- HS giải thích được hoạt động của hai mô hình máy phát điện: khi cho nam châm (hoặc cuộn dây) quay thì số đường sức từ xuyên qua tiết diện S của cuộn dây luân phiên tăng, giảm nên tron[r]
Trang 1Ngày soạn: 03/01/2021
Ngày bắt đầu dạy: 11/01/2021
TÊN BÀI DẠY: DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU
Môn: Vật lí; lớp: 9 Thời gian thực hiện: 2 tiết
I MỤC TIÊU
1 Kiến thức
- Nêu được dấu hiệu chính để phân biệt dòng điện xoay chiều với dòng điện một chiều
- Nêu được nguyên tắc cấu tạo của máy phát điện xoay chiều có khung dây quay hoặc
có nam châm quay
- Giải thích được nguyên tắc hoạt động của máy phát điện xoay chiều có khung dây quay hoặc có nam châm quay
- Nêu được các máy phát điện đều biến đổi cơ năng thành điện năng
2 Năng lực
+ Nhận thức khoa học tự nhiên:
- Nhận biết được dòng điện xoay chiều
- Phân biệt được dòng điện xoay chiều và dòng điện một chiều
- Trình bày được cấu tạo, hoạt động và sự biến đổi năng lượng của máy phát điện xoay chiều có khung dây quay hoặc nam châm quay
+ Tìm hiểu tự nhiên:
- Đề xuất vấn đề, đặt câu hỏi cho vấn đề: làm thế nào để tạo ra dòng điện xoay chiều trong một cuộn dây dẫn kín
- Tiến hành thí nghiệm phát hiện dòng dòng điện xoay chiều
- Thiết kế và tiến hành và xử lí kết quả các thí nghiệm để tạo ra dòng điện xoay chiều + Vận dụng kiến thức, kĩ năng:
- Vận dụng được kiến thức về dòng điện xoay chiều, máy phát điện xoay chiều để làm bài tập
- Vận dụng được kiến thức về dòng điện xoay chiều, máy phát điện xoay chiều vào thực tiễn cuộc sống
3 Phẩm chất
- Nhân ái: Tôn trọng sự khác biệt về nhận thức, phong cách cá nhân của người khác
- Chăm chỉ: chăm học, hăng say học hỏi và tích cực tham gia các hoạt động học tập
- Trung thực: khách quan, công bằng trong tiến hành các thí nghiệm
- Trách nhiệm: hợp tác với các bạn trong các hoạt động học tập, quan tâm đến ý kiến của người khác trong học tập
II THIẾT BỊ DẠY HỌC VÀ HỌC LIỆU
- SGK Vật lí 9, SBT Vật lí 9
- Cuộn dây có hai đèn LED mắc song song, ngược chiều;
- Nam châm vĩnh cửu; trục quay
- Mô hình máy phát điện xoay chiều
Trang 2- Máy tính, máy chiếu.
III TIẾN TRÌNH DẠY HỌC
1 Hoạt động 1: Phát hiện dòng điện xoay chiều trong cuộn dây dẫn kín
a) Mục tiêu:
- Phát hiện được dòng điện xoay chiều xuất hiện trong cuộn dây dẫn kín
- Nêu vấn đề cần giải quyết: làm thế nào để tạo ra dòng điện xoay chiều trong cuộn dây dẫn kín
b) Hoạt động của học sinh
Làm thí nghiệm, quan sát và phát hiện ra dòng điện xoay chiều trong cuộn dây dẫn kín
c) Sản phẩm học tập
- Tiến hành được thí nghiệm phát hiện dòng điện xoay chiều trong cuộn dây dẫn kín.
