Mời các em cùng nhau tìm hiểu nội dung của Bài 19: Thực hành Khảo sát đoạn mạch xoay chiều RLC
Nội dung bài học sẽ giúp các em biết cách sử dụng được đồng hồ đa năng hiện số để đo điện áp xoay chiều, cách xác định đúng sai số đo khi tiến hành thí nghiệm, đồng thời, vận dụng được phương pháp giản đồ Fre-nen để xác định L, r của ống dây, điện dung C của tụ điện, góc lệch giữa cường độ dòng điện và điện áp ở từng phần tử của đoạn mạch.
Qua đó, các em có thể rèn luyện kĩ năng thực hành, luyện tập thao tác khéo léo , trung thực , tự tin, say mê tìm hiểu khoa học.
Dùng đồng hồ đo điện đa năng để đo hiệu điện thế xoay chiều.
Vận dụng phương pháp Fresnen để xác định L, r, C, Z và \(Cos\varphi \) của mạch RLC mắc nối tiếp.
Thao tác an toàn trong lúc tiếp xúc với dòng điện có tần số lớn.
Một đồng hồ đo điện đa năng hiện số.
Một nguồn điện AC 6V – 12 V/50Hz.
Một điện trở \(R = 270\Omega (220\Omega )\)
Một tụ điện có \(C = 2--10\mu F\)
Một cuộn dây có 1000 – 2000 vòng.
Compa; thước 200 mm và thước đo góc.
Bảng mạch lắp sẵn.
Các dây nối.
Lắp mạch điện theo hình vẽ:
Dùng đồng hồ đo điện đa năng ở thang đo AC 20V để đo các hiệu điện thế : UMN; UNP; UPQ; UMP; UMQ .
Dùng thước và compa vẽ các vector MN; MP; PQ; MP; MQ lần lượt biểu diễn các hiệu điện thế UMN; UNP; UPQ; UMP; UMQ .
Trên hình bên :
P : giao điểm của hai cung tròn bán kính MP, NP.
Q: giao điểm của hai cung tròn bán kính MQ, PQ.
H: giao điểm của đoạn MN và PQ.
Đo các độ dài MN; MP; PQ; PH; MQ; NH chính xác đến 1mm thì ta tính được các giá trị L, C, r, Z và \(Cos\varphi \)
\(\begin{array}{l}
\frac{{{U_L}}}{{{U_R}}} = \frac{{I\omega L}}{{IR}} = \frac{{\omega L}}{R} = \frac{{PH}}{{MN}} \Rightarrow L = .................(.........)\\
\frac{{{U_R}}}{{{U_C}}} = \frac{{IR}}{{\frac{I}{{\omega C}}}} = \omega CR = \frac{{MN}}{{PQ}} \Rightarrow C = .................(.........)\\
\frac{{{U_r}}}{{{U_R}}} = \frac{{Ir}}{{IR}} = \frac{r}{R} = \frac{{NH}}{{MN}} \Rightarrow r = .................(.........)\\
Cos\varphi = \frac{{MH}}{{MQ}} = ......................\\
Z = \frac{{R + r}}{{\cos \varphi }} = .......................(...........)
\end{array}\)
Bảng 10.1
UMQ = U (V) | UMN (V) | UNP (V) | UMP (V) | UPQ (V) |
1. Vẽ giản đồ theo phương pháp từ SGK
MN = ……………………(mm) NH = ……………………(mm)
MP = ……………………(mm) MQ = ……………………(mm)
PH = ……………………(mm) PQ = ……………………(mm)
3. Tính ra các trị số của L, C, r, Z và \(Cos\varphi \)
UMQ = U (V) | UMN (V) | UNP (V) | UMP (V) | UPQ (V) |
12,3 | 3,22 | 4,22 | 7,32 | 11,5 |
Qua bài giảng Thực hành Khảo sát đoạn mạch xoay chiều RLC này, các em cần hoàn thành 1 số mục tiêu mà bài đưa ra như :
Củng cố kiến thức về dao động cơ học.
Hiểu phương án thí nghiệm xác định chu kì của con lắc đơn và con lắc lò xo thẳng đứng.
