Bài giảng Vật lí Lớp 12 - Bài: Dòng điện xoay chiều trong mạch R, L, C mắc nối tiếp

KIỂM TRA BÀI CŨ: 
Với dòng điện qua R hoặc L hoặc C có biểu thức 
Hãy nêu quan hệ pha của điện áp và cường độ dòng điện ở từng đoạn mạch và viết biểu thức định luật Ôm ở từng đoạn mạch ? 
Hai đầu R : điện áp tức thời u cùng pha với cường độ dòng điện i u R = U 0 co t với U 0 = I 0 R hay I = U/R 
Hai đầu cuộn L thuần cảm : điện áp tức thời u sớm pha /2 so với cường độ dòng điện i : u L = U 0 co( t+/2) với U 0 = I 0 Z L 
 I = U/Z L 
Hai đầu tụ C : điện áp tức thời u trễ pha /2 so với cường độ dòng điện i : u c = U 0 co( t - /2) với U 0 = I 0 Z c 
 hay I = U/ Z c 
Bài 28: 
DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU 
 TRONG MẠCH R,L, C MẮC NỐI TIẾP 
I.CÁC GIÁ TRỊ TỨC THỜI 
Xét một đoạn mạch R,L,C mắc nối tiếp 
I.CÁC GIÁ TRỊ TỨC THỜI 
Xét một đoạn mạch R,L,C mắc nối tiếp 
Đặt vào hai đầu A, B một điện áp xoay chiều 
 Trong mạch xuất hiện dòng điện cưỡng bức với tần số bằng tần số  của điện áp 
A 
B 
Ở đoạn mạch nối tiếp mắc vào nguồn ko đổi ta nhắc lại qua hệ giữa CĐDĐ và HĐT trong một đoạn mạch mắc nối tiếp 
u R 
u L 
u c 
U 1 
U 2 
U 3 
I = I 1 = I 2 = ..I n 
U = U 1 +U 2 +.+ U n 
R = R 1 + R 2 + + R n 
I.CÁC GIÁ TRỊ TỨC THỜI 
Xét một đoạn mạch R,L,C mắc nối tiếp 
Đặt vào hai đầu A, B một điện áp xoay chiều 
 Trong mạch xuất hiện dòng điện cưỡng bức với tần số bằng tần số  của điện áp 
A 
B 
Giả sử cường độ dòng điện có dạng : i = I 0 cost 
u R 
u L 
u c 
Điện áp tức thời hai đầu từng đoạn mạch : 
Hai đầu điện trở thuần R: u R = U 0R cost 
Hai đầu cuôn thuần cảm L: u L = U 0L cos(t + ) 
 
2 
Hai đầu tụ điện C: u c = U 0C cos(t - ) 
 
2 
Điện áp tức thời hai đầu đoạn mạch : u = u R + u L + u C 
cũng biến thiên điều hòa với tần số góc  
II. GIẢN ĐỒ FRE-NEN QUAN HỆ GIỮA CƯỜNG ĐỘ DÒNG ĐIỆN VÀ ĐIỆN ÁP 
1. Giản đồ Fre-nen 
Biểu diễn các điện áp xoay chiều bằng các vec tơ 
 u R  U R cùng pha với i 
 i  I 
 u L  U L sớm pha /2 pha so với i 
 uc  U C trễ pha /2 pha so với i 
 u  U lệch pha  pha so với i 
i 
I 
U R 
U L 
U C 
U 
 
 Z L > Z C   U L > U C 
 > 0 u sớm pha hơn i 
i 
I 
U R 
U L 
U C 
U 
  Z L > Z C   U L > U C 
i 
I 
U R 
U L 
U C 
U 
 
 < 0 u trễ pha hơn i 
II. GIẢN ĐỒ FRE-NEN QUAN HỆ GIỮA CƯỜNG ĐỘ DÒNG ĐIỆN VÀ ĐIỆN ÁP 
1. Giản đồ Fre-nen 
Biểu diễn các điện áp xoay chiều bằng các vec tơ 
i 
I 
 u R  U R cùng pha với i 
 i  I 
 u L  U L sớm pha /2 pha so với i 
 uc  U C trễ pha /2 pha so với i 
U R 
U L 
U C 
U 
 
