TÓM TẮT LÝ THUYẾT
Hình 4.1: Hiện tượng cộng hưởng nhọn trong mạch điện xoay chiều. Khi hao phí trong mạch, ứng với R, khi hao phí càng nhỏ thì cực đại nhọn càng thể hiện rõ ràng. Hình ảnh được sưu tầm trên internet.
- Định nghĩa: Cộng hưởng trong mạch điện xoay chiều được định nghĩa là hiện tượng tần số của nguồn điện thay đổi (Các thông số khác của nguồn được giữ nguyên) và khi đạt 1 giá trị xác định nào đó thì cường độ trong mạch đạt giá trị cực đại.
- Cần ghi nhớ rằng f thay đổi và I cực đại. Vì thực tế để I cực đại có thể thay đổi: L, C…
Yêu cầu
- Khái niệm cộng hưởng điện trong mạch R nt L nt C.
- Điều kiện và các hệ quả của bài toán cộng hưởng trong mạch RLC.
Nội dung
Các em biết rằng: (1)
Với một mạch điện xoay chiều nối với 1 hiệu điện thế xác định, U = const.
Để Imax có thể thay đổi: R, f, L, C. Nhưng thầy vẫn cần nhắc lại cộng hưởng là khái niệm I cực đại khi f thay đổi.
Theo biểu thức (1), Imax thì khi đó:
Hệ quả:
1. Khi thì Zmin = R, URmax = U
2. Khi thì
, hệ số công suất: kmax = cosφ = 1.
3. Khi thì Pmax = R.
...
* BÀI TẬP MINH HỌA
Trong phần này thầy không để bài tập minh họa, các em tiến hành làm bt luôn nhé. Vì theo thầy chiêu thức ở đây khá rõ ràng, chỉ có công lực thì ai cũng cần phải khổ luyện. Chúc các em vừa giỏi chiêu thức vừa có công lực thâm hậu.
Trong mạch điện RLC nối tiếp, φ là độ lệch pha giữa u và i của 2 đầu đoạn mạch, T là chu kì, P là công suất tiêu thụ, Z là tổng trở. Khi mạch cộng hưởng thì kết luận sai là:
L = T2/4π2C |
φ = 0; Imax |
Pmax |
Zmax |
Trong đoạn mạch RLC mắc nối tiếp, điều chỉnh đại lượng nào sau đây không thể làm u và i cùng pha?
Điện trở R |
Độ tự cảm L |
Điện dung C |
Tần số f |
Cho đoạn mạch xoay chiều gồm cuộn dây thuần cảm L, tụ điện C và biến trở R mắc nối tiếp. Khi đặt vào hai đầu mạch một hiệu điện thế xoay chiều ổn định có tần số f thì thấy LC = 1/4f2π2. Khi thay đổi R thì:
Công suất tiêu thụ trên mạch không đổi |
Hiệu điện thế giữa hai đầu biến trở không đổi. |
Hệ số công suất trên mạch thay đổi. |
Độ lệch pha giữa u và i thay đổi |
Hai mạch điện RLC không phân nhánh giống hệt nhau và đều có tần số cộng hưởng f. Nếu mắc nối tiếp 2 mạch đó lại với nhau thì tần số cộng hưởng của mạch mới bằng
f |
2f |
f/2 |
f/4 |
Đặt điện áp u = U0cos2πft ( trong đó U0 không đổi; f thay đổi được) vào hai đầu một đoạn mạch gồm điện trở thuần R, cuộn cảm thuần có độ tự cảm L và tụ điện có điện dung C mắc nối tiếp. Các giá trị R, L và C có thể thay đổi được. Ban đầu, trong đoạn mạch này, dung kháng nhỏ hơn cảm kháng. Để xảy ra hiện tượng cộng hưởng trong đoạn mạch này, ta có thể
tăng L, giữ nguyên R, C và f. |
giảm f, giữ nguyên R, L và C |
tăng C, giữ nguyên R, L và f. |
giảm R, giữ nguyên L, C và f. |
Đặt hiệu điện thế u = U0sinωt (U0 không đổi) vào hai đầu đoạn mạch RLC không phân nhánh. Biết điện trở thuần của mạch không đổi. Khi có hiện tượng cộng hưởng điện trong đoạn mạch, phát biểu nào sau đây sai?
