Điện trở của cuộn dây - Vật lý 12

$Z$ Tổng trở của mạch $\left(\Omega \right) .$

$R$ Điện trở $\left(\Omega \right) .$

$r$ Điện trở trong của cuộn dây $\left(\Omega \right) .$

$Z_L$ Cảm kháng $\left(\Omega \right) .$

$Z_C$ Dung kháng $\left(\Omega \right) .$

$I$Cường độ dòng điện hiệu dụng trong mạch$\left(A\right)$

$U$Hiệu điện thế hiệu dụng trong mạch$\left(V\right)$

$Z$Tổng trở của mạch $\left(\Omega \right)$

$Z_{L }$Cảm kháng$\left(\Omega \right)$

$Z_C$Dung kháng$\left(\Omega \right)$

$r$ Điện trở trong của cuộn dây$\left(\Omega \right)$

$R$ Điện trở $\left(\Omega \right)$

$\omega$ Tần số góc của dòng điện xoay chiều$\left(rad/s\right)$

${\phi }_{CD}$ pha ban đầu của cuộn dây không thuần.

$r$ Điện tở trong của cuộn dây. $\left(\Omega \right)$

$Z_L$ Cảm kháng $\left(\Omega \right)$

$Z_{CD}$ tổng trở của cuộn dây $\left(\Omega \right)$

$r$ điện trở trong của cuộn dây$\left(\Omega \right)$

$Z_L$ cảm kháng $\left(\Omega \right)$

${\phi }_i$ Pha ban đầu của dòng điện

${\phi }_u$ Pha ban đầu của hiệu điện thế.

R điện trở $\left(\Omega \right)$

r điện trở trong nếu có $\left(\Omega \right)$

$U_0$ hiệu điện thế cực đại của mạch

$\overline{X}$ :

Khi X là cuộn cảm : $\overline{X}=Z_{L}i$

Khi X là cuộn cảm có điện trở : $\overline{X}=r+Z_{L}i$

Khi X là tụ điện : $\overline{X}=-Z_{C}i$

Khi X là điện trở : $\overline{X}=R$

Nếu X nhiều phần tử thì cộng chúng với nhau

${\phi }_X$ pha ban đầu của mạch X

$U_{0X}$ hiệu điện thế cực đại của mạch X

$I_{max}$ dòng điện có giá trị cực đại khi xảy ra cộng hưởng.

$Z_{min}=R+r$ tổng trở bằng R+r

$U_L$ Hiệu điện thế giữa hai đầu cuộn cảm $\left(V\right)$

$U_C$ Hiệu điện thế giữa hai đầu tụ điện $\left(V\right)$

$U$ Hiệu điện thế giữa hai đầu mạch điện $\left(V\right)$

$U_R$ Hiệu điện thế giữa hai đầu điện trở $\left(V\right)$

Khi $Z_L=Z_C$ : $\cos \left(\phi \right)=\frac{R}{\sqrt{R^2+{\left(Z_L-Z_C\right)}^2}}=\frac{R}{R}=1$

Công suất : $P=\frac{U^2}{R}{\cos }^2\left(\phi \right)\to Max P=\frac{U^2}{R}$

Để $U_{C}max$ : $Z_{C\text{'}}=\frac{{\left(R+r\right)}^2+{Z_L}^2}{Z_L}$ ;$U_{Cmax}=\frac{U}{R+r}\sqrt{{\left(R+r\right)}^2+{Z_L}^2}$

$$\begin{gathered} U_{\left(R+r\right)L}\perp U :U_{Cmax}=\sqrt{U^2+{U_{\left(R+r\right)L}}^2} \\ {U_{Cmax}}^2-U_{Cmax}.U_L-U^2=0 \end{gathered}$$

Khi mạch có cuộn cảm có điện trở trong công suất của toàn mạch bằng tổng công suất tỏa nhiệt trên điện trở và công suất trên điện trở trong..

