Giáo án chương 3

− Tương tự: Suất điện động hiệu dụng E của một nguồn điện xoay chiều có biểu thức như thế nào?. − Hiệu điện thế hiệu dụng ở hai đầu một đoạn mạch xoay chiều có biểu thức như thế nào?. Tạ

1 Kiến thức: Nắm được các khái niệm hiệu điện thế dao động điều

hoà và dòng điện xoay chiều Nắm được định nghĩa cường độ hiệu dụngcủa dòng điện xoay chiều và độ lớn cường độ hiệu dụng, suất điệnđộng hiệu dụng, hiệu điện thế hiệu dụng

2 Kỹ năng: Vận dụng tốt cách hình thành suất điện động xoay chiều dao

động điều hoà

3 Thái độ: Học sinh tích cực chủ động, nghiêm túc, chính xác trong nghiên

cứu khoa học

II PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY: Nêu vấn đề, học sinh chủ động và tích

cực nghiên cứu

III CHUẨN BỊ GIÁO CỤ:

1 Giáo viên: Mô hình máy phát điện xoay chiều, điện kế nhạy.

2 Học sinh: Kiến thức về hiện tượng cảm ứng điện − từ

IV TIẾN TRÌNH BÀI DẠY:

1 ỔN ĐỊNH LỚP - KIỂM TRA SĨ SỐ:

Lớp

Vắng (P−

K)

2 KIỂM TRA BÀI CŨ: Hãy nêu hiện tượng cảm ứng điện từ? Phát biểu

định luật Lenxơ cho hiện tượng cảm ứng điện từ?

3 NỘI DUNG BÀI MỚI:

3.1 Đặt vấn đề: Điện khí hoá là một yếu tố phát triển nền kinh tế

quốc dân, là chỉ số đo quốc tế về nền kinh tế phát triển của một đấtnước Trong chương 3 giúp các em hiểu về dòng điện xoay chiều và các bàitoán ứng dụng trong thực tế Bài học hôm nay giúp các em hiểu về cáchtạo ra dòng điện xoay chiều và các đặc trưng của nó

3.2 Triển khai bài:

TIẾT

17

HOẠT ĐỘNG THẦY & TRÒ NỘI DUNG KIẾN THỨC

− Giáo viên giới thiệu dụng cụ

và hình vẽ rồi cùng học sinh

làm thí nghiệm

− Hãy mô tả dụng cụ như thế

nào?

− Chọn t=0 pháp tuyến On của

khung dây trùng phương với từ

trường Từ thông qua mỗi

vòng dây lúc đó có biểu thức

như thế nào?

− Tại thời điểm t bất kì, vòng

dây quay với vận tốc góc ω thì

từ thông qua mỗi vòng dây có

biểu thức như thế nào?

− Suất điện động cảm ứng

qua mỗi vòng dây có độ lớn

như thế nào?

− Phát biểu định luật Lenxơ và

nêu biểu thức suất điện

x ' x

B⊥ với vận tốc góc ω(rad/s)

− Giả sử tại thời điểm t=0 khi

) rad ( ) B

; n ( =0 thì từ thông qua mỗi vòngdây là Φ0=B.S(Wb)

− Tại thời điểm t bất kì, ( n ; B )= ωt ( rad )

thì từ thông qua mỗi vòng dây là

Φ=B.S.cosωt (Wb)

− Từ thông qua mỗi vòng dây biến thiêntheo thời gian và trong mỗi vòng dây xuấthiện một suất điện động cảm ứng cóđộ lớn: e t

HOẠT ĐỘNG THẦY & TRÒ NỘI DUNG KIẾN THỨC

− Trong khoảng thời gian ∆t vô

cùng nhỏ thì suất điện động

qua mỗi vòng dây có biểu

thức như thế nào?

− Khung dây có N vòng dây nên

suất điện động cảm ứng của

cả khung dây có biểu thức

như thế nào?

− Nhận xét biểu thức (1.4) khi

ω, N, B, S là những lượng

không đổi?

− Nếu nối hai điểm A,B của

khung dây với mạch ngoài thì

ở mạch ngoài có dòng điện

hay không?

− Khung dây đóng vai trò như

thế nào trong mạch kín?

− Suất điện động e của

nguồn điện biến thiên điều

hoà với tần số góc ω, thì

hiệu điện thế mà nó gây ra ở

mạch ngoài biến thiên như

thế nào?

− Chọn điều kiện như thế

nào để có pha ban đầu bằng

nhiều vòng dây mắc nối tiếp

để tạo ra một suất điện

động đủ lớn

− Hiệu điện thế ở hai đầu

khung dây đã tạo ra trong

mạch một dòng điện dao

động cưỡng bức có tần số

góc bằng ω và được mô tả

như thế nào?

− Độ lệch pha ϕ giữa cường

độ dòng điện i và hiệu điện

thế u phụ thuộc điều kiện

gì?

