Các dạng bài tập Mạch xoay chiều RLC mắc nối tiếp có lời giải – Vật Lí lớp 12

Các dạng bài tập Mạch xoay chiều RLC mắc nối tiếp có lời giải

Các dạng bài tập Mạch xoay chiều RLC mắc nối tiếp có lời giải

Phần Mạch xoay chiều RLC mắc nối tiếp Vật Lí lớp 12 với 3 dạng bài tập chọn lọc có trong Đề thi THPT Quốc gia và trên 100 bài tập trắc nghiệm có lời giải. Vào Xem chi tiết để theo dõi các dạng bài Mạch xoay chiều RLC mắc nối tiếp hay nhất tương ứng.

Cách tính tổng trở của đoạn mạch RLC mắc nối tiếp

A. Phương pháp & Ví dụ

1. Phương pháp

Biểu thức tổng trở của đoạn mạch:
Vật Lý lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lý 12 có đáp án

Giải thích
• Z là tổng trở ; đơn vị chức năng là Ω .
• R là điện trở ; đơn vị chức năng là Ω .
• ZL = ωL là cảm kháng ; đơn vị chức năng là Ω .
• ZC = 1 / ωC là dung kháng ; đơn vị chức năng là Ω .
Lưu ý :
• Nếu khuyết thành phần nào thì “ ngầm hiểu ” giá trị đại lượng đó bằng 0 .
• Khi nhiều điện trở ghép nối tiếp hoặc song song với nhau thì ta vận dụng công thức
Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án
• Khi nhiều cuộn cảm ghép nối tiếp hoặc song song với nhau thì ta vận dụng công thức :
Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án
• Khi nhiều tụ điện ghép nối tiếp hoặc song song với nhau thì ta vận dụng công thức :
Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

2. Ví dụ

Ví dụ 1: Cho đoạn mạch xoay chiều gồm R = 40Ω cuộn cảm thuẩn có độ tự cảm L = 0,4/π H và tụ điện có điện dung 10-4π (F) mắc nối tiếp. Hai đầu đoạn mạch mắc vào nguồn xoay chiều có tần số 50Hz. Tổng trở của mạch là

A. 80 Ω
B. 72 Ω
C. 120 Ω
D. 150 Ω

Hướng dẫn:

Ta có :
Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án
Áp dụng công thức về tổng trở ta có :
Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án
Vậy tổng trở là 72 Ω
Chọn B .

Ví dụ 2: Trong một buổi trao quả bóng vàng FiFa năm 2012, ban tổ chức không biết chọn ai trong bốn cái tên Cristiano Ronaldo, Messi, Andes Iniesta và Casillas để được nhận quả bóng vàng nên sau một hồi trao đổi. Bản tổ chức đưa ra câu hỏi phụ: Đặt một mạch nối tiếp RLC vào một mạng điện xoay chiều, biết ZL < ZC. Nếu bây giờ tăng tần số một lượng nhỏ thì sao

A. Cristiano Ronaldo nghĩ là tổng trở mạch không đổi .
B. Với kiến thức và kỹ năng uyên bác của mình về vật lí, Andes Iniesta nghĩ là tổng trở mạch giảm .
C. Messi xin chọn giải pháp là tổng trở mạch tăng
D. Ôi trời ơi, dễ vậy mà cũng đoán sai. Casillas nghĩ là tổng trở lúc tăng lúc giảm .
Bạn thấy giải pháp trên hẳn đã biết ai là cầu thủ nhận được quả bóng vòng năm 2012 rồi chứ ?

Hướng dẫn:

ZL < ZC Vật Lý lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lý 12 có đáp án

Khi ω ↑ thì ta suy ra ωL ↑ ; 1 / ωC ↑

Do đó
Vật Lý lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lý 12 có đáp án
nhưng vẫn nhỏ hơn 0 (vì chỉ tăng 1 lượng nhỏ).

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án
Vậy tổng trở của mạch giảm .
Chọn B

Cách viết biểu thức Cường độ dòng điện, hiệu điện thế trong Dòng điện xoay chiều

A. Phương pháp & Ví dụ

1. Phương pháp

Để viết biểu thức cần xác lập :
– Biên độ, tần số, pha ban đầu
– Viết uR, uL, uC, uRL, uRC, uLC, … ta tìm pha của i hoặc viết biểu thức của i trước rồi sử dụng độ lệch pha của uR, uL, uC, uRL, uRC, uLC, … so với i để suy ra biểu thức
Chú ý :
– Phương trình u và i : i = Iocos ( ωt + φi ) và u = Uocos ( ωt + φu ) .
Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án
ZL > ZC thì u nhanh pha hơn i

ZL < ZC thì u chậm pha hơn i.

