZL  ZC U L  UC - Công thức tính độ lệch pha: tan    ;   u  u . R UR Cần chú ý đặc biệt đ ến việc áp dụ ng công thức trên cho các phân đo ạn. Chú ý: Khi cuộn cảm có điện trở thuần r. - Cuộ n d ây khô ng thuần cảm tương đ ương vớ i đoạn mạch gồm cuộ n dây thu ần cảm mắc nố i tiếp với điện trở thu ần r. Khi đó Z d  r 2  Z L . 2 - Trong cô ng thức trên ta thay R bởi R+r; UR bởi UR+Ur. - Hiệu đ iện thế giữa hai đ ầu cuộ n cảm khi đ ó kí hiệu là ud và độ lệch pha giữa u d so với i xác Z đ ịnh b ởi tan d  d . Lưu ý rằng 0 < d < +π/2. r 2. Cộ ng hưởng điện: Điều kiện xả y ra: ZL=ZC. Hệ q uả: Các đại lượng I, UR; P lớn nhất. 3. Cô ng su ất củ a mạch xoay chiều: Cô ng thức: P=UIcos = I2.R Hệ số cô ng suất: k = cos = R/Z. 4. Một số chú ý : - Trong mộ t chu kì dòng đ iện hoặc điệp áp có hai lần triệt tiêu, dòng điện có hai lần đ ổi chiều. Nếu tần số dòng điện là f thì số lần đổi chiều củ a dò ng điện (hoặc số lần điện áp triệt tiêu) trong 1s là 2.f. - Mạch gồm nhiều phần tử cù ng lo ại mắc nối tiếp thì: R  R1  R2  ...  R n; Z L  Z L1  Z L 2  ...  Z L n; Z C  Z C1  Z C2  ...  Z C n . C 1C 2 - Ghép các tụ điện: C nt  ; C ss  C1  C 2 . C1  C 2 Trường hợp 2: Tổng hợp dao độ ng điện. Trang 1
Ứng dụng : Viết biểu thức điện áp tức thời khi biết các điện áp tức thời khác. Phương phá p: Dù ng giản đồ vectơ Fresnel; dùng giản đồ vectơ Fresnel; d ùng cô ng thức về tổng hợp d ao động. 1. Dù ng giản đồ vectơ Fresnel. (tương tự tổng hợp dao động cơ)    U 0  U 01  U 02  Ta luô n có : u  u1  u 2      U  U 1  U 2  U 1 sin 1  U 2 sin 2 Từ giản đ ồ vectơ ta đ ược: U 2  U1  U 2  2U1U 2 cos(2  1 ) ; tan   2 2 U 1 cos1  U 2 cos2 Chú ý: Trong đó  là góc lệch củ a u so với trụ c chuẩn chứ không phải là độ lệch pha của u so với i và u cũng khô ng phải là hiệu đ iện thế giữa hai đầu đo ạn mạch mà là đ iện áp tổ ng của u1, u2 mà ta đ ang xét. - Dùng công thứ c cộ ng lượng giác. - Dùng công thứ c cộ ng lượng giác. Dù ng công thức về tổng hợp dao động Trường hợp 3 : Phương trình không phụ tuộc thời gian: 2 2 2 2 u i u  i      1 hoặc  U    I   1 đồ ng thời ta có U0=I0.Z hay U=I.Z.   U 0   I0     DẠNG 3. KHẢO SÁT MẠCH RLC NỐI TIẾP CÓ R, L, C, f BIẾN ĐỔI I. Tìm cực trị của cô ng suất: 1. Mạch có R biến đổi: 2 U2 U2 * Cực trị của công suất: P  I 2 R  U R  R Z2 R 2  (Z L  Z C )2 (Z  Z C )2 R L R U2 2 2 Ta thấy R  (Z L  Z C )  2. R. (Z L  Z C )  2. Z L  Z C nên P  R R 2 ZL  ZC (Z L  Z C )2 hay R 0  Z L  Z C Điều kiện xảy ra dấu bằng là R0  R U2 U 2 , ta cũng dễ dàng suy ra 2 Khi đó Pmax  cos   2 2 Z L  Z C 2R 0 * Nếu có hai giá trị R1, R2 của R để công suất củ a mạch có cùng một giá trị thì R1.R2 =(ZL-ZC)2 . Trong hệ thức này, nếu ZL=0 thì R1.R2 =(ZC)2, nếu ZC=0 thì R1.R2 =(ZL)2. Khi đó công suất được tính theo hệ thức: P=U2/(R1+R2) 2 U2R 2. Mạch có một trong các đại lượng L, C, f biến đổi: P  I 2 R  U R  Z2 R2  (Z L  Z C )2 U2R U2 Vì R 2  (Z  Z )2  R 2  P   L C R2  (Z L  Z C )2 R Dấu bằng xảy ra  ZL-ZC=0mạch có cộng hưởngcos = 1. f0  f1f2 hay 0  12 . * Khi f=f1, f=f2 công suất của mạch có cùng giá trị thì Pmạch đạt cực đại khi II. Tìm cực trị của các điện áp UR; UL; UC. 1. Khảo sát UR theo R: Kết quả giống với khảo sát công suất theo R. 2. Khảo sát UR theo L hoặc C hoặc f: Kết quả giống với kh ảo sát công suất theo L, C, f. Trang 2