- Dự đoán được khi số đường sức từ xuyên qua tiết diện S của cuộn dây luân phiên tăng giảm thì dòng điện chạy trong cuộn dây dẫn là dòng điện xoay chiều
- Nêu câu hỏi vấn đề: làm thế nào để liên tục đổi chiều dòng điện ở trong cuộn dây dẫn kín?
d) Tổ chức hoạt động
Giáo viên giao nhiệm vụ:
- Tiến hành thí nghiệm: đưa nam châm lại gần; ra xa; liên tục đưa nam châm lại gần ra
xa cuộn dây dẫn có mắc hai đèn LED (một màu đỏ, một màu xanh) song song và ngược chiều nhau và chỉ rõ đèn nào sáng trong các trường hợp đó
- Nhận xét về chiều của dòng điện cảm ứng ở trong cuộn dây dẫn kín và số đường sức
từ xuyên qua tiết diện S của cuộn dây khi đưa nam châm ra xa và lại gần cuộn dây trong các trường hợp ở trên
Học sinh thực hiện nhiệm vụ:
- Tiến hành thí nghiệm và báo cáo kết quả thí nghiệm
- Nhận xét về chiều của dòng điện cảm ứng ở trong cuộn dây dẫn kín và số đường sức
từ xuyên qua tiết diện S của cuộn dây trong các thí nghiệm
Học sinh báo cáo kết quả thực hiện nhiệm vụ:
+ Khi đưa nam châm lại gần cuộn dây thì đèn LED màu đỏ sáng; khi đưa nam châm
ra xa cuộn dây thì đèn LED màu xanh sáng; Khi đưa nam châm liên tục lại gần, ra xa cuộn dây thì hai đèn LED luân phiên thay nhau sáng
+ Chiều dòng điện cảm ứng trong cuộn dây dẫn kín khi số đường sức từ xuyên qua tiết diện S của cuộn dây tăng ngược với chiều dòng điện cảm ứng trong cuộn dây dẫn kín khi số đường sức từ xuyên qua tiết diện S của cuộn dây giảm
+ Nêu câu hỏi vấn đề: làm thế nào để liên tục đổi chiều dòng điện ở trong cuộn dây dẫn kín?
Giáo viên tổng kết:
Làm thế nào để liên tục đổi chiều dòng điện ở trong cuộn dây dẫn kín?
2 Hoạt động 2: Hình thành kiến thức mới
A TÌM HIỂU DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU
Trang 3a) Mục tiêu:
- Nhận biết được dòng điện xoay chiều
- Phân biệt được dòng điện xoay chiều và dòng điện một chiều
- Thiết kế và tiến hành và xử lí kết quả các thí nghiệm để tạo ra dòng điện xoay chiều
b) Hoạt động của học sinh:
- Tìm hiểu thông tin trong SGK Vật lí 9 trang 90, nêu khái niệm dòng điện xoay chiều
và nêu điều kiện để có dòng điện xoay chiều trong cuộn dây dẫn kín
- Đề xuất các cách để tạo ra dòng điện xoay chiều trong cuộn dây dẫn kín bằng các dụng cụ: nam châm, trục quay và cuộn dây dẫn kín
- Tiến hành, ghi kết quả thí nghiệm: quay nam châm trước cuộn dây dẫn kín và quay cuộn dây dẫn kín trước nam châm
- Rút ra nhận xét từ thí nghiệm: sự thay đổi số đường sức từ xuyên qua tiết diện S của cuộn dây và chiều dòng điện trong cuộn dây dẫn kín?
- Phát biểu các cách tạo ra dòng điện xoay chiều và điều kiện để có dòng điện xoay chiều trong cuộn dây dẫn kín
- Phân biệt dòng điện xoay chiều với dòng điện một chiều
c) Sản phẩm học tập:
- Học sinh đề xuất, tiến hành, ghi kết quả thí nghiệm tạo ra dòng điện xoay chiều trong cuộn dây dẫn kín
- Học sinh phát biểu được dòng điện xoay chiều là gì, điều kiện để có dòng điện xoay chiều trong cuộn dây dẫn kín, phân biệt dòng điện xoay chiều với dòng điện một chiều
- Nêu câu hỏi vấn đề: các máy phát điện cần có những bộ phận chính nào?
