Nâng cao chất lượng dạy học vật lí thông qua việc khắc phục sai lầm của học sinh khi giải bài tập chương dao động điện dòng điện xoay chiều

bộ giáo dục và đào tạotrờng đại học vinh ---nguyễn trung thiên Nâng cao chất lợng dạy học Vật lý thông qua việc khắc phục sai lầm của học sinh khi giải bài tập chơng “Dao động điện - d

bộ giáo dục và đào tạo

trờng đại học vinh

-nguyễn trung thiên

Nâng cao chất lợng dạy học Vật lý thông qua việc khắc phục sai lầm của học sinh

khi giải bài tập chơng “Dao động điện - dòng điện xoay chiều”

luận văn thạc sĩ giáo dục HỌC

Vinh 2007

bộ giáo dục và đào tạo

trờng đại học vinh

-nguyễn trung thiên

Nâng cao chất lợng dạy học Vật lý thông qua việc khắc phục sai lầm của học sinh

khi giải bài tập chơng “Dao động điện - dòng điện xoay chiều”

Chuyên ngành : Lí luận và phơng pháp dạy học vật lý

m số: 60-14-10.ã số: 60-14-10.

luận văn thạc sĩ giáo dục HỌC

Ngời hớng dẫn khoa học : pgs- ts nguyễn quang lạc

Vinh 2007

MỞ ĐẦU

01 Lý do chọn đề tài

1-1 Do yêu cầu đổi mới về phơng pháp và chơng trình vật lý phổ thông

Thực tế chương trỡnh cải cỏch từ năm 1981 đến nay phự hợp giai đoạnqua, nay bộc lộ tồn tại, khụng theo kịp đổi mới Sự thay đổi của đối tượng GD:

về thể lực, tõm lý, nhận thức, nhu cầu, khả năng tiếp nhận thụng tin ngày càngtăng trong thời đại khoa học kỹ thuật phỏt triển mạnh Sản phẩm của nhà trườngchưa thớch ứng với yờu cầu xó hội, hiệu quả sử dụng chưa cao ([5], trang 4)

Đổi mới chương trỡnh, SGK đặt trọng tõm vào việc đổi mới PPGD Chỉ cúđổi mới căn bản trong PP dạy và học ta mới cú thể tạo ra được sự đổi mới thực

sự trong GD, mới cú thể đào tạo lớp người năng động sỏng tạo, cú tiềm năngcạnh tranh trớ tuệ trong bối cảnh nhiều nước trờn thế giới đang hướng tới nềnkinh tế tri thức.

Định hướng đổi mới PP dạy và học đó được xỏc định trong NQTW4 khoỏVII; NQTW2 khoỏ VIII, được thể chế hoỏ trong luật GD(2005), được cụ thể hoỏtrong chỉ thị bộ GD& ĐT: “ Phương phỏp giỏo dục phổ thụng phải phỏt huy tớnhtớch cực, tự giỏc, chủ động, sỏng tạo của HS; phự hợp với đặc điểm từng lớp,mụn học, bồi dưỡng PP tự học, khả năng làm việc theo nhúm, rốn luyện kỹ năngvận dụng kiến thức vào thực tiễn, tỏc động đến tỡnh cảm, đem lại niềm vui, hứngthỳ học tập cho HS”([5], trang 30)

1-2 Thực tiễn hiện nay, khi giải bài tập vật lý núi chung, bài tập chương

“ Dao động điện - Dũng điện xoay chiều” vật lý lớp 12 núi riờng của HS cũn hạn

chế về kiến thức, kỹ năng và hay mắc sai lầm Nếu khụng chỳ ý đỳng mức việcphỏt hiện và sữa chữa sai lầm cho HS ngay trong cỏc giờ học vật lý, thỡ trong quỏ

trỡnh học tập HS sẽ gặp tỡnh trạng: sai lầm nối tiếp sai lầm Điều đú sẽ làm giảm

chất lượng dạy học vật lý

1-3 Học sinh giải bài tập vật lý theo kiểu “giải toán”, tức là chỉ tìm ra đáp số

mà cha làm sáng tỏ bản chất vật lý Do đú việc phỏt hiện và sửa chữa sai lầm cho

HS là rất thiết thực, hữu ớch, gúp phần to lớn vào việc nõng cao chất lượng dạyhọc vật lý núi riờng, dạy học trong trường phổ thụng núi chung

