Hiệu điện thế cực đại của các phần tử trong mạch xoay chiều - Vật lý 12

Đối với mạch chỉ có cuộn cảm thuần cường độ dòng điện chậm pha $\frac{\pi }{2}$ với hiệu hiệu thế đặt vào mạch và hiệu điện thế vào hai đầu cuộn cảm thuần.

Đối với mạch chỉ có tụ điện cường độ dòng điện nhanh pha $\frac{\pi }{2}$  với hiệu hiệu thế đặt vào mạch và hiệu điện thế vào hai đầu tụ điện.

 Do $u_C$và i vuông pha.

$u_C ,i$ hiệu điện thế và dòng điện tức thời qua tụ điện.

$U_{0C},I_0$ Hiệu điện thế cuộn cảm và dòng điện cực đại

$U_L$ Hiệu điện thế giữa hai đầu cuộn cảm thuần

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

$Z_L$ Cảm kháng của cuộn cảm $\left(\Omega \right)$

$L$ Độ tự cảm $\left(H\right)$

$U_C$ Hiệu điện thế giữa hai đầu tụ điện

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

$Z_C$ Dung kháng của tụ điện$\left(\Omega \right)$

$C$ Điện dung của tụ điện $\left(F\right)$

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

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

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

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

$\cos \left(\phi \right)$ hệ số công suất của mạch

$\phi >0\Rightarrow Z_L>Z_C :$ Mạch có tính cảm kháng. u nhanh pha so với i

$\phi =0\Rightarrow Z_L=Z_C :$: Hiện tựơng cộng hưởng.u cùng pha so với i

$\phi <0\Rightarrow Z_L<Z_C :$Mạch có tính dung kháng.u chậm pha so với i

$\cos \left(\phi \right)$ Hệ số công suất của mạch.

$R$$\left(\Omega \right)$ Điện trở

$Z_L\left(\Omega \right)$ Cảm kháng 

$Z_C\left(\Omega \right)$ Dung kháng

$U_0$ Hiệu điện thế cực đại dặt vào mạch điện

$U_{0L}$ Hiệu điện thế cực đại dặt vào cuộn cảm thuần

$U_{0L}=Z_L.I_0=Z_L.\frac{U_0}{Z}$

$$\begin{gathered} {\phi }_L-{\phi }_i=\frac{\pi }{2} \\ {\phi }_u-{\phi }_i=\phi \\ \Rightarrow {\phi }_L=\frac{\pi }{2}-\phi +{\phi }_u \end{gathered}$$

$U_0$ Hiệu điện thế cực đại đặt vào mạch điện

$U_{0C}$ Hiệu điện thế cực đại đặt vào tụ điện

$U_{0C}=Z_C.I_0=Z_C.\frac{U_0}{Z}$

$$\begin{gathered} {\phi }_C-{\phi }_i=-\frac{\pi }{2} \\ {\phi }_u-{\phi }_i=\phi \\ \Rightarrow {\phi }_C=\frac{\pi }{2}-\phi +{\phi }_u \end{gathered}$$

$U_0$ Hiệu điện thế cực đại đặt vào mạch điện

$U_{0R}$ Hiệu điện thế cực đại đặt vào điện trở

$U_{0R}=R.I_0=R.\frac{U_0}{Z}$

$$\begin{gathered} {\phi }_L-{\phi }_i=0 \\ {\phi }_u-{\phi }_i=\phi \\ \Rightarrow {\phi }_L=-\phi +{\phi }_u \end{gathered}$$

$\overline{X}$ :

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

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

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

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

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

$u_C$ hiệu điện thế tức thời giữa hai đầu tụ điện $\left(V\right)$

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

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

$U_{0C}$ hiệu điện thế cực đại  giữa hai đầu tụ điện $\left(V\right)$

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  $\left(A\right)$