d) Tổ chức hoạt động:
Giáo viên giao nhiệm vụ:
- Tìm hiểu thông tin trong SGK Vật lí 9 trang 90, nêu khái niệm về dòng điện xoay chiều và điều kiện để có dòng điện xoay chiều trong cuộn dây dẫn kín
- Đề xuất thí nghiệm tạo ra dòng điện xoay chiều trong cuộn dây dẫn kín bằng các dụng cụ: nam châm, trục quay, cuộn dây dẫn kín
- Tiến hành, ghi kết quả thí nghiệm tạo ra dòng điện xoay chiều trong cuộn dây dẫn kín
- Rút ra các nhận xét từ thí nghiệm
Học sinh thực hiện nhiệm vụ:
- Tìm hiểu thông tin trong SGK Vật lí 9 trang 90, nêu khái niệm về dòng điện xoay chiều và điều kiện để có dòng điện xoay chiều trong cuộn dây dẫn kín
- Đề xuất thí nghiệm tạo ra dòng điện xoay chiều trong cuộn dây dẫn kín bằng các dụng cụ: nam châm, trục quay, cuộn dây dẫn kín
- Tiến hành, ghi kết quả thí nghiệm tạo ra dòng điện xoay chiều trong cuộn dây dẫn kín
- HS báo cáo kết quả thí nghiệm
- Rút ra các nhận xét từ thí nghiệm
Trang 4- Phân biệt dòng điện xoay chiều với dòng điện một chiều.
- Nêu câu hỏi vấn đề: các máy phát điện cần có những bộ phận chính nào?
Học sinh báo cáo kết quả thực hiện nhiệm vụ:
- Phát biểu khái niệm dòng điện xoay chiều là dòng điện luân phiên đổi chiều
- Nêu điều kiện để có dòng điện xoay chiều trong cuộn dây dẫn kín là số đường sức từ xuyên qua tiết diện S của cuộn dây luân phiên tăng, giảm
- Nêu các cách tạo ra dòng điện xoay chiều trong cuộn dây dẫn kín: quay nam châm trước cuộn dây, quay cuộn dây trước nam châm
- Nêu cách phân biệt dòng điện xoay chiều với dòng điện một chiều: dòng điện xoay chiều thì chiều dòng điện luân phiên thay đổi liên tục, còn dòng điện một chiều có chiều không đổi
Giáo viên kết luận:
- Dòng điện xoay chiều là dòng điện luân phiên đổi chiều, còn dòng điện một chiều chỉ có một chiều nhất định
- Điều kiện để có dòng điện xoay chiều trong cuộn dây dẫn kín là số đường sức từ xuyên qua tiết diện S của cuộn dây luôn phiên tăng, giảm
- Các cách tạo ra dòng điện xoay chiều: cho nam châm quay trước cuộn dây hoặc cho cuộn dây quay trước nam châm
- Máy phát điện cần có những bộ phận chính nào?
B MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU
a) Mục tiêu:
- Nêu được nguyên tắc cấu tạo của máy phát điện xoay chiều có khung dây quay hoặc
có nam châm quay
- Giải thích được nguyên tắc hoạt động của máy phát điện xoay chiều có khung dây quay hoặc có nam châm quay
- Nêu được các máy phát điện đều biến đổi cơ năng thành điện năng
b) Nội dung học tập
Học sinh tìm hiểu thông tin trong SGK Vật lí 9 trang 93, quan sát các hình vẽ, video
và các thông tin giáo viên cung cấp nêu cấu tạo, giải thích hoạt động của 2 mô hình máy phát điện xoay chiều; sự giống và khác nhau về mặt cấu tạo và hoạt động của hai
mô hình máy phát điện
c) Sản phẩm
- Học sinh nêu được cấu tạo của hai mô hình máy phát điện xoay chiều đều gồm hai
bộ phận chính là nam châm và cuộn dây, bộ phận quay gọi là roto, bộ phận đứng yên
là stato