Do tỏc động của khoa học kỹ thuật, nhất là kỹ năng sử dụng mỏy tớnh cầm tay của HS phỏt triển rất nhanh nờn mọi tớnh toỏn của HS đều dựa vào mỏy tớnh,

kể cả những phộp tớnh đơn giản nhất Khả năng trỡnh bày của HS đó bị “cụngthức hoỏ”, đồng nghĩa với việc giải BT vật lý của cỏc em trở thành “lập hàm,thay số bằng mỏy tớnh” Qua lời giải của HS chưa thể hiện được bản chất vật lý,đặc biệt với hỡnh thức thi TNKQ cho cỏc kỳ thi tốt nghiệp THPT, tuyển sinh Đạihọc - Cao đẳng thỡ việc giải BT vật lý theo kiểu giải toỏn càng cú cơ hội gia tăng,cho nờn sai lầm của HS khi giải bài tập sẽ càng bộc lộ nhiều hơn, đa dạng hơn

Với ba lý do cơ bản nờu trờn, chỳng tụi xin chọn đề tài: Nõng cao chất lượngdạy học vật lý thụng qua việc khắc phục sai lầm của HS khi giải bài tập chương

“ Dao động điện – Dũng điện xoay chiều ”

02 Mục đích nghiên cứu

Nghiên cứu, đề xuất các biện pháp phát hiện và sửa chữa những sai lầm củahọc sinh khi giải bài tập chơng ‘‘Dao động điện - Dòng điện xoay chiều” nhằmgóp phần nâng cao chất lợng dạy học vật lý phổ thông

03 Đối tợng và phạm vi nghiên cứu

chơng “ Dao động điện - Dòng điện xoay chiều”

04 Giả thuyết khoa học

Nếu giáo viên hiểu rõ đợc các sai lầm của học sinh, đồng thời biết phântích, so sánh để tìm ra nguyên nhân cơ bản dẫn đến sai lầm đó và sử dụng cácbiện pháp, thủ thuật dạy học phù hợp nhằm sửa chữa sai lầm cho học sinh thì sẽgóp phần nâng cao chất lợng dạy học vật lý ở bậc THPT

05 Nhiệm vụ nghiên cứu

học s phạm, t duy logic trong dạy học Vật lý, những quan niệm liờn quan đếnmụn vật lý mà HS cú được thụng qua sinh hoạt đời thường

ch-ơng dao động điện, dòng điện xoay chiều và phân tích các nguyên nhân dẫn đếncác sai lầm đó

thủ thuật đã đề xuất

06 Phơng pháp nghiên cứu

6-1 Nghiên cứu lý thuyết

lý liên quan đến sai lầm của học sinh khi giải bài tập

 Nghiên cứu các tài liệu liên quan đến chơng “Dao động điện - Dòng điệnxoay chiều”

 Nghiên cứu nguyên nhân dẫn đến các sai lầm của học sinh khi giải bàitập chơng “Dao động điện - Dòng điện xoay chiều”

 Nghiên cứu các biện pháp, cách thức phát hiện sai lầm của học sinh khigiải các bài tập.

6.2 Nghiên cứu thực nghiệm

 Thực trạng của học sinh phổ thông trung học khi giải bài tập chơng “Dao

động điện - Dòng điện xoay chiều”

 Tổng kết kinh nghiệm bản thân, tham khảo ý kiến đồng nghiệp để thống

kê các sai lầm phổ biến và đề xuất các biện pháp khắc phục

 Tiến hành thực nghiệm s phạm tại trờng THPT Nguyễn Du (Huyện NghiXuân – Hà Tĩnh) để xem xét tính khả thi và hiệu quả của đề tài

 Thống kê và xử lý số liệu

07 Đóng góp của đề tài

một bức tranh về toàn cảnh tương đối đầy đủ về những kiểu sai lầm của học sinhTHPT khi giải bài tập vật lý

cường tớnh tớch cực, tự giỏc học tập ( hoạt động nhận thức ) của HS trong giờ lờnlớp cũng như ở nhà, nhằm nõng cao hiệu quả dạy học vật lý ở trường phổ thụng

HS giỏi vật lý cấp trường, cấp tỉnh và thi tuyển sinh Đại học - Cao đẳng

08 cấu trúc luận văn

Luận văn gồm ba phần:

