Đặt điện áp xoay chiều $u{\rm{ }} = {\rm{ }}{U_0}cos\omega t$ (${U_0}$ và $\omega $ có giá trị dương, không đổi) vào hai đầu đoạn mạch AB như hình bên, trong đó tụ điện có điện dung C thay đổi được. Biết $R{\rm{ }} = {\rm{ }}5r$, cảm kháng của cuộn dây ${Z_L} = {\rm{ }}4r$ và $CL{\omega ^2} > {\rm{ }}1$. Khi $C{\rm{ }} = {\rm{ }}{C_0}$ và khi $C{\rm{ }} = {\rm{ }}0,5{C_0}$ thì điện áp giữa hai đầu M, B có biểu thức tương ứng là ${u_1} = {\rm{ }}{U_{01}}cos\left( {\omega t{\rm{ }} + {\rm{ }}\varphi } \right)$ và ${u_2} = {\rm{ }}{U_{02}}cos\left( {\omega t{\rm{ }} + {\rm{ }}\varphi } \right)$ (${U_{01}}$ và ${U_{02}}$ có giá trị dương). Giá trị của $\varphi $ là:
Trả lời bởi giáo viên
Ta có:
$\varphi = {\tan ^{ - 1}}\left( {\dfrac{{{Z_L} - {Z_C}}}{r}} \right) - {\tan ^{ - 1}}\left( {\dfrac{{{Z_L} - {Z_C}}}{{R + r}}} \right)$(1);
theo bài ta có: ${\tan ^{ - 1}}\left( {\dfrac{{{Z_L} - {Z_C}}}{r}} \right) - {\tan ^{ - 1}}\left( {\dfrac{{{Z_L} - {Z_C}}}{{R + r}}} \right) = {\tan ^{ - 1}}\left( {\dfrac{{{Z_L} - 2{Z_C}}}{r}} \right) - {\tan ^{ - 1}}\left( {\dfrac{{{Z_L} - 2{Z_C}}}{{R + r}}} \right)$
${\tan ^{ - 1}}\left( {\dfrac{{4r - {Z_C}}}{r}} \right) - {\tan ^{ - 1}}\left( {\dfrac{{4r - {Z_C}}}{{6r}}} \right) = {\tan ^{ - 1}}\left( {\dfrac{{4r - 2{Z_C}}}{r}} \right) - {\tan ^{ - 1}}\left( {\dfrac{{4r - 2{Z_C}}}{{6r}}} \right)$
$ = > {Z_C} = r$ ; thay vào (1) ta tìm được $\varphi = 0,785rad$
Hướng dẫn giải:
+ Sử dụng công thức: \(\tan \varphi = \dfrac{{{Z_L} - {Z_C}}}{R}\)
+ Vận dụng các công thức lượng giác