- HS giải thích được hoạt động của hai mô hình máy phát điện: khi cho nam châm (hoặc cuộn dây) quay thì số đường sức từ xuyên qua tiết diện S của cuộn dây luân phiên tăng, giảm nên trong cuộn dây có dòng điện xoay chiều; khi hoạt động cơ năng
đã được biến đổi thành điện năng
- HS nêu được sự khác nhau của 2 mô hình: Roto của máy phát điện hình 34.1 là cuộn dây, roto của máy phát điện hình 34.2 là nam châm
Trang 5d) Tổ chức thực hiện
Giáo viên giao nhiệm vụ:
- Tìm hiểu thông tin SGK Vật lí 9 trang 93 và quan sát các hình vẽ, video và các thông tin giáo viên cung cấp nêu cấu tạo, giải thích hoạt động của 2 mô hình máy phát điện xoay chiều; sự giống và khác nhau về mặt cấu tạo và hoạt động của hai mô hình máy phát điện
Học sinh thực hiện nhiệm vụ:
- Nêu cấu tạo của hai mô hình máy phát điện xoay chiều hình 34.1 và 34.2
- Mô tả và giải thích hoạt động của hai mô hình máy phát điện xoay chiều hình 34.1
và 34.2
- So sánh hai mô hình máy phát điện xoay chiều hình 34.1 và 34.2
Học sinh báo cáo kết quả thực hiện nhiệm vụ:
1) Cấu tạo của máy phát điện xoay chiều:
- Máy phát điện xoay chiều đều gồm hai bộ phận chính là nam châm và cuộn dây, bộ phận quay gọi là roto, bộ phận đứng yên là stato
- Roto của máy phát điện hình 34.1 là cuộn dây, roto của máy phát điện hình 34.2 là nam châm
2) Hoạt động
- Khi cho nam châm (hoặc cuộn dây) quay thì số đường sức từ xuyên qua tiết diện S của cuộn dây luân phiên tăng, giảm nên trong cuộn dây có dòng điện xoay chiều; khi hoạt động cơ năng đã được biến đổi thành điện năng
Giáo viên kết luận:
- Máy phát điện xoay chiều đều gồm hai bộ phận chính là nam châm và cuộn dây, bộ phận quay gọi là roto, bộ phận đứng yên là stato
- Roto của máy phát điện hình 34.1 là cuộn dây, roto của máy phát điện hình 34.2 là nam châm
- Khi cho nam châm (hoặc cuộn dây) quay thì số đường sức từ xuyên qua tiết diện S của cuộn dây luân phiên tăng, giảm nên trong cuộn dây có dòng điện xoay chiều; khi hoạt động cơ năng đã được biến đổi thành điện năng
3 Hoạt động 3: Luyện tập
a) Mục tiêu:
Vận dụng được kiến thức về dòng điện xoay chiều, máy phát điện xoay chiều để làm bài tập
b) Hoạt động của học sinh:
Câu 1: Trường hợp nào dưới đây trong cuộn dây không xuất hiện dòng điện cảm ứng
xoay chiều?
A Cho nam châm quay trước một cuộn dây dẫn kín, các đường sức từ bị cuộn dây cắt ngang
B Cho cuộn dây dẫn kín quay trong từ trường của nam châm và cắt các đường sức từ của từ trường
C Liên tục cho một cực của nam châm lại gần rồi ra xa một đầu cuộn dây dẫn kín
Trang 6D Đặt trục Bắc Nam của thanh nam châm trùng với trục của một ống dây rồi cho nam châm quay quanh trục đó
Câu 2: Trên hình 33.4 SGK vẽ một cuộn dây dẫn kín có
thể quay trong từ trường của một nam châm Hai đèn LED
khác màu, mắc song song ngược chiều vào hai đầu cuộn
dây vào cùng một vị trí Khi cho cuộn dây quay, hai bóng
đèn bật sáng, vạch ra 2 nửa vòng sáng đối diện nhau Giải
thích tại sao mỗi bóng đèn lại chỉ sáng trên nửa vòng tròn
Câu 3: Máy phát điện xoay chiều bắt buộc phải gồm các bộ phận chính nào để có thể
tạo ra dòng điện?
