Kiến thức - Nêu lên được những tính chất chung của mạch điện xoay chiều mắc nối tiếp.. - Viết được công thức định luật Ôm cho đoạn mạch xoay chiều có R, L, C mắc nối tiếp.. - Biểu diễn
Trang 1BÀI 14: MẠCH CÓ R, L, C MẮC NỐI TIẾP
1 MỤC TIÊU
a Kiến thức
- Nêu lên được những tính chất chung của mạch điện xoay chiều mắc nối tiếp
- Nêu được những điểm cơ bản của phương pháp giản đồ Fre-nen
- Viết được công thức tính tổng trở
- Viết được công thức định luật Ôm cho đoạn mạch xoay chiều có R, L, C mắc nối tiếp
- Viết được công thức tính độ lệch pha giữa i và u đối với mạch có R,L,C mắc nối tiếp
- Nêu được đặc điểm của đoạn mạch có R,L,C nối tiếp khi xảy ra hiện tượng cộng hưởng điện
b Kĩ năng
- Giải các bài tập liên quan đến công thức tính tổng trở, định luật Ôm cho đoạn mạch RLC, độ lệch pha, và hiện tượng cộng hưởng
- Biểu diễn điện áp tức thời hoặc cường độ dòng điện tức thời bằng giản đồ Fre-nen
c Thái độ
Nghiêm túc, tích cực và hợp tác trong học tập
2 CHUẨN BỊ
a Giáo viên
- Chuẩn bị thí nghiệm gồm có máy phát âm tần, các vôn kế và ampe kế, các phần
tử R, L, C và đồng hồ đo điện đa năng( nếu thí nghiệm sử dụng tốt)
Trang 2- Giáo án, tài liệu tham khảo nếu có
b Học sinh
- Ôn lại phép cộng vectơ và phương pháp giản đồ Fre-nen để tính tổng hai dao động điều hoà cùng tần số
- Sách, vở, đồ dùng đúng quy định
3- Tiến trình dạy học
a Kiểm tra bài cũ: “Không - kết hợp với bài giảng”
b Bài giảng mới
HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN VÀ HỌC SINH NỘI DUNG
Hoạt động 1: “Tìm hiểu về phương pháp giản
đồ Fre-nen”
GV: Tại một thời điểm, dòng điện trong mạch
chạy theo 1 chiều nào đó dòng một chiều
vì vậy ta có thể áp dụng các định luật về dòng
điện một chiều cho các giá trị tức thời của dòng
điện xoay chiều định luật về điện áp tức thời
HS: ghi nhận định luật về điện áp tức thời
GV: Xét đoạn mạch gồm các điện trở R1, R2, R3
… mắc nối tiếp Cho dòng điện một chiều có
cường độ I chạy qua đoạn mạch U hai đầu
đoạn mạch liên hệ như thế nào với Ui hai đầu
từng đoạn mạch?
HS: U = U1 + U2 + U3 + …
GV: Biểu thức định luật đối với dòng điện xoay
chiều?
HS: u = u1 + u2 + u3 + …
GV: Khi giải các mạch điện xoay chiều, ta phải
cộng (đại số) các điện áp tức thời, các điện áp
I- PHƯƠNG PHÁP GIẢN ĐỒ FRE- NEN
1/Định luật về điện áp tức thời
- Trong mạch xoay chiều gồm nhiều đoạn mạch mắc nối tiếp thì điện áp tức thời giữa hai đầu của mạch bằng tổng đại số các điện áp tức thời giữa hai đầu của từng đoạn mạch ấy
u = u1 + u2 + u3 + …
2/ Phương pháp giản đồ Fre-nen
a Một đại lượng xoay chiều hình sin được biểu diễn bằng 1 vectơ quay, có độ dài tỉ
lệ với giá trị hiệu dụng của đại lượng đó
b Các vectơ quay vẽ trong mặt phẳng pha, trong đó đã chọn một hướng làm gốc
Trang 3tức thời này có đặc điểm gì?
HS:Chúng đều là những đại lượng xoay chiều
hình sin cùng tần số
GV: Ta sử dụng phương pháp giản đồ Fre-nen
đã áp dụng cho phần dao động biểu diễn
những đại lượng hình sin bằng những vectơ
quay
HS: đọc Sgk và ghi nhận những nội dung của
phương pháp giản đồ Fre-nen
GV: Vẽ minh hoạ phương pháp giản đồ
Fre-nen?
