Tổng trở của mạch điện xoay chiều - Vật lý 12

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

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

$R$ Điện trở $\left(\Omega \right)$

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

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

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

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

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

$R$   Điện trở$\left(\Omega \right)$

$\omega$ tần số góc của mạch điện $\left(rad/s\right)$

$U$ 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

$U_0$ 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

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

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

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

$U_{0RL}$ Hiệu điện thế cực đại đặt vào điện trở và cuộn cảm thuần

$U_{0RL}=\sqrt{R^2+{Z_L}^2}.I_0=\sqrt{R^2+{Z_L}^2}.\frac{U_0}{Z}$

$$\begin{gathered} {\phi }_{RL}-{\phi }_i={\phi }_2 \\ {\phi }_u-{\phi }_i=\phi \\ \Rightarrow {\phi }_{RL}={\phi }_2-\phi +{\phi }_u \end{gathered}$$

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

$U_{0RC}$ Hiệu điện thế cực đại đặt vào điện trở và tụ điện

$U_{0RC}=\sqrt{R^2+{Z_C}^2}.I_0=\sqrt{R^2+{Z_C}^2}.\frac{U_0}{Z}$

$$\begin{gathered} {\phi }_{RC}-{\phi }_i={\phi }_2 \\ {\phi }_u-{\phi }_i=\phi \\ \Rightarrow {\phi }_{RC}={\phi }_2-\phi +{\phi }_u \end{gathered}$$

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

$U_{0LC}$ Hiệu điện thế cực đại đặt vào tụ điện và cuộn cảm thuần

$U_{0LC}=\left|Z_L-Z_C\right|.I_0=\left|Z_L-Z_C\right|.\frac{U_0}{Z}$

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

Chọn dấu

+ : Khi mạch có tính cảm kháng.

- : Khi mạch có tính dung kháng.

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

$I_0$ Dòng điện cực đại đặt vào mạch điện.

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

${\phi }_i$ pha ban đầu của dòng điện.

$Z$ 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$\left(rad/s\right)$

Chọn chế độ số phức : SHift mode 2

Chọn góc rad

Biểu diễn:

$$\begin{gathered} u=U_0\cos \left(\omega t+{\phi }_u\right)\to \overline{u}=U_0\angle {\phi }_u \\ i=I_0\cos \left(\omega t+{\phi }_i\right)\to \overline{i}=I_0\angle {\phi }_i \\ Z\to \overline{z}=R+r+Z_{L}i-Z_{C}i \end{gathered}$$

Điện trở $R=a \left(\Omega \right)$

Cảm kháng và dung kháng : $Z_L-Z_C=b$

Trường hợp chỉ có L hoặc C:

Nếu b <0 : Trong mạch có tụ

Nếu b>0 : Trong mạch có cuộn cảm

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

$Z_{min}=R+r$ tổng trở bằng R+r

Với mạch RLC cộng hưởng : $\phi =0\to \cos \left(\phi \right)=1\to P=R{I}^2$

Với mạch chỉ có L,C : $\phi =\pm \frac{\pi }{2}\to \cos \left(\phi \right)=0\to P=0$

Kết luận : công suất tỏa nhiệt chỉ có trên R

Hệ số công suất cho biết khả năng sử dụng điện năng của mạch

$I=\frac{P}{U.\cos \left(\phi \right)}$

Khi $\cos \left(\phi \right)$ tiến đến 1 ,hao phí giảm , càng có lợi

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

Ta thường mắc các bộ tụ để giảm $\phi$

Trong các mạch điện : $\cos \left(\phi \right)\ge 0,85$

$I$ 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 $\left(\Omega \right)$