SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ PHẦN ĐIỆN XOAY CHIỀU

PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ PHẦN ĐIỆN XOAY CHIỀU I. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI: Bài tập vật lý rất đa dạng và phong phú. Trong phân phối chương trình số tiết bài tâp lại ít so với nhu cầu cần củng cố kiến thức cho học sinh. Chính vì thế, người giáo viên phải làm thế nào để tìm ra phương pháp tốt nhất nhằm tạo cho học sinh niềm say mê yêu thích môn học này. Giúp học sinh việc phân loại các dạng bài tập và hướng dẫn cách giải là rất cần thiết. Việc làm này rất có lợi cho học sinh trong thời gian ngắn đã nắm được các dạng bài tập, nắm được phương pháp giải và từ đó có thể phát triển hướng tìm tòi lời giải mới cho các dạng bài tương tự. Rèn luyện năng lực tự suy nghĩ và truyền thụ kiến thức cho học sinh là vấn đề quan trọng trong dạy học nói chung và dạy học môn Vật lý nói riêng. Để việc dạy và học đạt kết quả cao thì người giáo viên phải biết phát huy tính tích cực của học sinh, chọn lựa phương thức tổ chức hoạt động, cách tác động phù hợp giúp học sinh vừa học tập, vừa phát triển nhận thức. Việc giải bài tập Vật lý không những nhằm mục đích giải toán, mà nó còn có ý nghĩa to lớn trong việc rèn luyện cho học sinh khả năng vận dụng kiến thức, kĩ năng tính toán, suy luận logic để giải quyết những vấn đề trong thực tế cuộc sống. Trong quá trình dạy học bài tập vật lý, vai trò tự học của học sinh là rất cần thiết. Để giúp học sinh khả năng tự học, người giáo viên phải biết lựa chọn bài tập sao cho phù hợp, sắp xếp chúng một cách có hệ thống từ dễ đến khó, từ đơn giản đến phức tạp và hướng dẫn cho học sinh cách giải để tìm ra được bản chất vật lý của bài toán vật lý. Thực tế cho thấy, nhiều giáo viên rất lúng túng không biết nên dạy bài tập vật lý như thế nào để đạt được hiệu quả cao nhất. Trong tiết dạy bài tập thông thường giáo viên chỉ bám sát bài tập sách giáo khoa, sách bài tập để ra bài tập cho học sinh hướng dẫn học sinh giải bài tập sao cho co kết quả rồi chuyển sang bài khác. Chính vỳ vậy mà học sinh học một cách thụ động , không phát huy được tính sáng tạo trong giải bài tập vật lý và khi áp dụng cũng không linh hoat. Bên cạnh đó học sinh còn thụ động trong việc học tập của mình, các em chỉ học xoay quanh nững gì mà giáo viên cung cấp chứ ít chủ động tìm tòi học tập điều mới điều mới Trong chương trình Vật lý lớp 12, bài tập về điện xoay chiều là phức tạp và khó. Qua những năm đứng lớp tôi nhận thấy học sinh thường rất lúng túng trong việc tìm cách giải các dạng bài tập toán này, đặc biệt do tôi công tác tại trường tư thục chất lượng đầu vào học sinh rất yếu, khả năng tiếp thu, khả năng suy luận lorích chậm, khả năng toán không cao, học sinh rất sợ bộ môn vật lý. Xuất phát từ thực trạng trên tôi luôn trăn trở làm sao để phọc sinh thích học vật lý, có thể biết cách giải bài tập, làm sao để học sinh có phương pháp giải bài tập và học tập một cách tích cực, tự giác Giải pháp này nhằm giúp học sinh khắc sâu những kiến thức lí thuyết , có một hệ thống bài tập và phương pháp giải chúng, giúp các em có thể nắm được cách giải và từ đó chủ động vận dụng các phương pháp này trong khi làm bài tập. Từ đó hoc sinh có thêm kỹ năng về cách giải các bài tập Vật lí, cũng như giúp các em học sinh có thể nhanh chóng giải các bài toán về bài tập điện xoay chiều phong phú và đa dạng . II. CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN: 1. Cơ sở lý luận Tiết bài tập nằm trong hệ thống bài giảng được quy định rõ trong phân phối chương trình giảng dạy của từng khối lớp. Đó là những quy định pháp lí mà giáo viên phải thực hiện trong quá trình giảng dạy môn Vật lý trong nhà trường phổ thông. Mỗi môn học có những mục tiêu riêng. Chương trình Vật lý có mục tiêu hoàn thiện cho học sinh kiến thức phổ thông, cơ bản ở trình độ tú tài về vật lý, cần thiết để đi vào các ngành khoa học, kỷ thuật và để sống trong một xã hội công nghiệp hiện đại, trong đó kỷ năng vận dụng kiến thức: giải thích hiện tượng, giải bài tập vật lý phổ thông là một trong những mục tiêu không thể thiếu đối với môn học. Tiết bài tập nhằm giúp học sinh củng cố , khắc sâu kiến thức; qua đó hình thành sự hứng thú học tập môn Vật lý, tính tích cực học tập và nghiên cứu. 2. Cơ sở thực tiễn: Trong các kỳ thi, môn Vật lý được tổ chức thi trắc nghiệm nên việc hình thành phương pháp giải cho từng loại đơn vị kiến thức là rất cần thiết Thống kê chất lượng môn Vật lý còn thấp so với các môn học khác Học sinh trường THPT Hồng Bàng là trường tư thục, nên việc tiếp cận bài tập, tư duy tự học khó có thể tự thực hiện được. Một số giáo viên còn xem nhẹ tiết bài tập, chỉ giải vài bài tập ở Sách giáo khoa là xong. Tiết bài tập rất khó dạy, ở chỗ không có một thiết kế nào cụ thể, tuỳ thuộc vào khả năng tiếp thu của học sinh, của chương trình. Nếu không xác định đúng mục tiêu rất dễ đi vào sự đơn điệu. Thiết kế tiết dạy thường không có sự khái quát, kết luận về từng vấn đề, nên học sinh khó có thể nêu lên được phương pháp giải bài tập liên quan. Đa số bài tập ở sách giáo khoa chỉ dừng lại ở mức độ củng cố, và còn thiếu so với lượng kiến thức đã nêu trong lý thuyết. Do đó dẫn đến tình trạng học sinh khá giỏi không thể phát huy được khả năng, học sinh ở mức độ trung bình trở xuống thì bế tắc khi gặp dạng bài tập khác. Tiết bài tập trong phân phối chương trình còn ít. Kỷ năng vận dụng kiến thức Toán cho việc giải bài tập còn hạn chế đối với một bộ phận không nhỏ học sinh. Trong bộ sách ban cơ bản, một số đơn vị kiến thức không trình bày nhưng lại cho bài tập trong sách bài tập, nếu giáo viên không chịu tìm hiểu thì học sinh không biết đâu mà giải khi gặp loại bài tập như vậy.

