chuyên đề điện xoay chiều

chuyên đề điện xoay chiều môn Lý 12

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG PHỔ THÔNG TRUNG HỌC TRỊ AN

Giáo viên: VŨ GIANG NAM

A ĐẶT VẤN ĐỀ:

Hiện nay tình trạng học “tủ”, học máy móc diễn ra ở học sinh rất phổ biến; không chỉ ở các môn xã hội mà còn ở các môn học tự nhiên đòi hỏi phải hệ thống và tư duy Là giáo viên giảng dạy vật lý tại trường THPT Trị An, tôi nhận thấy học sinh có số điểm tuyển vào trường rất thấp (có năm tuyển 100% số học sinh tốt nghiệp THCS) Do đó trình độ học sinh không đồng đều, số học sinh yếu thường lười làm bài tập, một số học sinh lại học theo kiểu máy móc, thiếu lập luận giữa lý thuyết và bài tập thực hành

Dòng điện xoay chiều là một trong những chương trọng tâm của chương trình vật lý 12 Khi học dòng điện xoay chiều học sinh thường nhầm lẫn các giá trị hiệu dụng với giá trị tức thời, thường nhầm lẫn khi chọn pha của cường độ dòng điện và hiệu điện thế.

Từ thực tế trên cần phải đổi mới phương pháp dạy họcnhằm giúp học sinh củng cố, hệ thống kiến thức cơ bản, vậndụng lý thuyết vào các bài tập, có kĩ năng giải bài tập đồngthời tập cho học sinh lập luận trong khi giải bài tập Đi từ cácbài toán nhỏ để tổng hợp các bài toán lớn giúp người họcphân biệt được các dạng toán có thói quen lập luận và lậtngược vấn đề sau đó lại có thể phân loại các dạng toán xoaychiều

Chuyên đề gồm: 3 mục (A; B; C) và 3 phần (I; II; III)

Phần I : Các bài toán nhỏ

Phần II : Tổng hợp các bài toán nhỏ

Phần III: Phân loại bài toán

Loại I : Viết biểu thức u hoặc i

Loại II : Tìm các đại lượng R, L, C

Loại III: Toán cực trị - công suất mạch cực đại

PHẦN III PHÂN LOẠI BÀI TOÁN

LOẠI I: VIẾT BIỂU THỨC u HOẶC i

1 PHƯƠNG PHÁP:

a) Nếu đề bài cho u viết i

b) Nếu đề bài cho i viết u

+ Cần tìm U0AB = I0.ZAB , và tgϕAB

R

Z

ZL − C

= + Nhận định pha của u so với i

c) Chú ý: Đoạn mạch thiếu phần tử nào thì trong công thức tabỏ đi phần tử đó

2 BÀI TẬP ÁP DỤNG:

III-1 Cho mạch như hình vẽ:

R A

L

B C

a) Viết biểu thức cường độ dòng điện qua mạch

b) Viết biểu thức hiệu điện thế xoay chiều uAB

1 1

6 π ω

uAM cùng pha i nên i = 2 sin100πt (A)

b) ZAB = ( )2

C L

2 Z Z

R + − = 100 2(Ω) U0AB = I0.ZAB = 2 100 2 = 200 (V)

a) Tính tổng trở mạch AB

b) Viết biểu thức hiệu điện thế hai đầu mạch AB

Bài giải:

a) ZL = Lω =

π

4,0

tgϕAB

3

4 30

cos suy ra R hoặc ZAB

b) Cho P hoặc Q dùng công thức:

P = I2 .R = U.I cosϕ ⇒ I =

R P

Hoặc Q = U.I.t hay Q = I2 .R.t

Tìm được I hoặc R

c) Lập các phương trình

R A

L

B C

D

I =

Z

U Z

U Z

A

B

b)Ghép thêm vào R nối tiếp mạch xác định giá trị của R để

góc lệch pha u so với i là

11

=

π π

π u nhanh pha hơn i

nên uAB = 15 2 sin(100πt +

2

π ) (V)

b) Khi ghép thêm R thì ZL và ZC không đổi

là1200(J) Tìm:

công suất mạch

Q

= 30

Rb = 30 - R0 = 25(Ω)