− Cường độ dòng điện trong

mạch không phân nhánh có giá

trị như thế nào?

− Dòng điện trong mạch được

mô tả như thế nào?

− Trong thực tế có những

dòng điện đổi chiều nhưng

không điều hoà, nên khi nói

− Xét sự biến thiên của từ thông Φ trongkhoảng thời gian ∆t vô cùng nhỏ thì:

với ω, N, B, S là những lượng không đổi

− Vậy: suất điện động trong khung dây

biến thiên điều hoà theo thời gian với tần số góc ω

− Nếu nối hai điểm A,B của khung dây vớimạch ngoài, sẽ có một dòng điện chạytrong mạch khép kín Phần ngoài khungdây là mạch tiêu thụ Khung dây đóng vaitrò một máy phát điện, và suất điệnđộng cảm ứng e là suất điện động củanguồn điện

− Suất điện động e của nguồn điện biếnthiên điều hoà với tần số góc ω, hiệuđiện thế nó gây ra ở mạch ngoài cũngbiến thiên điều hoà với cùng tần số góc

ω

− Chọn điều kiện ban đầu thích hợp

thì phương trình hiệu điện thế có dạng:

u=U 0 sinωt (V) (1.5)

trong đó: u là hiệu điện thế tức thời

U0 là hiệu điện thế cực đại

ω là tần số góc, bằng vận tốc góccủa khung quay

2 Dòng điện xoay chiều:

− Hiệu điện thế dao động điều hoà:

u=U 0 sinωt (V) (2.1)

tạo ra trong mạch một dòng điện daođộng cưỡng bức có tần số góc bằng ω:

i=I 0 sin(ωt+ϕ) (A) (2.2)

− Giữa cường độ dòng điện i và hiệuđiện thế u có một độ lệch pha ϕ phụthuộc tính chất mạch điện

− Điện trường truyền trong các dây dẫnvới vận tốc rất lớn, gần bằng vận tốcánh sáng, nên tại thời điểm nhất định,điện trường ở mọi điểm trên các mạchđiện không phân nhánh là như nhau, do đó

cường độ dòng điện ở mọi điểm trên mạch không phân nhánh là như nhau.

− Dòng điện được mô tả bằng biểuthức:

i=I 0 sin(ωt+ϕ) (A)

là một dòng điện biến thiên điều hoàgọi là dòng điện xoay chiều

− Chú ý: Trong thực tế có những dòng

điện đổi chiều nhưng không điều hoà,

dòng điện xoay chiều là dòng

điện dao động điều hoà nên khi nói dòng điện xoay chiều là dòngđiện dao động điều hoà

HOẠT ĐỘNG THẦY & TRÒ NỘI DUNG KIẾN THỨC

− Nêu các tác dụng của dòng

điện mà các em đã học ở lớp

11?

− Nêu biểu thức định luật

Jun−Lenxơ về nhiệt lượng toả

ra trên vật dẫn?

− Một dòng điện không đổi I

khi đi qua điện trở thuần R

trong khoảng thời gian t thì nó

cũng toả ra nhiệt lượng Q

nhận xét như thế nào về tác

dụng toả nhiệt của dòng

điện xoay chiều?

− Cường độ dòng điện I xác

định bằng (3.3) được gọi là

gì?

− Hãy nêu định nghĩa cường

độ hiệu dụng của dòng điện

xoay chiều như thế nào?

− Tương tự: Suất điện động

hiệu dụng E của một nguồn

điện xoay chiều có biểu thức

như thế nào?

− Hiệu điện thế hiệu dụng ở

hai đầu một đoạn mạch xoay

chiều có biểu thức như thế

nào?

− Muốn đo cường độ dòng

điện và hiệu điện thế của

các mạch điện xoay chiều

dùng ampe kế và vôn kế

khung quay được không? Tại

2

2 0

= (3.1)

− Nếu có một dòng điện không đổi I saocho khi đi qua điện trở thuần R như trêntrong khoảng thời gian t như trên, nó cũngtoả ra nhiệt lượng Q như trên, thì có hệthức: Q=RI2t (3.2)

− So sánh hai hệ thức (3.1) và (3.2) tathấy:

I

I I

0 2

2

− Xét về tác dụng toả nhiệt trong mộtthời gian dài thì dòng điện xoay chiềui=I0sin(ωt+ϕ) tương đương với một dòngđiện không đổi có cường độ:

− Định nghĩa: Cường độ hiệu dụng của

dòng điện xoay chiều bằng cường độ của một dòng điện không đổi mà nếu chúng lần lượt đi qua một điện trở trong những thời gian như nhau thì chúng toả ra những nhiệt lượng bằng nhau Cường

độ hiệu dụng có độ lớn bằng cườngđộ cực đại chia cho 2

− Tương tự: Suất điện động hiệu dụng

E của một nguồn điện xoay chiều:

