Đặt điện áp xoay chiều u = U0cos(ωt + φ) (V) (U0 và ω không đổi) vào hai đầu đoạn mạch gồm điện trở \(R\), tụ điện và cuộn cảm thuần mắc nối tiếp. Biết biểu thức cường độ dòng điện trong mạch là \({i_1} = \sqrt 5 {\rm{cos(}}\omega {\rm{t + }}\dfrac{\pi }{3})(A)\) . Nếu ngắt bỏ tụ điện \(C\) thì cường độ dòng điện trong mạch là \({i_2} = \sqrt 5 {\rm{cos(}}\omega {\rm{t - }}\dfrac{\pi }{6})(A)\). Nếu ngắt bỏ cuộn cảm thì cường độ dòng điện trong mạch là
Trả lời bởi giáo viên
Sử dụng giản đồ vec tơ ghép:
Vì I bằng nhau nên UR1 = UR2 vậy hình tạo thành là hình vuông
Ta có:
\(\left\{ \begin{array}{l}{Z_1} = \sqrt {{R^2} + {{({Z_L} - {Z_C})}^2}} \\{Z_2} = \sqrt {{R^2} + {Z_L}^2} \end{array} \right.\)
Vì đạt cùng điện áp hiệu dụng, mà giả thiết hai dòng điện có cùng giá trị hiệu dụng nên ta có:
\({Z_1} = {Z_2} \Leftrightarrow \sqrt {{R^2} + {{({Z_L} - {Z_C})}^2}} = \sqrt {{R^2} + Z_L^2} \)
\( \Leftrightarrow {({Z_L} - {Z_C})^2} = Z_L^2 \Leftrightarrow \left| {{Z_L} - {Z_C}} \right| = {Z_L}\)
\( \Leftrightarrow {Z_C} = 2{{\rm{Z}}_L}\)
Theo bài ra, phương trình điện áp hai đầu đoạn mạch là:
\(u = {U_0}\cos \left( {\omega t + \varphi } \right)\left( V \right)\)
Độ lệch pha của dòng điện và điện áp trong mạch trong hai lần, lần lượt là:
\(\left\{ \begin{array}{l}\frac{{{Z_C} - {Z_L}}}{R} = \frac{\pi }{3} - \varphi \\\frac{{{Z_L}}}{R} = \varphi - \left( { - \frac{\pi }{6}} \right)\end{array} \right. \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l}\frac{{{Z_L}}}{R} = \frac{\pi }{3} - \varphi \\\frac{{{Z_L}}}{R} = \varphi + \frac{\pi }{6}\end{array} \right.\)
\( \Rightarrow \frac{\pi }{3} - \varphi = \varphi + \frac{\pi }{6} \Leftrightarrow \varphi = \frac{\pi }{{12}}\)
Mà UR1 = UL2 => \(R = {Z_L} = \left| {{Z_L} - {Z_C}} \right| \Rightarrow R = {Z_L} = \dfrac{1}{2}{Z_C}\)
Chuẩn hóa R = 1. Ta có :
\({I_{01}} = \dfrac{U}{{\sqrt {{R^2} + {{({Z_L} - {Z_C})}^2}} }} = \dfrac{U}{{\sqrt {{1^2} + {{(2 - 1)}^2}} }} \Rightarrow I = \dfrac{U}{\sqrt 2} V\)
\({I_{03}} = \dfrac{U}{{{Z_C}}} = \dfrac{U}{2} = \sqrt 2 A\)
Mà i3 chỉ có tụ và điện trở nên pha ban đầu của i3 = 1,37 rad
Hướng dẫn giải:
Đoạn mạch RLC nối tiếp có uR cùng pha i, uL sớm pha π/2 so với i và uC chậm pha π/2 so với i
Tổng trở mạch RLC là \(Z = \sqrt {{R^2} + {{({Z_L} - {Z_C})}^2}} \)
Định luật Ôm cho đoạn mạch : I = U/Z