 Chơng 1: Một số sai lầm mà HS thờng mắc phải khi giải BT chơng

“Dao động điện - Dòng điện xoay chiều”

 Chơng 2: Phân tích các nguyên nhân dẫn đến sai lầm của học sinhkhi giải bài tập chơng “Dao động điện - Dòng điện xoay chiều” Đề xuất các biệnpháp dạy học nhằm khắc phục các sai lầm trên

 Chơng 3: Thực nghiệm s phạm

8-3 Phần kết luận

CHƯƠNG 1

MỘT SỐ SAI LẦM MÀ HỌC SINH THƯỜNG MẮC PHẢI KHI GIẢI BÀI TẬP

CHƯƠNG “ DAO ĐỘNG ĐIỆN – DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU ”

1.1 Quan niệm sai lầm của học sinh và ảnh hưởng của nó trong dạy học vật lý.

Theo Từ điển tiếng việt của viện ngôn ngữ học do Hoàng Phê (chủ biên)thì quan niệm là hiểu, nhận thức về một vấn đề nào đó Như vậy quan niệm của

HS là những hiểu biết của các em về những sự kiện, những hiện tượng, quá trìnhcủa tự nhiên nói chung và của vật lý nói riêng mà các em đã có được thông quahoạt động, sinh hoạt thường ngày trước khi họ được nghiên cứu trong giờ học

Quan niệm của HS được hình thành một cách tự phát, thiếu cơ sở khoahọc nên phần đa các quan niệm của họ là sai lệch với bản chất vật lý

Các quan niệm của HS được hình thành trong bối cảnh có tính chất thựctiễn sinh động, do vậy nó đã gây được dấu ấn mạnh mẽ và sâu đậm trong tiềmthức của HS Bên cạnh đó sự hiểu biết đơn giản, thiếu cơ sở khoa học đó đôi lúclại rất hữu ích cho việc lý giải các sự kiện hàng ngày Mặc dù không đúng với trithức khoa học, song nó được chấp nhận một cách không cần lý lẽ trong đờithường Do vậy các quan niệm sai lầm đó có sức bền kỳ lạ theo thời gian, thậmchí sau khi đã được học tập, trưởng thành những quan niệm đó vẫn thường được

“đưa ra làm công cụ ” khi giải thích các hiện tượng vật lý xẩy ra trong thực tiễn

Học tập luôn đồng hành với các hoạt động đời thường của học sinh Khihọc tập các môn học thì các em được tiếp xúc và lĩnh hội tri thức khoa họcnhưng trước đó họ đã có những tri thức và quan niệm đời thường Khi trực tiếp

học tập vật lý thì các em đã từng “va chạm ” với rất nhiều sự kiện, hiện tượng vật

lý trong thế giới tự nhiên Chính vì thế quá trình học tập vật lý luôn là sự “giaothoa ” của hai nguồn tri thức, đó là tri thức đời thường và tri thức khoa học Khiđến lớp học môn vật lý thì đương nhiên HS mang theo những quan niệm đờithường Mỗi học sinh sẽ có một quan niệm rất riêng, phần lớn các quan niệm đókhông tương đồng với tri thức khoa học được đề cập trong giờ học Những quanniệm sai lầm đó là những vật cản lớn gây trở ngại cho các em trong quá trìnhnhận thức sự vật, hiện tượng, chân lý khoa học Bên cạnh đó cũng có một sốquan niệm không sai lệch nhưng chưa thật hoàn chỉnh hoặc chưa chính xác,chúng sẽ có tác dụng hữu ích và tích cực trong quá trình học tập của các em Dovậy GV cần tổ chức thảo luận, trao đổi với HS để bổ sung những phần còn thiếu,điều chỉnh những chỗ chưa chính xác, chưa hợp lý về cách trình bày nhằm đi đếnkiến thức khoa học cần nhận thức

Trong các giờ học vật lý nhiều quan niệm sai trái gây ra không ít trở ngạicho HS trong quá trình nhận thức và chính chúng là những trở ngại lớn trong dạyhọc vật lý ở trường phổ thông Vì vậy, nếu không có những biện pháp, thủ thuật,

kỹ năng sư phạm hợp lý để khắc phục chúng thì những kiến thức mà HS tiếp thuđược sẽ trở nên méo mó, sai lệch với bản chất vật lý Đương nhiên là trong cấutrúc tư duy của HS sẽ dần hình thành và tồn tại những hiểu biết sai lệch và bằngnhững quan niệm này, các em sẽ quan sát và giải thích các sự kiện, hiện tượngtheo cách riêng của mình, chắc chắn các sai lầm khi giải bài tập nói chung, giảibài tập vật lý nói riêng cũng xuất hiện theo