− Nguyên tắc cấu tạo của các máy đo:dựa trên những tác dụng mà độ lớn tỉlệ với I2

4 CỦNG CỐ: Nhắc lại các biểu thức i và u; nhắc lại các giá trị hiệu

dụng

5 DẶN DÒ: Làm bài tập 4 trong sách giáo khoa và học bài cũ

3 Thái độ: Học sinh nghiêm túc, tích cực, tự giác, chủ động trong nghiên

cứu khoa học

II PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY: Nêu vấn đề, học sinh chủ động và tích

cực nghiên cứu

III CHUẨN BỊ GIÁO CỤ:

1 Giáo viên: Nguồn điện xoay chiều, biến thế, điện trở, tụ điện, cuộn dây,

khóa K, bóng đèn, dây nối, bảng điện

2 Học sinh: Pin, dây nối, bảng điện.

IV TIẾN TRÌNH BÀI DẠY:

1 ỔN ĐỊNH LỚP - KIỂM TRA SĨ SỐ:

LớpVắng(P−K)

2 KIỂM TRA BÀI CŨ: Hiệu điện thế xoay chiều là gì? Thế nào là dòng

điện xoay chiều?

− Định nghĩa cường độ dòng điện hiệu dụng của dòng điện xoay chiều?

3 NỘI DUNG BÀI MỚI:

3.1 Đặt vấn đề: Giữa cường độ dòng điện và hiệu điện thế có độ

lệch pha như thế nào? Định luật Ôm áp dụng cho dòng điện xoay chiều nhưthế nào? Đó là một phần kiến thức mà bài học hôm nay nghiên cứu

3.2 Triển khai bài:

TIẾT

18&1

9

HOẠT ĐỘNG THẦY & TRÒ NỘI DUNG KIẾN THỨC

− Hiệu ứng Jun là gì? Đoạn

mạch chỉ chứa R sẽ có hiện

− Nêu biếu thức định luật Ôm

cho đoạn mạch chỉ chứa R

như thế nào?

− Nhận xét quan hệ giữa các

giá trị I0 và U0, R như thế

nào?

− Nhận xét về độ lệch pha

giữa u với i trong đoạn mạch

điện xoay chiều chỉ chứa R?

− Nêu cách biểu diễn vectơ

quay?

0 U0 I0 (∆)

A DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU TRONG ĐOẠN MẠCH

CHỈ CÓ ĐIỆN TRỞ THUẦN R:

1 Quan hệ giữa dòng điện và hiệu điện thế:

− Xét đoạn mạch AB chứa R có

u=U 0 sinωt(V)

+ Trong khoảng thời gian ∆t vô cùng nhỏ coi

∆i=0+ Biếu thức định luật Ôm cho đoạn mạchtại một thời điểm t bất kỳ:

) A ( sin I ) A ( sin R

U R

− Nhận xét: hiệu điện thế giữa hai đầu

đoạn mạch chỉ chứa R biến thiên điều

hòa cùng pha với dòng điện

− Giản đồ véctơ:

+ Trục Ox là trục dòng điện: i=I 0 sinωt(A)

HOẠT ĐỘNG THẦY & TRÒ NỘI DUNG KIẾN THỨC

− Nêu cấu tạo của tụ điện

và các đặc trưng của tụ điện

C?

− Hãy nhận xét thí nghiệm?

− Nêu vai trò của tụ điện C

trong mạch điện xoay chiều

và đối với dòng điện không

đổi?

− Đại lượng vật lý đặc trưng

cản trở dòng điện gọi là gì?

− Hãy mô tả mạch điện sau:

A a b B

− Điện lượng q của tụ điện C

ở thời điểm t bằng bao nhiêu?

− Nêu định nghĩa và biểu

thức cường độ dòng điện?

− Trong ∆t vô cùng nhỏ thì

cường độ dòng điện i=?

− Tính i=q'(t)=?

− Nhận xét giá trị của cường

độ dòng điện và so sánh pha

cường độ dòng điện với hiệu

điện thế hai đầu A,B như thế

nào?

có độ lệch pha giữa u và i là

) rad ( ) U

; I ( 0 0 =0

= ϕ

B DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU TRONG ĐOẠN MẠCH

CHỈ CÓ TỤ ĐIỆN:

1 Tác dụng của tụ điện đối với dòng điện xoay chiều:

1.1 Với một hiệu điện thế xoay chiều giữa hai điểm A và B:

− Đóng khoá K vào M đèn Đ sáng bìnhthường

− Đóng khoá K vào N đèn Đ sáng yếu hơntrước

1.2 Với một hiệu điện thế không đổi:

− Đóng khoá K vào N đèn Đ không sáng lên

được

1.3 Nhận xét:

− Tụ không cho dòng điện không đổi đi qua,mà cho dòng điện xoay chiều "đi qua" nó

