TIẾT 19: DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU TRONG ĐOẠN MẠCH CHỈ CÓ ĐIỆN TRỞ THUẦN – CUỘN CẢM – HOẶC TỤ ĐIỆN docx

TIẾT 19: DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU TRONG ĐOẠN MẠCH CHỈ CÓ ĐIỆN TRỞ THUẦN – CUỘN CẢM – HOẶC TỤ ĐIỆN Tiết 2: Dòng điện xoay chiều trong đoạn mạch chỉ có cuộn cảm I.. * Trọng tâm: Dòng điện xo

TIẾT 19: DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU TRONG ĐOẠN MẠCH CHỈ CÓ

ĐIỆN TRỞ THUẦN – CUỘN CẢM – HOẶC TỤ ĐIỆN

(Tiết 2: Dòng điện xoay chiều trong đoạn mạch chỉ có cuộn cảm)

I Mục đích yêu cầu:

- Viết được biểu thức i, u trong mạch chỉ có cuộn cảm Hiểu được cảm kháng là gì, biểu thức cảm kháng Vẽ giản đồ vectơ Tác dụng làm lệch pha dòng điện của L với hiệu điện thế

- Ý nghĩa của định luật Ohm đối với mạch chỉ có L

* Trọng tâm: Dòng điện xoay chiều trong đoạn mạch chỉ có cuộn cảm

* Phương pháp: Pháp vấn, diễn giảng, thực nghiệm

II Chuẩn bị: GV: Bộ nguồn 6V, 1 biến áp 6V, bóng đèn 6V, 1 cuộn cảm có lõi sắt

HS xem Sgk

III Tiến hành lên lớp:

A Ổn định:

B Kiểm tra: Cho dòng điện i = I0 sint Viết biểu thức u; vẽ giản đồ vectơ; nhận xét về dao động của u với i, biểu thức định luật Ohm trong đoạn mạch chỉ có

R và C?

C Bài mới

PHƯƠNG PHÁP NỘI DUNG

III GV mắc mạch điện như hình vẽ:

GV hỏi HS: khi đóng K vào chốt M, dòng

điện đi trong mạch sẽ đi như thế nào? Và

đèn D có sáng không?

Khi đóng K vào chốt N, dòng đi trong

mạch sẽ đi như thế nào? Đèn D có sáng lên

không? Và độ sáng có giống như lúc đầu

không?

=> Hs nhận xét gì về tác dụng của cuộn

cảm đối với dòng điện xoay chiều? (cuộn

cảm có điện trở làm cản trở dòng điện

xoay chiều)

III Dòng điện xoay chiều trong đoạn mạch chỉ có cuộn cảm:

1 Tác dụng của cuộn cảm đối với dòng điện xoay chiều:

Mắc một mạch điện như hình vẽ Đặt vào A, B một hiệu điện thế xoay chiều (điện trở thuần trên cuộn cảm là không đáng kể)

- Đóng ngắt K vào chốt M: đèn D sáng lên với một độ sáng nào đó

- Đóng ngắt K vào chốt N: đèn D sáng kém hơn trước

Kết luận: cuộn cảm có tác dụng cản trở dòng

điện xoay chiều hay ta nói cuộn cảm có điện trở

và gọi là cảm kháng

2 GV: nhắc lại: lớp 11, ta đã biết, khi có

một dòng 1 chiều qua cuộn cảmbiến thiên,

thì trên cuộn cảm xuất hiện một suất điện

động tự cảm:

t

I L

E tc







Trong thí nghiệm trên,ta thấy L tiêu thụ

một phần điện năng nên đóng vai trò của

máy thu, nhắc lại định luật Ohm cho đoạn

mạch chứa máy thu:

' r R

' E U

I AB







Thay bằng dòng AC, xét trong khoảng thời

gian t nhỏ, thì dòng điện xoay chiều xem

như không đổi, vì thế ta thay: I bằng dòng

tức thời i , UAB bằng hđt tức thời u , E’

bằng sđđ tức thời e =>

e u ) ' r R (

i

)

'

r

R

(

e

u







Vì mạch trên không có R, điện trở thuần

của cuộn cảm không đáng kể: r’  0 => (R

+ r’) = ? => u – e = ? => u =?