Trang 1

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TỈNH ĐỒNG NAI

TRƯỜNG THPT HỒNG BÀNG

Mã số:

(Do HĐKH Sở GD&ĐT ghi)

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ

PHẦN ĐIỆN XOAY CHIỀU

Người thực hiện: Phạm Đình Dinh Lĩnh vực nghiên cứu:

- Quản lý giáo dục:……….

- Phương pháp dạy học bộ môn: vật lý 

- Lĩnh vực khác: 

(Ghi rõ tên lĩnh vực)

Có đính kèm: Các sản phẩm không thể hiện trong bản in SKKN

Năm học: 2014-2015

Trang 2

SƠ LƯỢC LÝ LỊCH KHOA HỌC

I THÔNG TIN CHUNG VỀ CÁ NHÂN

1 Họ và tên: Phạm Đình Dinh

2 Ngày tháng năm sinh: 26/08/1978

3 Nam, nữ: Nam

4 Địa chỉ: Trường THPT Hồng Bàng

5 Điện thoại cá nhân: 0987784436 Cơ quan: 0613741284

6 Fax: E-mail: phamdinhdinhhb@gmail.com

7 Chức vụ: Giáo viên

8 Nhiệm vụ được giao: giảng dạy môn vật lý lớp 11A5, 12C1, 12C2,12C6,

12C11, Chủ nhiệm lớp 11A5, Tổ phó tổ lý-hoá

9 Đơn vị công tác: Trường THPT Hồng Bàng

II TRÌNH ĐỘ ĐÀO TẠO

- Học vị (hoặc trình độ chuyên môn, nghiệp vụ) cao nhất: Cử nhân

- Năm nhận bằng: 2002

- Chuyên ngành đào tạo: Vật lý

III.KINH NGHIỆM KHOA HỌC

- Lĩnh vực chuyên môn có kinh nghiệm: giảng dạy môn Vật lý

Số năm có kinh nghiệm: 13

- Các sáng kiến kinh nghiệm đã có:

+ Soạn tiết dạy bài tập vật lý

+ Phương pháp giải bài tập chương dao động cơ

+ Một số lưu ý khi giải bài tập về phóng xạ

PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ

2

Trang 3

PHẦN ĐIỆN XOAY CHIỀU

I LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI:

Bài tập vật lý rất đa dạng và phong phú Trong phân phối chương trình sốtiết bài tâp lại ít so với nhu cầu cần củng cố kiến thức cho học sinh Chính vì thế,người giáo viên phải làm thế nào để tìm ra phương pháp tốt nhất nhằm tạo cho học

sinh niềm say mê yêu thích môn học này Giúp học sinh việc phân loại các dạng

bài tập và hướng dẫn cách giải là rất cần thiết Việc làm này rất có lợi cho học sinhtrong thời gian ngắn đã nắm được các dạng bài tập, nắm được phương pháp giải và

từ đó có thể phát triển hướng tìm tòi lời giải mới cho các dạng bài tương tự

Rèn luyện năng lực tự suy nghĩ và truyền thụ kiến thức cho học sinh là vấn

đề quan trọng trong dạy học nói chung và dạy học môn Vật lý nói riêng Để việcdạy và học đạt kết quả cao thì người giáo viên phải biết phát huy tính tích cực củahọc sinh, chọn lựa phương thức tổ chức hoạt động, cách tác động phù hợp giúp họcsinh vừa học tập, vừa phát triển nhận thức Việc giải bài tập Vật lý không nhữngnhằm mục đích giải toán, mà nó còn có ý nghĩa to lớn trong việc rèn luyện cho họcsinh khả năng vận dụng kiến thức, kĩ năng tính toán, suy luận logic để giải quyếtnhững vấn đề trong thực tế cuộc sống Trong quá trình dạy học bài tập vật lý, vaitrò tự học của học sinh là rất cần thiết Để giúp học sinh khả năng tự học, ngườigiáo viên phải biết lựa chọn bài tập sao cho phù hợp, sắp xếp chúng một cách có hệthống từ dễ đến khó, từ đơn giản đến phức tạp và hướng dẫn cho học sinh cách giải

để tìm ra được bản chất vật lý của bài toán vật lý

Thực tế cho thấy, nhiều giáo viên rất lúng túng không biết nên dạy bài tậpvật lý như thế nào để đạt được hiệu quả cao nhất Trong tiết dạy bài tập thôngthường giáo viên chỉ bám sát bài tập sách giáo khoa, sách bài tập để ra bài tập chohọc sinh hướng dẫn học sinh giải bài tập sao cho co kết quả rồi chuyển sang bàikhác Chính vỳ vậy mà học sinh học một cách thụ động , không phát huy được tínhsáng tạo trong giải bài tập vật lý và khi áp dụng cũng không linh hoat Bên cạnh đóhọc sinh còn thụ động trong việc học tập của mình, các em chỉ học xoay quanhnững gì mà giáo viên cung cấp chứ ít chủ động tìm tòi học tập điều mới điều mới

