Giáo án vật lý - Tiết 23: một số bài toán về mạch điện xoay chiều

TIẾT 23: MỘT SỐ BÀI TOÁN VỀ MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU I. Mục đích yêu cầu: Vận dụng các kiến thức đã học về dòng điện xoay chiều để áp dụng vào giải một số bài tập. Cũng từ việc giải bài tập, giúp cho hs rút ra một số kinh nghiệm về việc giải toán và những nhận xét giúp cho việc hiểu nội dung bài học được sâu sắc hơn. * Trọng tâm: Các dạng toán đơn giản về mạch điện xoay chiều * Phương pháp: Pháp vấn, diễn giảng, gợi mở II. Chuẩn bị: HS xem Sgk. III. Tiến hành lên lớp: A. Ổn định: B. Kiểm tra: Thông qua bài tập C. Bài mới. PHƯƠNG PHÁP NỘI DUNG * GV giảng: cuộn cảm nào cũng có điện trở thuần dù là rất nhỏ. Nếu cho mạch: Một số chú ý: Nếu cho mạch như hình vẽ, thì: * 2CL20 )ZZ()RR(Z  * 0 CL RR ZZ tg    * P = UIcosj, với cosj = Z RR 0 , U = I.Z Thì mạch trên có thể xem như mạch sau: Nghĩa là, mạch trên gồm 2 điện trở thuần R mắc nối tiếp với R0. => P = (R + R0). I2. * Hiệu điện thế ở 2 đầu MN là: UMN = I. ZMN Mà: 2L20MN ZRZ  Bài toán 1: Cho mạch: Với: U = 127 V f = 50 Hz L = 0,05 H RL = 1  I = 2A Tính: a. Z = ? b. UD = ? UL, R0 = ? Bài toán 1: Gọi điện trở của bóng đèn D là R; cuộn dây có điện trở thuần R0 nên ta có thể vẽ mạch bên thành mạch như sau: a. Tổng trở của mạch điện: )(5,63 2 127 I UZ  b. Vì mạch không có tụ điện, nên: 22O LZ)RR(Z  => Z2 = (R + R0)2 + ZL2 (1) mà f = 50 Hz =>  = 2pf = 100p (rad/s) => ZL = L = 0,05. 100p = c. P = ? Chú ý: tổng UR + UL,R0  U Từ (1) => (R + R0)2 = Z2 – ZL2 => R + R0 = 2L2 ZZ  => R = )(5,60RZZ 0L2  Vậy hiệu điện thế ở hai đầu bóng đèn là: UD = I.R = 2. 60,5 = 121 (V) - Hiệu điện thế ở hai đầu cuộn dây: 00 R,LR,L Z.IU  Với  22L20R,L 1ZRZ 0 => (V) 31,5  .2U 0R,L c. Công suất tiêu thụ của mạch là: P = UI.cosj với cos j = 969,0 5,63 15,60 Z RR 0   => P = 127. 2. 0,969 = 246 (W) Bài toán 2: Cho mạch: Với: R = 100  L = 0,5 H U = 220 V f = 50 Hz C = 100 mF = 10-5 F Tính: a. Z = ? Bài toán 2: a. Tổng trở của mạch điện: 2CL2 )ZZ(RZ  với  = 2pf = 2p.50 = 100p (rad/s) => ZL = L = 0,5.100p= 157 ( ) )(10.14,3 10. 1 100.10 1 C 1Z 35C         Vậy: Z = 189,7 ( ) b. Cường độ hiệu dụng: I = A16,1 7,189 220 Z U  b. I = ? c. C' = ? để Imax d. cos j = ? ứng với C cos j’ = ? ứng với C' c. Để cường độ hiệu dụng đạt giá trị cực đại khi trong mạch có hiện tượng cộng hưởng, và: ZL = ZC ‘ )F(10.2 5,0.)100( 1 L 1'C L'C 1 5 22      Vậy, C' = 20 mF d. Khi C = 10 mF => cos j = 527,0 7,189 100 Z R  Khi C' = 20 mF ở mạch có hiện tượng cộng hưởng => cosj’ = 1 R R  D. Củng cố: Bài tập 3. 23 – Sách BT trang 25 Cho: đoạn mạch RLC có: R = 4  L = 2mH = 2.10-3 H C = 8 mF = 8.10-6 F Tính: a. Z, I = ? b. Vẽ giản đồ vectơ. Tính j a.  = 2pf = 2p.1000 = 6,18. 103 (rad/s) + ZL = L = 0,002.2p.1000 = 12,57 ( ) + )(89,19 10.8.10.18,6 1 C 1Z 63C     + Z = 222CL )89,1957,12(4)ZZ(R  => Z = 8,34  Vậy: I = )A(3,4 34,8 36 Z U  b. UR = IR = 4,3. 4 = 17,2 (V) UL = IZL = 4,3. 12,57 = 54,1 (V) UC = IZC = 4,3. 19,89 = 85,5 (V) 83,1 4 89,1957,12 R ZZ tg CL    => j = - 610 30’ => giản đồ vectơ E. Dặn dò: Bài tập về nhà: 3.10, 3.15, 3.18, 3.19, 3.20, 3.21, 3.22, 3.23, 3.24, 3.29 Chuẩn bị tiết sau “Bài tập”