thiết kế hệ thống câu hỏi, hướng dẫn học sinh giải bài tập vật lý chương v dòng điện xoay chiều vật lý 12 nâng cao

Trong bài tập, học sinh phải vận dụng những kiến thức khái quát, trừu tượng đó vào những trường hợp cụ thể rất đa dạng, nhờ thế mà học sinh nắm được những biểu hiện cụ thể của chúng tron

KHOA SƯ PHẠM

BỘ MÔN VẬT LÝ

*

THIẾT KẾ HỆ THỐNG CÂU HỎI, HƯỚNG DẪN

HỌC SINH GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ CHƯƠNG V DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU

VẬT LÝ 12 NÂNG CAO

Luận văn tốt nghiệp Nghành: SƯ PHẠM VẬT LÝ – CÔNG NGHỆ

ThS – GVC: Lê Văn Nhạn Phạm Mỹ Duyên

MSSV: 1110267 Lớp: Sp Vật Lý – Công Nghệ K37

Cần Thơ, năm 2015

LỜI CẢM ƠN

Trước hết, em xin gửi lời cảm ơn đến quý thầy cô khoa Sư phạm, trường Đại học Cần Thơ đã tận tình giảng dạy, truyền thụ kiến thức, kĩ năng và phương pháp sư phạm trong suốt bốn năm đại học, cũng như kinh nghiệm trong học tập và cuộc sống trong thời gian em học tập ở trường

Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn đến thầy ThS-GVC Lê Văn Nhạn

đã hướng dẫn và giúp đỡ em rất nhiều trong quá trình thực hiện đề tài

Em cũng gửi lời cảm ơn đến gia đình và bạn bè đã tạo mọi đều kiện để

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu chính tôi thực hiện Các số liệu, kết quả phân tích trong luận văn là hoàn toàn trung thực và chưa từng được công bố trong bất kỳ công trình nghiên cứu nào trước đây

Mọi tham khảo, trích dẫn đều được chỉ rõ nguồn trong danh mục tham khảo của luận văn

Cần Thơ, Ngày … tháng … năm 2015

Sinh viên thực hiện

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………….ngày ……….tháng ………năm 2015

Lê Văn Nhạn

MỤC LỤC

PHẦN MỞ ĐẦU 1

I Đặt vấn đề 1

II Mục đích nghiên cứu 2

III Nhiệm vụ nghiên cứu 2

IV Phương pháp nghiên cứu 2

V Giới hạn nghiên cứu 2

VI Các giai đoạn thực hiện đề tài……… 2

PHẦN LÝ LUẬN CHUNG 3

LÝ LUẬN CHUNG VỀ PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY BÀI TẬP VẬT LÝ Ở TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG 3

I Những cơ sở lý luận của hoạt động giải bài tập vật lý phổ thông 3

1 Mục đích, ý nghĩa của việc giải bài tập 3

2 Tác dụng của bài tập vật lý trong dạy học vật lý 3

II Phân loại bài tập vật lý 4

1 Phân loại theo phương thức giải 4

2 Phân loại theo nội dung 6

3 Phân loại theo yêu cầu rèn luyện kĩ năng, phát triển tư duy học sinh trong quá trình dạy học 6

4 Phân loại theo cách thể hiện bài tập 6

5 Phân loại theo hình thức làm bài 6

III Phương pháp giải bài tập 7

1 Tìm hiểu đầu bài, tóm tắt các dữ kiện 7

2 Phân tích hiện tượng 8

3 Xây dựng lập luận 8

4 Lựa chọn cách giải cho phù hợp 8

5 Kiểm tra, xác nhận kết quả và biện luận 8

IV Xây dựng lập luận trong giải bài tập 9

1 Xây dựng lập luận trong giải bài tập định tính 9

2 Xây dựng lập luận trong giải bài tập định lượng 10

V Lựa chọn và sử dụng bài tập trong dạy học vật lý 11

1 Lựa chọn bài tập 11

2 Sử dụng hệ thống bài tập: 12

PHẦN VẬN DỤNG 13

CHƯƠNG 1: HỆ THỐNG KIẾN THỨC CHƯƠNG V: DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU 13

I Suất điện động xoay chiều: 13

II Điện áp xoay chiều – Dòng điện xoay chiều 13

III Các giá trị hiệu dụng: 14

IV Đoạn mạch chỉ có R, chỉ có C, chỉ có L: 15

V Mạch có R, L, C mắc nối tiếp - Cộng hưởng điện 16

VI Máy phát điện: 18

VII Động cơ không đồng bộ 19

VIII Máy biến áp 19

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG BÀI TẬP VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP CHƯƠNG V DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU 21

I BÀI TẬP ĐỊNH TÍNH 21

II BÀI TẬP ĐỊNH LƯỢNG 25

CHƯƠNG 3: MỘT SỐ BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM RÈN LUYỆN 83

KẾT LUẬN 94

TÀI LIỆU THAM KHẢO 95

PHẦN MỞ ĐẦU

I Đặt vấn đề

Chúng ta đang sống trong sống trong thời đại của sự bùng nổ tri thức khoa học và công nghệ Xã hội mới phồn vinh ở thế kỉ 21 phải là một xã hội dựa vào tri thức, vào tư duy sáng tạo, vào tài năng sáng chế của con người Trong xã hội biến đổi nhanh chóng như hiện nay, người lao động cũng phải biết luôn tìm tòi kiến thức mới và trau dồi năng lực của mình cho phù hợp với sự phát triển của khoa học và kĩ thuật Lúc đó người lao động phải có khả năng

tự định hướng và tự học để thích ứng với đòi hỏi mới của xã hội Chính vì vậy, mục đích giáo dục hiện nay ở nước ta và trên thế giới không chỉ dừng lại ở việc truyền thụ cho học sinh những kiến thức, kĩ năng loài người đã tích lũy được trước đây, mà còn đặc biệt quan tâm đến việc bồi dưỡng cho họ năng lực sáng tạo ra những tri thức mới, phương pháp mới, cách giải quyết vấn đề mới sao cho phù hợp

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

Trong đó chương dòng điện xoay chiều là một dao động điện từ cưỡng bức, đổi chiều liên tục hằng trăm lần trong một giây, làm từ trường do nó sinh ra cũng thay đổi theo Chính điều

đó đã làm cho dòng điện xoay chiều có một số tác dụng to lớn mà dòng điện một chiều không có Do đó mà dòng điện xoay chiều được ứng dụng rộng rãi trong thực tế cuộc sống Chương “Dòng điện xoay chiều” là một trong những chương quan trong của chương trình vật lý 12 Việc nắm vững kiến thức, vận dụng kiến thức để giải các bài tập định tính, bài tập định lượng của chương này đối với học sinh thật không dễ dàng Chính vì vậy, đề tài “thiết

kế hệ thống bài giảng, giải bài tập vật lý (chương “Dòng điện xoay chiều” lớp 12 chương trình nâng cao)” sẽ giúp học sinh có một hệ thống bài tập, có phương pháp giải cụ thể của từng dạng với hướng dẫn giải chi tiết từng bài, từ đó giúp học sinh có thể hiểu rõ hơn về chương dòng điện xoay chiều Đồng thời thông qua việc giải bài tập, học sinh có thể được rèn luyện về kĩ năng giải bài tập, phát triển tư duy sáng tạo và năng lực tự làm việc của bản thân

II Mục đích nghiên cứu

Xây dựng hệ thống bài tập, hướng dẫn phương pháp giải các dạng bài tập của chương

“Dòng điện xoay chiều” Từ đó vạch ra tiến trình hướng dẫn hoạt động dạy học (gồm hoạt động của giáo viên và hoạt động của học sinh) nhằm giúp học sinh nắm vững kiến thức về chương này, trên cơ sở đó học sinh có thể tự lực vận dụng kiến thức để giải các bài tập cùng dạng theo phương pháp đã đưa ra

