Các mạch điện xoay chiều

- Viết được biểu thức điện áp tức thời và cường độ dòng điện tức thời qua các mạch điện xoay chiều.. HOẠT ĐỘNG CỦA GV HOẠT ĐỘNG CỦA HS NỘI DUNG - Biểu thức của dòng điện xoay chiều có dạ

Bài 13

CÁC MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU

I MỤC TIÊU

1 Kiến Thức

- Phát biểu và viết được biểu thức định luật ôm cho các loại đoạn mạch xoay chiều

- Viết được các biểu thức tính cảm kháng, dung kháng

2 Kỷ năng

- Nêu được độ lệch pha giữa điện áp và cường độ dòng điện qua R, C, L

- Viết được biểu thức điện áp tức thời và cường độ dòng điện tức thời qua các mạch điện xoay chiều.

3 Thái độ

- Có tinh thần khách quan, trung thực, biết tự học hỏi và tự tìm tồi

II CHUẨN BỊ

1 Giáo viên

- Một số dụng cụ thí nghiệm như dao động kí điện tử, ampe kế, vôn kế, một số điện trở, tụ điện

2 Học sinh

- Ôn lại các kiến thức về tụ điện: q = Cu và i= ±dq

dt và suất điện động tự cảm:

di

dt

III.TIẾN TRÌNH BÀI DẠY

1 Ổn định lớp

2 Kiểm tra bài cũ: (5 phút)

+ Dòng điện xoay chiều ? Biểu thức cường độ tức thời ?

+ Giá trị hiệu dụng ? Cường độ hiệu dụng, hiệu điện thế hiệu dụng ?

- Quan hệ u, i trong các mạch điện ? Biểu thứ xác định cường độ, hiệu điện thế tức thời ?

3 Vào bài: SGK trang 67.

Hoạt động 1 (5 phút): Tìm hiểu mạch điện xoay chiều.

HOẠT ĐỘNG CỦA GV HOẠT ĐỘNG CỦA HS NỘI DUNG

- Biểu thức của dòng điện xoay

chiều có dạng ?

- Chọn điều kiện ban đầu thích hợp

để ϕ = 0

=> i = Imcosωt = I 2cosωt

- Tìm biểu thức của u ở hai đầu

đoạn mạch

- Trình bày kết quả thực nghiệm và

lí thuyết để đưa ra biểu thức điện

áp hai đầu mạch

- Để tránh nhầm lẫn, phương trình

điện áp có thể viết:

u = U0cos(ωt+ ϕu/i)

= U 2cos(ωt+ ϕu/i)

- Có dạng: i = I0cos(ωt + ϕ)

- HS ghi nhận các kết quả chứng minh bằng thực nghiệm và lí thuyết

Mạch điện xoay chiều

- Nếu cho dòng điện xoay chiều có dạng:

i I= 0cosωt I= 2 cosωt

- Thì điện áp xoay chiều ở 2 đầu mạch:

u U= ω ϕt+ =U cos tω ϕ+

trong đó: ϕ là độ lệch pha giữa u và i

+ Nếu ϕ > ⇒0 u sớm pha hơn i + Nếu ϕ < ⇒0 u trễ pha ϕ hơn i + Nếu ϕ = ⇒0 u và i cùng pha

Mạch

u i

NS: 03/10/2010

Tiết: 22

Hoạt động 2 (10 phút) Mạch điện xoay chiều chỉ có điện trở.

HOẠT ĐỘNG CỦA GV HOẠT ĐỘNG CỦA HS NỘI DUNG

Yêu cầu HS đọc SGK mục II trả

lời câu hỏi.

- Nêu câu hỏi:

- Trong mạch lúc này sẽ dòng điện

này như thế nào?

- Tuy là dòng điện xoay chiều,

nhưng tại một thời điểm, dòng điện

i chạy theo một chiều xác định Vì

đây là dòng điện trong kim loại nên

theo định luật Ohm, i và u thế nào?

- Trong biểu thức điện áp u, U0 và

U là gì?

- Nêu câu hỏi C1

- Dựa vào biểu thức của u và i, ta có

nhận xét gì ?