Tìm được gia tốc trong trường từ kết quả thí nghiệm với con lắc đơn
Các em có thể hệ thống lại nội dung kiến thức đã học được thông qua bài kiểm tra Trắc nghiệm Vật lý 12 Bài 19 cực hay có đáp án và lời giải chi tiết.
Trong bài thực hành khảo sát đoạn mạch điện xoay chiều có RLC mắc nối tiếp, để đo điện áp hiệu dụng giữa hai đầu cuộn dây, người ta dùng
Điện áp hai đầu bóng đèn có biểu thức u = 100\(\sqrt 2 \)cosl00πt (V).Đèn chỉ sáng khi |u|>100 V. Tính thời gian đèn sáng trong một phút?
Đặt một điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng U và tần số f thay đổi vào hai đẩu một điện trở thuần R. Nhiệt lượng toả ra trên điện trở:
Câu 4-10: Mời các em đăng nhập xem tiếp nội dung và thi thử Online để củng cố kiến thức về bài học này nhé!
Trong quá trình học tập nếu có thắc mắc hay cần trợ giúp gì thì các em hãy comment ở mục Hỏi đáp, Cộng đồng Vật lý DapAnHay sẽ hỗ trợ cho các em một cách nhanh chóng!
Chúc các em học tập tốt và luôn đạt thành tích cao trong học tập!
-- Mod Vật Lý 12 DapAnHay
Trong bài thực hành khảo sát đoạn mạch điện xoay chiều có RLC mắc nối tiếp, để đo điện áp hiệu dụng giữa hai đầu cuộn dây, người ta dùng
Điện áp hai đầu bóng đèn có biểu thức u = 100\(\sqrt 2 \)cosl00πt (V).Đèn chỉ sáng khi |u|>100 V. Tính thời gian đèn sáng trong một phút?
Đặt một điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng U và tần số f thay đổi vào hai đẩu một điện trở thuần R. Nhiệt lượng toả ra trên điện trở:
Đặt điện áp u = 200cos100πt(V) vào hai đầu một điện trở thuần 100Ω. Công suất tiêu thụ của điện trở bằng:
Đặt điện áp \(u=U\sqrt{2}\text{cos}\omega \text{t}\text{ }\left( V \right)\) vào hai đầu đoạn mạch gồm cuộn cảm thuần nối tiếp với một biến trở R. Ứng với hai giá trị \({{R}_{1}}=20\text{ }\Omega \) và \({{R}_{2}}=80\text{ }\Omega \) của biến trở thì công suất tiêu thụ trong đoạn mạch đều bằng 400 W. Giá trị của U là
Cho mạch điện mắc nối tiếp theo thứ tự R nối tiếp với L và nối tiếp với C, cuộn dây thuần cảm. Biết R thay đổi, \(L=\frac{1}{\pi }\text{ }H,\text{ }C=\frac{{{10}^{-4}}}{\pi }\text{ }F.\) Đặt vào hai đầu đoạn mạch điện áp xoay chiều u = U0cos(100πt) V. Để uRL lệch pha \(\frac{\pi }{2}\) so với uRC thì điện trở bằng
Người ta sử dụng vôn kế và ampe kế xoay chiều để đo điện áp và cường độ dòng điện của mạch xoay chiều. Giá trị hiện trên 2 dụng cụ đo đó chỉ giá trị nào?
Một cuộn dây có độ tự cảm L = 1/π H, mắc vào dòng điện xoay chiều, trong một phút dòng điện đổi chiều 6000 lần, tính cảm kháng của mạch.
Một tụ điện có C = 10µF mắc vào mạch điện xoay chiều có tần số 50Hz, tính dung kháng của tụ?
Một máy phát điện xoay chiều một pha phát ra dòng điện có tần số 60 Hz. Nếu thay roto của nó bằng một roto khác có nhiều hơn một cặp cực, muốn tần số vẫn là 60 Hz thì số vòng quay của roto trong một giờ thay đổi 7200 vòng. Tính số cặp cực của roto cũ.
