2 / Học sinh : * Ơn lại đoạn mạch xoay chiều chỉ chứa các loại đoạn mạch * Oân lại phương pháp tổng hợp giản đồ Fre-nen III / GỢI Ý VỀ TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY – HỌC : Hoạt động 1: Tìm hiểu[r]
Trang 1BÀI 28 : MẠCH XOAY CHIỀU CĨ RLC MẮC NỐI TIẾP.
CỘNG HƯỞNG ĐIỆN
I / MỤC TIÊU :
1 Kiến thức:
* Viết được cơng thức tính tổng trở của các đoạn mạch cĩ 2, 3 phần tử R,L,C mắc nối tiếp
* Cơng thức tính hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch chứa các phần tử mắc nối tiếp
* Cơng thức tính độ lệch pha giữa hiệu điện thế và cường độ dịng điện
* Nắm được hiện tượng và điều kiện để xảy ra cộng hưởng
2 Kĩ năng:
* Vận dụng các cơng thức tính:
2
2 (Z L Z C)
R
2
2R (U L U C)
U
tg =
1
L C R
* Biết cách vẽ và dùng giản đồ vectơ để nghiên cứu đoạn mạch chứa các phần tử R,L,C nối tiếp
* Nắm được hiện tượng và điều kiện để xảy ra cộng hưởng
II / CHUẨN BỊ :
1 / Giáo viên :
* Cuộn dây, điện trở, tụ điện, nguồn điện xoay chiều.(bố trí trên một bảng thẳng đứng )
* nguồn điện xoay chiều
* Vơn kế để đo hiệu điện thế
2 / Học sinh :
* Ơn lại đoạn mạch xoay chiều chỉ chứa các loại đoạn mạch
* Oân lại phương pháp tổng hợp giản đồ Fre-nen
III / GỢI Ý VỀ TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY – HỌC :
Hoạt động 1: Tìm hiểu hdt tức thời trong đoạn mạch R,L,C mắc nối tiếp
Hoạt động của học sinh Hoạt động của giáo viên
HS:
HS : Học sinh tự mắc sơ đồ mạch điện.
HS : U = U1 + U2 + U3
HS : u = uR + uL + uC
GV:Các phần tử mắc như thế nào thì gọi là mắc nối tiếp? Viết các công thức về cường độ dòng điện và hiệu điện thế trong đoạn mạch một chiều gồm điện trở mắc nối tiếp?
GV : Hướng dẫn học sinh cách mắc sơ đồ
mạch điện 28.1 ? GV: Xét đoạn mạch như hình vẽ 28.1 đặt vào hai đầu một điện áp u có tần số
Giả sử có cường độ trong đoạn mạch
i=I0cos t
GV : Viết cơng thức hiệu điện thế của mạch
điện một chiều mắc nối tiếp ?
GV : Giáo viên cho biết các cơng thức đĩ
vẫn đúng cho các giá trị tức thời của mạch
Trang 2HS : i = Iocost
HS : uR = UORcost
uL = UOLcos
2
t
uC = UOCcos
2
t
HS : Cùng tần số với các biểu thức hiệu
thế thành phần
điện xoay chiều ?
GV : Viết biểu thức cường độ dịng điện qua
mạch ?
GV : Viết biểu thức hiệu điện thế ở hai đầu
mỗi dụng cụ ?
GV : Hiệu điện thế ở 2 đầu đoạn mạch biến
thiên điều hịa với tần số bao nhiêu ?
Hoạt động 2: Thiết lập về các biểu thức U,Z,I, độ lệch pha
HS : Bằng 0
HS : Bằng 0
HS : Bằng
2
HS : Bằng
2
HS : Học sinh sử dụng quy tắc hình bình hành
để vẽ
HS : U = 2 2
R L C
U U U
HS : Z =
2
C
GV : Tại thời điểm t = 0, vectơ quay I biểu diễn cường độ dịng điện i = Iocost hợp với trục Ox một gĩc bao nhiêu ?
GV : Tại thời điểm t = 0, vectơ quay UR UL ,
C
U biểu diễn các hiệu điện thế uR , uL, uC , hợp với trục Ox một gĩc bao nhiêu ?
GV : Hướng dẫn học sinh vẽ vectơ hiệu điện thế
UAB giữa hai đầu đoạn mạch ?
GV : Hướng dẫn học sinh tìm biểu thức xác
định hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch ?
GV : Hướng dẫn học sinh thành lập biểu tổng
trở của đoạn mạch ?
Trang 3HS : Giống nhau.
HS : R
HS : Cản trở dịng điện.
HS : tg =
1
L C R
HS : u nhanh pha so với i một gĩc
HS : u chậm pha so với i một gĩc
GV : Em hãy so sánh biểu thức định luật Ơm
cho đoạn mạch một chiều chỉ cĩ điện trở R ?
