Phương pháp giải bài tập mạch xoay chiều RLC - pha u, i - viết u, i
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+(U0L−U0C)2
Z=√R2+(ZL−ZC)2
Bước 2: Xác định pha φu, φi
tanφ=tan(φu−φi)=ZL−ZCR
- φ>0→φu>φi : u sớm pha φ so với i (ZL>ZC: mạch có tính cảm kháng)
- φ<0→φu<φi: u chậm pha φ so với i (ZL<ZC: mạch có tính dung kháng)
φ=0→φu=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=I0∠φi
Điện áp: u=U0cos(ωt+φi)⇒u=U0∠φu
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=2.10−4πF 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=50Ω→Z=√R2+(ZL−ZC)2=50√2Ω
U0=I0Z=5.50√2=250√2V
tanφ=ZL−ZCR=100−5050=1→φ=π4→φu=φi+π4
→u=250√2cos(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 = 353.55339∠45=250√2∠45
Vậy biểu thức tức thời điện áp của hai đầu mạch:
u=250√2cos(100πt+π4)V
Ví dụ 2: Mạch điện xoay chiều gồm một điện trở thuần R=40W, L=1πH,C=10−40,6πF mắc nối tiếp điện áp 2 đầu mạch u=100√2cos100πt(V). Cường độ dòng điện qua mạch là: |
Cách 1: Phương pháp đại số
Ta có: R=40Ω;ZL=ωL=100Ω;ZC=1ωC=60Ω→Z=√R2+(ZL−ZC)2=40√2Ω
I0=U0Z=100√240√2=2,5A
tanφ=ZL−ZCR=100−4040=1→φ=π4→φi=φu−π4
→i=2,5cos(100πt−π4)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=U0∠φu(R+(ZL−ZC)i)=100√2∠040+40i ( Phép CHIA hai số phức)
Nhập máy: 100√2SHIFT (-) 0 : ( 40 + 40 ENG i ) =
- Gọi kết quả: Shift 2 3 = Hiển thị: 2,5∠−45
Vậy biểu thức tức thời điện áp của hai đầu mạch:
i=2,5cos(100πt−π4)V