III Nhiệm vụ nghiên cứu

Nghiên cứu lý luận dạy học về bài tập vật lý để vận dụng vào hoạt động dạy học

Nghiên cứu nội dung chương “Dòng điện xoay chiều” chương trình sách giáo khoa vật lý

12 nâng cao nhằm xác định nội dung kiến thức cơ bản học sinh cần nắm vững và các kĩ năng giải bài tập cơ bản học sinh cần rèn luyện

Soạn thảo hệ thống bài tập của chương này, đưa ra phương pháp giải theo từng dạng, đề xuất tiến trình hướng dẫn học sinh giải bài tập trong hệ thống bài tập này

IV Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu lý luận về dạy học bài tập vật lý

Nghiên cứu chương trình vật lý trung học phổ thông: bao gồm sách giáo khoa vật lý 12, sách bài tập, một số sách tham khảo vật lý 12 về phần dòng điện xoay chiều

Lựa chọn các dạng bài tập trong sách giáo khoa, sách bài tập, sách tham khảo phù hợp với nội dung, kiến thức của chương

V Giới hạn nghiên cứu

Do hạn chế về thời gian, kiến thức và phương pháp giảng dạy thực tế nên hệ thống bài tập được lựa chọn còn mang tính chủ quan và chưa thật sự phong phú, nhất là phần bài tập định tính

Do chưa có kinh nghiệm về phương pháp giảng dạy nên tiến trình hướng dẫn học sinh giải

có thể vẫn chưa hay

Vật lý học là khoa học thực nghiệm, tuy nhiên trong đề tài vẫn chưa thể đưa ra các bài tập thực nghiệm, cũng như chưa thực hiện được phần thực nghiệm sư phạm

VI Các giai đoạn thực hiện đề tài

 Bước 1: Trao đổi với thầy hướng dẫn và nhận đề tài

 Bước 2: Viết đề cương

 Bước 3: Nghiên cứu cơ sở lý thuyết

 Bước 4: Nghiên cứu chương Dòng Điện Xoay Chiều vật lý 12 nâng cao và soạn giáo

án

 Bước 5: Chỉnh sửa, hoàn tất đề tài

 Bước 6: Bảo vệ luận văn

PHẦN LÝ LUẬN CHUNG

LÝ LUẬN CHUNG VỀ PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY BÀI TẬP

VẬT LÝ Ở TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG

I Những cơ sở lý luận của hoạt động giải bài tập vật lý phổ thông

1 Mục đích, ý nghĩa của việc giải bài tập

- Quá trình giải một bài tập vật lý là quá trình tìm hiểu điều kiện của bài toán, xem xét hiện tượng vật lý đề cập, dựa vào kiến thức vật lý để tìm ra những cái chưa biết trên cơ sở những cái đã biết Thông qua hoạt động giải bài tập, học sinh không những củng cố lý thuyết và tìm

ra lời giải một cách chính xác, mà còn hướng cho học sinh cách suy nghĩ, lập luận để hiểu rõ bản chất của vấn đề, và có cái nhìn đúng đắn khoa học Vì thế, mục đích cơ bản đặt ra khi giải bài tập vật lý là làm cho học sinh hiểu sâu sắc hơn những quy luật vật lý, biết phân tích

và ứng dụng chúng vào những vấn đề thực tiễn, vào tính toán kĩ thuật và cuối cùng là phát triển được năng lực tư duy, năng lực tư giải quyết vấn đề

- Muốn giải được bài tập vật lý, học sinh phải biết vận dụng các thao tác tư duy, so sánh, phân tích, tổng hợp, khái quát hóa…để xác định được bản chất vật lý Vận dụng kiến thức vật lý để giải quyết các nhiệm vụ học tập và những vấn đề thực tế của đời sống chính là thước đo mức độ hiểu biết của học sinh Vì vậy, việc giải bài tập vật lý là phương tiện kiểm tra kiến thức, kĩ năng của học sinh [3, tr 10]

2 Tác dụng của bài tập vật lý trong dạy học vật lý

2.1 Bài tập giúp cho việc ôn tập, đào sâu, mở rộng kiến thức

Trong giai đoạn xây dựng kiến thức, học sinh đã nắm được cái chung, cái khái quát của các khái niệm, định luật và cũng là cái trừu tượng Trong bài tập, học sinh phải vận dụng những kiến thức khái quát, trừu tượng đó vào những trường hợp cụ thể rất đa dạng, nhờ thế

mà học sinh nắm được những biểu hiện cụ thể của chúng trong thực tế Ngoài những ứng dụng quan trọng trong kĩ thuật, bài tập vật lý sẽ giúp học sinh thấy được những ứng dụng muôn hình, muôn vẻ trong thực tiễn của các kiến thức đã học

Các khái niệm, định luật vật lý thì rất đơn giản, còn biểu hiện của chúng trong tự nhiên thì rất phức tạp, bởi vì các sự vật, hiện tượng có thể bị chi phối bởi nhiều định luật, nhiều nguyên nhân đồng thời hay liên tiếp chồng chéo lên nhau Bài tập sẽ giúp luyện tập cho học sinh phân tích để nhận biết được những trường hợp phức tạp đó

Bài tập vật lý là một phương tiện củng cố, ôn tập kiến thức sinh động Khi giải bài tập, học sinh phải nhớ lại các kiến thức đã học, có khi phải sử dụng tổng hợp các kiến thức thuộc nhiều chương, nhiều phần của chương trình

2.2 Bài tập có thể là điểm khởi đầu để dẫn dắt đến kiến thức mới

Các bài tập nếu được sử dụng khéo léo có thể dẫn học sinh đến những suy nghĩ về một hiện tượng mới hoặc xây dựng một khái niệm mới để giải thích hiện tượng mới do bài tập phát hiện ra

2.3 Giải bài tập vật lý rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo vận dụng lý thuyết vào thực tiễn, rèn luyện thói quen vận dụng kiến thức khái quát

Bài tập vật lý là một trong những phương tiện rất quý báu để rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo vận dụng lý thuyết vào thực tiễn, rèn luyện thói quen vận dụng kiến thức khái quát đã thu nhận được để giải quyết các vấn đề của thực tiễn Có thể xây dựng nhiều bài tập có nội dung thực tiễn, trong đó học sinh phải biết vận dụng lý thuyết để giải thích hoặc dự đoán các hiện tượng xảy ra trong thực tiễn ở những điều kiện cho trước

2.4 Giải bài tập là một trong những hình thức làm việc tự lực cao của học sinh

Trongkhi làm bài tập, do phải tự mình phân tích các điều kiện của đầu bài, tự xây dựng những lập luận, kiểm tra và phê phán những kết luận mà học sinh rút ra được nên tư duy học sinh được phát triển, năng lực làm việc tự lực của họ được nâng cao, tính kiên trì được phát triển

2.5 Giải bài tập vật lý góp phần làm phát triển tư duy sáng tạo của học sinh

Việc giải bài tập vật lý đòi hỏi phải phân tích bài toán để tìm bản chất vật lý với mức độ khó được nâng dần lên giúp học sinh phát triển tư duy

Có nhiều bài tập vật lý không chỉ dừng lại trong phạm vi vận dụng những kiến thức đã học

mà còn giúp bồi dưỡng cho học sinh tư duy sáng tạo Đặc biệt là những bài tập giải thích hiện tượng, bài tập thí nghiệm, bài tập thiết kế dụng cụ rất có ích về mặt này