− Tụ điện có tác dụng cản trở dòng điện

xoay chiều tức có điện trở gọi là dung

− Khi điện lượng q biến thiên một lượng

∆q trong khoảng thời gian ∆t rất nhỏ sẽ códòng điện biến đổi chạy qua mạch AB là

t

q i

∆

∆

= với ∆t vô cùng nhỏ thì:

) A )( t sin(

U C t cos U C ) ( ' q i

2

0 0

π+ωω

=ωω

I i

2

0

π+ω

=

− Nhận xét: Cường độ dòng điện biến

B K

N C

Đ

thiên điều hòa với tần số góc ω(rad/s)nhưng sớm pha hơn hiệu điện thế góc

2

π.

Hay u ở hai đầu đoạn mạch chỉ có tụđiện C dao động điều hòa trễ pha hơn igóc

2

π(rad)

HOẠT ĐỘNG THẦY & TRÒ NỘI DUNG KIẾN THỨC

− Vẽ giản đồ vectơ như thế

− Đối với dòng điện xoay

chiều chú ý đến giá trị nào

trong thực tế? Vì sao?

− Nêu khái niệm về dung

kháng của tụ điện?

− Nêu biểu thức định luật Ôm

cho đoạn mạch điện xoay

chiều chỉ có tụ điện?

− Khi ω lớn thì dòng điện xoay

chiều qua tụ có giá trị như

thế nào?

− Khi ω=0 (f=0: dòng điện

không đổi) thì ZC bằng bao

nhiêu?

− Mô tả mạch điện và hiện

tượng xảy ra trong mạch và

trên bóng đèn?

− Giản đồ vectơ:

+ Trục Ox là trục dòng điện: i=I 0 sinωt(A)

; I (

2

0 0

π

=

=ϕ

3 Định luật Ôm cho đoạn mạch điện xoay chiều chỉ có tụ điện:

− Ta có I 0 =ωCU 0 chia từng vế cho 2 thì

I=ωCU là biểu thức định luật Ôm cho đoạn

mạch điện xoay chiều chỉ có tụ điện

− Với U, I là cường độ dòng điện hiệudụng và hiệu điện thế hiệu dụng

C trong mạch điện xoay chiều)

− Biểu thức định luật Ôm cho đoạn mạchđiện xoay chiều chỉ có tụ điện:

C DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU TRONG ĐOẠN MẠCH

CHỈ CÓ CUỘN CẢM

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

− Xét một đoạn mạch AB, giữa hai điểm

A, B có một hiệu điện thế xoay chiều Điện trở thuần của cuộn cảm coi như không đáng kể

+ Đóng ngắt K vào M đèn Đ sáng lên bìnhthường

+ Đóng ngắt K vào N đèn Đ sáng kém hơntrước

− Chứng tỏ cuộn cảm có tác dụng cản trởdòng điện xoay chiều như điện trở, gọi làcảm kháng

2 Quan hệ giữa dòng điện và hiệu điện thế:

− Đặt một hiệu điện thế xoay chiều vàohai đầu cuộn cảm có độ tự cảm L và

M

B

K N

L

L

điện trở thuần không đáng kể

HOẠT ĐỘNG THẦY & TRÒ NỘI DUNG KIẾN THỨC

− Hiệu điện thế xoay chiều

làm phát sinh trong cuộn cảm

một dòng điện xoay chiều

như thế nào?

− Giả sử tại thời điểm t dòng

điện qua L đang tăng Khi đó L

đóng vai trò một máy thu có

suất phản điện như thế

nào?

− Nếu xét một khoảng thời

gian ∆t vô cùng nhỏ, thì

− Khi cường độ dòng điện

tăng nên i'>0 thì e như thế

nào?

− Tại thời điểm t, định luật

Ôm cho đoạn mạch AB chứa L

như thế nào?

− Biểu thức hiệu điện thế

như thế nào?

Có ý nghĩa gì?

− Nhận xét hiệu điện thế ở

hai đầu đoạn mạch chỉ có

cuộn cảm biến thiên điều

hoà có pha so với pha của

dòng điện như thế nào?

− Biểu diễn bằng các vectơ

− Biểu thức định luật Ôm cho

đoạn mạch chỉ có cuộn cảm

như thế nào?

− Cảm kháng của đoạn mạch

là gì? phụ thuộc những yếu

tố nào?

− Nêu biểu thức định luật Ôm

cho đoạn mạch như thế nào?

− Hiệu điện thế xoay chiều làm phát sinhtrong cuộn cảm một dòng điện xoay

chiều: i=I 0 sinωt (A)

− Giả sử tại thời điểm t dòng điện qua Lđang tăng Khi đó L đóng vai trò một máy thucó suất phản điện:

t

i L e

I L t cos I L ' Li e

2

0 0

π+ωω

=ωω

=

=

− Tại thời điểm t, định luật Ôm cho đoạnmạch AB có dạng: u=(R+r')i+e vì (R+r')=0nên:

) V ( ) t sin(

I.