Họ và tên
Tiêu đề câu hỏi
Nội dung câu hỏi
Câu trả lời của bạn
Ta có:
- Trạng thái 1: \(\left\{ \begin{array}{l}{T_1} = 27 + 273 = 300K\\{p_1}\end{array} \right.\)
- Trạng thái 2: \(\left\{ \begin{array}{l}{T_2} = 105 + 273 = 378K\\{p_2} = {p_1} + 0,2{\rm{a}}tm\end{array} \right.\)
Áp dụng biểu thức định luật Sáclơ, ta có: \(\frac{{{p_1}}}{{{T_1}}} = \frac{{{p_2}}}{{{T_2}}} \leftrightarrow \frac{{{p_1}}}{{300}} = \frac{{{p_1} + 0,2}}{{378}} \to {p_1} = 0,77{\rm{a}}tm\)
Câu trả lời của bạn
Ta có:
- Trạng thái 1: \(\left\{ \begin{array}{l}{T_1} = 20 + 273 = 293K\\{p_1} = 2{\rm{a}}tm\end{array} \right.\)
- Trạng thái 2: \(\left\{ \begin{array}{l}{T_2} = 42 + 273 = 315K\\{p_2} = ?\end{array} \right.\)
Áp dụng biểu thức định luật Sáclơ, ta có: \(\frac{{{p_1}}}{{{T_1}}} = \frac{{{p_2}}}{{{T_2}}} \to {p_2} = {T_2}\frac{{{p_1}}}{{{T_1}}} = 315\frac{2}{{293}} = 2,15{\rm{a}}tm\)
Nhận thấy: \({p_2} < {p_{max}} \to \) bánh xe không bị nổ
Câu trả lời của bạn
Chu kỳ T = 1/60s ⇒ 1s = 60T
Đèn sáng khi điện áp vượt quá 100V, ứng với thời điểm được tô đậm như hình vẽ.
Ta thấy 1 chu kỳ đèn sáng 2 lần, vật trong 1s = 60T đèn sáng 120 lần.
Câu trả lời của bạn
Từ đồ thị của UR ta thấy tần số để URmax thõa mãn
\(\omega _R^2 = \frac{1}{{LC}} = {\left( {100\pi } \right)^2}\)
+ Tần số để \({U_L} = U\)
\(\omega _L^2 = \frac{{\omega _{0L}^2}}{2} = {\left( {100\sqrt 2 \pi } \right)^2} \Leftrightarrow \frac{1}{{2{{\left( {100\sqrt 2 \pi } \right)}^2}}} = LC - \frac{{{R^2}{C^2}}}{2}\)
Kết hợp hai phương trình trên ta tìm được
\(\left\{ \begin{array}{l}
C = \frac{{\sqrt 3 {{.10}^{ - 3}}}}{\pi }F\\
L = \frac{{{{10}^{ - 1}}}}{{\sqrt 3 \pi }}
\end{array} \right.\)
Câu trả lời của bạn
Chỉ số của vôn kế cho biết điện áp hiệu dụng ở hai đầu đoạn mạch chứa R
\({U_V} = IR = 2.50 = 100V\)
Câu trả lời của bạn
Ta để ý rằng với \(f = {f_0}\) thì mạch đang có tính cảm kháng, đề mạch xảy ra cộng hưởng thì ta phải giảm tần số của dòng điện
Câu trả lời của bạn
+ Khi R = a thì P1 = P2
+ Xét P1: Khi R = 20 và R = a thì P1 = \(\frac{{U_1^2}}{{20 + a}} = 100\)
+ Xét P2: Khi R = 145 và R = a thì P2 = \(\frac{{U_2^2}}{{145 + a}} = 100\)
