Giáo án Vật lý 12 bài 13: Các mạch điện xoay chiều

MỤC TIÊU - Phát biểu được định luật Ôm đối với đoạn mạch xoay chiều chỉ có điện trở thuần, chỉ có tụ điện, chỉ có cuộn cảm thuần.. Mạch điện xoay chiều chỉ có điện trở Đặt vào hai đầu đ

Trang 1

BÀI 13 CÁC MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU

I MỤC TIÊU

- Phát biểu được định luật Ôm đối với đoạn mạch xoay chiều chỉ có điện trở thuần, chỉ có tụ điện, chỉ có cuộn cảm thuần

- Phát biểu được tác dụng của tụ điện, của cuộn cảm đối với dòng điện xoay chiều

- Viết được công thức tính dung kháng, cảm kháng

II CHUẨN BỊ

1 Giáo viên: Chuẩn bị dao động ký điện tử, ampe kế, vôn kế, điện trở, tụ điện,

cuộn cảm

2 Học sinh: Ôn lại các công thức về tụ điện : q = Cu; i dq

dt

 ; suất điện động tự cảm: e = L di

dt

III TIẾN TRÌNH DẠY – HỌC

Tiết 1.

Hoạt động 1 (5 phút): Kiểm tra bài cũ: Nêu giá trị tức thời, giá trị cực đại và giá trị

hiệu dụng của cường độ dòng điện và điện áp xoay chiều

Hoạt động 2 (10 phút): Tìm hiểu độ lệch pha giữa điện áp và cường độ dòng điện

xoay chiều

Hoạt động của giáo

viên

Hoạt động của học sinh Nội dung cơ bản

Giới thiệu đoạn mạch

xoay chiều trên hình

13.1

Giới thiệu biểu thức

của i và u trên đoạn

Xem hình vẽ 13.1 sgk

Ghi nhận biểu thức của i và u

Nếu trong một mạch điện có dòng điện xoay chiều i =

I0cost = I 2cost thì điện áp xoay chiều giữa hai đầu đoạn mạch là:

Trang 2

Yêu cầu học sinh cho

biết khi nào thì u sớm

pha, trể pha hoặc cùng

pha so với i

Cho biết khi nào thì u sớm pha, trể pha hoặc cùng pha so với i

u = U0cos(t + ) = U 2

cos(t + )  gọi là độ lệch pha giữa u và i

Nếu  > 0 thì ta nói u sớm pha

 so với i

Nếu  < 0 thì ta nói u trể pha |

| so với i

Nếu  = 0 thì ta nói u cùng với i

Hoạt động 3 (10 phút): Tìm hiểu mạch điện xoay chiều chỉ có điện trở.

viên

Vẽ hình 13.2

của u và i trên đoạn

mạch chỉ có R

Yêu cầu học sinh thực

hiện C1

Yêu cầu học sinh thực

hiện C2

Yêu cầu học sinh nêu

các kết luận về mối

liên hệ giữa cường độ

Xem hình 13.2

Ghi nhận biểu thức của u và i trên đoạn mạch chỉ có R

Thực hiện C1

Thực hiện C2

Nêu các kết luận về mối liên hệ giữa cường

độ dòng điện và điện áp trên đoạn mạch xoay

I Mạch điện xoay chiều chỉ có điện trở

Đặt vào hai đầu đoạn mạch chỉ có điện trở R điện áp xoay chiều u = U 2cost thì trong mạch sẽ có dòng điện xoay chiều có cường độ i = I 2

cost chạy qua

Với: I =

R

U

là cường độ hiệu dụng của dòng điện qua đoạn mạch chỉ có R

Kết luận: + Cường độ hiệu

dụng trong mạch điện xoay chiều chỉ có điện trở có giá trị bằng thương số giữa điện áp

Trang 3

dòng điện và điện áp

trên đoạn mạch xoay

chiều chỉ có điện trở

thuần R

chiều chỉ có điện trở thuần R

hiệu dụng và điện trở của mạch

+ Cường độ tức thời trong mạch chỉ có điện trở cùng pha với điện áp tức thời hai đầu mạch

Hoạt động 4 (25 phút): Tìm hiểu đoạn mạch xoay chiều chỉ có tụ điện.

viên

Mắc các mạch thí

nghiệm có khóa k

Đóng khóa k cho

học sinh quan sát số

chỉ của ampe kế

Yêu cầu học sinh

cho biết tác dụng của

tụ điện đối với dòng

điện không đổi và

dđxc

Giới thiệu mạch

xoay chiều chỉ có tụ

điện trên hình 12.3 b

thực hiện C3

Quan sát kết quả thí nghiệm

Nhận xét về tác dụng của tụ điện đối với dòng điện không đổi và đối với dòng điện xoay chiều

Thực hiện C3

II Đoạn mạch xoay chiều chỉ có

tụ điện

1 Thí nghiệm

Tụ điện C không cho dòng điện không đổi đi qua (cản trở hoàn toàn) nhưng lại cho dòng điện xoay chiều đi qua

2 Khảo sát mạch điện xoay chiều chỉ có tụ điện

Đặt vào hai đầu đoạn mạch chỉ

có tụ điện C một điện áp xoay chiều u = U 2cost thì trên đoạn mạch sẽ có dòng điện xoay chiều

có cường độ i = I 2cos(t +

2



) chạy qua

Trang 4

mạch xoay chiều chỉ

có tụ điện

Giới thiệu dung

kháng của tụ điện

thực hiện C4

nêu các kết luận về

mối liên hệ giữa

cường độ dòng điện

và điện áp trên đoạn

có tụ điện

Ghi nhận biểu thức của u và i trên đoạn mạch xoay chiều chỉ có

tụ điện

Ghi nhận công thức tính dung kháng của tụ điện

Thực hiện C4

độ dịng điện và điện áp trên đoạn mạch xoay chiều chỉ có tụ điện

Với: I = CU =

C

U



1 =

C

Z

U

là

cường độ hiệu dụng của dòng điện qua đoạn mạch chỉ có tụ điện

C Trong đó ZC =

C



1

gọi là dung kháng của mạch

Kết luận: + Cường độ hiệu dụng

trong mạch chỉ chứa tụ điện có giá trị bằng thương số của điện áp hiệu dụng giữa hai đầu mạch và dung kháng của mạch