L e u

2

0

π+ωω

U u

2

0

π+ω

=

đúng tại mọi thời điểm bất kì

− Vậy hiệu điện thế ở hai đầu đoạnmạch chỉ có cuộn cảm biến thiên điềuhoà sớm pha hơn dòng điện ( rad )

2

π

− Giản đồ vectơ:

+ Trục Ox là trục dòng điện: i=I 0 sinωt(A)

; I (

2

0 0

π

=

=ϕ

U I

U I

ω

= là biểuthức định luật Ôm cho đoạn mạch chỉ cócuộn cảm

− Gọi Z L =ω.L là cảm kháng của mạch

điện

− Cảm kháng phụ thuộc vào ω của dòng điện

− Biểu thức định luật Ôm:

1 Kiến thức: Củng cố kiến thức về dòng điện xoay chiều và tính chất

của mạch điện xoay chiều chỉ có điện trở thuần R,chỉ có cuộn cảm L, chỉcó tụ điện C

2 Kỹ năng: Vận dụng nhuần nhuyễn kiến thức cho từng bài toán cụ

thể

3 Thái độ: Nghiên cứu học tập, nghiêm túc và thảo luận đưa ra phương

pháp giải tối ưu

II PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY: Học sinh chủ động nghiên cứu, giáo viên

hướng dẫn phương pháp giải và sửa chữa những sai sót

III CHUẨN BỊ GIÁO CỤ:

1 Giáo viên: Các phương pháp giải bài tập

2 Học sinh: Các bài tập trong SGK và SBT

IV TIẾN TRÌNH BÀI DẠY:

1 ỔN ĐỊNH LỚP - KIỂM TRA SĨ SỐ:

Lớp

Vắng

(P−K)

2 KIỂM TRA BÀI CŨ: Phát biểu

3 NỘI DUNG BÀI MỚI:

3.1 Đặt vấn đề: Vận dụng kiến thức đã học về lý thuyết để giải các

bài tập trong từng trường hợp cụ thể là vấn đề rất quan trọng Bài họchôm nay các em vận dụng kiến thức, rèn luyện kỹ năng trong việc giải bàitập hôm nay

3.2 Triển khai bài:

HOẠT ĐỘNG THẦY & TRÒ NỘI DUNG KIẾN THỨC

− Đọc kỉ đề bài và nhận xét

phương trình hiệu điện thế

với phương trình vật dao động

điều hoà

− Hãy nêu phương pháp giải

tìm các đại lượngmà bài

toán yêu cầu?

− Nêu công thức tính hiệu

điện thế hiệu dụng như thế

nào?

− Tính chu kì và tần số ta phải

tìm đại lượng nào trong

phương trình dao động điều

hoà?

− Khi hiệu điện thế khi

u=u1=90 (V) thì pha dao động

xác định như thế nào?

− Trả lời bài toán như thế

nào?

Bài tập 3.3 (tr22−Sách bài tập Vật lí 12):

Cho: u=180sin120πt (V); u1=90(V)Tìm: U=?; f=?; T=?; ωt1=?

Hướng dẫn giải:

− Hiệu điện thế hiệu dụng:

) V (

U

2

180 2

0 = =

=

− Tần số góc của hiệu điện thế:

ω=120π(rad/s)

− Chu kì và tần số của hiệu điện thế dao

) Hz ( T f ) s (

60

1 120

2 2

=

=

⇒

=π

π

=ω

π

=

− Pha của hiệu điện thế khi u=u1=90 (V)

) rad ( t

sin t

sin t

sin 2 120

2 2

1 120 90

120 180

π

=π

⇒

π

=

=π

⇔

=π

thç pha ( rad )

2

π

HOẠT ĐỘNG THẦY & TRÒ NỘI DUNG KIẾN THỨC

− Đọc kỉ đề bài, tóm tắt các

đại lượng và phân tích hiện

tượng trong bài toán đã cho

và tìm những đại lượng nào?

− Hãy nêu phương pháp giải

tìm các đại lượngmà bài

toán yêu cầu?

− Công thức tính từ thông qua

khung dây như thế nào?

− Phải chọn mốc thời gian

(t=0) như thế nào để bài toán

giải đơn giản nhất?

−Công thức từ thông qua khung

dây tại thời điểm t bất kì như

thế nào?

− Biểu thức suất điện động

cảm ứng trong khung xác định

như thế nào?

− Công thức xác định tần số

góc của suất điện động dao

động điều hoà như thế nào?

− Suất điện động cực đại

xác định như thế nào?

− Viết phương trình suất điện

động cảm ứng trong khung dây

như thế nào?

