Câu hỏi :
(TCV-2021) Đặt điện áp xoay chiều $u = U\sqrt 2 \cos \omega t$có giá trị hiệu dụng U và tần số không đổi vào hai đầu đoạn mạch AB mắc nối tiếp theo thứ tự gồm cuộn cảm thuần L, biến trở R và tụ điện C. Gọi URL là điện áp hiệu dụng ở hai đầu đoạn mạch gồm cuộn dây và biến trở R, UC là điện áp hiệu dụng ở hai đầu tụ C, UL là điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn cảm thuần L. Hình bên là đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của URL, UL và UC theo giá trị của biến trở R. Khi R = 2R0, thì điện áp hiệu dụng UL bằng:
* Đáp án
* Hướng dẫn giải
Dễ thấy đồ thị nằm ngang không đổi là:
$\begin{array}{l} {U_{RL}} = \dfrac{{U\sqrt {{R^2} + Z_L^2} }}{{\sqrt {{R^2} + ({Z_L} - {Z_C})_{}^2} }} = \dfrac{U}{{\sqrt {1 + \dfrac{{{Z_C}({Z_C} - 2{Z_L})}}{{{R^2} + Z_L^2}}} }} = U.\\
\Leftrightarrow {Z_C} - 2{Z_L} = 0 \Rightarrow {Z_C} = 2{Z_L}(1) \end{array}$
Tại R= 0: \[{U_L} = \dfrac{{U{Z_L}}}{{\sqrt {{R^2} + ({Z_L} - {Z_C})_{}^2} }} = \dfrac{{U{Z_L}}}{{\sqrt {({Z_L} - 2{Z_L})_{}^2} }} = U.\]. Và \[{U_C} = 2U\]
Tại giao điểm URL và UC thì R= R0: \[{U_{RL}} = {U_C} \Leftrightarrow U = \dfrac{{U.{Z_C}}}{{\sqrt {R_0^2 + Z_L^2} }}.\].
\[ = > Z_C^2 = R_0^2 + Z_L^2 \Leftrightarrow 4Z_L^2 = R_0^2 + Z_L^2 \Rightarrow Z_L^{} = \dfrac{{{R_0}}}{{\sqrt 3 }};{Z_C} = \dfrac{{2{R_0}}}{{\sqrt 3 }}(2)\]
Khi R = 2R0, thì điện áp hiệu dụng UL: \[{U_L} = \dfrac{{U{Z_L}}}{{\sqrt {{R^2} + ({Z_L} - {Z_C})_{}^2} }} = \dfrac{{U\dfrac{{{R_0}}}{{\sqrt 3 }}}}{{\sqrt {4{R_0}^2 + (\dfrac{{{R_0}}}{{\sqrt 3 }})_{}^2} }} = \dfrac{U}{{\sqrt {13} }}\]