2.6 Giải bài tập vật lý để kiểm tra mức độ nắm vững kiến thức của học sinh

Bài tập vật lý cũng là một phương tiện có hiệu quả để kiểm tra mức độ nắm vững kiến thức của học sinh Tùy theo cách đặt câu hỏi kiểm tra, ta có thể phân loại được các mức độ nắm vững kiến thức của học sinh, khiến cho việc đánh giá chất lượng kiến thức của học sinh được chính xác [3, tr 2]

II Phân loại bài tập vật lý

1 Phân loại theo phương thức giải

1.1 Bài tập định tính

- Bài tập định tính là những bài tập mà khi giải học sinh không cần thực hiện các phép tính phức tạp hay chỉ làm những phép tính đơn giản, có thể tính nhẩm được Muốn giải những bài tập định tính, học sinh phải thực hiện những phép suy luận logic, do đó phải hiểu rõ bản chất của các khái niệm, định luật vật lý, nhận biết được những biểu hiện của chúng trong những trường hợp cụ thể Đa số các bài tập định tính yêu cầu học sinh giải thích hoặc dự đoán một hiện tượng xảy ra trong những điều kiện cụ thể

- Bài tập định tính làm tăng sự hứng thú của học sinh đối với môn học, tạo điều kiện phát triển óc quan sát ở học sinh, là phương tiện rất tốt để phát triển tư duy của học sinh, và dạy cho học sinh biết áp dụng kiến thức vào thực tiễn

1.2 Bài tập định lượng

- Bài tập định lượng là loại bài tập mà khi giải học sinh phải thực hiện một loạt các phép tính để xác định mối liên hệ phụ thuộc về lượng giữa các đại lượng và kết quả thu được là một đáp định lượng Có thể chia bài tập định lượng làm hai loại: bài tập tính toán tập dợt và bài tập tính toán tổng hợp

- Bài tập tính toán tập dợt: là loại bài tập tính toán đơn giản, trong đó chỉ đề cập đến một hiện tượng, một định luật và sử dụng một vài phép tính đơn giản nhằm củng cố kiến thức cơ bản vừa học, làm học sinh hiểu rõ ý nghĩa của các định luật và các công thức biểu diễn chúng

- Bài tập tính toán tổng hợp: là loại bài tập mà khi giải thì phải vận dụng nhiều khái niệm, định luật, nhiều công thức Loại bài tập này có tác dụng đặc biệt giúp học sinh đào sâu, mở rộng kiến thức, thấy rõ những mối liên hệ khác nhau giữa các phần của chương trình vật lý Ngoài ra bài tập tính toán tổng hợp cũng nhằm mục đích làm sáng tỏ nội dung vật lý của các định luật, quy tắc biểu hiện dưới các công thức Vì vậy, giáo viên cần lưu ý học sinh chú ý đến ý nghĩa vật lý của chúng trước khi đi vào lựa chọn các công thức và thực hiện phép tính toán

1.3 Bài tập thí nghiệm

- Bài tập thí nghiệm là bài tập đòi hỏi phải làm thí nghiệm để kiểm chứng lời giải lý thuyết hoặc để tìm những số liệu cần thiết cho việc giải bài tập Những thí nghiệm này thường là những thí nghiệm đơn giản Bài tập thí nghiệm cũng có thể có dạng định tính hoặc định lượng

- Bài tâp thí nghiệm có nhiều tác dụng về cả ba mặt giáo dưỡng, giáo dục, và giáo dục kĩ thuật tổng hợp, đặc biệt giúp làm sáng tỏ mối quan hệ giữa lý thuyết và thực tiễn

- Lưu ý: trong các bài tập thí nghiệm thì thí nghiệm chỉ cho các số liệu để giải bài tập, chứ không cho biết tại sao hiện tượng lại xảy ra như thế Cho nên phần vận dụng các định luật vật lý để lý giải các hiện tượng mới là nội dung chính của bài tập thí nghiệm

1.4 Bài tập đồ thị

- Bài tập đồ thị là bài tập trong đó các số liệu được dùng làm dữ kiện để giải phải tìm trong các đồ thị cho trước hoặc ngược lại, đòi hỏi học sinh phải biểu diễn quá trình diễn biến của hiện tượng nêu trong bài tập bằng đồ thị

- Bài tập đồ thị có tác dụng rèn luyện kĩ năng đọc, vẽ đồ thị, và mối quan hệ hàm số giữa các đại lượng mô tả trong đồ thị [5, tr 245]

2 Phân loại theo nội dung

Người ta dựa vào nội dung chia các bài tập theo các đề tài của tài liệu vật lý Sự phân chia như vậy có tính chất quy ước vì bài tập có thể đề cập tới những kiến thức của những phần khác nhau trong chương trình vật lý Theo nội dung, người ta phân biệt các bài tập có nội dung trừu tượng, bài tập có nội dung cụ thể, bài tập có nội dung thực tế, bài tập vui

- Bài tập có nội dung trừu tượng là trong điều kiện của bài toán, bản chất vật lý được nêu bật lên, những chi tiết không bản chất đã được bỏ bớt

- Bài tập có nội dung cụ thể có tác dụng tập dợt cho học sinh phân tích các hiện tượng vật lý

cụ thể để làm rõ bản chất vật lý

- Bài tập có nội dung thực tế là loại bài tập có liên quan trực tiếp tới đời sống, kỹ thuật, sản xuất và đặc biệt là thực tế lao động của học sinh, có tác dụng rất lớn về mặt giáo dục kĩ thuật tổng hợp

- Bài tập vui là bài tập có tác dụng làm giảm bớt sự khô khan, mệt mỏi, ức chế ở học sinh,

nó tạo sự hứng thú đồng thời mang lại trí tuệ cao [5, tr 247]

3 Phân loại theo yêu cầu rèn luyện kĩ năng, phát triển tư duy học sinh trong quá trình dạy học

Có thể phân biệt thành bài tập luyện tập, bài tập sáng tạo, bài tập nghiên cứu, bài tập

thiết kế

- Bài tập luyện tập: là loại bài tập mà việc giải chúng không đòi hỏi tư duy sáng tạo của học sinh, chủ yếu chỉ yêu cầu học sinh nắm vững cách giải đối với một loại bài tập nhất định đã được chỉ dẫn

- Bài tập sáng tạo: trong loại bài tập này, ngoài việc phải vận dụng một số kiến thức đã học, học sinh bắt buộc phải có những ý kiến độc lập, mới mẻ, không thể suy ra một cách logic từ những kiến thức đã học

- Bài tập nghiên cứu: là dạng bài tập trả lời những câu hỏi “tại sao”

- Bài tập thiết kế: là dạng bài tập trả lời cho những câu hỏi “phải làm như thế nào”

[6, tr 248]

4 Phân loại theo cách thể hiện bài tập: người ta phân biệt bài tập thành

- Bài tập bài khóa

- Bài tập lựa chọn câu trả lời đúng nhất trong các câu trả lời cho sẵn (test) Loại này có hạn chế là không kiểm tra được con đường suy nghĩ của người giải nhưng vẫn có hiệu quả nhất định trong việc kiểm tra trình độ kiến thức, kĩ năng,kĩ xảo của học sinh

5 Phân loại theo hình thức làm bài

5.1 Bài tập tự luận : đó là những bài yêu cầu học sinh giải thích, tính toán và hoàn

thành theo một logic cụ thể Nó bao gồm những loại bài đã trình bày ở trên

5.2 Bài tập trắc nghiệm khách quan : là loại bài tập cho câu hỏi và đáp án Các đáp án

có thể là đúng, gần đúng hoặc sai Nhiệm vụ của học sinh là tìm ra câu trả lời đúng nhất, cũng có khi đó là những câu bỏ lửng yêu cầu điền vào những chỗ trống để có câu trả lời đúng Bài tập loại này gồm:

- Câu đúng – sai: câu hỏi là một phát biểu, câu trả lời là một trong hai lựa chọn