 Z L > Z C   U L > U C 
 > 0 u sớm pha hơn i 
i 
I 
U R 
U L 
U C 
U 
 
  Z L > Z C   U L > U C 
i 
I 
U R 
U L 
U C 
U 
 
 < 0 u trễ pha hơn i 
  Z L = Z C   U L = U C 
 U R = U và độ lệch pha của điện áp với cường độ dòng điện  = 0 u cùng pha với i 
II. GIẢN ĐỒ FRE-NEN QUAN HỆ GIỮA CƯỜNG ĐỘ DÒNG ĐIỆN VÀ ĐIỆN ÁP 
1. Giản đồ Fre-nen 
i 
I 
U R 
U L 
U C 
U 
 Tổng quát : 
 Nếu 
thì u = U 0 cos(t +  u ) 
Độ lệch pha giữa điện áp và cường độ dòng điện là 
  =  u -  i 
i = I 0 cos(t +  i ) 
i 
I 
U R 
U L 
U C 
U 
 
II. GIẢN ĐỒ FRE-NEN QUAN HỆ GIỮA CƯỜNG ĐỘ DÒNG ĐIỆN VÀ ĐIỆN ÁP 
2. Định luật Ôm cho đoạn mạch R,L,C 
i 
I 
U R 
U L 
U C 
U 
 
Điện áp hai đầu mạch 
U = U 2 R + (U L - U C ) 2 
Tổng trở đoạn mạch : 
Z = R 2 + (Z L - Z C ) 2 
Định luật Ôm : 
I = 
U 
 Z 
3. Độ lệch pha của điện áp so với cường độ dòng điện 
tan  = 
U L - U C 
U R 
 = 
Z L - Z C 
R 
cos  = = 
 Z L > Z C thì  > 0 : u sớm pha hơn i: mạch có tính cảm kháng 
  Z L < Z C thì  < 0 : u trễ pha hơn i: mạch có tính dung kháng kháng 
  Z L = Z C thì  = 0 : u cùng với i: mạch cộng hưởng 
U 
I 
 > 0 
U 
I 
 < 0 
U 
I 
U R 
U 
R 
Z 
 (Z : tổng trở mạch ) 
II. CỘNG HƯỞNG: 
 Giữ điện áp hiệu dụng hai đầu đoạn mạch U không đổi và thay đổi tần số đến khi Z L = Z C thì cường độ dòng điện qua mạch đạt giá trị cực đại 
Z L = Z C  L = 
1 
C 
* Các đặc điểm của mạch cộng hưởng 
Z min = R 
Cộng hưởng là hiện tượng cường độ hiệu dụng của dòng điện trong mạch đạt đến giá trị cực đại khi dung kháng bằng cảm kháng 
Cường độ dòng điện cùng pha với điện áp 
Công suất nhiệt trên điện trở R không đổi cực đại P max = I 2 max R 
* Điều kiện để có cộng hưởng : 
Z L = Z C 
CỦNG CỐ: 
 Đối với đoạn mạch chỉ chứa R: 
u R cùng pha với i 
I 
U R 
 Đối với đoạn mạch chỉ chứa L: 
u L sớm pha hơn i /2 
 Đối với đoạn mạch chỉ chứa C: 
u C trễ pha hơn i /2 
I 
U L 
I 
U C 
 Đối với đoạn mạch chứa R - L: 
CỦNG CỐ: 
U 
I 
U R 
U L 
 
 Đối với đoạn mạch chứa R - C: 
U R 
U 
I 
U C 
 
u luôn sớm pha hơn i /2 >  > 0 
u luôn trễ pha hơn I - /2 <  < 0 
A 
B 
R 
L 
A 
R 
C 
B 
CỦNG CỐ: 
 Đối với đoạn mạch chứa C – L thuần cảm : 
A 
B 
C 
L