SKKN THPT: Hướng dẫn học sinh giải bài tập chương Dòng điện xoay chiều dạng bài tìm giá trị cực đại của điện áp hiệu dụng khi thay đổi thông số L hoặc C hoặc f

MỤC LỤCPhần II: Hướng dẫn học sinh giải bài tập dạng bài Tìm giá trị cực đại của điện áp hiệu dụng khi thay đổi thông số L hoặc C hoặc f 4 2.2.. Xuất phát từ thực trạng về sự khó khăn tr

MỤC LỤC

Phần II: Hướng dẫn học sinh giải bài tập dạng bài Tìm giá trị cực đại

của điện áp hiệu dụng khi thay đổi thông số L hoặc C

hoặc f

4

2.2 Các bài tập mẫu về xác định giá trị cực đại Umax khi thay đổi L, hoặc

10 Đánh giá lợi ích thu được hoặc dự kiến có thể thu được do áp dụng

BÁO CÁO KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG SÁNG KIẾN

1 Lời giới thiệu:

Chương Dòng điện xoay chiều theo SGK Vật lí 12 Nâng cao, nội dung

của chương được dạy trong 14 tiết (theo phân phối chương trình của Sở Giáodục và Đào tạo Vĩnh Phúc) trong đó dạy lý thuyết 9 tiết, dạy bài tập 3 tiết, dạythực hành 2 tiết Trong cấu trúc đề thi THPT Quốc gia những năm gần đây,chương Dòng điện xoay chiều có tổng 7 câu, trong đó có 2 câu nhận biết, 2 câuthông hiểu, 3 câu vận dụng cao Qua giảng dạy nhiều năm tôi đánh giá kiến thức

ở chương này khó, liên hệ với thực tiễn cuộc sống nhiều, bản chất vật lí của hiệntượng khó hình dung nên giáo viên khó dạy và học sinh gặp nhiều khó khăntrong việc vận dụng giải bài tập Trong đề thi THPT Quốc gia điểm dành chophần vận dụng cao thường ở chương này

Xuất phát từ thực trạng về sự khó khăn trong việc tiếp thu kiến thức củahọc sinh và tầm quan trọng của việc rèn luyện kỹ năng giải bài tập cho học sinh,nên tôi viết Sáng kiến kinh nghiệm này nhằm giúp học sinh có những hiểu biếtđầy đủ về phương pháp giải cụ thể dạng bài tập vật lý khó và hay gặp trong đề

của điện áp hiệu dụng khi thay đổi thông số L hoặc C hoặc f

Các bài tập được trình bày trong SKKN này đều có phương pháp giải vàhướng dẫn giải cụ thể từ đó có thể giúp học sinh giải được các bài tập tương tự,cuối sáng kiến có bài tập tự luyện nhằm giúp học sinh rèn luyện kĩ năng giải bàitập, phát triển năng lực tự làm việc của học sinh

2 Tên sáng kiến:

HƯỚNG DẪN HỌC SINH GIẢI BÀI TẬP CHƯƠNG DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU DẠNG BÀI TÌM GIÁ TRỊ CỰC ĐẠI CỦA ĐIỆN ÁP HIỆU DỤNG KHI THAY ĐỔI THÔNG SỐ L HOẶC C HOẶC f

3 Tác giả sáng kiến:

- Họ và tên: Nguyễn Văn nam

- Địa chỉ: Trường THPT Trần Hưng Đạo, huyện Tam Dương, tỉnh

Vĩnh phúc.

- Số điện thoại: 0967056374 Email: namtranhungdao74@gmail.com

4 Chủ đầu tư tạo ra sáng kiến:

Nguyễn Văn Nam

5 Lĩnh vực áp dụng sáng kiến:

Áp dụng vào dạy ôn thi THPT quốc gia cho học sinh lớp 12 ở các trườngTHPT

6 Ngày sáng kiến được áp dụng lần đầu:

Ngày 06 tháng 11 năm 2018 (năm học 2018 – 2019)

7 Mô tả nội dung của sáng kiến:

Phần I: Các bước cơ bản khi giải bài tập Vật Lý

1.1 Tìm hiểu đầu bài, tóm tắt các dữ kiện Vật Lý.

- Đọc kĩ đề bài, tìm hiểu ý nghĩa của những thuật ngữ quan trọng, xácđịnh đâu là ẩn số, đâu là dữ kiện