- Câu nhiều lựa chọn: một câu hỏi, nhiều phương án lựa chọn, yêu cầu học sinh tìm câu trả lời đúng nhất

- Câu điền khuyết: nội dung trong câu bị bỏ lửng, yêu cầu học sinh điền từ ngữ hoặc công thức đúng vào chỗ bị bỏ trống

- Câu ghép hình thức: nội dung của các câu được chia thành hai phần, học sinh phải tìm các phần phù hợp để ghép thành câu đúng [5, tr 250]

III Phương pháp giải bài tập

Đốivới 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 công thức 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 các hiện 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 giúp học sinh nắm vững kiến thức mà còn rèn luyện kĩ năng suy luận logic, làm việc một cách khoa học, có kế hoạch Quá trình giải một bài tập vật lý thực chất là quá trình tìm hiểu điều kiện của bài 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 tính toán 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 phương pháp dạy bài tập một cách hiệu quả

Bài tập vật lý rất đa dạng, cho nên phương pháp giải cũng rất phong phú Vì vậy không thể chỉ ra được một phương pháp nào cụ thể mà có thể áp dụng để giải được tất cả bài tập Từ

sự phân tích như đã nêu ở trên, có thể vạch ra một dàn bài chung gồm các bước chính như sau:

1 Tìm hiểu đầu bài, tóm tắt các dữ kiện

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

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

2 Phân tích hiện tượng

- Nhận biết các dữ liệu đã cho trong đề bài có liên quan đến những kiến thức nào, 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 giai đoạn bị chi phối bởi những đặc tính nào, định luật nào Có như vậy học sinh mới hiểu rõ được bản chất của hiện tượng, tránh sự áp dụng máy móc công thức

3 Xây dựng lập luận

Thực chất của bước này là tìm quan hệ giữa ẩn số phải tìm với các dữ kiện đã cho Đối chiếu các dữ kiện đã cho và cái phải tìm liên hệ với nhau như thế nào, qua công thức, định luật nào để xác lập mối liên hệ Thành lập các phương trình nếu cần 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 lập luận 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, diễn đạt bằng một công thức

có chứa ẩn số Sau đó tiếp tục phát triển lập luận hoặc biến đổi công thức này theo các dữ kiện đã cho Cuối cùng đi đến công thức sau cùng chứa ẩn số và các dữ kiện đã cho

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

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

Đối với bài tập trắc nghiệm trách quan: cần nắm thật vững kiến thức trong sách giáo khoa, nếu không sẽ không nhận biết được trong các phương án để lựa chọn đâu là phương án đúng Để làm tốt bài thi trắc nghiệm, ta nên chia quỹ thời gian phù hợp với thời gian làm bài, đọc lướt qua toàn bộ câu trắc nghiệm câu nào chắc chắn thì trả lời luôn, và theo nguyên tắc

dễ làm trước, khó làm sau Quay lại những câu chưa làm, đọc kĩ lại phần đề và gạch dưới những chữ quan trọng, và không nên dừng lại tìm lời giải cho một câu quá lâu Cần lưu ý là không nên bỏ trống câu nào vì ta sẽ được xác suất ¼ số câu trả lời đúng trong số đó

4 Lựa chọn cách giải cho phù hợp

5 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 với điều kiện đầu bài tập hoặc không phù hợp với thực tế Việc biện luận này cũng là một cách để kiểm tra sự

đúng đắn của quá trình lập luận Đôi khi, nhờ sự biện luận 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 [3, tr 42]

IV Xây dựng lập luận trong giải bài tập

Xây dựng lập luận trong giải bài tập là một bước quan trọng của quá trình giải bài tập vật

lý Trong bước này, ta phải vận dụng những định luật vật lý, những quy tắc, những công thức để thiết lập mối quan hệ giữa đại lượng cần tìm, hiện tượng cần giải thích hay dự đoán với những dữ kiện cụ thể đã cho trong đầu bài Muốn làm được điều đó, cần phải thực hiện những suy luận logic hoặc những biến đổi toán học thích hợp Có rất nhiều cách lập luận tùy theo loại bài tập hay đặc điểm của từng bài tập Tuy nhiên, tất cả các bài tập mà ta đã nêu ra trong mục phân loại bài tập ở trên đều chứa đựng một số yếu tố của bài tập định tính và bài tập tính toán tổng hợp Dưới đây, ta xét đến phương pháp xây dựng lập luận giải hai loại bài tập đó [4, tr 15]

1 Xây dựng lập luận trong giải bài tập định tính

Bài tập định tính thường có hai dạng: giải thích hiện tượng và dự đoán hiện tượng sẽ xảy

ra

1.1 Bài tập giải thích hiện tượng

Giải thích hiện tượng thực chất là cho biết một hiện tượng và lý giải xem vì sao hiện tượng lại xảy ra như thế Nói cách khác là biết hiện tượng và phải giải thích nguyên nhân của nó Đối với học sinh, nguyên nhân đó là những đặc tính, những định luật vật lý Như vậy, trong các bài tập này, bắt buộc phải thiết lập được mối quan hệ giữa một hiện tượng cụ thể với một

số đặc tính của sự vật hiện tượng hay với một số định luật vật lý Ta phải thực hiện phép suy luận logic (luận ba đoạn), trong đó tiên đề thứ nhất là một đặc tính chung của sự vật hoặc định luật vật lý có tính tổng quát, tiên đề thứ hai là những điều kiện cụ thể, kết luận là hiện tượng nêu ra

Thông thường những hiện tượng thực tế rất phức tạp mà các định luật vật lý lại rất đơn giản, cho nên mới nhìn thì khó có thể phát hiện ra mối liên hệ giữa hiện tượng đã cho với những định luật vật lý đã biết Ngoài ra, ngôn ngữ dùng trong lời phát biểu các định nghĩa, định luật vật lý nhiều khi lại không hoàn toàn phù hợp với ngôn ngữ thông thường dùng để

mô tả hiện tượng Vì vậy cần phải mô tả hiện tượng theo ngôn ngữ vật lý và phân tích hiện tượng phức tạp ra các hiện tượng đơn giản chỉ tuân theo một định luật, một quy tắc nhất định

Có thể đưa ra một quy trình sau đây để định hướng cho việc tìm lời giải bài tập định tính giải thích hiện tượng:

 Tìm hiểu đầu bài, đặc biệt chú trọng diễn đạt hiện tượng mô tả trong đầu bài bằng ngôn ngữ vật lý (dùng các khái niệm vật lý thay cho khái niệm dùng trong đời sống hằng ngày)

 Phân tích hiện tượng

 Xây dựng lập luận:

- Tìm trong đầu bài những dấu hiệu có liên quan đến một tính chất vật lý, một định luật vật lý đã biết

- Phát biểu đầy đủ tính chất đó, định luật đó

- Xây dựng một luận ba đoạn để thiết lập mối quan hệ giữa định luật đó với hiện tượng đã cho, nghĩa là giải thích được nguyên nhân của hiện tượng Trong trường hợp hiện tượng phức tạp thì phải xây dựng nhiều luận ba đoạn liên tiếp [4, tr 16]

1.2 Bài tập dự đoán hiện tượng

Dự đoán hiện tượng thực chất là căn cứ vào những điều kiện cụ thể của đầu bài, xác định những định luật chi phối hiện tượng và dự đoán được hiện tượng gì xảy ra và xảy ra như thế nào Từ đó tìm quy luật chung chi phối hiện tượng cùng loại và rút ra kết luận Về mặt logic,

ta phải thiết lập một luận ba đoạn, trong đó ta mới biết tiên đề thứ hai (phán đoán khẳng định riêng), cần phải tìm tiên đề thứ nhất (phán đoán khẳng định chung) và kết kuận (phán đoán khẳng định riêng) [4, tr 17]