A Nam châm vĩnh cửu và sợi dây dẫn nối hai cực nam châm
B Nam châm điện và sợi dây dẫn nối nam châm với đèn
C Cuộn dây dẫn và nam châm
D Cuộn dây dẫn và lõi sắt
Câu 4: Nối hai cực của máy phát điện xoay chiều với một bóng đèn Khi quay nam
châm của máy phát thì trong cuộn dây của nó xuất hiện dòng điện cảm ứng xoay chiều vì:
A Từ trường trong lòng cuộn dây luôn tăng
B Số đường sức từ qua tiết diện S của cuộn dây dẫn luôn tăng
C Từ trường trong lòng cuộn dây không biến đổi
D Số đường sức từ qua tiết diện S của cuộn dây luân phiên tăng giảm
c) Sản phẩm học tập:
Câu 1: Trường hợp trong cuộn dây không xuất hiện dòng điện cảm ứng xoay chiều:
Đặt trục Bắc Nam của thanh nam châm trùng với trục của một ống dây rồi cho nam châm quay quanh trục đó vì số đường sức từ xuyên qua tiết diện S của khung dây dẫn không biến đổi
→ Đáp án D
Câu 2: Khi khung quay 1/4 vòng tròn thì số đường sức từ qua khung tăng, một trong
hai đèn LED sáng Trên 1/4 vòng tròn sau, số đường sức từ giảm nên dòng điện đổi chiều, đèn thứ hai sáng Quá trình lặp lại cho nửa vòng tiếp theo Như vậy sau một vòng quay mỗi bóng đèn lại chỉ sáng trên nửa vòng tròn
Câu 3: Máy phát điện xoay chiều bắt buộc phải gồm các bộ phận chính để có thể tạo
ra dòng điện: Cuộn dây dẫn và nam châm
→ Đáp án C
Câu 4: Nối hai cực của máy phát điện xoay chiều với một bóng đèn Khi quay nam
châm của máy phát thì trong cuộn dây của nó xuất hiện dòng điện cảm ứng xoay chiều vì số đường sức từ qua tiết diện S của cuộn dây luân phiên tăng giảm
→ Đáp án D
d) Tổ chức thực hiện:
Giáo viên giao các bài tập để học sinh thực hiện và báo cáo, trình bày lời giải Giáo viên tổng kết, chính xác hóa nội dung lời giải các bài tập
Trang 74 Hoạt động 4: Vận dụng
a) Mục tiêu:
Vận dụng được kiến thức về dòng điện xoay chiều, máy phát điện xoay chiều vào thực tiễn cuộc sống
b) Hoạt động của học sinh:
Bài 1:
Treo một thanh nam châm ở đầu một sợi dây và cho dao động quanh vị
trí cân bằng OA như hình vẽ
Dòng điện cảm ứng xuất hiện trong cuộn dây dẫn kín B có đặc điểm
gì? Vì sao?
Bài 2: Tìm hiểu các đặc tính kĩ thuật và cách làm quay máy phát điện xoay chiều
trong kĩ thuật Giải thích tại sao trong máy phát điện xoay chiều trong kĩ thuật người
ta lại sử dụng nam châm điện thay cho nam châm vĩnh cửu
c) Sản phẩm học tập
Bài 1: Dòng điện xuất hiện trong cuộn dây dẫn là dòng điện xoay chiều vì khi nam
châm dao động thì số đường sức từ xuyên qua tiết diện S của cuộn dây luân phiên tăng, giảm
Bài 2:
a) Đặc tính kĩ thuật
- Máy phát điện trong công nghiệp có thể cho
dòng điện có cường độ 10 kA và hiệu điện thế
10,5 kV; đường kính tiết diện ngang của máy đến
4m, chiều dài đến 20m, công suất 110 MW
- Ở Việt Nam, các máy cung cấp điện có tần số
50 Hz cho lưới điện quốc gia
b) Cách làm quay máy phát điện
Có nhiều cách làm quay rô to của máy phát điện:
Dùng động cơ nổ, dùng tuabin nước, tua bin hơn dùng cánh quạt gió
c) Máy phát điện xoay chiều trong kĩ thuật sử dụng nam châm điện để tạo ra từ trường mạnh, do đó công suất của máy phát điện lớn
d) Tổ chức thực hiện:
Giáo viên giao cho học sinh thực hiện và báo cáo, trình bày kết quả trong đầu giờ học của buổi học tiếp theo
Thị Trấn, ngày … tháng … năm 2021
Duyệt của tổ chuyên môn