− Ở thời điểm t=10(s) suất

điện động trong khung dây

bằng bao nhiêu?

− Đọc kỉ đề bài, tóm tắt các

đại lượng và phân tích hiện

tượng trong bài toán đã cho

và tìm những đại lượng nào?

− Hãy nêu phương pháp giải

tìm các đại lượngmà bài

toán yêu cầu?

− Sự biến thiên hiệu điện

thế và hiện tượng trong

f=120(vòng/phút)=2(Hz) ; t=10(s); B=0,2(T)Tìm: a) e=?; b) e1=?

T sin U t sin U

2 119 2

− Thời điểm đèn bắt đầu sáng:

T T

T t t t

T t

T t

t T

t T t

T sin

t T

sin

t T

sin u

3 12 12 5

12 5

12 6

5 2 6

2 2

1 2

84

2 168

2 2 119

1 2

2

1

2 1

π

π π

π π

4 CỦNG CỐ: Hướng dẫn học sinh giải các bài tập 3.6, 3.7, 3.8, 3.9, 3.10,

3.11 SBTVật lí lớp 12

5 DẶN DÒ: Về nhà xem lại cách tổng hợp các vectơ quay bằng phương

pháp vectơ quay

1 Kiến thức: − Dùng giản đồ véctơ để giải bài toán về đoạn mạch RLC

− Quan hệ u và i để có công thức tính tổng trở và độ lệch phacủa đoạn mạch RLC

− Điều kiện có cộng hưởng trong mạch RLC

2 Kỹ năng: Sử dụng giản đồ vectơ và các công thức để giải các bài tập

về điện xoay chiều

3 Thái độ: Học sinh tích cực chủ động, nghiêm túc, chính xác trong nghiên

cứu khoa học

II PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY: Nêu vấn đề, học sinh chủ động và tích

cực nghiên cứu

III CHUẨN BỊ GIÁO CỤ:

1 Giáo viên: Các mạch điện cụ thể trong các dụng cụ điện tử.

2 Học sinh: Kiến thức về tổng hợp dao động

IV TIẾN TRÌNH BÀI DẠY:

1 ỔN ĐỊNH LỚP - KIỂM TRA SĨ SỐ:

3 NỘI DUNG BÀI MỚI:

3.1 Đặt vấn đề: Một bếp điện có điện trở thuần và cảm kháng, nó

tương đương với một điện trở và một cuộn cảm nối tiếp nhau Một quạtđiện, một tivi có cả điện trở thuần, cảm kháng, dung kháng bố trí mộtcách phức tạp Hôm nay ta chỉ xét trường hợp đơn giản của một đoạnmạch xoay chiều không phân nhánh, gồm một điện trở R, một cuộn cảm Lvà một tụ điện C mắc nối tiếp, gọi tắt là mạch RLC thì sự lệch phagiữa hiệu điện thế và cường độ dòng điện i như thế nào? Trong mạchxảy ra các hiện tượng như thế nào? Đó là yêu cầu mà chúng ta nghiên cứutrong hai tiết học hôm nay

3.2 Triển khai bài:

HOẠT ĐỘNG THẦY & TRÒ NỘI DUNG KIẾN THỨC

TIẾT

21

− Giáo viên nêu ví dụ và học

sinh mô tả mạch điện

− Cường độ dòng điện xoay

chiều trong đoạn mạch không

phân nhánh tại thời điểm t như

thế nào?

− Hiệu điện thế ở hai đầu

đoạn mạch AB có tác dụng như

thế nào đối với các phần tử

− Giả sử cường độ dòng điện xoaychiều đi qua AB tại thời điểm t là:

i=I 0 sinωt (A)

− Phương trình hiệu điện thế ở hai đầuđoạn mạch chứa R, chứa L, chứa C là:

HOẠT ĐỘNG THẦY & TRÒ NỘI DUNG KIẾN THỨC

uL

− Hãy nêu phương trình hiệu

điện thế và cường độ dòng

điện xoay chiều trong các đoạn

mạch chứa R, chứa L, chứa C?

− Mûch RLC mắc nối tiếp, hiệu

điện thế u giữa hai đầu đoạn

mạch Avà B tại thời điểm t như

thế nào?

− Biểu diễn các vectơ quay của

hiệu điện thế uR, uL, uC như thế

nào?

− Nhận xét phương chiều và

độ lớn của vectơ tổng U 0 phụ

thộc vào những yếu tố nào?

− Khi UL0>UC0 thì độ lệch pha

giữa hiệu điện thế và cường

độ dòng điện như thế nào?

− Khi UL0<UC0thì độ lệch pha

giữa hiệu điện thế và cường

độ dòng điện như thế nào?

− Hiệu điện thế cực đại xác

định như thế nào?

− Góc lệch pha giữa u và i xác

định như thế nào?