2 Xây dựng lập luận trong giải bài tập định lượng

Muốn giải được bài tập định lượng, trước hết phải hiểu rõ hiện tượng xảy ra, diễn biến của

nó từ đầu đến cuối Cho nên, có thể nói phần đầu của bài tập định lượng là một bài tập định tính Do đó, khi giải bài tập định lượng cần phải thực hiện bước 1 và 2 giống như khi giải bài tập định tính Riêng bước 3 về xây dựng lập luận, có thể áp dụng các công thức và những cách biến đổi toán học chặt chẽ, rõ ràng hơn

Có hai phương pháp xây dựng lập luận: phương pháp phân tích và phương pháp tổng hợp  Phương pháp phân tích: phương pháp phân tích bắt đầu bằng việc tìm một định luật, một quy tắc diễn đạt bằng một công thức có chứa đại lượng cần tìm và một vài đại lượng khác chưa biết Sau đó tìm những định luật, công thức khác cho biết mối quan hệ giữa những đại lượng chưa biết này với các đại lượng đã biết trong đầu bài Cuối cùng ta tìm được một công thức trong đó chỉ chứa đại lượng cần tìm với các đại lượng đã biết Thực chất của phương pháp phân tích là phân tích một bài toán phức tạp thành nhiều bài toán đơn giản hơn

 Phương pháp tổng hợp: việc giải bài tập bắt đầu từ những đại lượng đã cho trong điều kiện của bài tập Dựa vào các định luật, quy tắc vật lý, ta phải tìm những công thức chứa đại lượng đã cho và các đại lượng trung gian mà ta dự kiến có liên quan đến đại lượng phải tìm Cuối cùng ta tìm được một công thức chỉ chứa đại lượng phải tìm và những đại lượng đã biết

 Phối hợp phương pháp phân tích và phương pháp tổng hợp: trong thực tế giải bài tập, hai phương pháp trên không tách rời nhau, mà thường xen kẽ, hỗ trợ lẫn nhau

Phương pháp tổng hợp đòi hỏi người giải bài tập có kiến thức rộng rãi, kinh nghiệm phong phú để có thể dự đoán được con đường đi từ những dữ kiện trung gian, thoạt mới nhìn hình

như không có quan hệ gì chặt chẽ tới một kết quả có liên quan đến tất cả những điều đã cho Bởi vậy, ở giai đoạn đầu của việc giải bài tập thuộc một dạng nào đó, do học sinh chưa có nhiều kinh nghiệm, ta nên bắt đầu từ câu hỏi đặt ra trong bài tập rồi gỡ dần, làm sáng tỏ dần những yếu tố có liên quan đến đại lượng cần tìm, nghĩa là dùng phương pháp phân tích Trong những bài tập tính toán tổng hợp, hiện tượng xảy ra do nhiều nguyên nhân, trải qua nhiều giai đoạn, khi xây dựng lập luận có thể phối hợp hai phương pháp [4, tr 20]

V Lựa chọn và sử dụng bài tập trong dạy học vật lý

1 Lựa chọn bài tập

Hệ thống bài tập mà giáo viên lựa chọn phải thỏa mãn các yêu cầu sau:

- Bài tập phải đi từ dễ tới khó, từ đơn giản đến phức tạp (phạm vi và số lượng các kiến thức, kĩ năng cần vận dụng từ một đề tài đến nhiều đề tài, số lượng các đại lượng cho biết và các đại lượng cần tìm…) giúp học sinh nắm được phương pháp giải các loại bài tập điển hình

- Mỗi bài tập phải là một mắt xích trong hệ thống bài tập, đóng góp một phần nào đó vào việc củng cố, hoàn thiện và mở rộng kiến thức

- Hệ thống bài tập cần bao gồm nhiều thể loại bài tập: bài tập giả tạo và bài tập có nội dung thực tế, bài tập luyện tập và bài tập sáng tạo, bài tập cho thừa hoặc thiếu dữ kiện, bài tập mang tính chất ngụy biện và nghịch lý, bài tập có nhiều cách giải khác nhau và bài tập có nhiều lời giải tùy theo điều kiện cụ thể của bài tập mà giáo viên không nêu lên hoặc chỉ nêu lên một điều kiện nào đó mà thôi

Bài tập giả tạo: là bài tập mà nội dung của nó không sát với thực tế, các quá trình tự nhiên được đơn giản hóa đi nhiều hoặc ngược lại, cố ý ghép nhiều yếu tố thành một đối tượng phức tạp để luyện tập, nghiên cứu Bài tập giả tạo thường là bài tập định lượng, có tác dụng giúp học sinh sử dụng thành thạo các công thức để tính đại lượng nào đó khi biết các đại lượng khác có liên quan, mặc dù trong thực tế ta có thể đo nó trực tiếp được

Bài tập có nội dung thực tế: là bài tập có đề cập đến những vấn đề có liên quan trực tiếp tới đối tượng có trong đời sống, kĩ thuật Dĩ nhiên những vấn đề đó đã được thu hẹp và đơn giản hóa đi nhiều so với thực tế Trong các bài tập có nội dung thực tế, những bài tập mang nội dung kĩ thuật có tác dụng lớn về mặt giáo dục kĩ thuật tổng hợp Nội dung của các bài tập này phải thỏa mãn các yêu cầu:

- Nguyên tắc hoạt động của các đối tượng kĩ thuật nói đến trong bài tập phải gắn bó mật thiết với những khái niệm và định luật vật lý đã học

- Đối tượng kĩ thuật này phải có ứng dụng khá rộng rãi trong thực tiễn sản xuất của nước ta hoặc địa phương nơi trường đóng

- Số liệu trong bài tập phải phù hợp với thực tế sản xuất

- Kết quả của bài tập phải có tác dụng thực tế, tức là phải đáp ứng một vấn đề thực tiễn nào

đó

Khi ra cho học sinh những bài tập vật lý có nội dung kĩ thuật, cần có bài tập không cho đầy

đủ dữ kiện để giải, học sinh có nhiệm vụ phải tìm những dữ kiện đó bằng cách tiến hành các phép đo hoặc tra cứu ở các tài liệu

Bài tập luyện tập: được dùng để rèn luyện cho học sinh áp dụng các kiến thức đã học để giải từng loại bài tập theo mẫu xác định Việc giải những bài tập loại này không đòi hỏi tư duy sáng tạo của học sinh mà chủ yếu cho học sinh luyện tập để nằm vững cách giải đối với từng loại bài tập nhất định

Bài tập sáng tạo: là bài tập mà các dữ kiện đã cho trong đầu bài không chỉ dẫn trực tiếp hay gián tiếp cách giải Các bài tập sáng tạo có tác dụng rất lớn trong việc phát triển tính tự lực

và sáng tạo của học sinh, giúp học sinh nắm vững kiến thức chính xác, sâu sắc và mềm dẻo Bài tập sáng tạo có thể là bài tập giải thích một hiện tượng chưa biết trên cơ sở các kiến thức

đã biết Hoặc là bài tập thiết kế, đòi hỏi thực hiện một hiện tượng thực, đáp ứng những yêu cầu đã cho [4, tr 35]

2 Sử dụng hệ thống bài tập

- Các bài tập đã lựa chọn có thể sử dụng ở các khâu khác nhau của quá trình dạy học: nêu vấn đề, hình thành kiến thức mới củng cố hệ thống hóa, kiểm tra và đánh giá kiến thức kĩ năng của học sinh