* 4 đèn giống nhau mắc song song nên Rđ = 4Rb = 100(Ω)

* Tổng trở mạch:

Ro, L

BA

L,R C

B

A M

công suất mạch là

2100

III-5 Cho mạch như hình vẽ

a) Tìm số chỉ vôn kế V1:

Theo đề bài ta có:

U32 = Ur2 + UL2 = 50(V) (1)

UAB2 = (UR + Ur )2 + (UL + UC )2 ⇒ (UR + Ur )2 + (UL - 100)2 = 1502 (2)

Mạch AB chỉ có L; r nên uMB nhanh pha hơn i , tgϕMB > 0

6,86

=

=

π ω

.50

2

C

Z R

R U

− +

1) Khi L, C hoặc f thay đổi:

U

+

2) Khi R thay đổi:

a) Cách 1: Khảo sát hàm số P theo R

• Tìm P’ và cho P’ = 0 ⇒ nghiệm R

• Lập bảng biến thiên

• Tìm R để Pmax P =

2 2

C

Z R

R U

−+

b) Cách 2: Dùng bất đẳng thức côsi:

R

Z Z

R

U

C L

2

2

− +

Theo định lý côsi A = ( )

R

Z Z

R L C

2

− + ≥ 2 ( )2

Z L − C

R A

L

B C

II ÁP DỤNG:

III-6 Cho mạch như hình vẽ:

R thay đổi được

UAB = 100 2 (V), tần số dòng điện xoay chiều là f = 50(Hz)

Điều chỉnh R dể công suất mạch cực đại Tìm R khi đó và Pmax VẽP(R)

ω 110 .100

11

P =

2 2

2

2

100

100 2

Z

R

R U

C L AB

P’ = ( 2 2)2

4 2

100

100 2 100

R 1

A

L , Ro

B C

Vậy công suất cực đại khi R = 100(Ω)

100

1

2 1

2 2

2 1 0

1 0 2

+ + +

=

− +

+

+

R R Z

Z R

R

R R U

C L AB

Vậy khi R = R1 = 40(Ω) thì Pmax =

5010

10100

++

+

R

R

≤ 50 Đặt R1 + 10 = R ⇒ 1002R ≤ 50.R2 + 502.50

Ngoài ra, học sinh có thể nhận thấy được mạch có đủ 3phần tử và mạch khuyết đi các phần tử R hoặc L hoặc C.Chuyên đề giúp học sinh có khả năng suy luận và lật ngượccác bài toán Cuối cùng khi đã vững chắc về mạch RLC học sinhcó hứng thú với phần phân loại bài toán Sau khi đưa chuyênđề vào áp dụng thì tỉ lệ học sinh đạt điểm trung bình trong kì thitốt nghiệp đạt cao hơn tỉ lệ của Tỉnh.

Tuy nhiên chuyên đề chỉ mới đề cập một mảng kiến thứctrong mạch mắc nối tiếp RLC về biểu thức, các giá trị hiệudụng, công suất mạch, chưa đề cập đến giải bài toán bằnggiản đồ véctơ và toán mạch song song vì thời gian có hạn

Trong khi biên soạn chắc chắn còn có những thiếu sót Kínhmong các thầy cô trong tổ vật lý – KTCN, Ban giám hiệu trườngTHPT Trị An, kính mong các thầy cô trong ban giám khảo đóng góp

ý kiến để chuyên đề được hoàn thiện hơn và bản thân tôi sẽlĩnh hội được kinh nghiệm quý báu từ các thầy cô để vận dụngsao cho bài dạy đạt kết quả hơn Xin chân thành cảm ơn tổ vậtlý – KTCN, Ban giám hiệu trường THPT Trị An và các đồng nghiệpđã giúp tôi hoàn thành chuyên đề

Vĩnh An, ngày 25 tháng 11 năm 2005 Duyệt của Ban Giám Hiệu Người viết

Vuõ Giang Na