+ Trong mạch chỉ chứa tụ điện, cường độ dòng điện sớm pha

2



so với điện áp hai đầu tụ điện (hoặc điện áp ở hai đầu tụ điện trể pha

2



so với cường độ dòng điện)

3 Ý nghĩa của dung kháng

Dung kháng ZC =

C



1

là đặc trưng cho tính cản trở dòng điện xoay chiều của tụ điện

Nếu điện dung C của tụ điện và tần số góc  của dòng điện càng lớn thì ZC càng nhỏ và dòng điện xoay chiều bị cản trở càng ít Ngoài ra dung kháng làm u trể pha hơn i

Trang 5

Dẫn dắt để học sinh

nêu ý nghĩa của dung

kháng

Tiết 2.

Hoạt động 5 (10 phút): Kiểm tra bài cũ: Viết biểu thức định luật Ôm cho đoạn

mạch xoay chiều chỉ có điện trở R và đoạn mạch xoay chiều chỉ có tụ điện C Nhận xét về pha của u và i trên từng loại đoạn mạch đó

Hoạt động 6 (25 phút): Tìm hiểu đoạn mạch xoay chiều chỉ có điện cảm thuần.

viên

Yêu cầu học sinh xác

định từ thông qua

cuộn dây khi có dòng

điện i chạy qua

Yêu cầu học sinh xác

định suất điện động tự

cảm xuất hiện trong

cuộn dây

Xác định từ thông qua cuộn dây khi có dòng điện i chạy qua

Xác định suất điện động tự cảm xuất hiện trong cuộn dây

III Đoạn mạch xoay chiều chỉ

có cuộn cảm thuần

1 Hiện tượng tự cảm trong mạch điện xoay chiều

Khi có dòng điện cường độ i chạy qua một cuộn dây có độ tự cảm L (gọi là cuộn cảm) thì từ thông tự cảm trong cuộn dây là:

 = Li Nếu i là dòng điện xoay chiều thì  biến thiên tuần hoàn theo

t và trong cuộn dây xuất hiện một suất điện động: e = - L

dt

di

=

- Li’

Trang 6

thực hiện C5

có cuộn cảm thuần

Giới thiệu cảm kháng

của mạch

thực hiện C6

Yêu cầu học sinh nêu

các kết luận về mối

liên hệ giữa cường độ

dòng điện và điện áp

trên đoạn mạch xoay

chiều chỉ có cuộn cảm

Thực hiện C5

Ghi nhận biểu thức của

u và i trên đoạn mạch xoay chiều chỉ có cuộn cảm thuần

Xác định điện áp tức thời giữa hai đầu đoạn mạch

Ghi nhận công thức tính cảm kháng cảm kháng của cuộn cảm

Thực hiện C6

độ dòng điện và điện áp trên đoạn mạch xoay chiều chỉ có cuộn cảm thuần

Điện áp giữa hai đầu cuộn cảm: u = ri - e; với cuộn thuần cảm (r = 0) thì u = -e

2 Khảo sát mạch điện xoay chiều chỉ có cuộn cảm thuần

Đặt vào hai đầu đoạn mạch chỉ

có cuộn cảm thuần L điện áp xoay chiều u = U 2cost thì trên đoạn mạch sẽ có dòng điện xoay chiều i = I 2cos(t -

2



) chạy qua

Với I =

L

U

 =

L

Z

U

là cường độ hiệu dụng của dòng điện qua đoạn mạch chỉ có cuộn cảm thuần L Trong đó ZL = L gọi

là cảm kháng của mạch

Kết luận: + Trong mạch điện

xoay chiều chỉ có cuộn cảm thuần, cường độ hiệu dụng có giá trị bằng thương số của điện

áp hiệu dụng và cảm kháng của mạch

+ Trong mạch điện xoay chiều chỉ có một cuộn cảm thuần, cường độ dòng điện trể pha

2



so với điện áp, hoặc điện áp sớm pha

2



so với cường độ dòng điện

Trang 7

Dẫn dắt để học sinh

nêu được ý nghĩa của

cảm kháng

Nêu ý nghĩa của cảm kháng

3 Ý nghĩa của cảm kháng

Cảm kháng ZL = L đặc trưng cho tính cản trở dòng điện xoay chiều của cuộn cảm

Khi độ tự cảm của cuộn cảm

và tần số góc  của dòng điện xoay chiều càng lớn thì ZL càng lớn, cuộn cảm L sẽ cản trở càng nhiều đối với dòng điện xoay chiều

Ngoài ra cảm kháng làm u sớm pha hơn i

Hoạt động 7 (10 phút): Củng cố, giao nhiệm vụ về nhà.

Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh

Cho học sinh tóm tắt những kiến thức

đã học trong toàn bài

Yêu cầu học sinh về nhà giải các bài

tập 3, 4, 7, 8, 9 trang 74 sgk và 13.6,

13.7 sbt

Tóm tắt lại những kiến thức đã học trong toàn bài

Ghi các bài tập về nhà

IV RÚT KINH NGHIỆM TIẾT DẠY

Định dạng
Số trang	8
Dung lượng	211 KB