- Trong tiến trình dạy học một đề tài cụ thể, việc giải hệ thống bài tập mà giáo viên đã lựa chọn cho học sinh thường bắt đầu bằng những bài tập định tính hay những bài tập tập dợt Sau đó học sinh sẽ giải những bài tập tính toán, bài tập đồ thị, bài tập thí nghiệm có nội dung phức tạp hơn Việc giải những bài tập tính toán tổng hợp, những bài tập có nội dung kĩ thuật với dữ kiện không đầy đủ, những bài tập sáng tạo có thể coi là sự kết thúc việc giải hệ thống bài tập đã được lựa chọn cho đề tài

- Cần chú ý cá biệt hóa học sinh trong việc giải bài tập vật lý, thộng qua các biện pháp sau + Biến đổi mức độ yêu cầu của bài tập ra cho các loại đối tượng học sinh khaac1 nhau, thể hiện ở mức độ trừu tượng của đầu bài, loại vấn đề cần giải quyết, phạm vi và tính phức hợp của các số liệu cần xử lý, loại và số lượng thao tác tư duy logic và các phép biến đổi toán học cần sử dụng, phạm vi và mức độ các kiến thức, kĩ năng cần huy động

+ Biến đổi mức độ yêu cầu về số lượng bài tập cần giải, về mức độ tự lực của học sinh trong quá trình giải bài tập [4, tr 42]

PHẦN VẬN DỤNG CHƯƠNG 1: HỆ THỐNG KIẾN THỨC CHƯƠNG V: DÒNG ĐIỆN

XOAY CHIỀU

I Suất điện động xoay chiều

Cho một khung dây dẫn phẳng có diện tích S quay đều với tốc độ góc  quanh một trục cố định vuông góc với các đường sức từ của một từ trường đều có cảm ứng từ B Theo định luật cảm ứng điện từ, trong khung dây xuất hiện một suất điện động biến đổi theo thời gian theo định luật dạng sin gọi tắt là suất điện động xoay chiều

1 Từ thông: gởi qua khung dây dẫn gồm N vòng dây có diện tích S quay trong từ trường đều B

II Điện áp xoay chiều – Dòng điện xoay chiều

1 Biểu thức điện áp tức thời

Nếu nối hai đầu khung dây với mạch ngoài thành mạch kín thì biểu thức điện áp tức thời ở

Xem khung dây có r2 0 thì u   e Eocos   t  o

Tổng quát: u U  ocos   t  u

Với Uo : điện áp cực áp (V)

u : pha ban đầu của u (rad)

 : tần số góc bằng vận tốc quay của khung (rad/s)

2 Biểu thức cường độ dòng điện tức thời

cos

iI t

Với Io : cường độ dòng điện cực đại (A)

i : pha ban đầu của i (rad)

Đại lượng:    u i gọi là độ lệch pha của u so với i

Nếu > 0 thì u sớm pha so với i

< 0 thì u trễ pha so với i

 = 0 thì u và i đồng pha

III Các giá trị hiệu dụng

- Cho dòng điện xoay chiều có cường độ i  Iocos  tchạy qua đoạn mạch chỉ có điện trở thuần R Công suất tỏa nhiệt tức thời (công suất tại thời điểm t bất kì) có công thức:

RI

- Đó cũng là công suất tỏa nhiệt trung bình trong thời gian t rất lớn so với chu kì, vì phần thời gian lẻ so với chu kì rất nhỏ, gây sai lệch không đáng kể Vậy nhiệt lượng tỏa ra trong thời gian t là:

 hay I U

R

 Biểu diễn bằng vectơ quay:

 hay

C

U I Z

 hay

L

U I Z

V Mạch có R, L, C mắc nối tiếp - Cộng hưởng điện

1 Độ lệch pha của điện áp so với cường độ dòng điện

1 tan L C





 thì > 0, cường độ dòng điện trễ pha so với điện áp giữa hai đầu đoạn mạch

- Nếu đoạn mạch có tính dung kháng, tức là 1

L

  thì < 0, cường độ dòng điện sớm pha so với điện áp giữa hai đầu đoạn mạch

2 Biểu thức định luật Ôm cho đoạn mạch RLC nối tiếp Tổng trở:

Tổng hợp các vectơ theo quy tắc đa giác:

4 Công suất của dòng điện xoay chiều Hệ số công suất:

Công suất tức thời: Cho dòng điện xoay chiều i  Iocos  t chạy qua mạch RLC nối tiếp,

có u U ocos t , thì công suất tức thời là:

cos cos

o o

pui U I t t hay p UI cosUIcos 2 t 

Công suất trung bình: PPUIcos (Với cos là hệ số công suất)

Cũng là công suất tỏa nhiệttrên R : PR = RI2

o

U U

U U

R Z

VI Máy phát điện:

1 Máy phát điện xoay chiều một pha:

Nguyên tắc hoạt động của máy phát điện xoay chiều là dựa trên hiện tượng cảm ứng

điện từ và đều có hai bộ phận chính là phần cảm và phần ứng

Giả sử tại t = 0, ta có  n B    ,  0

thì từ thông gửi qua mỗi vòng dây là:

1 BS cos  t ocos  t

Với o là từ thông cực đại qua mỗi vòng dây của máy phát điện

Suất điện động xoay chiều trong mỗi cuộn dây của máy phát điện là:

2 Máy phát điện xoay chiều ba pha

Đối với máy phát ba pha, ba cuộn dây phần ứng giống nhau và đặt lệch nhau 1200 trên một vòng tròn

Suất điện động trong ba cuộn dây của Stato:

3 2 cos

Nếu tải giống nhau đều là R thì dòng điện chạy qua các tải là:

1 ocos

i  I t

2

2 cos

Có hai cách mắc mạch điện ba pha là mắc hình sao và mắc hình tam giác

Công thức liên hệ giữa điện áp pha Up và điện áp dây Ud , dòng điện pha Ip và dòng điện dây Id như sau:

- Đối với mạng hình sao: Ud = 3Up và Id = Ip

- Đối với mạng hình tam giác: Ud = Up và Id = 3Ip

VII Động cơ không đồng bộ

Nguyên tắc hoạt động của động cơ không đồng bộ ba pha dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ và tác dụng của từ trường quay

Công suất tiêu thụ của động cơ điện ba pha bằng công suất tiêu thụ của ba cuộn dây stato

Hiệu suất của động cơ được xác định bằng tỉ số giữa cộng suất cơ học Pi mà động cơ sinh

ra và công suất tiêu thụ P của động cơ: Pi

H P



Công suất hao phí do tỏa nhiệt: P = 3I2R

Với R là điện trở thuần của mỗi cuộn dây trong stato

VIII Máy biến áp

Máy biến áp (biến thế) là thiết bị hoạt động dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ, dùng

để biến đổi điện áp xoay chiều mà không làm thay đổi tần số của nó Ta xét máy biến áp một pha:

2 2

N U k

 

Với U1 , N1 : điện áp, số vòng dây của cuộn sơ cấp

U2 , N2 : điện áp, số vòng dây của cuộn thứ cấp

Nếu k < 1 : máy biến áp là máy tăng áp

k > 1 : máy biến áp là máy hạ áp

Công suất vào (sơ cấp): P1 U I1 1cos 1U I1 1(xem cos11)

Công suất ra (thứ cấp) : P2  U I2 2cos 2 U I2 2 (xem cos2 1

Nếu hiệu suất của biến áp là 100% thì:

1 2

2 1

1 2 1 1 2 2

1 2

N N

Gọi R điện trở đường dây, P là công suất truyền đi, U là điện áp ở nơi phát, cos là hệ số

công suất của mạch điện thì công suất hao phí trên đường dây là:

2 2

U U

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG BÀI TẬP VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI

TẬP CHƯƠNG V DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU

Đối với máy biến áp hàn điện, cuộn dây thứ cấp có tiết diện lớn hơn cuộn sơ cấp, vì sao?

