Phương pháp giải bài tập mạch xoay chiều RLC - pha u, i - viết u, i

Phương pháp giải bài tập mạch xoay chiều RLC pha u, i - Viết phương trình u,i MÔN LÝ Lớp 12 với nhiều phương pháp giải nhanh kèm bài tập vận dụng
(443) 1477 26/07/2022

1. MỘT SỐ CHÚ Ý

Đối với mạch chỉ có L, C thì u vuông pha với i

(uLU0L)2+(iI0)2=1

2. PHA U, I - VIẾT PHƯƠNG TRÌNH U, I

Phương pháp đại số

Bước 1: Xác định các giá trị I0, U0, ω

U0=I0Z=U0R2+(U0LU0C)2

Z=R2+(ZLZC)2

Bước 2: Xác định pha φu, φi

tanφ=tan(φuφi)=ZLZCR

  • φ>0φu>φi : u sớm pha φ so với i (ZL>ZC: mạch có tính cảm kháng)
  • φ<0φu<φi: u chậm pha φ so với i (ZL<ZC: mạch có tính dung kháng)

φ=0φu=φi: u cùng pha với i (ZL=ZC: cộng hưởng điện)

Bước 3: Viết phương trình u, i theo đầu bài

 

Phương pháp vận dụng số phức ( Sử dụng máy tính casio fx570ES)

Cường độ dòng điện: i=I0cos(ωt+φi)i=I0φi

Điện áp: u=U0cos(ωt+φi)u=U0φu

Liên hệ giữa u và i: u=i¯Z=i(R+(ZL-ZC) i) - trong đó: i là phần ảo của số phức

 

Ví dụ 1: Mạch điện xoay chiều gồm một điện trở thuần R=50W, một cuộn thuần cảm có hệ số tự cảm L=1πH và một tụ điện có điện dung C=2.104πF mắc nối tiếp. Biết rằng dòng điện qua mạch có dạng i=5cos100πt(A). Viết biểu thức điện áp tức thời giữa hai đầu mạch điện.

Cách 1: Phương pháp đại số

Ta có: R=50Ω;ZL=ωL=100Ω;ZC=1ωC=50ΩZ=R2+(ZLZC)2=502Ω

U0=I0Z=5.502=2502V

tanφ=ZLZCR=1005050=1φ=π4φu=φi+π4

u=2502cos(100πt+π4)V

Cách 2: Phương pháp sử dụng casio

Với máy fx570ES : 

  • Bước 1: Bấm  MODE 2  màn hình xuất hiện: CMPLX.
  • Bước 2: Bấm  SHIFT MODE 3 2 :  dạng hiển thị toạ độ cực:( r∠Θ )
  • Bước 3: Chọn đơn vị đo góc là độ (D) hoặc rad (R) , bấm: SHIFT MODE 3 (hoặc 4 - rad)  màn hình hiển thị  D hoặc R
  • Bước 4: Nhập liệu

 Ta có: u=i¯Z=I0∠φiX(R+(ZL−ZC))i=5∠0X(50+50i)     ( Phép NHÂN hai số phức)

  Nhập máy: 5 SHIFT (-)  0   X   ( 50  +  50   ENG i )

  • Bước 5: Gọi kết quả: Shift 2 3 = 353.5533945=250245

Vậy biểu thức tức thời điện áp của  hai đầu mạch:

u=2502cos(100πt+π4)V

Ví dụ 2: Mạch điện xoay chiều gồm một điện trở thuần R=40W, L=1πH,C=1040,6πF mắc nối tiếp điện áp 2 đầu mạch u=1002cos100πt(V). Cường độ dòng điện qua mạch là:

Cách 1: Phương pháp đại số

Ta có: R=40Ω;ZL=ωL=100Ω;ZC=1ωC=60ΩZ=R2+(ZLZC)2=402Ω

I0=U0Z=1002402=2,5A

tanφ=ZLZCR=1004040=1φ=π4φi=φuπ4

i=2,5cos(100πtπ4)V

Cách 2: Phương pháp sử dụng casio

Với máy fx570ES : 

  • Bấm  MODE 2  màn hình xuất hiện: CMPLX.
  • Bấm  SHIFT MODE 3 2 :  dạng hiển thị toạ độ cực:( r∠Θ )
  • Chọn đơn vị đo góc là độ (D), bấm: SHIFT MODE 3  màn hình hiển thị  D

  Ta có: i=u¯Z=U0φu(R+(ZLZC)i)=1002040+40i  ( Phép CHIA hai số phức)

  Nhập máy: 1002SHIFT (-)  0   :   ( 40  +  40   ENG i ) = 

  • Gọi kết quả: Shift 2 3 = Hiển thị: 2,545

Vậy biểu thức tức thời điện áp của  hai đầu mạch:

i=2,5cos(100πtπ4)V

(443) 1477 26/07/2022