Cường độ hiệu dụng của dòng điện trong mạch đạt giá trị lớn nhất. |
Cảm kháng và dung kháng của đoạn mạch bằng nhau. |
Hiệu điện thế hiệu dụng ở hai đầu điện trở R nhỏ hơn hiệu điện thế hiệu dụng ở hai đầu đoạn mạch. |
Hiệu điện thế tức thời ở hai đầu đoạn mạch cùng pha với hiệu điện thế tức thời ở hai đầu điện trở R. |
Đoạn mạch điện xoay chiều không phân nhánh gồm cuộn dây có độ tự cảm L, điện trở thuần R và tụ điện có điện dung C. Khi dòng điện có tần số góc công suất của đoạn mạch này chạy qua đoạn mạch thì hệ số
phụ thuộc tổng trở của đoạn mạch. |
bằng 0. |
phụ thuộc điện trở thuần của đoạn mạch. |
bằng 1. |
Đặt điện áp u = U0cos2πft vào hai đầu đoạn mạch gồm điện trở thuần R, cuộn cảm thuần có độ tự cảm L và tụ điện có điện dung C mắc nối tiếp. Gọi UR, UL, UC lần lượt là điện áp hiệu dụng giữa hai đầu điện trở, giữa hai đầu cuộn cảm và giữa hai đầu tụ điện. Trường hợp nào sau đây, điện áp tức thời giữa hai đầu đoạn mạch cùng pha với điện áp tức thời giữa hai đầu điện trở?
Thay đổi L để ULmax |
Thay đổi f để UCmax |
Thay đổi R để UCmax |
Thay đổi C để URmax |
Đặt điện áp xoay chiều u = U0cos2πft, có U0 không đổi và f thay đổi được vào hai đầu đoạn mạch có R, L, C mắc nối tiếp. Khi f = f0 thì trong đoạn mạch có cộng hưởng điện. Giá trị của f0 là
|
|
|
|
Cho mạch điện xoay chiều có R, L, C mắc nối tiếp, trong đó R = 100 Ω ; C = F, tần số f = 50Hz; cuộn cảm thuần có độ tự cảm L. Khi điện áp hiệu dụng giữa hai bản tụ điện đạt giá trị cực đại thì độ tự cảm L có giá trị:
0,318 H. |
31,8 H. |
0,637 H. |
0,796 H. |
Cho mạch R, L, C mắc nối tiếp, cuộn dây thuần cảm có thể thay đổi được. Hiệu điện thế 2 đầu mạch có biểu thức u = 200sin100πt (V). Biết điện trở thuần của mạch là 100Ω. Khi thay đổi hệ số tự cảm của cuộn dây thì cường độ dòng điện hiệu dụng có giá trị cực đại là
|
1/ |
0,5A |
2A |
Một cuộn dây mắc vào một nguồn điện xoay chiều có điện áp hiệu dụng là 120V, tạo ra dòng điện cường độ hiệu dụng 0,5A và có công suất tiêu thụ 50 W. Nếu người ta mắc thêm một tụ điện để nâng hệ số công suất cho bằng 1 thì công suất mạch khi đó là:
50 W. |
60 W. |
80 W. |
72 W. |
Cho mạch điện xoay chiều RLC mắc nối tiếp, cuộn dây thuần cảm, có L =0,159 H. Tụ điện có điện dung C = F. Điện trở R = 50Ω. Điện áp hai đầu đoạn mạch có biểu thức uAB = 100
cos2πft (V). Tần số dòng điện thay đổi. Tìm f để công suất P của mạch đạt cực đại và tính giá trị cực đại đó.
f = 70.7; P = 400W |
f = 7.07; P = 20W |
f = 70.7; P = 200W |
f = 7.07; P = 40W |
Cho đoạn mạch RLC nối tiếp, giá trị của R đã biết, L cố định. Đặt một hiệu điện thế xoay chiều ổn định vào hai đầu đoạn mạch, ta thấy cường độ dòng điện qua mạch chậm pha π/3 so với hiệu điện thế trên đoạn RL. Để trong mạch có cộng hưởng thì dung kháng ZC của tụ phải có giá trị bằng
3R. |
R |
R. |
R/ |
Một đoạn mạch RLC không phân nhánh gồm điện trở thuần 100 Ω, cuộn dây thuần cảm có hệ số tự cảm L=1/(10π) và tụ điện có điện dung C thay đổi được. Đặt vào hai đầu đoạn mạch điện hiệu điện thế u = 200sin100πt(V). Thay đổi điện dung C của tụ điện cho đến khi hiệu điện thế giữa hai đầu cuộn dây đạt giá trị cực đại. Giá trị cực đại đó bằng.