+ Mà \({P_{1\max }} = \frac{{U_1^2}}{{2\sqrt {20a} }},{P_{2\max }} = \frac{{U_2^2}}{{2\sqrt {145a} }} \Rightarrow P_{2\max }^{} = x = 104W\)
Câu trả lời của bạn
\(\begin{array}{l}
{\omega _{dd}} = {\omega _{roto}}.p \to \left\{ \begin{array}{l}
{\omega _1} = 90\pi \\
{\omega _2} = 120\pi
\end{array} \right.\\
E \approx \omega \\
Khi\,{P_1} = {P_2} \leftrightarrow {I_1} = {I_2}\,\, \Leftrightarrow \frac{{90{E_0}}}{{\sqrt {{R^2} + {{\left( {90\pi L - 20} \right)}^2}} }} = \frac{{120{E_0}}}{{\sqrt {{R^2} + {{\left( {120\pi L - 15} \right)}^2}} }}\\
\to L = 0,477H
\end{array}\)
Câu trả lời của bạn
Khi chưa nối tắt hai đầu tụ điện, mạch có cộng hưởng điện nên:
\({P_{m{\rm{ax}}}} = \frac{{{U^2}}}{{{R_1} + {R_2}}} = 120 \Leftrightarrow {U^2} = 120\left( {{R_1} + {R_2}} \right)\,(a)\)
Khi nối tắt hai đầu tụ điện, vẽ phác GĐVT:
\({R_2} = {Z_{MB}}.c{\rm{os}}\frac{\pi }{3} = \frac{{{R_1}}}{2} \Rightarrow \left( {{R_1} + {R_2}} \right) = 3{{\rm{R}}_2}\,(b)\)
\({Z_{AB}} = \frac{{{R_1} + {R_2}}}{{c{\rm{os}}\frac{\pi }{6}}} = \frac{{6{{\rm{R}}_2}}}{{\sqrt 3 }}\,\,(c)\)
Thay (a); (b); (c) vào CT công suất tiêu thụ trên đoạn AB khi này: \(P = \frac{{{U^2}}}{Z}.c{\rm{os}}\varphi \, = \frac{{120.3{{\rm{R}}_2}}}{{\frac{{6{{\rm{R}}_2}}}{{\sqrt 3 }}}}.\frac{{\sqrt 3 }}{2} = 90\,({\rm{W)}}\)
Câu trả lời của bạn
Đề cho:
\({U_{Cma{\rm{x}}}} = \frac{{5U}}{4} \Rightarrow {Z_C} = \frac{5}{4}Z\) (1)
Mặt khác khi: UCmax ta có: \(Z_C^2 = {Z^2} + Z_L^2\) (2)
Từ (1) và (2) suy ra: \({Z_L} = \frac{3}{4}Z\) (3)
Thay (1) và (3) vào biểu thức của tổng trở \(Z = \sqrt {{R^2} + {{\left( {{Z_L} - {Z_C}} \right)}^2}} \) (4)
Ta được: \(R = \frac{{\sqrt 3 }}{2}{Z_L}\)
Hệ số công suất của đoạn mạch AM:
\(\cos {\varphi _{AM}} = \frac{R}{{\sqrt {{R^2} + Z_L^2} }} = \frac{2}{{\sqrt 7 }}\)
Câu trả lời của bạn
Đặt U, U1,\({\rm{\Delta U}}\) , I1, \(\Delta {P_1}\) là điện áp nguồn, điện áp ở tải tiêu thụ, độ giảm điện áp trên đường dây, dòng điện hiệu dụng và công suất hao phí trên đường dây lúc đầu.
U’, U2, \({\rm{\Delta U'}}\) , I2, \(\Delta {P_2}\) là điện áp nguồn, điện áp ở tải tiêu thụ, độ giảm điện áp trên đường dây, dòng điện hiệu dụng và công suất hao phí trên đường dây lúc sau.
