Bài 13 các MẠCH điện XOAY CHIỀU

MỤC TIÊU BÀI HỌC - Viết được biểu thức của định luật Ôm trong các trường hợp:đoạn mạch chỉ có R, chỉ có L, chỉ có C - Tìm được độ lệch pha giữa u và i trong các trường hợp -Biểu thức tí

Bài 13 CÁC MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU

(Tiết 1)

I MỤC TIÊU BÀI HỌC

- Viết được biểu thức của định luật Ôm trong các trường hợp:đoạn mạch chỉ

có R, chỉ có L, chỉ có C

- Tìm được độ lệch pha giữa u và i trong các trường hợp

-Biểu thức tính cảm kháng và dung kháng ZL, ZC

II PHƯƠNG TIỆN DẠY HỌC

- Dao động kí điện tử, ampe kế,vôn kế, một số linh kiện như điện trở, tụ

điện, cuộn cảm…

III HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC

3 Bài mới : Đvđ- Ta đã tìm hiểu về đại cương của dòng điện xoay chiều

Nhưng khi cho dòng điện xoay chiều chạy trong một mạch điện cụ thể thì nó

có đăc điểm gì? Ta sẽ tìm hiểu vấn đề này qua bài “CÁC MẠCH ĐIỆN

XOAY CHIỀU”

Hoạt động 1: Tìm hiểu về độ lệch pha giữa điện áp và cường độ

dòng điện

Hoạt động của giáo

viên

- Biểu thức của dòng

điện xoay chiều có

dạng?

- Chọn điều kiện ban

đầu thích hợp để ϕ = 0

→ i = Imcosωt = I 2

cosωt

- Ta sẽ đi tìm biểu thức

của u ở hai đầu đoạn

mạch

- Trình bày kết quả thực

nghiệm và lí thuyết để

đưa ra biểu thức điện áp

hai đầu mạch

- Có dạng: i = Imcos(ωt +

ϕ)

- HS ghi nhận các kết quả chứng minh bằng thực nghiệm và lí thuyết

Nếu cho dòng điện xoay chiều có dạng :

i I= 0 cos ωt I= 2 cos ωt

Thì :

0 cos( ) 2 ( )

u U= ω ϕt+ =U cos tω ϕ +

ϕ : là độ lệch pha giữa u và i Nếu ϕ > ⇒0 u sớm pha hơn i Nếu ϕ < ⇒0 u trễ pha ϕ hơn i Nếu ϕ = ⇒0 u và i cùng pha

Hoạt động 2: Mạch điện xoay chiều chỉ chứa điện trở

- Xét mạch điện xoay

chiều chỉ có R.Trong

mạch lúc này sẽ có i → - Biến thiên theo thời

I Mạch điện xoay chiều chỉ chứa điện trở

1) Quan hệ u và i :

dòng điện này ntn?

- Tuy là dòng điện xoay

chiều, nhưng tại một

thời điểm, dòng điện i

chạy theo một chiều xác

định Vì đây là dòng

điện trong kim loại nên

theo định luật Ôm, i và u

tỉ lệ với nhau như thế

nào?

- Trong biểu thức điện

áp u, Um và U là gì?

- Dựa vào biểu thức của

u và i, ta có nhận xét gì?

- Y/c HS phát biểu định

luật Ôm đối với dòng

điện một chiều trong

kim loại

gian t (dòng điện xoay chiều)

- Theo định luật Ôm

u i R

=

- Điện áp tức thời, điện

áp cực đại và điện áp hiệu dụng

- HS nêu nhận xét:

+ Quan hệ giữa I và U

+ u và i cùng pha

- HS phát biểu

Hai đầu R có u U= 0 cos ωt

Định luật Ôm :

0 cos

U u

= = Đặt :

0 0

U I R

= Thì i I= 0 cos ωt

2) Định luật Ôm :

U I R

=

Phát biểu: (SGK)

3) Nhận xét : u và i cùng pha

Hoạt động 3:Mạch điện xoay chiều chỉ chứa tụ điện

Giáo viên thông báo kết quả

Giả sử trong nửa chu kì đầu, A là cực dương → bản bên trái của tụ sẽ tích

điện gì?

- Ta có nhận xét gì về điện tích trên bản của tụ điện?