- Dùng kí hiệu tóm tắt đề bài cho gì? Hỏi gì? Dùng hình vẽ mô tả lại tìnhhuống, minh họa nếu cần

1.2 Phân tích hiện tượng Vật Lý.

- Nhận biết các dữ liệu đã cho trong đề bài có liên quan đến những kiếnthức nào, khái niệm nào, hiện tượng nào, quy tắc nào, định luật nào trong vật lý

- Xác định các giai đoạn diễn biến của hiện tượng nêu trong đề bài, mỗigiai đoạn bị chi phối bởi những đặc tính nào, định luật nào Có như vậy học sinhmới hiểu rõ được bản chất của hiện tượng, tránh sự áp dụng máy móc công thức

1.3 Xây dựng và lập luận.

Thực chất của bước này là tìm quan hệ giữa ẩn số phải tìm với các dữ kiện

đã cho Đối chiếu các dữ kiện đã cho và cái phải tìm liên hệ với nhau như thếnào, qua công thức, định luật nào để xác lập mối liên hệ Thành lập các phươngtrình nếu cần với chú ý có bao nhiêu ẩn số thì có bấy nhiêu phương trình

Phần II: Hướng dẫn học sinh giải bài tập dạng bài Tìm giá trị cực đại của điện áp hiệu dụng khi thay đổi thông số L hoặc C hoặc f

2.1 Phương pháp giải chung:



(vì a >0) hay

C L

hai, và giản đồ Fre-nen để giải.

 Chú ý: Nếu tìm điện áp cực đại ở hai đầu đoạn mạch nhỏ gồm R

nối tiếp C thì lập biểu thức RC

U U

oC

L R C L

Cho mạch điện như hình vẽ Điện áp giữa

hai đầu AB ổn định có biểu thức u 200cos100t

(V) Cuộn dây thuần cảm kháng có độ tự cảm L thay

đổi được, điện trở R = 100, tụ điện có điện dung

Bài 3.

Cho mạch điện xoay chiều như hình vẽ Đặt vào

hai đầu đoạn mạch AB một điện áp u AB 100 3 cost(V)

( thay đổi được) Khi  1 thì UR = 100V ;

tỏ đó là giá trị cực đại của UL

2.3 Hướng dẫn giải và giải các bài tập mẫu.

)

- UMBmax khi ymin

- Khảo sát hàm số y R2 Z x C2 2  2Z x C 1

; a R 2 Z C2 ; b 2Z C

- UMBmax khi ymin

- Vì a > 0 nên tam thức bậc hai y đạt cực tiểu khi 2

b x

Cách 3: Phương pháp dùng giản đồ Fre-nen

rad  giá trị   hệ số công suất cos , ZL và L

Tiến trình hướng dẫn học sinh giải:

Cách 1: Dùng phương pháp đạo hàm

Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh

- Biểu thức tính dung kháng

- Hãy lập biểu thức tính điện áp

hiệu dụng giữa hai đầu cuộn dây

theo định Ohm và khai triển nó.

- Dựa vào biểu thức (1), UMBmax khi

1

L

x Z

)

- Các bước để khảo sát một hàm số

y theo x là gì?

- Yêu cầu học sinh khảo sát hàm số

y

- ymin khi nào? Từ đó tính ZL và L?

- Biểu thức tính hệ số công suất

- UMBmax khi mẫu số min

- Các bước để khảo sát hàm số y theo

 

Bảng biến thiên:

C

C

Z x

Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh

- Biểu thức tính dung kháng

- Hãy lập biểu thức tính điện áp

hiệu dụng giữa hai đầu cuộn dây

theo định Ohm và khai triển nó

- Dựa vào biểu thức (1), UMBmax khi

b x

Cách 3: Phương pháp dùng giản đồ Fre-nen

Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh

- Hãy viết biểu thức điện áp hiệu

dụng toàn mạch dưới dạng vectơ

- Đặt U 1  U R U C

- Vẽ giản đồ Fre-nen

- U U  RU C U L

- U và sin không đổi, vậy UL đạt giá

trị cực đại khi nào?

- Hãy tính góc  = ?