20V. |
50 V |
50 |
100 |
Đặt điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng 120 V, tần số 50 Hz vào hai đầu đoạn mạch mắc nối tiếp gồm điện trở thuần 30 Ω, cuộn cảm thuần có độ tự cảm 0,4/π (H) và tụ điện có điện dung thay đổi được. Điều chỉnh điện dung của tụ điện thì điện áp hiệu dụng giữa hai đầu cuộn cảm đạt giá trị cực đại bằng
160 V. |
150 V. |
250 V. |
100 V. |
Đặt một điện áp u = U0cosωt (U0, ω không đổi) vào hai đầu đoạn mạch RLC nối tiếp. Cho biết R= 100 Ω ,cuộn cảm thuần có độ tự cảm L thay đổi được. Khi L = L0 thì công suất đạt cực đại và bằng 300 W. Khi nối tắt L thì công suất đạt 100W. Dung kháng của tụ điện là
200 Ω. |
100 |
100 Ω. |
150 Ω. |
Đặt điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng 200 V và tần số không đổi vào hai đầu A và B của đoạn mạch mắc nối tiếp theo thứ tự gồm biến trở R, cuộn cảm thuần có độ tự cảm L và tụ điện có điện dung C thay đổi. Gọi N là điểm nối giữa cuộn cảm thuần và tụ điện. Các giá trị R, L, C hữu hạn và khác không. Với C = C1 thì điện áp hiệu dụng giữa hai đầu biến trở R có giá trị không đổi và khác không khi thay đổi giá trị R của biến trở. Với C = thì điện áp hiệu dụng giữa A và N bằng
100 V. |
200 V. |
100 |
200 |
Đặt điện áp xoay chiều u=Ucosωt vào hai đầu đoạn mạch nối tiếp theo thứ tự: biến trở R, cuộn cảm thuần L và tụ điện có điện dung C thay đổi. Khi C=C1 thì điện áp hiệu dụng hai đầu biến trở không phụ thuộc vào giá trị của R; khi C = C2 thì điện áp hai đầu đoạn mạch chứa L và R cũng không phụ thuộc R. Hệ thức đúng là:
C2 = C1. |
C2 = |
C2 = 0,5C1. |
C2 = 2C1. |
Cho mạch điện xoay chiều AB mắc nối tiếp theo thứ tự R, L, C. Cuộn dây thuần cảm có L thay đổi được. M là điểm giữa C và L. Khi L = (H ) thì hiệu điện thế hiệu dụng hai đầu điện trở R không phụ thuộc vào R. Khi L = L’ thì hiệu điện thế hiệu dụng UAM không phụ thuộc vào R. L’ bằng
|
|
|
|
Đặt điện áp u = Ucosωt có ω thay đổi được vào hai đầu đoạn mạch RLC nối tiếp gồm biến trở R, cuộn dây thuần cảm có hệ số tự cảm L và tụ điện có điện dung C. Chỉnh ω đến giá trị ω0 để cường độ dòng điện hiệu dụng đạt cực đại. Để điện áp hiệu dụng URL giữa hai đầu đoạn mạch chứa biến trở R và cuộn dây L không phụ thuộc vào giá trị của R thì cần thay đổi tần số góc như thế nào?
giảm bớt |
tăng thêm |
giảm bớt |
tăng thêm |
Cho một đoạn mạch RLC nối tiếp. Biết L = 1/π H và C = 25/π μF, hiệu điện thế xoay chiều đặt vào hai đầu mạch ổn định và có biểu thức u = U0sin100πt. Ghép thêm tụ C’ vào đoạn chứa tụ C. Để hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch lệch pha π/2 so với hiệu điện thế giữa hai đầu bộ tụ thì phải ghép thế nào và giá trị của C’ bằng bao nhiêu?