Trong chương trình Vật lý lớp 12, bài tập về điện xoay chiều là phức tạp vàkhó Qua những năm đứng lớp tôi nhận thấy học sinh thường rất lúng túng trongviệc tìm cách giải các dạng bài tập toán này, đặc biệt do tôi công tác tại trường tưthục chất lượng đầu vào học sinh rất yếu, khả năng tiếp thu, khả năng suy luậnlorích chậm, khả năng toán không cao, học sinh rất sợ bộ môn vật lý Xuất phát từthực trạng trên tôi luôn trăn trở làm sao để phọc sinh thích học vật lý, có thể biếtcách giải bài tập, làm sao để học sinh có phương pháp giải bài tập và học tập mộtcách tích cực, tự giác

Giải pháp này nhằm giúp học sinh khắc sâu những kiến thức lí thuyết , cómột hệ thống bài tập và phương pháp giải chúng, giúp các em có thể nắm đượccách giải và từ đó chủ động vận dụng các phương pháp này trong khi làm bài tập

Từ đó hoc sinh có thêm kỹ năng về cách giải các bài tập Vật lí, cũng như giúp các

3

Trang 4

em học sinh có thể nhanh chóng giải các bài toán về bài tập điện xoay chiều phongphú và đa dạng

II CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN:

1 Cơ sở lý luận

- Tiết bài tập nằm trong hệ thống bài giảng được quy định rõ trong phân phốichương trình giảng dạy của từng khối lớp Đó là những quy định pháp lí mà giáoviên phải thực hiện trong quá trình giảng dạy môn Vật lý trong nhà trường phổthông

- Mỗi môn học có những mục tiêu riêng Chương trình Vật lý có mục tiêuhoàn thiện cho học sinh kiến thức phổ thông, cơ bản ở trình độ tú tài về vật lý, cầnthiết để đi vào các ngành khoa học, kỷ thuật và để sống trong một xã hội côngnghiệp hiện đại, trong đó kỷ năng vận dụng kiến thức: giải thích hiện tượng, giảibài tập vật lý phổ thông là một trong những mục tiêu không thể thiếu đối với mônhọc

- Tiết bài tập nhằm giúp học sinh củng cố , khắc sâu kiến thức; qua đó hìnhthành sự hứng thú học tập môn Vật lý, tính tích cực học tập và nghiên cứu

2 Cơ sở thực tiễn:

- Trong các kỳ thi, môn Vật lý được tổ chức thi trắc nghiệm nên việc hìnhthành phương pháp giải cho từng loại đơn vị kiến thức là rất cần thiết

- Thống kê chất lượng môn Vật lý còn thấp so với các môn học khác

- Học sinh trường THPT Hồng Bàng là trường tư thục, nên việc tiếp cận bàitập, tư duy tự học khó có thể tự thực hiện được

- Một số giáo viên còn xem nhẹ tiết bài tập, chỉ giải vài bài tập ở Sách giáokhoa là xong

- Tiết bài tập rất khó dạy, ở chỗ không có một thiết kế nào cụ thể, tuỳ thuộcvào khả năng tiếp thu của học sinh, của chương trình Nếu không xác định đúngmục tiêu rất dễ đi vào sự đơn điệu

- Thiết kế tiết dạy thường không có sự khái quát, kết luận về từng vấn đề,nên học sinh khó có thể nêu lên được phương pháp giải bài tập liên quan

- Đa số bài tập ở sách giáo khoa chỉ dừng lại ở mức độ củng cố, và còn thiếu

so với lượng kiến thức đã nêu trong lý thuyết Do đó dẫn đến tình trạng học sinhkhá giỏi không thể phát huy được khả năng, học sinh ở mức độ trung bình trởxuống thì bế tắc khi gặp dạng bài tập khác

- Tiết bài tập trong phân phối chương trình còn ít

- Kỷ năng vận dụng kiến thức Toán cho việc giải bài tập còn hạn chế đối vớimột bộ phận không nhỏ học sinh

4

Trang 5

- Trong bộ sách ban cơ bản, một số đơn vị kiến thức không trình bày nhưnglại cho bài tập trong sách bài tập, nếu giáo viên không chịu tìm hiểu thì học sinhkhông biết đâu mà giải khi gặp loại bài tập như vậy.

- Hiện tại có nhiều sách tham khảo các tài liệu đã trình bày về vấn đề này ở các góc độ khác nhau Ở giải pháp này trình bày việc phân loại các dạng bài tập vàhướng dẫn cách giải có tính hệ thống với những chú ý giúp các em nắm sâu sắc cácvấn đề liên quan Việc làm này rất có lợi cho học sinh trong thời gian ngắn đã nắmđược các dạng bài tập nắm được phương pháp giải và từ đó có thể phát triển hướngtìm tòi lời giải mới cho các bài tương tự Giải pháp này chưa từng được áp dụng tạitrường trung học phổ thông Hồng Bàng

III TỔ CHỨC THỰC HIỆN GIẢI PHÁP

A PHƯƠNG PHÁP CHUNG:

Đối với học sinh phổ thông, vấn đề giải và sửa bài tập gặp không ít khó khăn

vì học sinh thường không nắm vững lý thuyết và kĩ năng vận dụng kiến thức vật lý

Vì vậy các em giải một cách mò mẫm, không có định hướng rõ ràng, áp dụng côngthức máy móc và nhiều khi không giải được Có nhiều nguyên nhân:

- Học sinh chưa có phương pháp khoa học để giải bài tập vật lý

- Chưa xác định được mục đích của việc giải bài tập là xem xét, phân tích cáchiện tượng vật lý để đi đến bản chất vật lý

Việc rèn luyện cho học sinh biết cách giải bài tập một cách khoa học, đảm bảo

đi đến kết quả một cách chính xác là một việc rất cần thiết Nó không những giúphọc sinh nắm vững kiến thức mà còn rèn luyện kĩ năng suy luận logic, làm việcmột cách khoa học, có kế hoạch

Quá trình giải một bài tập vật lý thực chất là quá trình tìm hiểu điều kiện củabài tập, xem xét hiện tượng vật lý, xác lập được những mối liên hệ cụ thể dựa trên

sự vận dụng kiến thức vật lý vào điều kiện cụ thể của bài tập đã cho Từ đó tínhtoán những mối liên hệ đã xác lập được để dẫn đến lời giải và kết luận chính xác