- Có   giá trị công suất cos

- Áp dụng biểu thức tan, hãy tính

UMBmax khi ymin

C L

; a R 2 Z C2 ; b 2Z C

UMBmax khi ymin

Vì a R 2 Z C2> 0 nên tam thức bậc hai đạt cực tiểu khi 2

b x

C L

Theo định lý hàm số sin, ta có: sin sin

- UCmax khi ymin.

 ymin khi 2 2

L

L

Z x

Cách 3: Phương pháp dùng giản đồ Fre-nen.

U U

R y

Tiến trình hướng dẫn học sinh giải:

Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh

a Tìm C để UCmax UCmax = ?

- Biểu thức tính cảm kháng

Cách 1: Phương pháp đạo hàm

- Lập biểu thức tính điện áp hiệu

dụng giữa hai đầu bản tụ

- Điện áp giữa hai đầu bản tụ UC

đạt giá trị cực đại khi nào?

)

+ Lấy đạo hàm y’ theo x

+ Tìm điểm cực trị tại y’ = 0

+ Lập bảng biến thiên tìm điểm cựctiểu

- Khảo sát hàm số y:

+ Lấy đạo hàm y’ theo x:

- Yêu cầu học sinh khảo sát hàm

L

L

Z x

 

+ Bảng biến thiên:

a



(*)

- U U  LU R U C

- Đặt U 1  U L U R

- VẽgiảnđồFre-nen

- Hãy lập biểu thức tính điện áp

hiệu dụng giữa hai điểm M, B và

R y

MB

U U

R y

L C

L C

L C

L C

L C

L C

R y

 

- Từ biểu thức định luật Ohm  giá trị của điện trở R, ZL và ZC

1

L L

 giá trị UL đã tính ở trên khi  1

Tiến trình hướng dẫn học sinh giải:

Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh

- Biểu thức tính điện áp hiệu dụng

toàn mạch Từ đó tính điện áp hiệu

dụng hai đầu cuộn dây

- Theo bài, độ lệch pha  có giá trị

ta tìm ULmax và so sánh với UL, nếu

ULmax = UL thì giá trị UL tính ở trên là

giá trị cực đại

- Lập biểu thức tính điện áp hiệu

dụng hai đầu cuộn dây theo định

luật Ohm và khai triển nó

- ULmax khi nào?

- Điều kiện để tam thức bậc hai y

 

-

R

U R I



;

L L

U Z

I



;

C C

U Z

I



L L

a



(**)

L L

C C

ULmax khi ymin Tam thức bậc hai y đạt cực tiểu khi 2

b x

Phần III: Bài tập tự luyện

Câu 1: Đoạn mạch RLC có L thay đổi được mắc vào mạng điện

xoay chiều có hiệu điện thế không đổi Viết công thức xác định

ZC

Câu 2: Đoạn mạch RLC có L thay đổi được mắc vào mạng điện

xoay chiều có hiệu điện thế không đổi Viết công thức xác định

ZC

Câu 3: Đoạn mạch RLC có C thay đổi được mắc vào mạng điện

xoay chiều có hiệu điện thế không đổi Viết công thức xác định

A ZL = 2ZC B ZL = ZC C ZC = D ZC = 2ZL

Câu 4: Đoạn mạch RLC có R thay đổi được mắc vào mạng điện

xoay chiều có hiệu điện thế không đổi Xác định R để hiệu điệnthế hai đầu cuộn cảm đạt cực đại?

C

2 C 2

Z Z

R 

A R tiến về ∞ B R tiến về 0 C R = |ZL - ZC| D R =

ZL - ZC

Câu 5: Đoạn mạch RLC có R thay đổi được mắc vào mạng điện

xoay chiều có hiệu điện thế không đổi Xác định R để hiệu điệnthế hai đầu điện trở đạt giá trị cực đại?

ZL - ZC

Câu 6: Đoạn mạch RLC có f thay đổi được mắc vào mạng điện

xoay chiều có hiệu điện thế không đổi Xác định f để hiệu điệnthế hai đầu điện trở đạt giá trị cực đại?

Câu 8: Mạch RLC có R = 30 Ω, L = 0,3/ H và tụ điện C thay đổi.

