Đặt điện áp xoay chiều \(u=U\sqrt{2}\cos 100\pi t(V)\) vào hai đầu đoạn mạch gồm cuộn dây, tụ điện C và điện trở R mắc nối tiếp. Biết rằng điện áp hiệu dụng hai đầu tụ điện C và hai đầu điện trở R đều bằng 60V, khi đó dòng điện qua mạch sớm pha hơn điện áp u là \(\frac{\pi }{6}\) và trễ pha hơn điện áp hai đầu cuộn dây là \(\frac{\pi }{3}\). Điện áp U gần giá trị nào nhất sau đây?
Suy nghĩ trả lời câu hỏi trước khi xem đáp án
Lời giải:
Báo saiTa có: \({{\text{U}}_{\text{C}}}={{\text{U}}_{\text{R}}}=60~\text{V}\)
Đề bài cho i trễ pha hơn Ud góc \(\frac{\pi }{3}\) nên cuộn dây có điện trở r.
\(\to \tan {{\varphi }_{d}}=\frac{{{U}_{L}}}{{{U}_{r}}}=\sqrt{3}\Rightarrow {{U}_{L}}={{U}_{r}}\sqrt{3}(1)\)
Điện áp trong mạch trễ pha hơn i góc \(\frac{\pi }{6}\Rightarrow \frac{{{U}_{C}}-{{U}_{L}}}{{{U}_{r}}+{{U}_{R}}}=\tan \frac{\pi }{6}=\frac{1}{\sqrt{3}}\Rightarrow \frac{60-{{U}_{r}}\sqrt{3}}{{{U}_{r}}+60}=\frac{1}{\sqrt{3}}\)
\(\Rightarrow 60\sqrt{3}-3{{U}_{r}}={{U}_{r}}+60\Rightarrow {{U}_{r}}=\frac{60\sqrt{3}-60}{4}\approx 11V\)
\(\Rightarrow {{U}_{L}}={{U}_{r}}\sqrt{3}=19~\text{V}\)
Điện áp hiệu dụng trong mạch là:
\(U=\sqrt{{{\left( {{U}_{R}}+{{U}_{r}} \right)}^{2}}+{{\left( {{U}_{L}}-{{U}_{C}} \right)}^{2}}}=\sqrt{{{(11+60)}^{2}}+{{(60-19)}^{2}}}\approx 82(V)\)
Đề thi thử THPT QG năm 2021 môn Vật Lý
Trường THPT chuyên Quang Trung - Bình Phước