Sự nắm vững những mối liên hệ này sẽ giúp cho giáo viên định hướng phươngpháp dạy bài tập một cách hiệu quả

Bài tập vật lý rất đa dạng, cho nên phương pháp giải cũng rất phong phú Vìvậy không thể chỉ ra được một phương pháp nào cụ thể mà có thể áp dụng để giảiđược tất cả bài tập Từ sự phân tích như đã nêu ở trên, có thể vạch ra một dàn bàichung gồm các bước chính như sau:

a Tìm hiểu đầu bài, tóm tắt các dữ kiện

- Đọc kĩ đề bài, tìm hiểu ý nghĩa của những thuật ngữ quan trọng, xác địnhđâu là ẩn số, đâu là dữ kiện

- Dùng kí hiệu tóm tắt đề bài cho gì? Hỏi gì? Dùng hình vẽ mô tả lại tìnhhuống, minh họa nếu cần

5

Trang 6

b Phân tích hiện tượng

- Nhận biết các dữ liệu đã cho trong đề bài có liên quan đến những kiến thứcnào, khái niệm nào, hiện tượng nào, quy tắc nào, định luật nào trong vật lý

- Xác định các giai đoạn diễn biến của hiện tượng nêu trong đề bài, mỗi giaiđoạn bị chi phối bởi những đặc tính nào, định luật nào Có như vậy học sinh mớihiểu rõ được bản chất của hiện tượng, tránh sự áp dụng máy móc công thức

c Xây dựng lập luận

Thực chất của bước này là tìm quan hệ giữa ẩn số phải tìm với các dữ kiện đãcho Đối chiếu các dữ kiện đã cho và cái phải tìm liên hệ với nhau như thế nào, quacông thức, định luật nào để xác lập mối liên hệ Thành lập các phương trình nếucần với chú ý có bao nhiêu ẩn số thì có bấy nhiêu phương trình

Đối với những bài tập tổng hợp phức tạp, có hai phương pháp xây dựng lậpluận để giải:

- Phương pháp phân tích: xuất phát từ ẩn số cần tìm, tìm ra mối liên hệ giữa

ẩn số đó với một đại lượng nào đó theo một định luật đã xác định ở bước 2, diễnđạt bằng một công thức có chứa ẩn số Sau đó tiếp tục phát triển lập luận hoặc biếnđổi công thức này theo các dữ kiện đã cho Cuối cùng đi đến công thức sau cùngchứa ẩn số và các dữ kiện đã cho

- Phương pháp tổng hợp: xuất phát từ dữ kiện đã cho của đầu bài, xây dựnglập luận hoặc biến đổi công thức diễn đạt mối quan hệ giữa các dữ kiện đã cho vớicác đại lượng khác để tiến dần đến công thức cuối cùng có chứa ẩn số và các dữkiện đã cho

- Đối với bài tập định tính: ta không cần tính toán nhiều mà chủ yếu sử dụnglập luận, suy luận logic dựa vào kiến thức vật lý để giải thích hoặc dự đoán hiệntượng xảy ra

- Đối với bài tập trắc nghiệm trách quan: cần nắm thật vững kiến thức trongsách giáo khoa, nếu không sẽ không nhận biết được trong các phương án để lựachọn đâu là phương án đúng Để làm tốt bài thi trắc nghiệm, ta nên chia quỹ thờigian phù hợp với thời gian làm bài, đọc lướt qua toàn bộ câu trắc nghiệm câu nàochắc chắn thì trả lời luôn, và theo nguyên tắc dễ làm trước, khó làm sau Quay lạinhững câu chưa làm, đọc kĩ lại phần đề và gạch dưới những chữ quan trọng, vàkhông nên dừng lại tìm lời giải cho một câu quá lâu Cần lưu ý là không nên bỏtrống câu nào vì ta sẽ được xác suất ¼ số câu trả lời đúng trong số đó

d Lựa chọn cách giải cho phù hợp

e Kiểm tra, xác nhận kết quả và biện luận

- Từ mối liên hệ cơ bản, lập luận giải để tìm ra kết quả

- Phân tích kết quả cuối cùng để loại bỏ những kết quả không phù hợp vớiđiều kiện đầu bài tập hoặc không phù hợp với thực tế Việc biện luận này cũng làmột cách để kiểm tra sự đúng đắn của quá trình lập luận Đôi khi, nhờ sự biện luận

6

Trang 7

này mà học sinh có thể tự phát hiện ra những sai lầm của quá trính lập luận, do sự

vô lý của kết quả thu được

B PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP CHƯƠNG ĐIỆN XOAY CHIỀU

Chủ đề 1: DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU - MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU KHÔNG PHÂN NHÁNH (MẠCH R, L, C MẮC NỐI TIẾP)

1 Dạng 1: CÁCH TẠO RA DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU

1.1 Phương pháp giải chung:

Thông thường bài tập thuộc dạng này yêu cầu ta tính từ thông, suất điệnđộng cảm ứng xuất hiện trong khung dây quay trong từ trường Ta sử dụng cáccông thức sau để giải:

- Tần số góc: ω=2πn o (đơn vị: rad/s)

- Tần số của suất điện động cảm ứng trong khung bằng tần số quay củakhung: f 2ω n o

π

= = (Đơn vị: Hz) (Với no : số vòng quay trong mỗi giây)

- Chu kỳ quay của khung dây: 1 1 2

o

T

f n

πω

= = = (đơn vị: s)

- Biểu thức từ thông: Φ = Φocos( ω ϕt+ ) , với Φ =o NBS

- Biểu thức suất điện động: e= −Φ' =E osin(ω ϕt+ ), Với ϕ=( )uur uurB n, lúc t = 0 Hay e E= ocos( ω ϕt+ o) , với E o =ωNBS (đơn vị: V)