GV : Vai trị của ZAB giống đại lượng nào ?
GV : Nêu ý nghĩa của Z ?
GV : Hướng dẫn học sinh tìm biểu thức xác
định độ lệch pha giữa hai đầu đoạn mạch ?
GV : Nếu đoạn mạch cĩ tính cảm kháng, nêu
mối quan hệ giữa u và i ?
GV : Nếu đoạn mạch cĩ tính dung kháng, nêu
mối quan hệ giữa u và i ?
Hoạt động 3: Tìm hiểu hiện tượng cộng hưởng
HS : L - 1
C
= 0
HS : Zmin = R
HS : Im = U
R
HS : Cĩ biên độ bằng nhau.
GV : Nếu giữ nguyên giá trị của hiệu điện thế
hiệu dụng giữa hai đầu đoạn mạch và thay đổi tần số gĩc đến một giá trị sao cho cảm kháng bằng dung kháng ?
GV : Tổng trở của đoạn mạch cĩ giá trị như thế
nào ?
GV : Cường độ dịng điện hiệu dụng của đoạn
mạch cĩ giá trị như thế nào ?
GV : Hiệu điện thế tức thời giữa hai bản tụ điện
và hai đầu cuộn cảm cĩ đặc điểm gì ?
Trang 4HS : Bằng hiệu điện thế ở hai đầu đoạn mạch.
Im = U
R U=Im.R=UR
HS : Đồng pha
HS : Quan sát đồ thị
HS (1) Điện trở lớn
HS : (2) Điện trở nhỏ.
HS : Xem sách giáo khoa
GV : Hiệu điện thế ở hai đầu R cĩ đặc điểm gì ?
GV : Pha của u và I biến đổi như thế nào ?
GV : Giới thiệu đồ thị 28.4
GV : Đặc điểm của đường 1 , đường 2
GV : Giới thiệu ý nghĩa vật lý của đường cong
cộng hưởng ?
IV / NỘI DUNG :
1 Các giá trị tức thời trên từng phần của đoạn mạch
Xét đoạn mạch gồm một điện trở thuần R, một cuộn cảm thuần cĩ độ tự cảm L và một tụ điện cĩ điện dung C mắc nối tiếp
Hình 28.1 Sơ đồ đoạn mạch cĩ R, L, C mắc nối tiếp
Giả sử cường độ dịng điện trong đoạn mạch cĩ biểu thức i = Iocost Biểu thức của các hiệu điện thế tức thời :
uR = UORcost
uL = LIocos
2
t
= UOLcos
2
t
uC = UOCcos
2
t
Hiệu điện thế tức thời giữa hai đầu A, B là :
u = uR + uL + uC (28.1)
2 Giản đồ vectơ Quan hệ giữa cường độ dịng điện và hiệu điện thế
a) Giản đồ vectơ
Trang 5b) Định luật Ôm cho đoạn mạch RLC nối tiếp Tổng trở.
OR OL OC
Chia hai vế của công thức 28.2 cho 2
R L C
Thay U = IR; UL = IL; UC = 1
C
vào công thức (40.4), ta tìm được cường độ dòng điện
hiệu dụng :
I =
2
L C
C
Nếu đặt
Z =
2
C
Thì
I = U
Z (28.5) Đối với dòng điện xoay chiều tần số góc , đại lượng Z đóng vai trò tương tự như điện trở đối với dòng điện không đổi và được gọi là tổng trở của đoạn mạch
c) Độ lệch pha của hiệu điện thế so với dòng điện.
tg =
1
L C R
(28.6) Nếu đoạn mạch có tính cảm kháng thì > 0, dòng điện trễ pha đối với hiệu điện thế ở hai đầu đoạn mạch Nếu đoạn mạch có tính dung kháng, thì < 0, dòng điện sớm pha đối với hiệu điện thế ở hai đầu đoạn mạch
3 Cộng hưởng điện
Nếu giữ nguyên giá trị của hiệu điện thế hiệu dụng U giữa hai đầu đoạn mạch và thay đổi tần số góc đến một giá trị sao cho L - 1
C
= 0 thì có hiện tượng đặc biệt xảy ra trong mạch, gọi
là hiện tượng cộng hưởng điện
- Tổng trở của đoạn mạch đạt giá trị cực tiểu :
Zmin = R
- Cường độ hiệu dụng dòng điện trong mạch đạt giá trị cực đại : Im = U
R
Hiệu điện thế trên điện trở R bằng hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch
- Dòng điện biến đổi đồng pha với hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch
= 1
V / CỦNG CỐ VÀ DẶN DÒ :
Trả lời câu hỏi 1, 2, 3, 4 và làm bài tập 1,2,3,4/ 156-157
Xem bài 29