Đặt điện áp xoay chiều \(u = U\sqrt 2 \cos \omega t\) (\(U\) không đổi, \(\omega \) thay đổi) vào hai đầu đoạn mạch gồm: một điện trở thuần \(R\), một cuộn cảm thuần có độ tự cảm \(L\), một tụ điện có điện \(C\) mắc nối tiếp \(\left( {2L > C{R^2}} \right)\). Khi \(\omega = 100\pi \left( {rad/s} \right)\) thì điện áp hiệu dụng giữa hai đầu tụ điện đạt giá trị cực đại. Khi \(\omega = 200\pi \left( {rad/s} \right)\) thì điện áp hiệu dụng giữa hai đầu cuộn cảm đạt giá trị cức đại. Giá trị điện áp hiệu dụng cực đại giữa hai đầu cuộn cảm là:
Trả lời bởi giáo viên
Điều kiện cực trị khi tần số thay đổi.
Khi tần số góc thay đổi thì có các giá trị để điện áp trên cuộn cảm hay tụ đạt cực đại. ta có: \({U_{L\max }} = \dfrac{{2.U.L}}{{R.\sqrt {4LC - {R^2}.{C^2}} }} \Leftrightarrow {\omega _L} = \dfrac{1}{C}.\sqrt {\dfrac{2}{{\dfrac{{2L}}{C} - {R^2}}}} {\rm{}} = 200\pi \)
Và điện áp trên tụ cực đại là:\({U_{C\max }} = \dfrac{{2.U.L}}{{R.\sqrt {4LC - {R^2}.{C^2}} }} \Leftrightarrow {\omega _C} = \dfrac{1}{L}.\sqrt {\dfrac{{2L - {R^2}.C}}{2}} {\rm{}} = 100\pi \)
Ta thấy: \({U_{L\max }} = {U_{C\max }} = \dfrac{U}{{\sqrt {1 - \dfrac{{\omega _C^2}}{{\omega _L^2}}} }} = \dfrac{U}{{\sqrt {1 - \dfrac{1}{4}} }} = \dfrac{{2.U}}{{\sqrt 3 }}V\)
Hướng dẫn giải:
Bài toán điều kiện cực trị khi tần số thay đổi
+ \(f\) biến thiên để \({U_{{L_{max}}}}\) : \({U_{L\max }} = \dfrac{{2.U.L}}{{R.\sqrt {4LC - {R^2}.{C^2}} }}\), \({\omega _L} = \dfrac{1}{C}\sqrt {\dfrac{2}{{\dfrac{{2L}}{C} - {R^2}}}} {\rm{}}\)
+ \(f\) biến thiên để \({U_{{C_{max}}}}\) : \({U_{C\max }} = \dfrac{{2.U.L}}{{R.\sqrt {4LC - {R^2}.{C^2}} }}\), \({\omega _C} = \dfrac{1}{L}\sqrt {\frac{{2L - {R^2}.C}}{2}} {\rm{}}\)