2. Ví dụ

Ví dụ 1: Khi đặt hiệu điện thế u = 120√2cos100πt (V) vào 2 đầu đoạn mạch nối tiếp gồm điện trở 150Ω, tụ điện có điện dung 200μ/π F và cuộn cảm thuần có độ tự cảm 2/π H. Biểu thức cường độ dòng điện trong đoạn mạch là:

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Hướng dẫn:

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án
Cường độ dòng điện cực lớn :
Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án
Độ lệch pha giữa u và i :
Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án
Suy ra phương trình :
Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án
Đáp án D

Ví dụ 2: Đặt điện áp u = 100cos(100πt) (V) vào 2 đầu mạch điện RLC nối tiếp. Điện trở R = 50√3Ω, L là cuộn dây thuần cảm có L = 1/π H, điện dung C = 10-3/5π F, viết biểu thức điện áp 2 đầu RC.

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Hướng dẫn:

+ Cảm kháng : ZL = ωL = 100 Ω, dung kháng : ZC = 1 / ωC = 50 Ω .
Tổng trở :
Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án
Độ lệch pha giữa u và i :
Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án
Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án
Độ lệch pha của URC so với i :
Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án
Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án
Đáp án A .

Ví dụ 3: Cho mạch điện xoay chiều gồm điện trở thuần R = 10Ω, cuộn dây thuần cảm L và tụ điện C = 10-3/2π F mắc nối tiếp. Biểu thức của điện áp giữa 2 bản tụ là uC = 50√2cos(100πt – 0,75π)(V). Viết biểu thức cường độ dòng điện chạy trong mạch.

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Hướng dẫn:

Ta có :
Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án
Độ lệch pha của tụ điện so với cường độ dòng điện trong mạch là : φ = – π / 2
Do đó phương trình cường độ dòng điện là :
Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án
Đáp án B .

Cách giải Bài tập về Cộng hưởng điện

A. Phương pháp & Ví dụ

1. Phương pháp

– Khi ZL = ZC hay ωL = 1 / ωC thì Zmin = R, lúc đó cường độ I đạt giá trị cực lớn I = Imax = U / R

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án
uAB cùng pha với i (cùng pha với uR), uAB chậm pha π/2 so với uL ; uAB nhanh pha π/2 so với uC .

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án
Liên hệ giữa Z và tần số f :
fo là tần sồ lúc cộng hưởng .
Khi f < fo : Mạch có tính dung kháng, Z và f nghịch biến Khi f > fo : Mạch có tính cảm kháng, Z và f đồng biến

2. Ví dụ

Ví dụ 1: Một đoạn mạch gồm R = 50 Ω, cuộn cảm thuần có độ tự cảm L và tụ điện có điện dung C = 2.10-4 / π F mắc nối tiếp. Đặt vào hai đầu đoạn mạch một điện áp xoay chiều có điện trở hiệu dụng 110V, tần số 50Hz thì thấy u và i cùng pha với nhau. Tính độ tự cảm của cuộn cảm và công suất tiêu thụ của mạch.

Hướng dẫn:

ZC = 1 / 2 πfC = 50 Ω. Để u và i cùng pha thì phải xảy ra hiện tượng kỳ lạ cộng hưởng .
Khi đó : ZL = ZC = 50 Ω ⇒ L = 1 / 2 π H
Công suất tiêu thụ đạt giá trị cực lớn : P = Pmax = U2 / R = 242 W

Ví dụ 2: Cho mạch điện xoay chiều AB gồm R,L,C mắc nối tiếp. Biết R2C = 16L. Đoạn mạch đang cộng hưởng. biết điện áp hiệu dụng của toàn đoạn mạch AB là 120 V.Tính điện áp hiệu dụng UR, UL, UC ?

Hướng dẫn:

Giả thiết cho : R2C = 16L ⇔ R2ωC = 16 ωL ⇔ R2. 1 / ZC = 16ZL ( 1 )
Đoạn mạch cộng hưởng nên : ZL = ZC ( 2 ) .
Từ ( 1 ) và ( 2 ) ⇒ R2 = 16 ZL2 = 16 ZC2 ⇒ UR = 4UL = 4UC .
Do U = 120V ⇒ UR = 120V ; UL = UC = 30V

Ví dụ 3: Đặt điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng 200 V và tần số không đổi vào hai đầu A và B của đoạn mạch mắc nối tiếp theo thứ tự gồm biến trở R, cuộn cảm thuần có độ tự cảm L và tụ điện có điện dung C thay đổi. Gọi N là điểm nối giữa cuộn cảm thuần và tụ điện. Các giá trị R, L, C hữu hạn và khác không. Với C = C1 thì điện áp hiệu dụng giữa hai đầu biến trở R có giá trị không đổi và khác không khi thay đổi giá trị R của biến trở. Với C = C1/2 thì điện áp hiệu dụng giữa A và N bằng

A. 200 V. B. 100 √ 2 V. C. 100 V. D. 200 √ 2 V .

Hướng dẫn:

Khi C = C1 thì hiêu điện thế hiệu dụng hai đầu biến trở là
Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Đáp án A.

Xem thêm những dạng bài tập Vật Lí lớp 12 có trong đề thi THPT Quốc gia khác :

Giới thiệu kênh Youtube VietJack

Ngân hàng trắc nghiệm miễn phí ôn thi THPT Quốc Gia tại khoahoc.vietjack.com

Source: https://ta-ogilvy.vn
Category: Hỏi Đáp