→ Độ biến thiên điện tích q cho phép ta tính i trong mạch

- Cường độ dòng điện ở thời điểm t xác định bằng công thức nào?

- Khi ∆t và ∆q vô cùng nhỏ

q t

∆

∆ trở thành gì?

- Ta nên đưa về dạng tổng quát i = Imcos(ωt + ϕ) để tiện so sánh, –sinα →

cosα

- Nếu lấy pha ban đầu của i bằng 0 → biểu thức của i và u được viết lại như

thế nào?

- Dựa vào biểu thức của u và i, ta có nhận xét gì?

- ZC đóng vai trò gì trong công thức?

→ ZC có đơn vị là gì?

1

C

Z

C

ω

=

- Nói cách khác: Trong mạch điện xoay chiều, tụ điện là phần tử có tác dụng làm cho cường độ dòng điện tức thời sớm pha π/2 so với điện áp tức thời

- Dựa vào biểu thức định luật Ôm, ZC có vai trò là điện trở trong mạch chứa

tụ điện → hay nói cách khác nó là đại lượng biểu hiện điều gì?

- Khi nào thì dòng điện qua tụ dễ dàng hơn?

Hs ghi nhận

- HS theo hướng dẫn của GV để khảo sát mạch điện xoay chiều chỉ có tụ điện

- Tụ điện sẽ được tích điện

- Bản bên trái tích điện dương

- Biến thiên theo thời gian t

- HS ghi nhận cách xác định i trong mạch

q

i

t

∆

=

∆ - Đạo hàm bậc nhất của q theo thời gian.

- HS tìm q’

cos( )

2

- HS viết lại biểu thức của i và u (i nhanh pha hơn u góc π/2 → u chậm pha hơn i góc π/2)

- Trong mạch chứa tụ điện, cường độ dòng điện qua tụ điện sớm pha π/2 so với điện áp hai đầu tụ điện (hoặc điện áp ở hai đầu tụ điện trễ pha π/2 so với cường độ dòng điện)

- So sánh với định luật Ôm có vai trò tương tự như điện trở R trong mạch chứa điện trở

- Là đơn vị của điện trở (Ω)

( ) F s C .s A s

−

 ÷

 

- Biểu hiện sự cản trở dòng điện xoay chiều - Từ

1

C

Z

C

ω

=

ta thấy: Khi ω nhỏ (f nhỏ) → ZC lớn và ngược lại

- Vì dòng điện không đổi (f = 0) → ZC = ∞→ I = 0

IV Cũng cố: BTVN: 3-10 trang 66 sgk

II Mạch điện xoay chiều chỉ chứa tụ điện

Dòng xoay chiều có thể tồn tại trong mạch điện có chứa tụ điện

Khảo sát mạch điện xoay chiều chỉ có tụ :

~

u

i

C

A

B

a) Cho hiệu điện xoay chiều giữa 2 đầu tụ C:

u U= 0 cos ωt

=U 2 cosωt

Điện tích bản trái của tụ :

q = Cu = CU 2 cos ωt

- Ở thời điểm t bản trái tích điện + điện tích tụ tăng lên Sau khoảng thời gian ∆t lượng điện

tích của tụ tăng thêm ∆q

q i t

∆

⇒ =

∆ -Khi ∆t và ∆q vô cùng nhỏ :

dq

⇒ = = −

i U C 2 cos( t 2)

π

b) Nếu đặt : I = UωC

Ta có : i I 2 cos( t 2)

π ω

Và : u U= 2 cos ωt

-Nếu lấy pha ban đầu dòng điện = 0 thì : i I= 2 cos ωt

u U 2 cos( t 2)

π ω

c) So sánh pha dao động của u và i :

i sớm pha hơn u một góc 2

π

d) Định luật Ôm:

C

U

I

Z

=

Với dung kháng :

1

C Z

Cω

=

3) Ý nghĩa của dung kháng :

-dung kháng là đại lượng biểu hiện sự cản trở dòng điện xoay chiều của tụ điện -Nếu C càng lớn ⇒ Z c càng nhỏ , dòng điện bị cản trở càng ít

-Nếu ω ( f ) càng lớn ⇒Z c càng nhỏ