Mắc mạch điện trên vào mạng điện 220 V - 50 Hz Tìm giá trịcủa C để UL đạt giá tri cực đại?

A C = 30 F B ZC =  C C = F D Đáp án

khác

Câu 9: Mạch RLC có R = 30 Ω, L = 0,3/ H và tụ điện C thay đổi.

Mắc mạch điện trên vào mạng điện 220 V - 50 Hz Tìm giá trịcủa C để UC đạt giá tri cực đại?

60

Câu 10: Mạch điện RLC có L thay đổi được, trong đó R = 30 Ω,

-50 Hz Tìm giá trị của ZL để UC đạt cực đại?



 4

10 5 , 2

80 

Câu 12: Mạch RLC có C thay đổi khi C = 10-3/4 F và khi C =

bao nhiêu thì hiệu điện thế hai đầu tụ điện đạt cực đại?

Câu 13: Mạch RLC mắc theo thứ tự có L thay đổi R = 50 Ω, C

Tính giá trị URLmax?

Câu 14: Mạch RLC mắc nối tiếp có C thay đổi Trong đó R = 50

cần điều chỉnh đến giá trị nào để UC đạt giá trị cực đại?

A ZC = 100 Ω B ZC = 130 Ω C ZC = 150 Ω D ZC =

125 Ω

Câu 15: Mạch RLC mắc nối tiếp, có R và C có thể điều chỉnh

được Trong đó L = 1/2 H được mắc vào mạng điện 150 V - 50

giá trị của UR không thay đổi?

Ω

Câu 16: Mạch RLC mắc nối tiếp, có R và L có thể điều chỉnh

chỉnh R thì giá trị của UR không thay đổi?

Ω

Câu 17: Mạch RLC có L thay đổi trong đó R = 100 Ω, C = 10-4/

giá trị cực đại Tính công suất của mạch điện trong trường hợptrên?

1200W

Câu 18: Mạch RLC mắc nối tiếp C có thể thay đổi được, trong đó

R = 100 Ω, L = / H Được mắc vào mạng điện u =200cos(100t) V

Điều chỉnh C đến giá trị để UCmax Hãy tính giá trị UCmax?

10  4

 6

10  3



3

10

5 

Câu 19: Mạch RLC có L thay đổi được, được mắc vào mạng điện u

-3/5H Phải điều chỉnh L đến giá trị nào để ULmax?

A L = 0,2/ H B L = 1/2 H C L = 2/ H D L =1/0,2 H

Câu 20: Cho mạch RLC có C thay đổi được, trong đó R = 40 Ω,

cuộn cảm thuần có L = 0,3/H và tụ điện C thay đổi được Haiđầu đoạn mạch mắc vào nguồn điện xoay chiều u = 120 V, tần

số f = 50 Hz Tìm ZC để ULmax?

30 Ω

Câu 21: Mạch RLC mắc nối tiếp, trong đó R = 60 Ω, cuộn cảm

mạch điện mắc vào nguồn điện xoay chiều có U không đổi vàbằng 100 V và f = 50 Hz Điều chỉnh L để hiệu điện thế hai đầucuộn dây chỉ cực đại, tìm giá trị L khi đó?

125/ H

Câu 22: Mạch RLC trong đó R = 30 Ω, C = 10-3/4 F và cuộn cảmthuần có L thay đổi Hai đầu đoạn mạch mắc vào nguồn điệnxoay chiều u = 150cos100t V Điều chỉnh L để hiệu điện thếhai đầu cuộn dây đạt cực đại Tìm trị hiệu điện thế cực đại đó?

Câu 23: Cho đoạn mạch gồm cuộn dây ℓ, r có r = 50 Ω, L có

thể thay đổi được, mắc nối tiếp với tụ điện C không đổi Hai đầuđoạn mạch mắc với nguồn xoay chiều có u = 169,7cos100t V

trị UC khi đó?

Câu 24: Mạch điện gồm cuộn dây có r = 40 Ω, L = 0,4/ H, tụ

điện có điện dung C thay đổi được Mạch điện trên được nối vàonguồn điện u = 120cos(100t) V Thay đổi C để Vôn kế chỉ cựcđại (Vôn kế mắc vào hai đầu C) Tìm giá trị cực đại của vôn kế?