− Hãy so sánh độ lệch pha ϕ

giữa hiệu điện thế so với dòng

U u

) V ( ) t sin(

U u

) V ( t sin U u

C C

L L

R R

2

2

0 0 0

π ω

π ω ω

− Vì mạch RLC mắc nối tiếp, hiệu điệnthế u giữa hai đầu đoạn mạch Avà Btại thời điểm t là:

u = uR + uL + uC

) t sin(

U ) t sin(

U t sin U

0 0

00 0

0 0 0

00 0

2 2 0

C L R C

C C C C

L

L L L L

R

R R R

UU UU :tổng vectơ có

U Uu và

)rad(

)V(Z.

IU Uu

)rad(

)V(Z.

IU Uu

)rad(

)V(R.I

U Uu

πϕ ϕ

− Phương trình hiệu điện thế:u=U0sin(ωt+ϕ) (V)

2 2

0 2 0 0 2

Z Z U

U U

− Chia hai vế của (2.1) với 2 ta

có biểu thức như thế nào?

− Nhận xét giá trị của Z như

thế nào?

− Biểu thức định luật Ôm cho

đoạn mạch RLC như thế nào?

− Tổng trở của đoạn mạch RLC

đối với dòng điện xoay chiều

có tần số góc bằng ω gồm

những thành phần nào?

− Thế nào là hiện tượng cộng

hưởng?

− Hai đầu đoạn mạch RLC đặt

một hiệu điện thế xoay chiều

có giá trị hiệu dụng U và tần

số ω thì dòng điện sẽ có cường

độ hiệu dụng I cực đại khi

nào?

− Tổng trở Z sẽ có giá trị cực

tiểu với điều kiện nào?

− Thế nào là hiện tượng cộng

hưởng cường độ dòng điện

trong mạch RLC?

− Dòng điện hiệu dụng trong

mạch có giá trị cực đại như

thế nào?

− Tổng trở có giá trị cực tiểu

như thế nào?

− Pha của hiệu điện thế với pha

dòng điện như thế nào?

3 Định luật Ôm cho đoạn mạch RLC:

− Chia hai vế của (2.1) với 2 và đặt:

Z U )

( ) Z Z ( R

Hay

Z

U

I = (3.2) là biểu thức định luật

Ôm cho đoạn mạch RLC

− Với Z là tổng trở của đoạn mạch RLCđối với dòng điện xoay chiều có tần sốgóc bằng ω gồm ba thành phần: điệntrở R, cảm kháng ZL, dung kháng ZC

4 Hiện tượng cộng hưởng trong đoạn mạch RLC:

− Hai đầu đoạn mạch RLC đặt một hiệuđiện thế xoay chiều có giá trị hiệudụng U và tần số ω thì dòng điện sẽ cócường độ hiệu dụng I cực đại khitổng trở Z có giá trị cực tiểu

− Tổng trở Z sẽ có giá trị cực tiểu khi

ZL=ZC hay

) ( LC C

L C

L= 1 ⇔ = 1 ⇔ω2 = 1 4 1

ω

ωω

ω

− Khi chọn các giá trị L và C thoả mãn(4.1) thì có hiện tượng cộng hưởngtrong mạch RLC:

+ Dòng điện hiệu dụng trong mạch cógiá trị cực đại

R

U Z

U I

min

+ Tổng trở có giá trị cực tiểu: Zmin=R+ Hiệu điện thế cùng pha với dòngđiện

− Làm bài tập 4 trong sách giáo khoa và các bài tập trong sách bài tập

− Xem trước bài công suất dòng điện xoay chiều

Ngày soạn: 19/10/2005

Bài: CÔNG SUẤT CỦA DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU

I MỤC TIÊU:

1 Kiến thức: Công thức tính công suất của dòng điện xoay chiều và ý

nghĩa của hệ số công suất k=cosϕ Ý nghĩa ghép tụ trong các mạch thựctế để tăng hệ số công suất

2 Kỹ năng: Cách khai thác hệ số công suất trong đoạn mạch RLC.

3 Thái độ: Học sinh tích cực chủ động, nghiêm túc, chính xác trong nghiên

cứu khoa học

II PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY: Nêu vấn đề, học sinh chủ động và tích

cực nghiên cứu

III CHUẨN BỊ GIÁO CỤ:

1 Giáo viên: Các mạch điện trong các dụng cụ điện tử.

2 Học sinh: Sưu tầm các mạch điện trong các dụng cụ điện tử.

IV TIẾN TRÌNH BÀI DẠY:

1 ỔN ĐỊNH LỚP - KIỂM TRA SĨ SỐ:

Lớp

Vắng (P−

K)

2 KIỂM TRA BÀI CŨ: Nêu biểu thức cường độ dòng điện, hiệu điện

thế và biểu thức định luật Ôm trong đoạn mạch RLC không phân nhánh?