2 Hướng dẫn giải và giải [ 2, tr 15]

Bài 1:

Tiến trình hướng dẫn học sinh giải:

Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh

- Hãy so sánh giá trị điện tích trên hai bản tụ

điện

- Nếu điện tích trên bản tụ M tăng thì điện

tích trên bản tụ điện N có thay đổi không?

- Điện tích trên hai bản tụ điện luôn bằng nhau về độ lớn và trái dấu nhau

- Điện tích trên hai bản tụ điện bằng nhau và trái dấu nên nếu điện tích trên bản tụ điện M tăng bao nhiêu lần thì điện tích trên bản tụ điện N giảm bấy nhiêu lần

u

A B

M N C

- Như vậy, lượng điện tích chạy trên dây nối

A với M và trên dây nối N với B bằng nhau

Do đó, cường độ dòng điện chạy trên hai

dây nối này có mối quan hệ như thế nào?

- Cường độ dòng điện chạy trên hai dây nối

AM và NB bằng nhau

Bài giải:

Điện tích trên hai bản tụ luôn bằng nhau về độ lớn và trái dấu nên trong mỗi khoảng thời gian bất kì, điện tích bản tụ M tăng lên bao nhiêu thì điện tích bản tụ N lại giảm đi bấy nhiêu Do đó, lượng điện tích chạy trên dây nối A với M và trên dây nối N với B bằng nhau, suy ra cường độ dòng điện chạy trên hai dây nối này bằng nhau

Giải thích:

Khi rút lõi sắt ra khỏi cuộn dây, độ tự cảm L của cuộn dây giảm ZL giảm Tổng trở toàn mạch giảm do U không thay đổi nên I = tăng Vì vậy, độ sáng của bóng đèn sẽ tăng lên

Bài 3:

Tiến trình hướng dẫn học sinh giải:

Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh

- Trong thực tế mạch LC có tiêu thụ điện

năng hay không?

Có 2 nguyên nhân:

- Thực tế trong cuộn dây có điện trở nên có

sự tỏa nhiệt Do đó mạch vẫn tiêu thụ điện năng

Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh

- Ban đầu khi chưa rút lõi sắt, mắc A, B với

nguồn điện xoay chiều thì có hiện tượng gì

xảy ra?

- Khi rút lõi sắt ra khỏi cuộn dây, thì độ tự

cảm của cuộn dây có thay đổi không?

- Độ tự cảm L thay đổi thì cường độ dòng

điện trong mạch thay đổi như thế nào?

- Mắc A, B với nguồn điện xoay chiều thì bóng đèn Đ sẽ sáng

- Vì lõi sắt sẽ tạo ra độ từ thẩm lớn nên khi rút lõi sắt ra khỏi cuộn dây thì độ tự cảm của cuộn dây sẽ giảm

- L giảm  ZL giảm 

L

U I Z

Vì vậy độ sáng của bóng đèn tăng lên

- Nguyên nhân 1: Trong thực tế cuộn dây

vẫn có r nhỏ, dây nối có rd nên có sự tỏa

nhiệt Do đó mạch vẫn tiêu thụ điện năng

- Nguyên nhân 2:

+ Dòng điện chạy qua mạch L nối tiếp C có

chiều ổn định hay thay đổi?

- Khi dòng điện qua cuộn cảm L biến thiên

liên tục sẽ dẫn đến kết quả gì?

- Vậy dòng điện xoay chiều chạy qua tụ

điện có bức xạ ra sóng điện không? Giải

thích?

- Rút ra kết luận gì?

+ Vì dòng điện chạy qua mạch L nối tiếp C

là dòng điện xoay chiều nên có chiều thay đổi theo thời gian

- Dòng điện xoay chiều qua L biến thiên liên tục làm từ trường biến thiên  xuất hiện điện trường biến thiên  bức xạ ra sóng điện từ

- Vì điện tích của C biến thiên làm điện trường biến thiên tạo ra từ trường biến thiên  bức xạ ra sóng điện từ

- Vì mạch điện xoay chiều L nối tiếp C tiêu thụ điện trong mạch để phát ra bức xạ sóng điện từ nên trong thực tế có tiêu thụ điện năng

Bài giải:

Có 2 nguyên nhân:

- Trong thực tế cuộn dây vẫn có r nhỏ, dây nối có rd nên có sự tỏa nhiệt

- Dòng điện xoay chiều qua L tạo ra từ trường biến thiên làm xuất hiện điện trường biên thiên  bức xạ ra sóng điện từ

Điện tích của C biến thiên làm điện trường biến thiên tạo ra từ trường biến thiên  bức xạ

ra sóng điện từ

Vậy mạch xoay chiều LC với L thuần cảm vẫn tiêu thụ điện năng

Bài 4:

Tiến trình hướng dẫn học sinh giải:

Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh

- Thế nào là một mạch dao động ? - Mạch dao động là một mạch điện kín

gồm một tụ điện có điện dung C đã được tích điện, mắc nối tiếp với một cuộn cảm thuần có độ tự cảm L, có tần số góc riêng

- Vậy mạch xoay chiều RLC nối tiếp có

phải là mạch dao động không?

- Chú ý: mạch xoay chiều RLC có tần số

thấp (50Hz) nên năng lượng bé, mạch dao

động kín, điện từ trường của nó vì vậy khó

bức xạ và không truyền đi xa được

- Mạch RLC nối tiếp cũng có tần số góc

o

LC

vào nguồn điện xoay chiều thì bị nguồn xoay chiều gây dao động cưỡng bức, tụ điện được tích điện rồi lại phóng điện nên

Bài giải:

Mạch xoay chiều RLC nối tiếp cũng có tần số riêng 1

o

LC

chiều gây dao động cưỡng bức Vì có E 

biến thiên nên cũng có B 

biến thiên Vậy có thể

coi nó như một mạch dao động

Chỉ khác là vì có tần số thấp (50Hz) nên năng lượng bé, mạch dao động kín, điện từ trường của nó vì vậy khó bức xạ và truyền đi xa

Bài 5:

Tiến trình hướng dẫn học sinh giải:

Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh

- Máy biến áp cấu tạo gồm những phần nào?

- Công suất của dòng điện trong mạch sơ

cấp P1 và thứ cấp P2 có biểu thức thế nào?

Khi nào thì có thể xem P1 = P2?

- Đối với máy biến áp hàn điện (máy hạ áp),

cường độ dòng điện trong mạch thứ cấp và

- Máy biến áp cấu tạo gồm hai cuộn dây có

số vòng khác nhau được cuốn trên một lõi sắt kín gồm các lá thép ghép cách điện với nhau Cuộn thứ nhất nối với nguồn điện xoay chiều gọi là cuộn sơ cấp, cuộn thứ hai nối với tải tiêu thụ gọi là cuộn thứ cấp

- Mạch sơ cấp: P1 = U1I1 Mạch thứ cấp: P2 = U2I2 Nếu hao phí điện năng trong máy biến áp không đáng kể thì có thể coi P1 = P2

- Máy biến áp hàn điện là máy hạ áp nên

U2< U1  I2> I1 dây của cuộn thứ cấp lớn

sơ cấp có mối liên hệ gì? Rút ra kết luận về

tiết diện của dây?

có tiết diện lớn hơn dây của cuộn sơ cấp

Bài giải:

Nếu hao phí điện năng trong máy biến áp không đáng kể thì có thể coi công suất của dòng điện trong mạch sơ cấp và trong mạch thứ cấp là bằng nhau

P1 = P2 , tức là U1I1 = U2I2

Với máy biến áp hàn điện (máy hạ áp) thì U2< U1 nên I2> I1

Suy ra, cuộn dây thứ cấp có tiết diện lớn hơn cuộn dây sơ cấp

II.BÀI TẬP ĐỊNH LƯỢNG

1 Bài tập [2, tr 30]

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

có hướng của B

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: Khung dây gồm N = 250 vòng quay đều trong từ trường đều có cảm ứng từ B =