Từ biểu thức u và i: hs nhận xét gì về mối

2 Quan hệ giữa dòng điện và hiệu điện thế:

Xét một mạch điện chỉ có cuộn cảm L, giả sử dòng điện qua cuộn cảm là dòng điện xoay chiều là: i = I0 sint (1)

Giả sử tại thời điểm t, dòng điện qua L đang tăng Khi đó L đóng vai trò của máy thu và có

suất phản điện là:

t

i L e







L: độ tự cảm (hệ số tự cảm) ; đơn vị: H (henry) Nếu xét với t vô cùng nhỏ (t  0) thì: e = L.i’ = LI0 cost

Áp dụng định luật Ohm cho đoạn mạch chứa máy thu:

'

r R

e U i





 hay i(R+ r’) = u – e;

Vì mạch trên không có R, và (r’ = 0) điện trở thuần trên cuộn cảm là không đáng kể  (R + r’) = 0

ta có : u – e = 0 hay: u = e = LI0 cost

quan hệ giữa u và i?

* Gọi hs lên bảng, biểu diễn dao động hiệu

điện thế u, dao động cường độ dòng điện i

trên cùng một giản đồ vectơ?

Đặt: U0 = LI0

Vậy: u = U0 sin wt = 











 2 t sin

U0 (2)

Kết luận: Từ (1) và (2) ta thấy: I qua cuộn

cảmbiến thiên điều hòa cùng tần số nhưng lại trễ

pha hơn u là

2



Giản đồ vectơ:

3 Từ bt: U0 = LI0, chia 2 vế cho 2

=> bt: U0 = ? Nếu đặt ZL = L

=> bt định luật Ohm: I = ?

3 Định luật Ohm cho đoạn mạch xoay chiều chỉ có cuộn cảm:

Từ bt: U0 = LI0

Đặt: ZL = L: là cảm kháng của cuộn cảm ()

=>

L

0 0

Z

U

I   ; chia hai vế cho 2=>

L Z

U

I 

* GV hỏi:

- Vì I~



1

, nếu dòng điện có tần số lớn 

ZL như thế nào? Ảnh hưởng như thế nào

đối với dòng điện qua nó?

* Chú ý:

- Ta thấy



 L

U

I hay I ~



1 nghĩa là dòng điện

có tần số càng lớn thì càng bị cản trở nhiều

- Nếu  = 0  f = 0  Z L = 0: cuộn cảm

- Đối với dòng không đổi (f = 0) => ZL = ?

 và nó có ảnh hưởng gì đối với dòng

điện qua nó không?

- Thực tế, cuộn cảm nào cũng có điện trở

thuần, nên tổng trở của cuộn cảm được

xem gồm một điện trở thuần R0 và một

cuộn cảm L mắc nối tiếp và 2

L 2 0 2

R , L R Z Z

không có tác dụng cản trở dòng điện không đổi

- Thực tế, cuộn cảm nào cũng có điện trở thuần (dù rất nhỏ) do đó, ta xem trên cuộn cảm gồm một cuộn cảm L mắc nối tiếp với một điện trở thuần R0 và tổng trở trên cuộn cảm:

2 L 2 0

R , L R Z Z

D Củng cố:

* Nhắc lại: Nếu ở đoạn mạch chỉ có cuộn cảm, dòng điện qua nó là dòng điện xoay

chiều có dạng i = I0 sint, thì biểu thức hiệu điện thế là: u = U0 sin (t +

2

)

Với U0 = I0 ZL và ZL = L: cảm kháng ()

* Bài tập áp dụng:

Cho mạch điện gồm R, L, C mắc nốt tiếp Dòng điện qua mạch có dạng: i =

3sin100pt (A) Với R = 40, L =



8 , 0

H , C = 2 10 4 1F





a Tính cảm kháng? Dung kháng? b Viết biểu thức hiệu điện thế tức thời

giữa 2 đầu R, L, C?

c Vẽ giản đồ vectơ cho đoạn mạch trên

E Dặn dò: - BTVN: sgk trang

- Chuẩn bị tiết sau: “Bài tập”