Ta có: \(\frac{{\Delta {P_2}}}{{\Delta {P_1}}} = {\left( {\frac{{{I_2}}}{{{I_1}}}} \right)^2} = \frac{1}{{100}} \Rightarrow \frac{{{I_2}}}{{{I_1}}} = \frac{1}{{10}} \Rightarrow \frac{{\Delta U'}}{{\Delta U}} = \frac{1}{{10}}\)
Theo đề ra: \({\rm{\Delta U = 0,15}}{\rm{.}}{{\rm{U}}_{\rm{1}}}\,\, \Rightarrow \Delta U' = \frac{{0,15{U_1}}}{{10}}\) (1)
\({{\rm{U}}_{\rm{1}}}{\rm{.}}{{\rm{I}}_{\rm{1}}}{\rm{ = }}{{\rm{U}}_{\rm{2}}}{\rm{.}}{{\rm{I}}_{\rm{2}}}{\rm{ }} \Rightarrow {\rm{ }}\frac{{{{\rm{U}}_{\rm{2}}}}}{{{{\rm{U}}_{\rm{1}}}}}{\rm{ = }}\frac{{{{\rm{I}}_{\rm{1}}}}}{{{{\rm{I}}_{\rm{2}}}}}{\rm{ = 10}}\) ⇒ U2 = 10U1 (2)
\(\left\{ \begin{array}{l}
{\rm{U = }}{{\rm{U}}_{\rm{1}}}{\rm{ + \Delta U = (0,15 + 1)}}{\rm{.}}{{\rm{U}}_{\rm{1}}}\\
{\rm{U' = }}{{\rm{U}}_{\rm{2}}}{\rm{ + \Delta U' = 10}}{\rm{.}}{{\rm{U}}_{\rm{1}}}{\rm{ + }}\frac{{{\rm{0,15}}{\rm{.}}{{\rm{U}}_{\rm{1}}}}}{{{\rm{10}}}}{\rm{ = (10 + }}\frac{{{\rm{0,15}}}}{{{\rm{10}}}}{\rm{)}}{\rm{.}}{{\rm{U}}_{\rm{1}}}
\end{array} \right.\)
\(\frac{{{\rm{U'}}}}{{\rm{U}}}{\rm{ = }}\frac{{{\rm{10 + }}\frac{{{\rm{0,15}}}}{{{\rm{10}}}}}}{{{\rm{0,15 + 1}}}}{\rm{ = 8,7}}\)
Câu trả lời của bạn
Áp dụng công thức của máy biến áp:
\(\frac{{{U_2}}}{{{U_1}}} = \frac{{{N_2}}}{{{N_1}}} \Leftrightarrow \frac{{{U_2}}}{{210}} = \frac{{800}}{{2100}} \Rightarrow {U_2} = 70V\)
Câu trả lời của bạn
Điện trở của đèn: R = 2202/100 = 484Ω
Cường độ dòng điện định mức Iđm = 5/11(A)
Ban đầu mạch là RLC nối tiếp:
\({I^2} = \frac{{{U^2}}}{{{Z^2}}} = \frac{{{U^2}}}{{{R^2} + {{({Z_L} - {Z_C})}^2}}} = \frac{{{5^2}}}{{{{11}^2}}}\)(1)
Khi nối tắt tụ điện, mạch là RL nối tiếp. Công suất của đèn còn 1 nửa nên \(I' = \frac{I}{{\sqrt 2 }}\)
\(I{'^2} = \frac{{{U_2}}}{{{R_2} + Z_L^2}}(2)\)
Từ (1) và (2) ta được: \(Z_L^2 - 4{Z_L}{Z_C} + 2Z_C^2 + {R^2} = 0\)
Để phương trình có nghiệm thì: \(\Delta \ge 0 \Leftrightarrow 16Z_C^2 - 4.(2.Z_C^2 + {R^2}) \ge 0 \Rightarrow {Z_C} \ge 342\Omega\)
Vậy ZC không thể bằng 274Ω
Câu trả lời của bạn
Mạch R,L,C có f thay đổi.
Khi f = 50Hz: \(\frac{1}{{\omega C}} = 1,44\omega L \Rightarrow LC = \frac{1}{{1,44{\omega ^2}}} = \frac{1}{{1,{{44.100}^2}{\pi ^2}}}\)
Tần số thay đổi để công suất tiêu thụ lớn nhất thì \({\omega _0} = \frac{1}{{\sqrt {LC} }} \Rightarrow {f_0} = 60Hz\)
Câu trả lời của bạn
Cường độ dòng điện định mức qua bóng đèn: \({I_{dm}} = \frac{P}{U} = 1A\)
Hai đèn mắc song song, vậy cường độ dòng điện qua cuộn thứ cấp là I2 = 2A
Ta có: \(\frac{{{n_1}}}{{{n_2}}} = \frac{{{I_2}}}{{{I_1}}} = 10 \Rightarrow {I_1} = 0,2A\)
Câu trả lời của bạn
Ta có \({u_{AB}} + {u_{BC}} = {u_{AC}} = \sin 100\pi t + \sqrt 3 \sin (100\pi - \frac{\pi }{2}) = 2\sin (100\pi - \frac{\pi }{3})(V)\)
Bạn hãy tính xem trong tháng đó nhà bạn An đã phải trả bao nhiêu tiền điện?