HS: Vẽ trong các trường hợp đoạn mạch chỉ có
R, chỉ có C, chỉ có L và đối chiếu với hình 14.2
để nắm vững cách vẽ
GV: Minh hoạ
cos
1 1 2
cos(
+ Trường hợp > 0
+ Trường hợp < 0
và một chiều gọi là chiều dương của pha
để tính góc pha
c Góc giữa hai vectơ quay bằng độ lệch pha giữa hai đại lượng xoay chiều tương ứng
d Phép cộng đại số các đại lượng xoay chiều hình sin (cùng f) được thay thế bằng
phép tổng hợp các vectơ quay tương ứng.
e Các thông tin về tổng đại số phải tính được hoàn toàn xác định bằng các tính toán trên giản đồ Fre-nen tương ứng
* Bảng 14.1(sgk)
2
X
1
X
+
2
X
1
X
+
Trang 4GV: Phân tích bảng 14.1 và yêu cầu HS về nhà
vẽ vào vở
Hoạt động 2 : “Tìm hiểu mạch có R, L, C mắc
nối tiếp”
GV: Trong phần này, thông qua phương pháp
giản đồ Fre-nen để tìm hệ thức giữa U và I của
HS: vận dụng các kiến thức về phương pháp
giản đồ Fre-nen để cùng giáo viên đi tìm hệ
thức giữa U và I
GV: Hướng dẫn HS vẽ giản đồ Fre-nen trong cả
hai trường hợp: UC > UL (ZC > ZL) và UC < UL
(ZC < ZL)
Dựa vào hình vẽ (1 trong hai trường hợp
để xác định hệ thức giữa U và I
(Có thể hướng dẫn HS vẽ giản đồ Fre-nen theo
kiểu đa giác lực, nếu cần)
GV: Đối chiếu với định luật Ôm trong đoạn
mạch chỉ có R R2 (Z L Z C)2 đóng vai trò
là điện trở gọi là tổng trở của mạch, kí hiệu
là Z
+ Giả sử UC < UL (ZC < ZL)
II- MẠCH CÓ R, L, C MẮC NỐI TIẾP
1 Định luật Ôm cho đoạn mạch
có R, L, C mắc nối tiếp Tổng trở
- Xét một mạch gồm một R, một L và một
C mắc nối tiếp
- Điện áp tức thời hai đầu đoạn mạch:
u = U 2cost
- Hệ thức giữa các điện áp tức thời trong
Trang 5GV: Yêu cầu HS về nhà tìm hệ thức liên hệ
giữa U và I bằng giản đồ còn lại
GV:Dựa vào giản đồ độ lệch pha giữa u và i
được tính như thế nào?
HS: Tính thông qua tan
với tan LC
R
U U
GV: Chú ý: Trong công thức chính là độ lệch
pha của u đối với i (u/i)
Nếu chú ý đến dấu:
tan L C L C
R
GV: Nếu ZL = ZC, điều gì sẽ xảy ra?
(Tổng trở của mạch lúc này có giá trị nhỏ nhất)
HS: Khi đó = 0 u cùng pha i Tổng trở Z =
R Imax
mạch:
u = uR + uL + uC
- Biểu diễn bằng các vectơ quay:
U U U U
Trong đó:
UR = RI ; UL = ZLI ; UC = ZCI + Giả sử UC > UL (ZC > ZL)
- Theo giản đồ:
2 2 2
2 ( )2 2
R LC
L C
- Nghĩa là:
2 ( L C) 2
I
Z
(Định luật Ôm trong mạch có R, L, C mắc
L
U
C
U
LC
U
R
U
U
I
L
U
C
U
LC
U
R
U
U
I
Trang 6GV: Điều kiện để cộng hưởng điện xảy ra là gì?
HS: ZL = ZC
nối tiếp)
với Z R2 (Z L Z C) 2 gọi là tổng trở của mạch.
2 Độ lệch pha giữa điện áp và dòng điện
tan LC
R
U U
- Nếu chú ý đến dấu:
R
+ Nếu ZL > ZC > 0: u sớm pha so với i một góc
+ Nếu ZL < ZC < 0: u trễ pha so với i một góc
3 Cộng hưởng điện
- Nếu ZL = ZC thì tan = 0 = 0 : i cùng pha với u
- Lúc đó Z = R Imax
U I R
L 1
C
Gọi đó là hiện tượng cộng hưởng điện
- Điều kiện để có cộng hưởng điện là:
1
C
Hay 2LC 1
Trang 7c Củng cố - dặn dò
GV: Hệ thống lại nội dung bài học, khắc sâu các nội dung chính
HS: Lắng nghe và lĩnh hội kiến thức
d Hướng dẫn học ở nhà
GV: Học bài theo phần ghi nhớ sgk và vở ghi Trả lới các câu hỏi trong sgk Nêu câu hỏi và bài tập về nhà: CH 1,2,3 và BT 4,5,6,7,8,9,10,11,12/ sgk / 79,80 chuẩn bị bài về mạch xoay chiều có R,L, C nối tiếp Giờ sau chữa bài tập HS: Nhận nhiệm vụ học tập