3. Khảo sát UL theo L: U  IZ  U Z  U U ZL  L L L Z 2 2 2 2 R  (Z L  Z C ) R  ZC ZC 2 1 Z2 ZL L 1 1 1  1 . Coi y là hàm bậc hai của x  Đặt y  (R 2  Z 2 ) thì:  2Z C 2 ZL ZL ZL C b ' Z 1 U R2  Z2 2 2 2  Z L  R  Z C và y CT   '  2R 2  (U L )max   2 C 2 x CT  C R  ZC Z L a ZC R  ZC a R * Gọi ZL1, ZL2 là hai giá trị để điện áp hiệu dụng trên cuộn cảm có cùng giá trị. Giá trị của ZL để U L đạt cực đ ại là 2L1L 2 2Z L1 Z L 2 . Ta cũng có: L 0  Z L0  L1  L 2 Z L1  Z L 2 2 2 2 2 4. Khảo sát UC theo C: Z C  R  Z L và (U C )max  U R  Z L ZL R 2Z C1 Z C 2 * Nếu UC1=UC2 khiZC1=ZC2 thì giá trị của ZC để UC đạt cực đại là Z C  . Ta cũng có: C0=C1+C 2. Z C1  Z C2 0 5. Khảo sát UL theo R (hoặc C): Vì UL=ZL.I mà ZL=const nên UL max khi Imax. (Khảo sát UC theo R, hoặc L cũng tương tự). 2UL 2 6. Khảo sát UL, UC theo f: (U L )max  khi max1  ; 2 LC  R 2C 2 2 2 R 4 LC  R C 2 2UL khi max2  1  R (U C ) max  LC 2 L2 R 4 LC  R 2C 2 2UL 2 nhưng điều kiện xảy ra khác nhau. Song ta chú ý là max1.max2  0 . Ta thấy (U L ) max  (U C ) max  22 R 4 LC  R C III. Tính chất khác: Mạch RLC có f thay đổi, tần số góc làm cho UC và trên cu ộn cảm đạt cực đại bằng lần lượt là  C và L . Tần số góc  L C .  R làm cho hiệu điện thế hiệu dụng trên điện trở cực đại là  R = DẠNG 4. GIẢN ĐỒ VÉCTƠ Ứng dụng: 1. Tính điện áp hiệu dụ ng nà y các các giá trị hiệu dụng khác. 2. Tổng hợp dao độ ng đ iện. 3. Lập biểu thức liên hệ giữa các đ iện áp hiệu dụng (các hệ thức liên hệ về mặt to án học). Trang 3
mach RLC, L thay doi, dat vao 2 dau doan mach 1 hieu dien the xoay chieu co gia tri hieu d ung ko doi va f ko doi. dieu chinh L=L1, L =L2 thi hieu dien the hieu dung o 2 dau cuon thuan cam la nhu nhau. voi gia tri nao cua L thi hieu dien the o 2 dau cuon thuan cam dat gia tri cuc dai Đ ap an: L= 2(L1L2)/(L1+L2) Bước 1: Tìm giá trị củ a L khi UL cực đ ại. U U U - Khảo sát UL theo L: U L  IZ L  Z L  ZL  Z R  (Z L  Z C ) 2 2 2 2 R  ZC ZC 2 1 2 Z ZL L 1 1 1 Đặt y  (R 2  Z 2 )  2Z C  1 . Coi y là hàm b ậc hai của x  thì: 2 ZL ZL ZL C R2  ZC 2 Z b ' 1  2 C 2 x CT   ZL 0  (1) R  Z C Z L0 a ZC U R 2  ZC 2 R2  ' (Ta cũ ng có thể tính được y CT  ) 2  (U L )max  R  Z2 a R C Bước 2: Tìm mối liên hệ của L1 và L2 khi UL có cùng giá trị. U - Khi L=L1 ta có: U L1  Z L1 R 2  (Z L1  Z C )2 U - Khi L=L2 ta có: U L 2  Z L2 R 2  (Z L2  Z C )2 U U Z L1  Vì UL1=UL2 nên Z L2 2 2 R  (Z L 2  ZC )2 2 R  (Z L1  Z C ) R 2  Z C 2 2Z L1 Z L2   Suy ra:  R 2  Z C 2  Z L1  Z L 2  2Z C Z L1 Z L 2  (2)  Z L1  Z L 2 ZC R2  ZC 2 2Z L1 Z L 2 2L1 L 2 Từ (1) và (2) ta đ ược  Z L 0  (vì  ) từ đó d ễ d àng suy ra L 0  . Z L1  Z L2 L1  L 2 ZC Trang 4