Đoạn mạch xoay chiều AB có RLC nối tiếp , cuộn dây thuần cảm với \(C{R^2} < {\rm{ }}2L\); điện áp hai đầu đoạn mạch là \({u_{AB}} = U\sqrt 2 cos\left( {\omega t} \right)V\), \(U\) ổn định và \(\omega \) thay đổi được. Khi \(\omega = {\omega _L}\) thì điện áp hai đầu cuộn cảm thuần cực đại, khi đó điện áp tức hai đầu đoạn mạch AN ( gồm RC ) và AB lệch pha nhau là \(\alpha \). Giá trị nhỏ nhất của \(\alpha \) là:
Trả lời bởi giáo viên
Ta có:
\(\tan \alpha = \tan \left( {{\varphi _{RC}} - {\varphi _{RLC}}} \right) = \dfrac{{\tan {\varphi _{RC}} - \tan {\varphi _{RLC}}}}{{1 + \tan {\varphi _{RC}}\tan {\varphi _{RLC}}}}\)
Đặt: \(\left\{ \begin{array}{l}\tan {\varphi _{RC}} = x\\\tan {\varphi _{RLC}} = y\end{array} \right.\)
\( \Rightarrow \tan \alpha = \dfrac{{x - y}}{{1 + xy}}\) (1)
Mặt khác, ta có khi \(\omega \) thay đổi để \({U_{{L_{max}}}}\) thì \(\tan {\varphi _{RC}}\tan \varphi = - \dfrac{1}{2}\) hay \(xy = - \dfrac{1}{2}\)
Thay vào (1) ta được: \(\tan \alpha = \dfrac{{x + \dfrac{1}{{2x}}}}{{1 + \left( { - \dfrac{1}{2}} \right)}} = 2x + \dfrac{1}{x}\)
Lại có \(2x + \dfrac{1}{x} \ge 2\sqrt {2x.\dfrac{1}{x}} = 2\sqrt 2 \)
\(\begin{array}{l} \Rightarrow \tan \alpha \ge 2\sqrt 2 \\ \Rightarrow \alpha \ge 70,{53^0}\end{array}\)
Hướng dẫn giải:
+ Sử dụng công thức tính:
\(\tan (a - b) = \dfrac{{\tan a - \tan b}}{{1 + \tan a.\tan b}}\)
+ \(\omega \) thay đổi để \({U_{{L_{max}}}}\) có: \(\tan {\varphi _{RC}}\tan \varphi = - \dfrac{1}{2}\)
+ Sử dụng bất đẳng thức cosi: \(a + b \ge 2\sqrt {ab} \)