Vật lí lớp 12 - Tiết: 21 ĐẠI CƯƠNG VỀ DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU docx

Mục tiêu: a Về kiến thức: - Phát biểu được định nghĩa dòng điện xoay chiều.. - Viết được biểu thức tức thời của dòng điện xoay chiều.. - Nêu được ví dụ về đồ thị của cường độ dòng điện

Vật lí lớp 12 - Tiết: 21 ĐẠI CƯƠNG VỀ DÒNG

ĐIỆN XOAY CHIỀU

1 Mục tiêu:

a) Về kiến thức:

- Phát biểu được định nghĩa dòng điện xoay chiều

- Viết được biểu thức tức thời của dòng điện xoay chiều

- Nêu được ví dụ về đồ thị của cường độ dòng điện tức thời, chỉ ra được trên đồ thị các đại lượng cường độ dòng điện cực đại, chu kì

- Giải thích tóm tắt nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều

- Viết được biểu thức của công suất tức thời của dòng điện xoay chiều chạy qua một điện trở

- Phát biểu được định nghĩa và viết được

biểu thức của I, U

b) Về kỹ năng:

- Vận dụng được kiến thức đã học để giải một số bài tập đơn giản

c) Về thái độ:

- Có thái độ nghiêm túc, chăm chỉ học tập

2 Chuẩn bị của GV và HS:

a) Chuẩn bị của GV:

- Mô hình đơn giản về máy phát điện xoay chiều

- Sử dụng dao động kí điện tử để biểu diễn trên màn hình đồ thị theo thời gian của cường độ

dòng điện xoay chiều (nếu có thể)

b) Chuẩn bị của HS:

Ôn lại:

- Các khái niệm về dòng điện một chiều, dòng điện biến thiên và định luật Jun

- Các tính chất của hàm điều hoà (hàm sin hay cosin)

3 Tiến trình bài dạy:

* Ổn định lớp: (1 phút)

a) Kiểm tra bài cũ: (0 phút) Kiểm tra trong khi

giảng

b) Dạy nội dung bài mới:

Hoạt động 1 (1 phút): Giới thiệu về những nội

dung chính trong chương III

- Các nội dung chính trong chương:

+ Các tính chất của dòng điện xoay chiều

R, L, C nối tiếp; phương pháp giản đồ Fre-nen

+ Truyền tải điện năng; biến áp

+ Các máy phát điện xoay chiều; hệ ba pha

+ Các động cơ điện xoay chiều

Hoạt động 2 (10 phút): Tìm hiểu các khái niệm

về dòng điện xoay chiều

Hoạt động của

GV

Hoạt động của

HS

Kiến thức cơ

bản

- Dòng điện 1

chiều không đổi là

gì?

 Dòng điện xoay

chiều hình sin

- Dựa vào biểu

thức i cho ta biết

- Dòng điện chạy theo một chiều với cường

độ không đổi

- HS ghi nhận định nghĩa dòng điện xoay chiều

và biểu thức

- Cường độ dòng điện tại thời

điểm t

I Khái niệm

về dòng điện xoay chiều

- Là dòng điện có cường độ biến thiên tuần hoàn với thời gian theo quy luật của hàm số sin hay cosin,

điều gì?

- Y/c HS hoàn

thành C2

+ Hướng dẫn HS

dựa vào phương

trình tổng quát: i =

Imcos(t + )

T



 T 2



 ,

2





- Y/c HS hoàn

thành C3

i = Imcos(t + )

8

m m

T

T





 cos ( ) 1 cos 0

4



C2

a 5A; 100

rad/s; 1/50s;

50Hz; /4 rad

b 2 2A; 100

rad/s; 1/50s;

50Hz; -/3 rad

c i =

5 2cos(100t 

) A

 5 2A; 100

rad/s; 1/50s;

50Hz;   rad

C3

2 Khi

8

T

t  thì i

với dạng tổng quát:

i = Imcos(t + )

* i: giá trị của cường độ

dòng điện tại thời điểm t, được gọi là giá trị tức thời của i

(cường độ tức thời)

* Im > 0: giá trị cực đại của i (cường

độ cực đại)



4rad



4rad



  

= Im

4

m

iI  t

 t = 0 

cos

4 2

m m

I

*  > 0: tần

số góc

2

2 f

T



f: tần số của i

T: chu kì của i

* (t + ): pha của i

* : pha ban đầu

Hoạt động 3 (15 phút): Tìm hiểu nguyên tắc tạo

ra dòng điện xoay chiều

Hoạt động của

GV

Hoạt động của HS Kiến thức cơ bản

dây dẫn dẹt hình

tròn, khép kín,

quay quanh trục

cố định đồng

phẳng với cuộn

dây đặt trong từ

trường đều Br có

phương  với

trục quay

- Biểu thức từ

thông qua diện

tích S đặt trong

từ trường đều?

