Một đoạn mạch xoay chiều gồm điện trở thuần R = 100 Ω, một cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm\(L=\frac{2}{\pi }\text{ }H\) và một tụ điện có điện dung \(C=\frac{{{10}^{-4}}}{\pi }\text{ }F\) mắc nối tiếp giữa hai điểm có điện áp \(u=200\sqrt{2}\cos \left( 100\pi t \right)\text{ }(V).\) Điện áp hai đầu tụ điện là:
Suy nghĩ và trả lời câu hỏi trước khi xem đáp án
Lời giải:
Báo saiCảm kháng và dung kháng của mạch: \({{Z}_{L}}=\omega L=200\text{ }\Omega ;\text{ }{{Z}_{C}}=\frac{1}{\omega C}=100\text{ }\Omega .\)
Độ lệch pha giữa điện áp hai đầu đoạn mạch và cường độ dòng điện:
\(\tan \left( {{\varphi }_{u}}-{{\varphi }_{i}} \right)=\frac{{{Z}_{L}}-{{Z}_{C}}}{R}=1\Rightarrow {{\varphi }_{u}}-{{\varphi }_{i}}=\frac{\pi }{4}.\)
Độ lệch pha giữa điện áp hai đầu đoạn mạch và điện áp hai đầu tụ điện:
\({{\varphi }_{C}}-{{\varphi }_{u}}=\left( {{\varphi }_{C}}-{{\varphi }_{i}} \right)-\left( {{\varphi }_{u}}-{{\varphi }_{i}} \right)=-\frac{\pi }{2}-\frac{\pi }{4}=-\frac{3\pi }{4}\Rightarrow {{\varphi }_{C}}=-\frac{3\pi }{4}+{{\varphi }_{u}}=-\frac{3\pi }{4}.\)
Ta có: \(\frac{{{U}_{0C}}}{{{U}_{0}}}=\frac{{{Z}_{C}}}{Z}=\frac{{{Z}_{C}}}{\sqrt{{{R}^{2}}+{{({{Z}_{L}}-{{Z}_{C}})}^{2}}}}=\frac{1}{\sqrt{2}}\Rightarrow {{U}_{0C}}=\frac{{{U}_{0}}}{\sqrt{2}}=200\text{ V}\text{.}\)
Biểu thức điện áp hai đầu tụ điện: \({{u}_{C}}=200\text{cos}\left( 100\pi t-\frac{3\pi }{4} \right)\text{ }(V).\)