Cho mạch điện gồm một điện trở thuần, một cuộn cảm thuần và một tụ điện

Câu hỏi :

Cho mạch điện gồm một điện trở thuần, một cuộn cảm thuần và một tụ điện mắc nối tiếp. Đặt vào hai đầu mạch điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng không đổi và tần số góc ω thay đổi được. Điện áp hiệu dụng giữa hai bản tụ điện và điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn cảm lần lượt là UC, UL phụ thuộc vào ω, chúng được biểu diễn bằng các đồ thị như hình vẽ bên, tương ứng với các đường UC, UL. Khi ω = ωC thì UC đạt cực đại Um. Các giá trị Um và ωC lần lượt là:

A. 150√2 V và 330√2 rad/s

B. 150√2 V và 330√2 rad/s

C. 100√3V và 330√2 rad/s  

D. 100√3 V và 330√3 rad/s

* Đáp án

C

* Hướng dẫn giải

Ta có:  

\({U_L} = I.{Z_L} = \frac{U}{{\sqrt {\frac{{{R^2}}}{{{L^2}}}.\frac{1}{{{\omega ^2}}} + {{\left( {1 - \frac{1}{{{\omega ^2}LC}}} \right)}^2}} }}\) (1)

+ Theo đồ thị thấy khi co tiến đến vô cùng thì UL tiến đến 150 V.

+ Thay vào (1), ta có:

\(150 = \frac{U}{{\sqrt {\frac{{{R^2}}}{{{L^2}}}.\frac{1}{{{\infty ^2}}} + {{\left( {1 - \frac{1}{{{\infty ^2}LC}}} \right)}^2}} }} \Rightarrow U = 150\left( {\rm{V}} \right)\) 

+ Khi ω1 và ω2 cho cùng UC, còn ωC cho UC = max thì ta có:

\(\omega _1^2 + \omega _2^2 = 2\omega _C^2\) 

+ Từ đồ thị ta thấy hai giá trị ω1 = 0 và ω2 = 660 rad/s cho cùng UC nên:

\({\omega _0} = \sqrt {\frac{{{0^2} + {{660}^2}}}{2}}  = 330\sqrt 2 \)  (rad/s)

+ Khi ω1 và ω2: cho cùng UL, còn ωL. Cho UL = max thì ta có:

\(\frac{1}{{\omega _1^2}} + \frac{1}{{\omega _2^2}} = \frac{2}{{\omega _L^2}}\) 

+ Từ đồ thị nhận thấy hai giá trị ω1 = 660 rad/s và ω2 = ¥ cho cùng UL nên ta có: ωL = 660√2 (rad/s)

+ Lai có:

\({U_{L\max }} = {U_{C\max }} = \frac{U}{{\sqrt {1 - {{\left( {\frac{{{\omega _C}}}{{{\omega _L}}}} \right)}^2}} }} = \frac{{150}}{{\sqrt {1 - {{\left( {\frac{{330\sqrt 2 }}{{660\sqrt 2 }}} \right)}^2}} }} = 100\sqrt 3 \left( {\rm{V}} \right)\) 

Copyright © 2021 HOCTAP247