3 NỘI DUNG BÀI MỚI:

3.1 Đặt vấn đề: Một mạch điện xoay chiều được sử dụng như thế

nào để có hiệu quả kinh tế cao nhất; đại lượng vật lí xác định giá trị sửdụng dòng điện xoay chiều là đại lượng nào? Làm thế nào để nâng caohiểu quả dòng điện xoay chiều? Đó là yêu cầu mà chúng ta nghiên cứu trongtiết học hôm nay?

3.2 Triển khai bài:

HOẠT ĐỘNG THẦY & TRÒ NỘI DUNG KIẾN THỨC

− Giáo viên và học sinh làm thí

nghiệm và học sinh nhận xét

kết quả

− Nhận xét giá trị đo được

trên các dụng cụ khi:

+ Trong mạch chỉ có điện trở

+ Trong mạch RLC nối tiếp

− Hệ số biểu thị độ giảm của

công suất có giá trị như thế

nào? Tại sao?

− Nêu quan hệ giữa hệ số k

1 Công suất của dòng điện:

− Đặt một hiệu điện thế xoay chiều ởhai đầu một đoạn mạch:

+ Dùng vôn kế và ampe kế đo hiệu điệnthế hiệu dụng U ở hai đầu đoạn mạchvà cường độ hiệu dụng I của dòng điệntrong mạch

+ Dùng oát kế đo công suất tiêu thụ trênđoạn mạch

− Nếu đoạn mạch chỉ có điện trở thuần:P=U.I

− Nếu mắc thêm vào đoạn mạch mộtcuộn cảm hoặc một tụ điện hoặc cảcuộn cảm và tụ điện thì: P<U.I

−> Công suất tiêu thụ giảm so với khi chỉcó R

− Các kết quả đo được cho phép viết:P=U.I.k

trong đó k<1 là hệ số biểu thị độ giảmcủa công suất

như thế nào? thức: k=cosϕ

− Khi chỉ có R thì i cùng pha với u và cosϕ=1

− Công suất dòng điện xoay chiều:P=U.I.cosϕ

HOẠT ĐỘNG THẦY & TRÒ NỘI DUNG KIẾN THỨC

− Từ giản đồ vectơ hãy nêu

biểu thức của hệ số công

suất cosϕ như thế nào?

− Nếu U, I không đổi thì công

suất P phụ thuộc yếu tố nào?

− Khi cosϕ=1 đoạn mạch như

− Giá trị của công suất trong các

đoạn mạch trên như thế nào?

− Đoạn mạch tiêu thụ điện năng

như thế nào?

− Khi 0<cosϕ<1 đoạn mạch có

các phần tử mắc như thế

nào?

− Giá trị của công suất trong các

đoạn mạch trên như thế nào?

− Nâng cao hiệu suất sử dụng

điện năng, người sử dụng cần

phải nâng cao giá trị nào? Tại

sao?

− Trong thực tế chỉ dùng

những thiết bị sử dụng dòng

điện xoay chiều mà hệ số công

suất qua thiết bị lớn nhằm

mục đích nào? Tại sao?

− Mắc tụ điện vào mạch như

thế nào? để làm gì?

− Hệ số k=cosϕ gọi là hệ số công

suất của dòng điện

− Từ giản đồ vectơ có:

0

0

U

U OS

2 Ý nghĩa của hệ số công suất:

− Nếu U, I không đổi thì công suất P cànglớn khi cosϕ càng lớn

2.1 Trường hợp cosϕ=1⇒ ϕ=0(rad)

+ Đoạn mạch chỉ có điện trở thuần R+ Đoạn mạch RLC có hiện tượng cộnghưởng dòng điện

− Công suất tiêu thụ trên đoạn mạch nhỏnhất: P=0

− Một phần nhỏ của công suất vẫn bịhao phí trên đường dây tải điện

0 2 1 0

π ϕ

ϕ

π ϕ

cos

− Công suất tiêu thụ trên đoạn mạchU.I.cosϕ nhỏ hơn công suất cung cấp chomạch U.I

− Nâng cao hiệu suất sử dụng điệnnăng, người sử dụng cần phải nâng caogiá trị hệ số công suất cosϕ

3.4 Ý nghĩa thực tế:

− Chỉ dùng những thiết bị sử dụng dòngđiện xoay chiều mà hệ số công suấtqua thiết bị là cosϕ>0,85

− Những động cơ điện thường ZL>R nêncosϕ nhỏ, nên phải mắc tụ điện vàomạch để tăng cosϕ

− Mạch RLC khi chỉ có R và L thì ϕ khá lớn.Khi mắc thêm tụ C thì làm ϕ giảm và cosϕ

− Nhắc công thức P=UI.cosϕ=I2R là công suất toả nhiệt trên điện trở thuần R và phương pháp nâng cao hệ số công suất trong thực tế.

5 DẶN DÒ: Làm các bài tập trong sách giáo khoa và sách bài tập.