ghép C’ntC, C’ = 75/πμF. |
ghép C’//C, C’ = 25 μF. |
ghép C’ntC, C’ = 100 μF. |
ghép C’//C, C’ = 75/πμF. |
Cho mạch điện xoay chiều R, L, C nối tiếp. Hiệu điện thế hiệu dụng hai đầu mạch, R và L không đổi, C thay đổi được. Khi điều chỉnh C thấy có 2 giá trị của C mạch có cùng cường độ dòng điện hiệu dụng. Hai giá trị này là C1 và C2. Để hiệu điện thế hai đầu tụ vuông pha với hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch thì C phải được tính bằng biểu thức
|
|
|
|
Cho mạch điện xoay chiều R, L, C nối tiếp. Hiệu điện thế hiệu dụng hai đầu mạch, R và C không đổi, L thay đổi được. Khi điều chỉnh L thấy có 2 giá trị của L mạch có cùng một công suất. Hai giá trị này là L1 và L2. Để hiệu điện thế hai đầu điện trở R đạt giá trị lớn nhất thì L phải được tính bằng biểu thức
|
|
|
|
Đặt điện áp u = U0cos(ωt + φ) (U0 và φ không đổi) vào hai đầu đoạn mạch mắc nối tiếp gồm điện trở thuần, tụ điện và cuộn cảm thuần có độ tự cảm L thay đổi được. Khi L = L1 hoặc L = L2 thì cường độ dòng điện hiệu dụng trong đoạn mạch bằng nhau. Để cường độ dòng điện hiệu dụng trong đoạn mạch giá trị cực đại thì giá trị của L bằng
L = |
L =2L1L2 |
L = |
L = |
Đoạn mạch RLC không phân nhánh mắc vào mạng điện tần số f1 thì cảm kháng là 20Ω và dung kháng là 60Ω. Nếu mắc vào mạng điện có tần số f2 = 20Hz thì cường độ dòng điện cùng pha với hiệu điện thế ở hai đầu đoạn mạch. Giá trị f1 là
20 |
20/ |
50Hz |
60Hz |
Một đoạn mạch AB gồm hai đoạn mạch AM và MB mắc nối tiếp. Đoạn mạch AM gồm biến trở R mắc nối tiếp với cuộn cảm thuần có độ tự cảm L, đoạn mạch MB là tụ điện có điện dung C. Đặt điện áp xoay chiều u = Ucos2πft (U không đổi, tần số f thay đổi được) vào hai đầu đoạn mạch AB. Khi tần số là f1 thì điện áp hiệu dụng trên R đạt cực đại. Khi tần số là f2 thì điện áp hiệu dụng giữa hai điểm AM không thay đổi khi điều chỉnh R. Hệ thức liên hệ giữa f1 và f2 là
f2 = |
f2 = |
f2 = |
f2 = |
Đặt điện áp u = Ucos2πft (U không đổi, tần số f thay đổi được) vào hai đầu đoạn mạch mắc nối tiếp gồm điện trở thuần R, cuộn cảm thuần có độ tự cảm L và tụ điện có điện dung C. Khi tần số là f1 thì cảm kháng và dung kháng của đoạn mạch có giá trị lần lượt là 6Ω và 8 Ω. Khi tần số là f2 thì hệ số công suất của đoạn mạch bằng 1. Hệ thức liên hệ giữa f1 và f2 là
f2 = |
f2 = |
f2 = |
f2 = |
Đặt điện áp xoay chiều u = U0cosωt (U0 không đổi, ω thay đổi được) vào hai đầu đoạn mạch có R, L, C mắc nối tiếp. Khi ω = ω1 thì cảm kháng và dung kháng của đoạn mạch lần lượt là Z1L và Z1C. Khi ω = ω2 thì trong đoạn mạch xảy ra hiện tượng cộng hưởng. Hệ thức đúng là:
ω1 = ω2 |
ω1 = ω2 |
ω1 = ω2 |
ω1 = ω2 |
Đặt điện áp u = U0cos(ωt + φ) (U0 không đổi, ω thay đổi được) vào hai đầu đoạn mạch gồm điện trở thuần, cuộn cảm thuần và tụ điện mắc nối tiếp. Điều chỉnh ω = ω1 thì cảm kháng của cuộn cảm thuần bằng 4 lần dung kháng của tụ điện. Khi ω = ω2 thì trong mạch xảy ra hiện tượng cộng hưởng điện. Hệ thức đúng là:
ω1 = 4ω2. |
ω1 = 2ω2. |
ω2 = 4ω1. |
ω2 = 2ω1. |
Đặt điện áp u = U0cos2πft (U0 không đổi, tần số f thay đổi được) vào hai đầu đoạn mạch có R, L, C mắc nối tiếp. Khi tần số là f1 thì cảm kháng và dung kháng của đoạn mạch có giá trị lần lượt là 36Ω và 144Ω. Khi tần số là 120 Hz thì cường độ dòng điện trong đoạn mạch cùng pha với u. Giá trị f1 là
60 Hz |
30 Hz |
50 Hz |
480 Hz |
Đặt hiệu điện thế xoay chiều có tần số f thay đổi được vào hai đầu đoạn mạch RLC nối tiếp, cuộn dây thuần có L = (H). Khi f1 = 40 Hz hoặc f2 = 90 Hz thì công suất toả nhiệt trên R như nhau. C bằng bao nhiêu Fara?