dẫn dắt của

GV để tìm hiểu nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay

chiều

tạo ra dòng điện xoay chiều

- Xét một cuộn dây dẫn dẹt hình tròn, khép kín, quay quanh trục

cố định đồng phẳng với cuộn dây đặt trong từ trường đều Br có phương  với trục quay

- Giả sử lúc t = 0,







Br

Br

Br

r

n

- Ta có nhận xét

gì về suất điện

động cảm ứng

xuất hiện trong

cuộn dây?

- Ta có nhận xét

gì về về cường

độ dòng điện

xuất hiện trong

cuộn dây?

 = NBScos

với  ( , )B nr r

  biến thiên theo thời gian t

- Suất điện động cảm ứng biến theo theo thời gian

- Cường độ dòng điện biến

 = 0

- Lúc t > 0   =

t, từ thông qua cuộn dây:

 = NBScos = NBScost

với N là số vòng dây, S là diện tích mỗi vòng

-  biến thiên theo thời gian t nên trong cuộn dây xuất hiện suất điện động cảm ứng:

d



  

- Nếu cuộn dây

 Nguyên tắc

tạo ra dòng điện

xoay chiều?

- Thực tế ở các

máy phát điện

người ta để cuộn

dây đứng yên và

cho nam châm

(nam châm điện)

quay trước cuộn

dây đó Ở nước

ta f = 50Hz

thiên điều hoà

 trong cuộn dây xuất hiện dòng điện xoay chiều

- Dùng máy phát điện xoay chiều, dựa vào hiện tượng cảm ứng điện

từ

kín có điện trở R thì cường độ dòng điện cảm ứng cho bởi:

NBS

R







Vậy, trong cuộn

dây xuất hiện dòng điện xoay chiều với tần số góc  và cường

độ cực đại:

m

NBS I

R





Nguyên tắc: dựa

vào hiện tượng cảm ứng điện từ

Hoạt động 4 (13 phút): Tìm hiểu về giá trị hiện

dụng

Hoạt động của

GV

Hoạt động của

HS

Kiến thức cơ

bản

- Dòng điện xoay

chiều cũng có tác

dụng nhiệt như

dòng điện một

chiều

- Ta có nhận xét gì

về công suất p?

 do đó có tên

công suất tức thời

- HS ghi nhận giá trị hiệu dụng của dòng điện xoay

chiều

- p biến thiên tuần hoàn theo thời gian

III Giá trị hiệu dụng

- Cho dòng điện xoay chiều i =

Imcos(t + ) chạy qua R, công suất tức thời tiêu thụ trong R

p = Ri2 =

RI2mcos2(t +

)

- Giá trị trung bình của p

trong 1 chu kì:

cos

2 2

m

- Kết quả tính toán, giá trị trung bình của công suất trong

1 chu kì (công suất trung bình):

2

1

2 m

- Đưa về dạng giống công thức Jun cho dòng điện không đổi:

P = RI2 Nếu ta đặt:

- Cường độ hiệu

dụng là gì?

- Do vậy, biểu thức

hiệu điện thế hiệu

dung, suất điện

động hiệu dụng

cho bởi công thức

như thế nào?

- Lưu ý: Sử dụng

các giá trị hiệu

dụng đa số các

công thức đối với

AC sẽ có dùng

dạng như các công

thức tương ứng

- HS nêu định nghĩa

2

m

U

2

m

E

2

2

m

I

I 

Thì

2

m

I

I 

I: giá trị hiệu dụng của cường độ dòng điện xoay

chiều (cường

độ hiệu dụng)

* Định nghĩa:

(Sgk)

2 Ngoài ra, đối với dòng điện xoay chiều, các đại lượng như hiệu điện thế, suất điện động,

của DC

+ Các số liệu ghi

trên các thiết bị

điện là các giá trị

hiệu dụng

+ Các thiết bị đo

đối với mạch điện

xoay chiều chủ yếu

cũng là đo giá trị

hiệu dụng

cường độ điện trường, … cũng là hàm số sin hay cosin của thời gian, với các đại lượng này

c) Củng cố, luyện tập: (3 phút)

- GV nhắc lại kiến thức trọng tâm

d) Hướng dẫn học sinh tự học ở nhà: (2 phút)

- Trả lời câu hỏi sgk

- Làm bài tập sbt

Giá trị hiệu dụng

Giá trị cực đại

2

=

* RÚT KINH NGHIỆM