- GV chính xác hoá các kết luận của

HS

- Phát biểu định luật Ohm đối với

dòng điện một chiều trong kim loại

Đọc SGK mục II trả lời câu hỏi.

- Trả lời:

- Biến thiên theo thời gian t (dòng điện xoay chiều)

- Tỉ lệ với nhau như Theo định luật Ohm

u i R

=

- Điện áp tức thời, điện áp cực đại và điện áp hiệu dụng

- Trả lời

- u và i cùng pha

- HS phát biểu

I MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU CHỈ

CÓ ĐIỆN TRỞ

1 Quan hệ u và i :

Hai đầu R có u U= 2 cosωt

Định luật Ôm : i u U 2 cos t

= =

Đặt : I U

R

=

Thì i I= 2 cosωt

⇒ u, i cùng pha

2 Định luật Ôm: SGK

Biểu thức: I U

R

=

Hoạt động 3 (20 phút) Mạch điện xoay chiều chỉ có tụ điện.

HOẠT ĐỘNG CỦA GV HOẠT ĐỘNG CỦA HS NỘI DUNG

Yêu cầu HS đọc SGK mục II

trả lời câu hỏi.

- Nêu câu hỏi:

- GV làm thí nghiệm như sơ đồ

hình 13.3 Sgk

- Ta có nhận xét gì về kết quả

thu được ?

Đọc SGK mục II trả lời câu hỏi.

- Trả lời:

- HS quan sát mạch điện và ghi nhận các kết quả thí nghiệm

+ Tụ điện không cho dòng điện một chiều đi qua

+ Tụ điện cho dòng điện xoay chiều “đi qua”

II MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU CHỈ

CÓ TỤ ĐIỆN

1 Thí nghiệm :

- Nguồn điện một chiều : I = 0

- Nguồn điện xoay chiều : I ≠0

* Kết luận : Dòng xoay chiều có thể tồn

tại trong mạch điện có chứa tụ điện

~

u R

t

u,i u(t) i(t) 0

A

C I= 0 +

-A

:

u

-B

i

- Ta nối hai đầu tụ điện vào

một nguồn điện xoay chiều để

tạo nên điện áp u giữa hai bản

của tụ điện

- Có hiện tượng xảy ra ở các

bản của tụ điện ?

- Giả sử trong nửa chu kì đầu,

A là cực dương → bản bên trái

của tụ sẽ tích điện gì ?

- Ta có nhận xét gì về điện tích

trên bản của tụ điện ?

→ Độ biến thiên điện tích q

cho phép ta tính i trong mạch

- Cường độ dòng điện ở thời

điểm t xác định bằng công

thức nào ?

- Khi ∆t và ∆q vô cùng nhỏ

q

t

∆

∆ trở thành gì ?

- Ta nên đưa về dạng tổng quát

i = I0cos(ωt + ϕ) để tiện so

sánh, –sinα→ cosα

- Nếu lấy pha ban đầu của i

bằng 0 → biểu thức của i và u

được viết lại như thế nào ?

- ZC đóng vai trò gì trong công

thức?

→ ZC có đơn vị là gì?

1

C

Z

C

ω

=

- Dựa vào biểu thức của u và i,

ta có nhận xét gì?

- Tác dụng của tụ ?

- Khi nào thì dòng điện qua tụ

dễ dàng hơn ?

- Tại sao tụ điện lại không cho

dòng điện không đổi đi qua ?

- HS theo hướng dẫn của GV để khảo sát mạch điện xoay chiều chỉ có tụ điện

- Tụ điện sẽ được tích điện

- Bản bên trái tích điện dương

- Biến thiên theo thời gian t

- HS ghi nhận cách xác định i trong mạch

q i t

∆

=

∆

- Đạo hàm bậc nhất của q theo thời gian

cos( )

2

- HS viết lại biểu thức của i và u (i nhanh pha hơn u góc π/2 → u chậm pha hơn i góc π/2)

- So sánh với định luật Ohm, có vai trò tương tự như điện trở R trong mạch chứa điện trở

- Là đơn vị của điện trở (Ω)