- Vẽ đồ thị: Đường sin: • có chu kì T 2π

ω

=

• có biên độ Eo

1.2 Bài tập về cách tạo ra dòng điện xoay chiều:

Bài 1:Một khung dây có diện tích S = 60cm2 quay đều với vận tốc 20 vòngtrong một giây Khung đặt trong từ trường đều B = 2.10-2T Trục quay của khungvuông góc với các đường cảm ứng từ, lúc t = 0 pháp tuyến khung dây nr

có hướngcủa 4 1 π⇔ = 2 2fLC

a Viết biểu thức từ thông xuyên qua khung dây

b Viết biểu thức suất điện động cảm ứng xuất hiện trong khung dây

Bài 2:Một khung dây dẫn gồm N = 100 vòng quấn nối tiếp, diện tích mỗi

vòng dây là S = 60cm2 Khung dây quay đều với tần số 20 vòng/s, trong một từtrường đều có cảm ứng từ B = 2.10-2T Trục quay của khung vuông góc với Buur

a Lập biểu thức của suất điện động cảm ứng tức thời

b Vẽ đồ thị biểu diễn suất điện động cảm ứng tức thời theo thời gian

1.3 Hướng dẫn giải và giải:

Trang 8

- Vectơ pháp tuyến của khung nur trùng với Buur lúc t = 0 ⇒ ϕ = 0

- Có Φo, ω, ϕ ⇒ viết được biểu thức từ thông Φ

- Tìm Eo = ωΦo ⇒ viết được biểu thức suất điện động cảm ứng xuất hiện

trong khung

Tiến trình hướng dẫn học sinh giải:

Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh

- Chọn gốc thời gian ở thời điểm nur trùng Buur

⇒ϕ có giá trị là bao nhiêu?

- Dạng của biểu thức từ thông gởi qua khung

dây?

- Từ biểu thức bên, hãy tìm các đại lượng chưa

biết

- Có Φo, ω, ϕ ⇒ biểu thức từ thông.

- Biểu thức suất điện động cảm ứng xuất hiện

trong khung dây có dạng thế nào?

- Hãy xác định biên độ của suất điện động cảm

Trang 9

Các mối liên hệ cần xác lập:

- Chọn gốc thời gian tại thời điểm nr trùng Bur ⇒ =ϕ ( )B nur r, =0

- Áp dụng công thức tính tần số góc ω, suất điện động cảm ứng cực đại

Eo ⇒ biểu thức e

- Đồ thị có sạng hình sin qua gốc tọa độ O, có chu kì T, biên độ Eo

- Chọn gốc thời gian tại thời điểm nr

trùng Bur thì biểu thức của suất điện

động tức thời có dạng như thế nào?

- Để tìm ω, Eo , ta áp dụng công thức

nào để tính?

- Đồ thị biểu diễn e theo t là đường

biểu diễn có dạng hình sin Vậy để vẽ

đồ thị này thì cần có những yếu tố nào?

Chu kì : 1

o

T n

2 Dạng 2: VIẾT BIỂU THỨC CƯỜNG ĐỘ DÒNG ĐIỆN VÀ ĐIỆN ÁP.

- Xác định giá trị cực đại của cường độ dòng điện Io hoặc điện áp cực đại Uo

9

Trang 10

- Xác định góc lệch pha ϕ giữa u và i: tan L C L C

- Biết biểu thức điện áp của đoạn mạch nào thì có thể suy ra biểu thức cường

độ dòng điện trong đoạn mạch ấy và ngược lại

♦ Trường hợp biết biểu thức của cường độ dòng điện tức thời:

2.2 Bài tập về viết biểu thức cường độ dòng điện và điện áp:

Bài 1:Mạch điện xoay chiều gồm một điện trở thuần R = 40Ω, một cuộnthuần cảm có hệ số tự cảm L 0,8

mắc nối tiếp Biết rằng dòng điện qua mạch có dạng i=3cos100πt (A)

a Tính cảm kháng của cuộn cảm, dung kháng của tụ điện và tổng trởtoàn mạch

b Viết biểu thức điện áp tức thời giữa hai đầu điện trở, giữa hai đầucuộn cảm, giữa hai đầu tụ điện, giữa hai đầu mạch điện

Bài 2:Một đoạn mạch điện xoay chiều gồm một điện trở thuần R = 80Ω, mộtcuộn dây thuần cảm có độ tự cảm L = 64mH và một tụ điện có điện dung40

C= µF mắc nối tiếp

a Tính tổng trở của đoạn mạch Biết tần số của dòng điện f = 50Hz

b Đoạn mạch được đặt vào điện áp xoay chiều có biểu thức282cos314

u= t (V) Lập biểu thức cường độ tức thời của dòng điện trong đoạnmạch

Bài 3:Cho mạch điện như hình vẽ Biết 1

= F và đèn ghi (40V- 40W) Đặt vào 2 điểm A và

N một hiệu điện thế u AN =120 2 cos100πt (V) Các

dụng cụ đo không làm ảnh hưởng đến mạch điện

a Tìm số chỉ của các dụng cụ đo

b Viết biểu thức cường độ dòng điện và điện áp toàn mạch

10

Trang 11

Bài 4:Sơ đồ mạch điện có dạng như hình vẽ, điện trở

C

π

−

= F

Điện áp u AF =120cos100πt (V) Hãy lập biểu thức của:

a Cường độ dòng điện qua mạch

b Điện áp hai đầu mạch AB

Bài 5:Cho mạch điện xoay chiều như hình vẽ,

R = 100Ω, L là độ tự cảm của cuộn dây thuần cảm,

Khi K đóng hay khi K mở, số chỉ của ampe kế không đổi

a Tính độ tự cảm L của cuộn dây và số chỉ không đổi của ampe kế

b Lập biểu thức của cường độ dòng điện tức thời trong mạch khi Kđóng và khi K mở

Hoạt động của học sinh Hoạt động của học sinh

- Cảm kháng, dung kháng, tổng trở của

mạch được tính bằng biểu thức nào?

- Biểu thức uR, uL, uC, u có dạng như thế

nào?

- Dựa vào các biểu thức bên, hãy tìm các đại

lượng chưa biết

- Z L =ωL

1

C Z

Trang 12

100

C Z

Trang 13

- Để viết được biểu thức i, ta phải tìm Io, ϕi

- Io được tính như thế nào?