|
|
|
|
Mạch RLC nối tiếp, cuộn dây thuần cảm. Mắc vào 2 đầu mạch điện áp xoay chiều u = U0cos(2πft) với f thay đổi được. Khi f = f1 = 36Hz và f= f2 = 64Hz thì công suất tiêu thụ của mạch là như nhau P1 = P2. Khi f = f3 = 48Hz thì công suất tiêu thụ của mạch là P3, khi f = f4 = 50Hz thì công suất tiêu thụ của mạch là P4. So sánh các công suất ta có :
P4< P3 |
P4> P3 |
P4< P2 |
P3< P1 |
Đặt điện áp u = Ucosωt có ω thay đổi được vào hai đầu đoạn mạch RLC nối tiếp. Khi ω = ω0 thì trong mạch xảy ra cộng hưởng điện. Với các giá trị ω1 = 2ω0, ω2 =
ω0, ω3 = 0,5ω0, ω4 = 0,25ω0, tần số góc ω bằng giá trị nào thì có công suất tiêu thụ của đoạn mạch lớn hơn công suất ứng với giá trị còn lại.
ω2. |
ω1. |
ω3. |
ω4. |
Một đoạn mạch điện xoay chiều gồm điện trở thuần R, cuộn dây thuần cảm (cảm thuần) có độ tự cảm L và tụ điện có điện dung C mắc nối tiếp, trong đó R, L và C có giá trị không đổi. Đặt vào hai đầu đoạn mạch trên hiệu điện thế u = U0sinωt, với ω có giá trị thay đổi còn U0 không đổi. Khi ω = ω1 = 200πrad/s hoặc ω = ω2 = 50πrad/s thì dòng điện qua mạch có giá trị hiệu dụng bằng nhau. Để cường độ dòng điện hiệu dụng qua mạch đạt cực đại thì tần số ω bằng
40π rad/s. |
100π rad/s. |
250π rad/s. |
125π rad/s. |
Đặt điện áp xoay chiều u = U0cosωt có U0 không đổi và ω thay đổi được vào hai đầu đoạn mạch có R, L, C mắc nối tiếp. Thay đổi ω thì cường độ dòng điện hiệu dụng trong mạch khi ω = ω1 bằng cường độ dòng điện hiệu dụng trong mạch khi ω = ω2. Hệ thức là
ω1 ω2= |
ω1 ω2= |
ω1 + ω2= |
ω1 + ω2= |
Mạch điện xoay chiều R, L, C mắc nối tiếp. Điện áp ở hai đầu đoạn mạch là u=U0cosωt. Chỉ có ω thay đổi được. Điều chỉnh ω thấy khi giá trị của nó là ω1 hoặc ω2 (ω2<ω1) thì dòng điện hiệu dụng đều nhỏ hơn cường độ hiệu dụng cực đại n lần (n > 1). Biểu thức tính R là
R = |
R = |
R = |
R = |
Đặt điện áp u = U0 cosωt (V) (U0 không đổi, ω thay đổi được) vào hai đầu đoạn mạch gồm điện trở thuần R, cuộn cảm thuần có độ tự cảm H và tụ điện mắc nối tiếp. Khi ω=ω0 thì cường độ dòng điện hiệu dụng qua đoạn mạch đạt giá trị cực đại Im. Khi ω = ω1 hoặc ω = ω2 thì cường độ dòng điện cực đại qua đoạn mạch bằng nhau và bằng Im. Biết ω1 – ω2 = 200π rad/s. Giá trị của R bằng
50 Ω. |
150 Ω. |
200 Ω. |
160 Ω. |