Bài 14 trong chương trình Vật Lý 12 là một trong những bài học quan trọng, trang bị cho học sinh kiến thức nền tảng về mạch điện xoay chiều có R, L, C mắc nối tiếp. Bài viết này sẽ cung cấp cho bạn cách Giải Bài Tập Lý 12 Bài 14 chi tiết, dễ hiểu, giúp bạn nắm vững kiến thức và đạt điểm cao trong các bài kiểm tra.
Tổng Quan Về Mạch R, L, C Mắc Nối Tiếp
Mạch điện xoay chiều R, L, C mắc nối tiếp là mạch điện gồm một điện trở thuần R, một cuộn cảm thuần L và một tụ điện C mắc nối tiếp với nhau.
Các Đại Lượng Đặc Trưng
- Tổng trở (Z): Là đại lượng đặc trưng cho sự cản trở dòng điện của toàn mạch, được tính bằng công thức:
Z = √(R² + (ZL – ZC)²) - Cảm kháng (ZL): Là đại lượng đặc trưng cho sự cản trở dòng điện của cuộn cảm, được tính bằng công thức:
ZL = ωL = 2πfL - Dung kháng (ZC): Là đại lượng đặc trưng cho sự cản trở dòng điện của tụ điện, được tính bằng công thức:
ZC = 1/(ωC) = 1/(2πfC) - Độ lệch pha (φ): Là góc lệch pha giữa điện áp hai đầu đoạn mạch u và cường độ dòng điện i, được tính bằng công thức:
tanφ = (ZL – ZC)/R
Các Công Thức Cơ Bản
Trong mạch R, L, C mắc nối tiếp, ta có các công thức cơ bản sau:
- Định luật Ôm cho toàn mạch: I = U/Z
- Công thức liên hệ giữa u, i và φ: u = U√2cos(ωt) và i = I√2cos(ωt + φ)
Phương Pháp Giải Bài Tập Lý 12 Bài 14
Để giải bài tập Lý 12 bài 14 hiệu quả, bạn có thể áp dụng các bước sau:
- Xác định các đại lượng đã biết và đại lượng cần tìm.
- Vẽ sơ đồ mạch điện.
- Áp dụng các công thức cơ bản để tính toán.
- Kiểm tra kết quả và rút ra kết luận.
Giải bài tập Lý 12 bài 14 mạch RLC
Các Dạng Bài Tập Thường Gặp
Dạng 1: Tính Toán Các Đại Lượng Trong Mạch
Ví dụ: Cho mạch điện xoay chiều RLC nối tiếp có R = 50Ω, L = 0,1/π (H), C = 10-3/2π (F). Đặt vào hai đầu đoạn mạch một điện áp xoay chiều u = 100√2cos(100πt) (V). Tìm:
a) Tổng trở của mạch.
b) Cường độ dòng điện hiệu dụng.
c) Độ lệch pha giữa u và i.
Lời giải:
a) Cảm kháng của cuộn cảm: ZL = ωL = 100π 0,1/π = 10Ω.
Dung kháng của tụ điện: ZC = 1/(ωC) = 1/(100π 10-3/2π) = 20Ω.
Tổng trở của mạch: Z = √(R² + (ZL – ZC)²) = √(50² + (10 – 20)²) = 50√2 Ω.
b) Cường độ dòng điện hiệu dụng: I = U/Z = 100/50√2 = √2 A.
c) Độ lệch pha giữa u và i: tanφ = (ZL – ZC)/R = (10 – 20)/50 = -0.2.
Suy ra φ = -0.197 rad ≈ -11.31°.
Dạng 2: Xác Định Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Đến Các Đại Lượng Trong Mạch
Ví dụ: Cho mạch điện xoay chiều RLC nối tiếp. Nêu ảnh hưởng của việc tăng tần số góc ω đến:
a) Cảm kháng ZL và dung kháng ZC.
b) Tổng trở Z của mạch.
c) Độ lệch pha φ.
Lời giải:
a) Khi tăng tần số góc ω:
- Cảm kháng ZL = ωL tăng.
- Dung kháng ZC = 1/(ωC) giảm.
b) Tổng trở Z = √(R² + (ZL – ZC)²) phụ thuộc vào sự biến thiên của ZL và ZC.
c) Độ lệch pha tanφ = (ZL – ZC)/R. Do ZL tăng và ZC giảm nên tanφ tăng, dẫn đến độ lệch pha φ cũng tăng.
Dạng 3: Bài Toán Về Cộng Hưởng Điện
Cộng hưởng điện xảy ra khi ZL = ZC. Khi đó:
- Tổng trở Z = R đạt giá trị nhỏ nhất.
- Cường độ dòng điện I = U/R đạt giá trị lớn nhất.
- Mạch có công suất P = U²/R đạt giá trị lớn nhất.
Giải bài tập Lý 12 về cộng hưởng điện
Ví dụ: Cho mạch điện xoay chiều RLC nối tiếp có R = 100Ω, L = 0,2/π (H). Tìm điện dung C để mạch xảy ra cộng hưởng điện.
Lời giải:
Mạch xảy ra cộng hưởng điện khi ZL = ZC.
Ta có: ωL = 1/(ωC) => C = 1/(ω²L) = 1/(100π)² * 0,2/π = 5.10-5/π (F).
Kết Luận
Giải bài tập Lý 12 bài 14 là một phần quan trọng giúp bạn nắm vững kiến thức về mạch điện xoay chiều R, L, C mắc nối tiếp. Bằng cách nắm vững các công thức cơ bản và phương pháp giải bài tập, bạn có thể tự tin giải quyết các bài tập từ cơ bản đến nâng cao.
Để hiểu rõ hơn về các dạng bài tập khác và được hỗ trợ giải đáp thắc mắc, bạn có thể liên hệ với chúng tôi qua số điện thoại: 0372991234, email: [email protected] hoặc đến trực tiếp địa chỉ: 212 Hàm Nghi, Hà Nội. Đội ngũ chuyên viên của chúng tôi luôn sẵn sàng hỗ trợ bạn 24/7.