U I Z

ϕ = − = − = − ⇒ ≈ −ϕ 37o

13

Trang 14

U =

- Tính dung kháng, cảm kháng, điện trở của bóng đèn

- Tính tổng trở ZAN của đoạn mạch AN gồm tụ điện C và bóng đèn:

=

- Tìm Io và ϕ ⇒i biểu thức i, với chú ý ϕ ϕi = uAN −ϕAN = −0 ϕAN = −ϕAN

- Tìm ϕuAB = +ϕ ϕi AB , và tìm Uo ⇒ biểu thức uAB

a - Viết biểu thức tính cảm kháng,

dung kháng, điện trở của bóng đèn

- Vôn kế đo điện áp của đoạn mạch

nào? Từ đó, hãy tìm số chỉ của vôn

kế

- Cường độ dòng điện trong đoạn

AN có bằng cường độ dòng điện

của toàn mạch không? Vì sao?

- Vậy IAN có giá trị bằng bao nhiêu?

dm

U R P

Z

=

- i I= ocos 100( π ϕt+ i) (A)14

Trang 15

tức thời có dạng như thế nào?

- Như vậy ta cần tìm Io và ϕi

- Io được tính thế nào?

- Đoạn mạch AN gồm các phần tử

điện nào?

- Hãy tính độ lệch pha của điện áp

so với cường độ dòng điện trong

đoạn AN

- Viết biểu thức liên hệ góc lệch pha

giữa điện áp và cường độ dòng điện

- Hãy tính độ lệch pha giữa điện áp

và cường độ dòng điện của đoạn

100

4

C Z

40

4040

đ đ đ

U R P

Z R

ϕ =− = − = −

4

AN

πϕ

Trang 16

AB

πϕ

C

π

−

= F 120cos100

Hoạt động động của giáo viên Hoạt động của học sinh

a -Tính tổng trở của đoạn mạch AF

- Biểu thức i có dạng như thế nào?

- Giá trị của cường độ dòng điện cực

đại Io toàn mạch được tính thế nào?

- Hãy xác định góc lệch pha giữa

điện áp và cường độ dòng điện của

=16

Trang 17

đoạn mạch AF.

- Suy ra giá trị của ϕi?

b – Tính tổng trở Z của toàn mạch

- Biểu thức u có dạng thế nào?

- Tương tự hãy tìm các đại lượng

chưa biết của biểu thức (*)

- Áp dụng công thức tan L

AF

Z R

R

ϕ= − ⇒ϕ ⇒ ϕ ϕu = AB +ϕi

100

7

C Z

AF

U I Z

Trang 18

103

- Tìm tổng trở Z khi K đóng và U ⇒ số chỉ của ampe kế A d

- Tìm độ lệch pha ϕ khi K mở, khi K đóng ⇒ϕi khi K mở, K đóng với chú

ý : ϕ ϕ ϕi = u − , tìm Io ⇒ biểu thức cường độ dòng điện i khi K mở, Kđóng

a.- Theo bài, biểu thức uAB và số

chỉ của ampe kế không đổi ta suy

ra được điều gì?

- Hãy lập biểu thức mối liên hệ

giữa Zm và Zd, từ đó hãy tính giá trị

của L

- Do số chỉ của ampe kế không đổi

khi K đóng cũng như khi K mở nên

để tính toán nhanh chóng, ta chọn

tìm số chỉ của ampe kế khi K đóng

Khi K đóng thì dòng điện trong

mạch chạy như thế nào?

- Hãy tìm tổng trở của mạch khi K

đóng?

- Như vậy số chỉ của ampe kế được

tính như thế nào?

b.- Cường độ dòng điện cực đại

trong toàn mạch được tính như thế

nào?

♦ Lập biểu thức cường độ dòng

điện tức thời khi K đóng

- Tổng trở Z khi K đóng và khi K mở bằngnhau: Z m =Z d

- Khi K đóng thì dòng điện chạy qua ampe

kế, R và C, không chạy qua L

(Loại)

Trang 19

- Biểu thức cường độ dòng điện tức

thời khi K đóng có dạng thế nào?

- Khi K đóng thì mạch gồm R nối

tiếp C, góc lệch pha giữa cường độ

dòng điện và điện áp được xác định

như thế nào? Suy ra pha ban đầu

của dòng điện khi K đóng

♦ Tương tự, hãy hập biểu thức

cường độ dòng điện tức thời khi K

mở

- Độ lệch pha: tan C

Z R

Z Z R

a Theo đề bài, điện áp và số chỉ ampe kế không đổi khi K đóng hay khi K

mở nên tổng trở Z khi K mở và khi K đóng bằng nhau

100

3

C Z

Z R

ϕ = − = − = −

3

d

πϕ

Trang 20

m

πϕ

♦ Khi có hiện tượng cộng hưởng điện thì:

- Cường độ dòng điện và điện áp đồng pha (ϕ =0)

- Hệ số công suất cực đại, công suất tiêu thụ cực đại

- Để mạch có cộng hưởng điện

♦ Nếu đề bài yêu cầu mắc thêm tụ điện C’ với C và tìm cách mắc thì chú ý

so sánh Ctđ với C trong mạch:

- Ctđ > C : phải mắc thêm C’ song song với C

- Ctđ < C : phải mắc thêm C’ nối tiếp với C

3.2 Bài tập về cộng hưởng điện:

Bài 1.Cho mạch điện xoay chiều như hình vẽ.

Biết R = 50Ω, L 1

π

= H Đặt vào hai đầu đoạn mạch mộtđiện áp xoay chiều u=220 2 cos100πt (V) Biết tụ điện C có thể thay đổi được

a Định C để điện áp đồng pha với cường độ dòng điện

b Viết biểu thức dòng điện qua mạch

Bài 2: Cho mạch điện xoay chiều như hình vẽ.