1

( ) F s C .s A s

−

 ÷

 

- Trong mạch chứa tụ điện, cường độ dòng điện qua tụ điện sớm pha π/2 so với điện áp hai đầu tụ điện (hoặc điện áp ở hai đầu tụ điện trễ pha π/2 so với cường độ dòng điện)

- Biểu hiện sự cản trở dòng điện xoay chiều

- Từ 1

C

Z C

ω

= ta thấy: Khi ω

nhỏ (f nhỏ) → ZC lớn và ngược lại

- Vì dòng điện không đổi (f = 0)

→ ZC = ∞→ I = 0

2 Khảo sát mạch điện xoay chiều chỉ có

tụ :

a Cho hiệu điện xoay chiều giữa 2 đầu

tụ C:

u U= 0cosωt =U 2 cosωt

Điện tích bản trái của tụ :

q = Cu = CU 2 cosωt

- Ở thời điểm t bản trái tích điện (+) điện

tích tụ tăng lên Sau khoảng thời gian t∆

lượng điện tích của tụ tăng thêm

q

t

∆

⇒ =

∆

- Khi t∆ và q∆ vô cùng nhỏ :

i dq CUsin t

2 cos( )

2

i U C= ω ωt+π

b) Nếu đặt : I = UωC

Ta có : 2 cos( )

2

i I= ωt+π

Và : u U= 2 cosωt

-Nếu lấy pha ban đầu dòng điện = 0 thì :

i I= 2 cosωt

2 cos( )

2

u U= ωt−π

c) Định luật Ôm:

C

U I Z

= Với dung kháng : Z C 1

Cω

=

d) So sánh pha dao động của u và i :

i sớm pha hơn u một góc

2

π

3) Ý nghĩa của dung kháng :

- Dung kháng là đại lượng biểu hiện sự cản trở dòng điện xoay chiều của tụ điện

- Nếu C càng lớn ⇒ Zc càng nhỏ , dòng điện bị cản trở càng ít

- Nếu ω ( f ) càng lớn ⇒Zc càng nhỏ, dòng điện bị cản trở càng ít

Hoạt động 3(5 phút): Củng cố - Giao nhiệm vụ về nhà

t u,i i(t) u(t)

0

Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh

- Nhắc lại các kiến thức cơ bản trong bài học bằng những

câu hỏi củng cố

- Về nhà làm bài tập 3, 6, 7, 9 trang 74 SGK

- Về nhà học bài và xem phần tiếp theo

- Nắm vững các kiến thức cơ bản trong bài học

- Nhận nhiệm vụ về nhà thực hiện

- Nhận nhiệm vụ về nhà thực hiện

* Câu hỏi củng cố

Câu 1 Cho dòng điện xoay chiều qua mạch chỉ có điện trở thuần thì điện áp tức thời giữa 2 đầu điện trở :

A Chậm pha hơn dòng điện B Nhanh pha hơn dòng điện

C Cùng pha với dòng điện. D Lệch pha so với dòng điện π/2

Câu 2 Cho dòng điện xoay chiều qua mạch chỉ có tụ điện thì điện áp tức thời giữa 2 đầu điện trở :

A Chậm pha hơn dòng điện B Trể pha π/2 so với cường độ dòng điện.

C Cùng pha với dòng điện D Sóm pha π/2 so với cường độ dòng điện

Câu 3 Đặt tụ điện có điện dung

4 10

π

−

= vào điện áp xc có dạng : 200 2 os (100 ) ( )

3

Biểu thức của cường độ dòng điện là:

A 2 2 os (100 5 ) ( )

6

B 2 2 os (100 ) ( )

6

C 2 2 os (100 ) ( )

6

D 2 os (100 ) ( )

6

Câu 4 Đặt tụ điện có điện dung 1

20000

π

= vào điện áp xoay chiều u=100 2 os100c πt V( ) Biểu thức của cường độ dòng điện là:

A i=0,5 2 os100c πt A( ) B 0,5 2 os (100 ) ( )

2

C 0,5 2 os (100 ) ( )

2

D 0,5 os (100 ) ( )

2

* Rút Kinh Nghiệm

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………