đạt cực đại?

Câu 26: Mạch RLC trong mạch có R = 60 Ω, L = 0,5/H; C = 10

số góc có thể thay đổi Tìm giá trị của  để hiệu điện thế trênhai đầu điện trở đạt cực đại?

rad/s

Câu 27: Mạch RLC nối tiếp, có cuộn dây thuần cảm, tần số

dòng điện có thể thay đổi được Phải thay đổi f đến giá trị nào

để hiệu điện thế hai đầu tụ điện đạt giá trị cực đại?

Câu 28: Mạch RLC nối tiếp, có cuộn dây thuần cảm, tần số

dòng điện có thể thay đổi được Phải thay đổi f đến giá trị nào

để hiệu điện thế hai đầu cuộn dây thuần cảm đạt giá trị cực đại?

Câu 29: Một đoạn mạch AB gồm hai đoạn mạch AM và MB mắc

nối tiếp Đoạn mạch AM có điện trở thuần R mắc nối tiếp với tụđiện C, đoạn mạch MB chỉ cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm có

đoạn mạch AB Điều chỉnh độ tự cảm L sao cho điện áp hai đầuđoạn mạch AB ℓệch pha so với điện áp hai đầu AM Biểu thứcℓiên hệ của tần số góc  với R, L, C ℓà:

Câu 30: Mạch RLC, cuộn dây thuần cảm, mắc vào mạng điện

2

2

2

1 2

1

2

2C R

C L

C R L

thế hai đầu cuộn dây đạt cực đại, fC ℓà hiệu điện thế để hai đầu

tụ điện đạt giá trị cực đại, f ℓà tần số để cho hiệu điện thế hai

đầu điện trở đạt giá trị cực đại Hãy xác định phát biểu đúng.

9 Các điều kiện cần thiết để áp dụng sáng kiến:

Cần sự chuẩn bị kỹ lưỡng cho mỗi giờ dạy, mỗi chuyên đề dạy của giáoviên

10 Đánh giá lợi ích thu được hoặc dự kiến có thể thu được do áp dụng sáng kiến theo ý kiến của tác giả.

- So sánh kết quả công tác dạy ôn thi THPT quốc gia lớp 12 ở trườngTHPT Yên Lạc (lúc đó tôi vẫn chưa chuyển lên trường THPT Trần Hưng Đạo ).Tôi đã dạy ở hai lớp học sinh có chất lượng đầu vào tương đương nhau đó là lớp12A2 (là lớp áp dụng sáng kiến) và lớp 12A1.1 (là lớp đối chứng, tức là không

áp dụng sáng kiến) kết quả thể hiện ở bảng số liệu dưới đây:

Lớp Sĩ số Điểm Giỏi SL % Điểm Khá SL % Điểm Tbình SL % SLĐiểm Yếu %12A1.1

11 Danh sách tổ chức đã tham gia áp dụng sáng kiến lần đầu:

(khi đó tôi vẫn đang công tác tại trường THPT Yên Lạc, chưa chuyển vềtrường THPT Trần Hưng Đạo huyện Tam Dương)

Áp dụng vào dạy ôn thi THPT quốc gia cho học sinh lớp 12

Tam Dương, ngày 26 tháng 02 năm 2020

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Lê Thị Quỳnh Anh, Đề Thi Tuyển Sinh Vào Đại Học và Cao Đẳng MônVật Lý, NXB Đại Học Quốc Gia Hà Nội, năm 1999

2 Hà Văn Chính – Trần Nguyên Tường, Các Dạng Bài Tập Mạch Điện XoayChiều Không Phân Nhánh, NXB Đại Học Sư Phạm, năm 2007

3 Nguyễn Cảnh Hòe – Nguyễn Mạnh Tuấn, Phương Pháp Giải Toán Vật Lý

12 Theo Chủ Đề, NXB Giáo Dục Việt Nam, năm 2009

4 Bùi Quang Hân, Giải Toán Vật Lý 12 Dòng Điện Và Sóng Điện Từ, NXBGiáo Dục, năm 1997

5 Lê Văn Thông, Phân Loại và Phương Pháp Giải Bài Tập Vật Lý 12, NXBTrẻ, năm 1997

6 Một số tài liệu sưu tầm trên các Website