Câu trả lời của bạn
Ta có:
Điện năng tiêu thụ của bóng đèn là: \(Q = P. t.n = 25.3.5.3600 = 135.10^4 J\)
Điện năng tiêu thụ của tivi là: \(Q = P. t.n = 60.4.3600 = 864000J\)
Điện năng tiêu thụ máy bom là: \(Q = P. t.n = 500.15.60 = 450000 J\)
Điện năng tiêu thụ của nội điện là: \(Q = P. t.n = 600.60.60 = 2160000 J\)
Tổng điện năng tiệu thụ là: \(Q = 1152.10^4 J = 3,2kWh\)
Điện năng tiêu thụ trong một tháng là: \(96kWh\)
Tổng số tiền phải trả là: \(147168\) VNĐ
Câu trả lời của bạn
Xét tam giác \(\Delta AMB\) ta có: \(U^2_{MB}= U^2 + U^2_R - 2 UU_R cos \varphi\)
\(U_{MB}\) cực tiểu khi \(cos \varphi\) cực đại \(\rightarrow \varphi = 0\)→mạch có cộng hưởng điện
\(Z_{C1} = Z_L\) hay \(U_{C1} =U_L\)\(\rightarrow U_1 = U_{MB}= U_r = u \frac{r}{R + r} = \frac{U}{10} (1)\)
Xét tam giác \(\Delta ANB\), theo định lí hàm sin trong tam giác ta có:
\(\frac{U_c}{sin (NAB)} = \frac{U}{sin (ANB)}\)
\(\Leftrightarrow U_C = \frac{U sin (NAB)}{cos (NAM)} = \frac{Usin (NAB)}{cos \varphi _{RrL}}\)
Vì \(\varphi _{RrL}\) không đổi nên, \(U_c\) cực đại khi \(sin (NAB)= 1 \Rightarrow NAB = 90^0\)
Mặt khác khi \(C = C_2 = \frac{C_1 }{2}\rightarrow Z_{C2} = 2 Z_{C1} = 2 Z_L \rightarrow U_{C2}= 2U_L\)\(\rightarrow NB = 2 NP\) hay \(NP = PB\) → tam giác \(\Delta ANB\) vuông tại A
\(\rightarrow NB = AB\sqrt{2}\Rightarrow U_2 = U_{C2} = U\sqrt{2}(2)\)
Từ (1) và (2) suy ra: \(\frac{U_2}{U_1} = 10 \sqrt{2}\)
Câu trả lời của bạn
Ta có: \(\frac{U_{sc}}{U_d} = 0,5 \Rightarrow U_d = 300 V\)
\(\Rightarrow U_r = \sqrt{U_d^2 - U_{TC}} = \sqrt{300^2 - 240^2} = 180 V\)
\(\Rightarrow \frac{r}{Zl} = \frac{U_r}{U_{TC}} = \frac{180}{240} = \frac{3}{4}\)
Câu trả lời của bạn
Cảm kháng và dung kháng và tổng trở lần lượt là
\({Z_L} = \omega .L = 100\pi .\frac{1}{\pi } = 100\Omega\)
\({Z_C} = \frac{1}{{\omega .C}} = \frac{1}{{100\pi .\frac{{{{10}^{ - 4}}}}{{2\pi }}}} = 200\Omega\)
\(\Rightarrow Z = \sqrt {{R^2} + {{\left( {{Z_L} - {Z_C}} \right)}^2}} = \sqrt {{{100}^2} + {{\left( {100 - 200} \right)}^2}} = 100\sqrt 2\)
Cường độ dòng điện trong mạch là \(I = \frac{U}{Z} = \frac{{200}}{{100\sqrt 2 }} = \sqrt 2 A\)
Điện áp hiệu dụng giữa hai đầu cuộn cảm thuần là \({U_L} = I.{Z_L} = \sqrt 2 .100 = 100\sqrt 2 A\)
0 Bình luận
Để lại bình luận
Địa chỉ email của hạn sẽ không được công bố. Các trường bắt buộc được đánh dấu *