2.10-2T Vectơ cảm ứng từ B vuông góc với trục quay của khung Diện tích của mỗi vòng dây là S = 400cm2 Biên độ của suất điện động cảm ứng trong khung là Eo  4  (V)

12,56

Chọn gốc thời gian (t = 0) lúc pháp tuyến của khung song song và cùng chiều với B

a Viết biểu thức của suất điện động cảm ứng e theo t

b Xác định giá trị của suất điện động cảm ứng ở thời điểm 1

điện qua mạch có dạng i  3cos100  t (A)

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

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

Bài 4: Cho mạch điện như hình vẽ Biết 1

a Tìm số chỉ của các dụng cụ đo

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

Bài 5: Cho mạch điện xoay chiều như hình vẽ Biết R = 50, 1

L



 H Đặt vào hai đầu

đoạn mạch một điện áp xoay chiều u  220 2 cos100  t (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 6: Cho mạch điện xoay chiều như hình

R1 = 4,

2 1

108

Bài 8: Điện áp hai đầu một đoạn mạch là 120 2 cos 100

Bài 9: Cho mạch như trên hình vẽ của bài 2 Tụ điện có điện dung

R = 100 Điện áp hai đầu đoạn mạch có biểu thức u  U 2 cos100  t(V) Cuộn dây có

độ tự cảm L thay đổi Điều chỉnh L = Lo thì công suất của mạch cực đại và bằng 484W

a Hãy tính Lo và U

b Viết biểu thức cường độ dòng điện trong mạch

Bài 10: Cho mạch điện như hình vẽ Điện áp giữa hai đầu AB ổn định có biểu thức

200cos100

u   t(V) Cuộn dây thuần cảm kháng có độ tự cảm L thay đổi được, điện trở R

= 100, tụ điện có điện dung

 (F) Xác định L sao cho điện áp đo được giữa hai

điểm M và B đạt giá trị cực đại, tính hệ số công suất của mạch điện khi đó

Bài 11: Cho mạch điện xoay chiều như hình vẽ Đặt vào hai đầu đoạn mạch AB một điện

áp u AB 100 3 cost(V) ( thay đổi được) Khi  1 thì UR = 100V ; U  C 50 2V ;

L



 H và UL> UC Tính UL và chứng tỏ đó là giá trị cực đại của UL

Bài 12: Cho mạch điện như hình vẽ Điện áp giữa hai đầu đoạn mạch có biểu thức là

200 2 sin100

MN

u  t(V) Cường độ dòng điện i nhanh pha hơn điện áp hai đầu đoạn mạch X là hộp kín chứa cuộn thuần cảm hoặc tụ điện R là biến trở Điều chỉnh R thấy công suất của mạch cực đại khi I  2A Xác định phần tử điện trong X và giá trị của nó

Bài 13: Cho mạch điện như hình vẽ Tụ điện C1 có điện dung thay đổi được Điện trở R1 = 100, cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm L1 = 0,318H Hộp kín X chứa hai trong ba phần tử điện (thuần Ro, thuần Lo, thuần Co) Đặt vào hai đầu đoạn mạch AB điện áp xoay chiều có

Bài 14: Cho đoạn mạch AB như hình vẽ Mỗi hộp X và Y chỉ chứa hai trong ba phần tử:

điện trở thuần, cuộn dây thuần cảm và tụ điện mắc nối tiếp Các vôn kế V1, V2 và ampe kế

đo được cả dòng xoay chiều và một chiều, điện trở các vôn kế rất lớn, điện trở ampe kế

không đáng kể Khi mắc vào hai điểm A và M hai cực của nguồn điện một chiều, ampe kế

chỉ 2A, V1 chỉ 60V Khi mắc A và B vào nguồn điện xoay chiều, tần số 50Hz thì ampe kế

chỉ 1A, các vôn kế chỉ cùng giá trị 60V nhưng uAM và uMB lệch pha nhau

2



Hai hộp X và

Y chứa những phần tử nào? Tính giá trị của chúng

Bài 15: Cho mạch điện như hình vẽ Cuộn dây thuần cảm, điện trở ampe kế không đáng

kể, điện trở vôn kế rất lớn Đặt vào hai đầu AB một điện áp u AB 120 2 cos100t(V) Khi

Bài 16: Cho mạch điện xoay chiều có sơ đồ như hình Đặt điện áp xoay chiều có tần số

50Hz vào hai đầu M,Q của đoạn mạch thì vôn kế nhiệt chỉ 90V, RV =  Khi đó uMN lệch pha 150o và uMP lệch pha 30o so với uNP Đồng thời UMN = UMP = UPQ Cho biết điện trở

thuần của đoạn mạch PQ là R = 30

a Hỏi cuộn dây có điện trở thuần không? Giải thích

b Tính UMQ và hệ số tự cảm L của cuộn dây

Bài 17: Máy phát điện xoay chiều một pha mà phần cảm gồm hai cặp cực và phần ứng

gồm 4 cuộn dây giống hệt nhau mắc nối tiếp, có suất điện động hiệu dụng là 120V và tần số 50Hz, Hãy tính số vòng mỗi cuộn dây, biết từ thông cực đại qua mỗi vòng là 5.10-3Wb

Bài 18: Mạng điện ba pha có điện áp pha Up = 120V có tải tiêu thụ mắc thành hình sao Tính cường độ dòng điện trong các dây pha và dây trung hòa nếu các tải tiêu thụ trên A, B,

C là điện trở thuần RA = RB = 12 ; RC = 24

Bài 19: Một đường dây tải điện xoay chiều một pha đến nơi tiêu thụ ở xa 6 km Giả thiết

dây dẫn làm bằng nhôm có điện trở suất  = 2,5.10-8m và có tiết diện 0,5cm2 Điện áp và công suất truyền đi ở trạm phát điện lần lượt là U = 6 kV, P = 540 kW Hệ số công suất của mạch điện là cos = 0,9 Hãy tìm công suất hao phí trên đường dây và hiệu suất truyền tải

điện

Bài 20: Máy phát điện xoay chiều một pha cung cấp công suất P1 = 2 MW Điện áp giữa hai cực là U1 = 2000V Dòng điện đưa vào cuộn sơ cấp máy biến áp có hiệu suất H = 97,5% Cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp có số vòng dây tương ứng là N1 = 160 vòng và N2 = 1200 vòng Dòng điện thứ cấp được truyền tải đến nơi tiêu thụ bằng dây dẫn có R = 10 Hãy tính điện áp, công suất nơi tiêu thụ và hiệu suất truyền tải điện

2 Hướng dẫn giải và giải [2, tr 40]

- Vectơ pháp tuyến của khung n trùng với B lúc t = 0  = 0

- Có o, ,  viết được biểu thức từ thông 

- Tìm Eo = o 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 n trùng

B



 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

-    B n   ,   0

-   ocos   t   

chưa biết

- Có o, ,  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

o

T n

- Chọn gốc thời gian t = 0 lúc pháp tuyến n

của khung song song và cùng chiều với  B

0



 

- Tìm  biểu thức suất điện động cảm ứng tức thời e theo t

- Có t thay vào biểu thức e

 giá trị e

Tiến trình hướng dẫn học sinh giải:

Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh

- Đề bài chưa cho  và cho Eo Làm thế nào

để tìm ?

- Chọn gốc thời gian t = 0 lúc pháp tuyến n

của khung song song và cùng chiều với B 

o

E NBS

5

2 6

k t

( )

24 10

k s t

k s

- Tìm U0R, U0L, U0C, Uo và xác định góc lệch pha  tương ứng  Biểu thức uR, uL, uC, u

Tiến trình hướng dẫn học sinh giải:

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