20

Trang 21

Bài 3:Trong một đoạn mạch xoay chiều RLC nối tiếp, hệ số tự cảm của cuộn

dây là L = 0,1H ; tụ điện có điện dung C = 1µF, tần số dòng điện là f = 50Hz

a Hỏi dòng điện trong đoạn mạch sớm pha hay trễ pha so với điện áp ởhai đầu đoạn mạch ?

b Cần phải thay tụ điện nói trên bởi một tụ điện có điện dung C’ bằngbao nhiêu để trên đoạn mạch xảy ra hiện tượng cộng hưởng điện?

Bài 4:Cho mạch điện xoay chiều có

102

C

π

−

= F,vôn kế có điện trở rất lớn

a Tìm tổng trở của mạch và số chỉ của vôn kế

b Ghép thêm với tụ điện C1 một tụ điện có điện dung C2 sao cho vôn kế

có số chỉ lớn nhất Hãy cho biết cách ghép và tính C2 Tìm số chỉ của vôn kếlúc đó

=

- Có Io và ϕ ⇒ biểu thức i

a.- Theo đề bài, u và i đồng pha thì

suy ra được điều gì?

- Như vậy tìm C như thế nào?

b.- Biểu thức cường độ dòng điện

có dạng như thế nào?

- Hãy tìm các đại lượng chưa biết

của biểu thức i bên

- u và i đồng pha (ϕ =0) thì trong mạchxảy ra hiện tượng cộng hưởng điện ⇒ ZL =

Trang 22

a Để u và i đồng pha: ϕ =0 thì trong mạch xảy ra hiện tượng cộnghưởng điện

⇒ ZL = ZC L 1

C

ωω

Pha ban đầu của dòng điện: ϕ ϕ ϕi = u − = − =0 0 0

Vậy i=4,4 2 cos100πt (A)

=

2

o A

Trang 23

U I Z

o A

U U I

a i sớm pha hay trễ pha so với u

b thay C bằng C’ = ? để xảy ra cộng hưởng điện

Các mối liên hệ cần xác lập:

♦ Tìm cảm kháng ZL, dung kháng ZC và so sánh ZL với ZC:

- Nếu ZL > ZC ⇒ UL > UC ⇒ i trễ pha so với u

- Nếu ZL < ZC ⇒ UL < UC ⇒ i sớm pha so với u

23

Trang 24

♦ Thay C bằng C’, để xảy ra cộng hưởng điện thì:

- Yêu cầu học sinh tính tần số góc của

dòng điện, cảm kháng của cuộn dây,

dung kháng của tụ điện

- So sánh ZL với ZC, ta rút ra được kết

luận gì giữa pha của i và u?

- Thay tụ điện C bằng tụ điện C’, biểu

thức tính dung kháng của tụ điện C’ là

Nếu ZL < ZC ⇒ UL < UC ⇒ i sớm pha

so với u

- '

1'

C Z

L C

ωω

ZC > ZL ⇒ UL < UC ⇒ i biến thiên sớm pha so với u

b Thay tụ điện C bằng tụ điện C’, để mạch xảy ra cộng hưởng điện thì

L

π

2 1

102

Trang 25

Trang 26

Số chỉ của vôn kế lúc này là:

max max max 120.20 100

♦ Điện áp hai đoạn mạch 1 và 2 ở trên cùng một mạch điện lệch pha nhaumột góc α thì : ϕ ϕ1 − 2 =±α, nếu:

 Nếu α = ±π2 (hai điện áp vuông pha nhau), ta dùng công thức:

4.2 Bài tập về hai đoạn mạch có điện áp cùng pha, vuông pha.

Bài 1: Cho mạch điện xoay chiều như hình

pha

Bài 2: Cho mạch điện như hình vẽ UAN =

150V, UMB = 200V, uAN và uMB vuông pha với nhau,

cường độ dòng điện tức thời trong mạch có biểu thức

cos100

o

i I= πt (A) Biết cuộn dây là thuần cảm Hãy viết biểu thức uAB

Bài 3: Hai cuộn dây (R1, L1) và (R2, L2) mắc nối tiếp vào mạng xoay chiều.Tìm mối liên hệ giữa R1, L1, R2, L2 để tổng trở đoạn mạch Z = Z1 + Z2 với Z1 và Z2 làtổng trở của mỗi cuộn dây

Bài 1:

Tóm tắt:

R1 = 4Ω

26

Trang 27

2 1

108

π

=50

⇒ = ⇒tanϕAE =tanϕEB.

* Thế các giá trị vào tanϕAE và tanϕEB, ta tìm được ZC2 ⇒C2

- Tính cảm kháng ZL và dung kháng ZC1 của tụ

điện C1

- Độ lệch pha ϕ của u đối với i trên từng đoạn

mạch AE và EB được tính như thế nào?

- Điều kiện đề bài: điện áp uAE và uEB đồng pha,

ta suy ra điều gì về mối liên hệ giữa ϕAE và

Trang 28

2

4 2

• Từ đó suy ra tanϕMB.tanϕ = −AN 1 (3)

• Từ các biểu thức (1), (2), (3) ta viết được biểu thức uAB

- Đoạn mạch AN gồm những phần tử

điện nào? Biểu thức tính UAN = ?

- Đoạn mạch MB gồm những phần tử

điện nào? Biểu thức tính UMB = ?

- Theo bài, độ lệch pha ϕMB, ϕAN có

giá trị dương hay âm?

- uAN vuông pha với uMB nên ta suy ra

U = U +U (1)

- Đoạn mạch MB gồm có điện trở R vàcuộn cảm L

Trang 29

- Yêu cầu học sinh tìm UAB và ϕ. - u AB =U oABcos 100( π ϕt+ ) (V)

- Hai cuộn dây (R1, L1) và (R2, L2) mắc nối

tiếp vào mạng điện xoay chiều có biên độ

dòng điện Io

- Yêu cầu học sinh viết biểu thức điện áp

thành phần u1, u2 và biểu thức u của toàn - u1 =Uo1cos(ω ϕt+ 1) (V)

29

Trang 30

- Yêu cầu học sinh nêu biểu thức tính biên độ

điện áp Uo theo định luật Ohm

- Tổng trở Z = Z1 + Z2, thay vào (2) ta có điều

gì?

- Từ (1) và (3), ta thấy để có thể cộng biên độ

điện áp thì cần điều kiện gì?

