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.. Hoạt động 2
Trang 1GIÁO ÁN VẬT LÝ 12
BÀI 14 MẠCH CÓ R, L, C MẮC NỐI TIẾP
I MỤC TIÊU
1 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
2 Kĩ năng: Vận dụng kiến thức giải một số bài tập về mạch R,L,C nối tiếp.
3 Thái độ: tích cực trong các hoạt động học tập.
II CHUẨN BỊ
1 Giáo viên: Chuẩn bị thí nghiệm gồm có dao động kí điện tử (hai chùm tia), các vôn
kế và ampe kế, các phần tử R, L, C
2 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
III HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC
Hoạt động 1: Kiểm tra bài cũ.
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung
1 So sánh pha dao động của u và
i trong đoạn mạch chỉ chứa điện
Trang 2trở, tụ điện và cuộn cảm
2 Viết biểu thức định luật ôm
cho từng loại đoạn mạch
Hoạt động 2: Tìm hiều về phương pháp giản đồ Fre-nen
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung
- 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
- 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?
- Biểu thức định luật đối với dòng
điện xoay chiều?
- Khi giải các mạch điện xoay
chiều, ta phải cộng (đại số) các
điện áp tức thời, các điện áp tức
thời này có đặc điểm gì?
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
- Vẽ minh hoạ phương pháp giản
- HS ghi nhận định luật về điện áp tức thời
U = U1 + U2 + U3 + …
u = u1 + u2 + u3 + …
- Chúng đều là những đại lượng xoay chiều hình sin cùng tần số
- HS đọc Sgk và ghi nhận những nội dung của
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
Trang 3đồ Fre-nen:
cos
1 1 2
x X t X1
cos(
x X t X2
+ Trường hợp > 0
+ Trường hợp < 0
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
trong mặt phẳng pha,
trong đó đã chọn một hướng làm gốc 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
Hoạt động 3: Tìm hiểu mạch có R, L, C mắc nối tiếp
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung
- Trong phần này, thông qua
phương pháp giản đồ Fre-nen
để tìm hệ thức giữa U và I của
một mạch gồm một R, một L
và một C mắc nối tiếp
- Hướng dẫn HS vẽ giản đồ
Fre-nen trong cả hai trường
hợp: UC > UL (ZC > ZL) và UC <
UL (ZC < ZL)
- 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
+ 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
2
X
1
X
+
2
X
1
X
+
L
U
C
U
LC
U
R
U
I
Trang 4- 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)
- Y/c HS về nhà tìm hệ thức
liên hệ giữa U và I bằng giản
đồ còn lại
- Đối chiếu với định luật Ôm
trong đoạn mạch chỉ có R
2 ( L C)2
R Z Z đóng vai trò là
điện trở gọi là tổng trở của
mạch, kí hiệu là Z
- Dựa vào giản đồ độ lệch
pha giữa u và i được tính như
+ Giả sử UC < UL (ZC < ZL)
- Điện áp tức thời hai đầu đoạn mạch:
u = U 2cost
- Hệ thức giữa các điện
áp tức thời trong mạch:
u = uR + uL + uC
- Biểu diễn bằng các vectơ quay:
R L C
U U U U
Trong đó:
UR = RI, UL = ZLI, UC =
ZCI
- Theo giản đồ:
2 2 2
2 ( )2 2
R LC
L C
U U U
R Z Z I
- Nghĩa là:
2 ( L C) 2
I
Z
R Z Z
(Định luật Ôm trong mạch có R, L, C mắc 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
L
U
C
U
LC
U
R
U
U
I
Trang 5thế nào?
- Chú ý: Trong công thức bên
chính là độ lệch pha của u đối
với i (u/i)
- Nếu ZL = ZC, điều gì sẽ xảy
ra?
(Tổng trở của mạch lúc này có
giá trị nhỏ nhất)
- Điều kiện để cộng hưởng điện
xảy ra là gì?
- Tính thông qua tan
với tan LC
R
U U
- Nếu chú ý đến dấu:
R
U U Z Z
- Khi đó = 0 u cùng pha i Tổng trở Z = R
Imax
(GIÃN TIẾT)
ZL = ZC
R
U U
- Nếu chú ý đến dấu:
tan L C L C
R
U U Z Z
+ 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
C
Gọi đó là hiện tượng
cộng hưởng điện.
- Điều kiện để có cộng hưởng điện là:
1
L C
Z Z L
C
Hay 2LC 1
Hoạt động 4: Giao nhiệm vụ về nhà.
Trang 6Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dun
- Nêu câu hỏi và bài tập về nhà
- Yêu cầu: HS chuẩn bị bài sau
- Ghi câu hỏi và bài tập về nhà
- Ghi những chuẩn bị cho bài sau
IV RÚT KINH NGHIỆM