Câu hỏi: Đặt điện áp (U có giá trị xác định còn f thay đổi được) vào mạch RLC như hình vẽ, cuộn cảm thuần. Khi tần số là f1 thì điện áp hai đầu đoạn mạch AN và điện áp giữa hai đầu cuộn dây L lệch pha nhau một góc 1350. Khi tần số là f2 thì điện áp hai đầu đoạn mạch MB và điện áp hai đầu tụ điện lệch pha nhau một góc 1350. Khi tần số là f3 thì xảy ra hiện tượng cộng hưởng. Biết rằng:
Điều chỉnh tần số đến khi điện áp hiệu dụng hai đầu tụ điện đạt giá trị cực đại thì giá trị cực đại đó bằng 122,5 V. Điện áp hiệu dụng U hai đầu đoạn mạch AB nhận giá trị gần giá trị nào nhất sau đây:
A. 100 V
B. 120 V
C. 200 V
D. 210 V
Điều chỉnh tần số đến khi điện áp hiệu dụng hai đầu tụ điện đạt giá trị cực đại thì giá trị cực đại đó bằng 122,5 V. Điện áp hiệu dụng U hai đầu đoạn mạch AB nhận giá trị gần giá trị nào nhất sau đây:
A. 100 V
B. 120 V
C. 200 V
D. 210 V
Phương pháp:
Công thức tính cảm kháng và dung kháng:
Vẽ giản đồ vecto trong các trường hợp f1 và f2 để xác định các giá trị f1; f2 theo R và L, C.
Khi trong mạch có cộng hưởng thì :
Từ mối quan hệ của các giá trị f tìm được R.
Điều chỉnh tần số đến khi điện áp hiệu dụng hai đầu tụ điện đạt giá trị cực đại thì giá trị cực đại là:
ta tìm được U.
Cách giải:
Khi tần số là f1 thì điện áp hai đầu đoạn mạch AN và điện áp giữa hai đầu cuộn dây L lệch pha nhau một góc 1350.
Ta có giản đồ vecto là :
Suy ra α = 450, vậy ta có :
Khi tần số là f2 thì điện áp hai đầu đoạn mạch MB và điện áp hai đầu tụ điện lệch pha nhau một góc 1350 Ta có giản đồ vecto là :
Suy ra β = 450, vậy ta có:
Khi trong mạch có cộng hưởng thì:
Biết rằng
Đặt ta được hàm số:
$$
Giải ra ta được hai nghiệm x1 = 1,6 và x2 = 2,4
Điều chỉnh tần số đến khi điện áp hiệu dụng hai đầu tụ điện đạt giá trị cực đại thì giá trị cực đại là
${{U}_{C\max }}=\frac{2UL}{R\sqrt{4LC-{{R}^{2}}{{C}^{2}}}}=\frac{2U}{\sqrt{\frac{4{{R}^{2}}.C}{L}-\frac{{{R}^{4}}.{{C}^{2}}}{{{L}^{2}}}}} \Leftrightarrow \frac{2U}{\sqrt{4x-{{x}^{2}}}}=122,5V\Rightarrow \frac{2U}{\sqrt{\frac{96}{25}}}=122,5\Rightarrow U=120\left( V \right)$
Công thức tính cảm kháng và dung kháng:
Vẽ giản đồ vecto trong các trường hợp f1 và f2 để xác định các giá trị f1; f2 theo R và L, C.
Khi trong mạch có cộng hưởng thì :
Từ mối quan hệ của các giá trị f tìm được R.
Điều chỉnh tần số đến khi điện áp hiệu dụng hai đầu tụ điện đạt giá trị cực đại thì giá trị cực đại là:
Cách giải:
Khi tần số là f1 thì điện áp hai đầu đoạn mạch AN và điện áp giữa hai đầu cuộn dây L lệch pha nhau một góc 1350.
Ta có giản đồ vecto là :
Suy ra α = 450, vậy ta có :
Khi tần số là f2 thì điện áp hai đầu đoạn mạch MB và điện áp hai đầu tụ điện lệch pha nhau một góc 1350 Ta có giản đồ vecto là :
Suy ra β = 450, vậy ta có:
Khi trong mạch có cộng hưởng thì:
Biết rằng
Đặt
$$
Giải ra ta được hai nghiệm x1 = 1,6 và x2 = 2,4
Điều chỉnh tần số đến khi điện áp hiệu dụng hai đầu tụ điện đạt giá trị cực đại thì giá trị cực đại là
${{U}_{C\max }}=\frac{2UL}{R\sqrt{4LC-{{R}^{2}}{{C}^{2}}}}=\frac{2U}{\sqrt{\frac{4{{R}^{2}}.C}{L}-\frac{{{R}^{4}}.{{C}^{2}}}{{{L}^{2}}}}}
Đáp án B.