$P_{mach}$ công suất của toàn mạch$\left(W\right)$

$P_R$ công suất trên điện trở$\left(W\right)$

$P_r$ công suất trên điện trở trong $\left(W\right)$

$U$ hiệu điện thế hiệu dụng ở hai đầu mạch$\left(V\right)$

$I$ cường độ dòng điện hiệu dụng qua mạch.$\left(A\right)$

$R$ điện trở $\left(\Omega \right)$

$Q$ nhiệt lượng tỏa ra $\left(J\right)$

$$\begin{gathered} P_R=\frac{U^{2}R}{{\left(R+r\right)}^2+{\left(Z_L-Z_C\right)}^2}=\frac{U^2}{R^{ }+{\displaystyle \frac{r^2+{\left(Z_L-Z_C\right)}^2}{R}+2r}}\le \frac{U^2}{2\left(R+r\right)} \\ \to P_{R}max=\frac{U^2}{2\left(R+r\right)} khi R=\sqrt{{\left(Z_L-Z_C\right)}^2+r^2} \end{gathered}$$

$\cos \left(\phi \right)=\frac{R}{\sqrt{{\left(R+r\right)}^2+{\left(Z_L-Z_C\right)}^2}}=\frac{R}{\sqrt{2R(R-r)}}=\sqrt{\frac{R}{2\left(R+r\right)}}$

$$\begin{gathered} P_{mach}=\frac{U^2\left(R+r\right)}{{\left(R+r\right)}^2+{\left(Z_L-Z_C\right)}^2}=\frac{U^2}{R+r^{ }+{\displaystyle \frac{{\left(Z_L-Z_C\right)}^2}{R+r}}}\le \frac{U^2}{2\left|Z_L-Z_C\right|} \\ \to P_{mach}max=\frac{U^2}{2\left(Z_L-Z_C\right)} khi R+r=\left|Z_L-Z_C\right| \end{gathered}$$

$\tan \left(\phi \right)=\frac{Z_L-Z_C}{R+r}\to \tan \left(\phi \right)=\pm 1\to \phi =\pm \frac{\pi }{4}$

Khi một trong L,C thay đổi

$$\begin{gathered} U_r=\frac{rU}{\sqrt{{\left(R+r\right)}^2+{\left(Z_L-Z_C\right)}^2}} max \\ \Rightarrow Z_L=Z_C\Rightarrow U_r max=\frac{rU}{R+r} \end{gathered}$$

Xảy ra hiện tượng cộng hưởng

$LC=\frac{1}{{\omega }^2}$

$\omega$ tần số góc xảy ra cộng hưởng ứng với  L, C

Khi R thay đổi 

$$\begin{gathered} U_r=\frac{rU}{\sqrt{{\left(R+r\right)}^2+{\left(Z_L-Z_C\right)}^2}} max \\ \Rightarrow Khi R=0\Rightarrow U_r max=\frac{rU}{\sqrt{r^2+{\left(Z_L-Z_C\right)}^2}} \end{gathered}$$

Không phải trường hợp cộng hưởng

Khi r thay đổi :

$$\begin{gathered} P_r=r{I}^2=\frac{U^2}{2R+r+{\displaystyle \frac{R^2+{\left(Z_L-Z_C\right)}^2}{r}}} \\ \to P_r max=\frac{U^2}{2\left(R+r\right)} khi R^2+{\left(Z_L-Z_C\right)}^2=r^{2}x \end{gathered}$$

$I$ cường độ dòng điện qua mạch $\left(A\right)$

$\omega$ tốc độ góc của máy phát điện $\left(rad/s\right)$

$Z_L$ cảm kháng $\left(\Omega \right)$

$Z_C$ dung kháng $\left(\Omega \right)$

Do 

$$\begin{gathered} {\phi }_r={\phi }_i \\ {\phi }_L-{\phi }_r=\frac{\pi }{2} \end{gathered}$$

${\left(\frac{u_r}{U_{0r}}\right)}^2+{\left(\frac{u_L}{U_{0L}}\right)}^2=1;u_r=ri$

Với

$u_r$ hiệu điện thế tức thời giữa hai đầu điện trở trong $\left(V\right)$

$u_L$ hiệu điện thế tức thời giữa hai đầu cuộn cảm thuần$\left(V\right)$

$U_{0r}$ hiệu điện thế cực đại giữa hai đầu điện trở trong $\left(V\right)$

$U_{0L}$ hiệu điện thế cực đại  giữa hai đầu cuộn cảm thuần$\left(V\right)$

$i$ hiệu điện thế tức thời  trong mạch  $\left(A\right)$