Lý 12 Bài 19: Thực hành Khảo sát đoạn mạch xoay chiều RLC

• Dùng đồng hồ đo điện đa năng để đo hiệu điện thế xoay chiều.

• Vận dụng phương pháp Fresnen để xác định L, r, C, Z và \(Cos\varphi \) của mạch RLC mắc nối tiếp.

• Thao tác an toàn trong lúc tiếp xúc với dòng điện có tần số lớn.

• Một đồng hồ đo điện đa năng hiện số.

• Một nguồn điện AC 6V – 12 V/50Hz.

• Một điện trở  \(R = 270\Omega (220\Omega )\)

• Một tụ điện có \(C = 2--10\mu F\)

• Một cuộn dây có 1000 – 2000 vòng.

• Compa; thước 200 mm và thước đo góc.

• Bảng mạch lắp sẵn.

• Các dây nối.

- Lắp mạch điện theo hình vẽ:

- Dùng đồng hồ đo điện đa năng ở thang đo AC 20V để đo các hiệu điện thế : UMN; UNP; UPQ; UMP; UMQ .

- Dùng thước và compa vẽ các vector MN; MP; PQ; MP; MQ lần lượt biểu diễn các hiệu điện thế U_MN; U_NP; U_PQ; U_MP; U_MQ

- Trên hình bên :

• P: giao điểm của hai cung tròn bán kính MP, NP.

• Q: giao điểm của hai cung tròn bán kính MQ, PQ.

• H: giao điểm của đoạn MN và PQ.

• Đo các độ dài MN; MP; PQ; PH; MQ; NH chính xác đến 1mm thì ta tính được các giá trị L, C, r, Z và \(Cos\varphi \)

\(\begin{array}{l}
\frac{{{U_L}}}{{{U_R}}} = \frac{{I\omega L}}{{IR}} = \frac{{\omega L}}{R} = \frac{{PH}}{{MN}} \Rightarrow L = .................(.........)\\
\frac{{{U_R}}}{{{U_C}}} = \frac{{IR}}{{\frac{I}{{\omega C}}}} = \omega CR = \frac{{MN}}{{PQ}} \Rightarrow C = .................(.........)\\
\frac{{{U_r}}}{{{U_R}}} = \frac{{Ir}}{{IR}} = \frac{r}{R} = \frac{{NH}}{{MN}} \Rightarrow r = .................(.........)\\
Cos\varphi  = \frac{{MH}}{{MQ}} = ......................\\
Z = \frac{{R + r}}{{\cos \varphi }} = .......................(...........)
\end{array}\)

Bảng 10.1

1. Vẽ giản đồ theo phương pháp từ SGK

2. Đo các độ dài sau:

MN = ……………………(mm)                       NH  = ……………………(mm)    

MP  = ……………………(mm)                       MQ = ……………………(mm)

PH  = ……………………(mm)                        PQ  = ……………………(mm)

3. Tính ra các trị số của L, C, r, Z và \(Cos\varphi \)

Số liệu tham khảo :

Câu 1: Nối hai đầu đoạn mạch R, L, C mắc nối tiếp vào mạng điện xoay chiều có tần số f1 thì cảm kháng là 15 Ω và dung kháng là 60 Ω. Nếu mạng điện có tần số f₂ = 50 Hz thì dòng điện trong mạch cùng pha với điện áp ở hai đầu đoạn mạch. Tần số f₁ là:

A. 25 Hz      B. 100 Hz

C. 150 Hz      D. 200 Hz

Câu 2: Cho đoạn mạch điện xoay chiều có R, L, C mắc nối tiếp, trong đó Z_C biến đổi được. Nếu cho Z_C tăng thêm 30 Ω so với giá trị lúc có cộng hưởng điện thì điện áp ở hai đầu đoạn mạch lệch pha π/3 so với dòng điện trong mạch. Điện trở R có giá trị là:

A.15\(\sqrt 2 \) Ω      B.10\(\sqrt 3 \) Ω

C.15\(\sqrt 3 \) Ω      D 10\(\sqrt 2 \) Ω

Câu 3: Cho đoạn mạch điện có R, L, C mắc nối tiếp, trong dố R là một biến trở. Đặt vào hai đầu đoạn mạch một điện áp xoay chiều có điện áp hiệu dụng là U = 120 V. Khi điện trở biến trở bằng 40 Ω hoặc 160 Ω thì đoạn mạch tiêu thụ cùng công suất. Khi điều chỉnh biến trở, công suất cực đại mà đoạn mạch có thể đạt được là:

A. 180 W      B 144 W

C. 72 W       D. 90 W

Câu 4: Đặt điện áp u = 110\(\sqrt 2 \)cosωt (V) (với ω không đổi) vào hai đầu đoạn mạch RLC nối tiếp. Biết độ tự cảm và điện dung của mạch điện được giữ không đổi. Điều chỉnh R ta thấy giá trị hiệu dụng của cường độ dòng điện trong mạch là I = 2 A thì công suất tiêu thụ của đoạn mạch cực đại. Công suất cực đại bằng:

A. 110 W

B. 220 W

C.110\(\sqrt 2 \) W

D.110\(\sqrt 3 \) W

Câu 5: Đặt điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng và tần số không đổi vào hai đầu đoạn mạch mắc nối tiếp gồm điện trở R, cuộn cảm thuần L và tụ điện C thì điện áp cực đại giữa hai đầu mỗi phần tử bằng nhau và bằng 40 V. Khi tụ bị nối tắt thì điện áp hiệu dụng hai đầu điện trở bằng:

A. 20\(\sqrt 2 \) V.      B. 10 V.

C. 20 V.        D. 40 V.

Qua bài giảng Thực hành Khảo sát đoạn mạch xoay chiều RLC này, các em cần hoàn thành 1 số mục tiêu mà bài đưa ra như :

• Củng cố được kiến thức về dao động cơ học.

• Hiểu được phương án thí nghiệm xác định chu kì của con lắc đơn và con lắc lò xo thẳng đứng.

• Tìm được gia tốc trong trường từ kết quả thí nghiệm với con lắc đơn