- Hãy tìm mối liên hệ giữa R1, L1, R2, L2

2 2

♦ R không đổi ; L, hoặc C, hoặc f thay đổi:

P đạt giá trị lớn nhất (Pmax) khi mẫu số đạt giá trị nhỏ nhất Điều nàyxảy ra khi trong mạch có cộng hưởng điện ZL = ZC:

P max ⇔ Z L =Z C ⇒ Pmax U2

R

=30

Trang 31

♦ R thay đổi ; L, C, và f không thay đổi:

( )

2 2

U P

Z Z R

R

=

−+

Pmax ⇔ ( )2

Z Z R

2

U P

R

=

 Khảo sát sự thay đổi của P:

− Lấy đạo hàm của P theo đại lượng thay đổi

− Lập bảng biến thiên

− Vẽ đồ thị

5.2 Bài tập về công suất của đoạn mạch R, L, C mắc nối tiếp:

Bài 1 Điện áp hai đầu một đoạn mạch là 120 2 cos 100

Bài 2 Cho mạch điện như hình vẽ Cuộn

dây thuần cảm, có L = 0,159H Tụ điện có điện dung

= F Điện trở R = 50Ω Điện áp hai đầu đoạn

mạch có biểu thức u AB =100 2 cos 2π ft (V) Tần số dòng điện thay đổi Tìm f đểcông suất của mạch đạt cực đại và tính giá trị cực đại đó

Bài 3 Cho mạch như trên hình vẽ của bài 2 Tụ điện có điện dung

b Viết biểu thức cường độ dòng điện trong mạch

Bài 4: Cho mạch điện như hình Điện áp

Trang 32

a Điều chỉnh giá trị của biến trở sao cho dòng điện hiệu dụng trongmạch là 2A Tính giá trị của biến trở và điện áp hiệu dụng giữa hai đầucuộn dây.

b Điều chỉnh biến trở R:

- Tính R cho công suất tiêu thụ trên mạch cực đại Tính Pmax

- Tính R cho công suất tiêu thụ trên R cực đại Tính PRmax

 Tìm điện áp U và cường độ dòng điện I

 Xác định độ lệch pha ϕ ϕ ϕ= u − i ⇒ hệ số công suất cosϕ.

 Áp dụng công thức tính công suất P UI= cosϕ

- Đề bài cho Uo và Io Hãy tính điện áp hiệu

dụng U và cường độ dòng điện hiệu dụng I

- Hãy cho biết giá trị của ϕu và ϕi, và xác

U = ,

2

o I

2

o I

Trang 33

Z = R + Z −Z ⇒ Zmin khi ZL = ZC, tức là trong mạch xảy

ra hiện tượng cộng hưởng điện: ω2LC=1 ⇔4π2f LC2 =1 ⇒ Tần số 1

- Biểu thức tính cường độ dòng điện

hiệu dụng theo định luật Ohm và biểu

thức hệ số công suất

- Công suất của mạch P UI= cosϕ,

thay hai biểu thức bên vào P thì biểu

thức công suất P được viết lại thế nào?

- Theo đề bài, U và R không đổi, P đạt

giá trị cực đại khi nào?

- Từ lý luận đó, hãy tính tần số f để

công suất của mạch đạt cực đại

- Tính giá trị cực đại đó của công suất

- I U Z

Trang 34

U P

R

= ⇒ điện áp hiệu dụng U = Pmax.R

 Vì xảy ra hiện tượng cộng hưởng điện nên i và u đồng pha ⇒ϕi = 0

o

U I R

= ⇒ biểu thức cường độ dòng điện trong mạch

- Biểu thức tính cường độ dòng điện

hiệu dụng theo định luật Ôm, công -

U I Z

= , cos R

Z

ϕ =34

Trang 35

thức tính hệ số công suất.

- Thay hai biểu thức bên vào biểu

thức công suất P = UIcosϕ thì P

được viết lại thế nào?

- Vì U và R không đổi nên P đạt giá

trị cực đại Pmax khi nào?

- Từ lý luận đó, hãy tính hệ số tự

cảm Lo để công suất đạt giá trị cực

đại

- Biểu thức công suất cực đại được

viết lại thế nào? Từ đó, hãy tính điện

áp U hiệu dụng

- Yêu cầu học sinh viết dạng của

biểu thức cường độ dòng điện trong

mạch

- Tính pha ban đầu của i khi trong

mạch xảy ra cộng hưởng điện, và

tính Io

- Có Io và ϕi ⇒ biểu thức i

-2 2

Z = R + Z −Z nên Zmin khi ZLo

= ZC, tức là trong mạch xảy ra hiện tượngcộng hưởng điện

- Khi trong mạch xảy ra cộng hưởng điệnthì ω2L C o =1 L o 12

U P

I = , cos R

Z

ϕ =Suy ra công suất của mạch:

2 2

2 max

U P

R

= ⇒ U = Pmax.R = 484.100 220= (V)

b Vì xảy ra hiện tượng cộng hưởng điện nên i và u đồng pha ⇒ϕi =0

Ta có: 220 2 3,11

100

o o

U I R

35

Trang 36

Vậy biểu thức i=3,11cos100πt (A).

U =

 Từ biểu thức định luật Ohm ⇒ Tổng trở của toàn mạch: Z U

I

= (1)

L

Z = R r+ +Z (2)

 Từ hai biểu thức (1) và (2) ⇒ giá trị của biến trở R

 Điện áp hiệu dụng giữa hai đầu cuộn dây:

Ucuộn dây = IZcuộn dây =I r2 +Z L2

 Công suất tiêu thụ trên toàn mạch:

R r

+ =

+

2 max

Trang 37

 min (vì 2r là hằng số) Tương tự, áp dụng bất đẳng thức Cô-si với hai số không âm:

- Điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn

dây được tính bằng biểu thức nào?

- Biểu thức tính công suất P tiêu thụ

trên toàn mạch

- Từ biểu thức (3), tìm điều kiện để

công suất tiêu thụ trên toàn mạch đạt

Định dạng
Số trang	74
Dung lượng	3,47 MB