Chúng ta không thể bỏ qua những quan niệm sai lầm của HS, cũng khôngthể xử lý chúng một cách phiến diện Trong dạy học điều đáng quan tâm là tạođiều kiện cho các quan niệm của HS được bộc lộ rõ nhất, nhiều lần và cho chúngvận hành trong điều kiện có thể, từ đó sẽ giúp các em từ bỏ và vượt qua các quanniệm sai trái để chấp nhận một cách tích cực, tự giác các tri thức khoa học Nhưthế có nghĩa là đã tạo điều kiện thuận lợi cho sự tiếp xúc, cọ xát giữa hai nguồntri thức ( tri thức khoa học và tri thức đời thường ) và sẽ làm cho học sinh nhận

ra chân lý khoa học một cách tích cực, sâu sắc và các em sẽ phải tự điều chỉnhnhững quan niệm của mình cho phù hợp với bản chất vật lý, hay vứt bỏ quanniệm niệm sai trái với chân lý khoa học

Việc điều tra và phát hiện ra những quan niệm sai trái của học sinh trongquá trình giảng dạy một số kiến thức nào đó là một công việc đòi hỏi tính kháchquan và có ý nghĩa vô cùng quan trọng đối với việc nâng cao chất lượng dạy họcvật lý trong trường phổ thông Trong giảng dạy chúng tôi thường dùng thuật ngữ

“ sai lầm phổ biến của HS ” với ý nghĩa là: những điều sai trái với yêu cầu kháchquan ( yêu cầu của nhiệm vụ nhận thức) hoặc trái ngược với tri thức khoa họcnhư: khái niệm, định luật, quy tắc… dẫn tới không đạt được yêu cầu của việcgiải bài tập Các sai lầm này thường xuất hiện trong nhiều lời giải của học sinh

Trong luận văn này xin được nêu một số sai lầm thường gặp của HS khigiải bài tập chương “ Dao động điện - dòng điện xoay chiều ” Ở mỗi sai lầmngoài ví dụ về một hoặc nhiều lời giải sai còn phân tích nguyên nhân sai lầm củatừng lời giải

1.2 Những sai lầm thường gặp của HS.

1.2.1 Sai lầm khi viết biểu thức hiệu điện thế, dòng điện tức thời

VD1: Cho mạch điện như hình 1.1

UAN và UMB vuông pha với nhau;

dòng điện tức thời i = I0sin100πt (A) t (A)

Lời giải sai của HS:

- Ta có UAB UAN UMB do UANvuông pha với UMB nên

V U

U

U AB  AN2  MB2  250 ;

) ( 664 , 0 4

3

rad U

U tg

1 2 1 1 R2 L C ( 3 )

R

C R

U

U U

U tg

Từ (1), (2), (3) ta có U L  160 (V); U C  90 (V); U R  120 (V)

) 1 ( ) ( 139 )

U U

U

U

UAN C  R  AB  R  L  C 

) ( 53 , 0 12

7

rad U

Hãy tính hệ số công suất và viết biểu thức HĐT giữa hai đầu cuộn cảm?

Lời giải sai của HS:

- Tổng trở: Z  (Rr)2 (ZL ZC)2  100 2 (  )

- Hệ số công suất: Cos = R/ Z = 0,567

- Hệ số công suất: Cos = ( R+ r) / Z = 0,707

VD3: Một đoạn mạch điện xoay chiều gồm: R = 100; cuộn dây thuầncảm L =



1

điện ứng với đoạn mạch trong số các biểu thức sau đây:

Lời giải sai của HS:

Chọn A: đã nhầm khi xác định độ lệch pha giữa u và i

Chọn B: đã nhầm khi tính tổng trở dẫn đến sai khi tính cường độ dòng điện cực đại.Chọn D: nhầm khi tính tổng trở dẫn đến sai khi tính cường độ dòng điện cực đại

Dòng điện nhanh pha hơn HĐT một góc /4 )

hơn hiệu điện thế Hãy tính L và viết biểu thức cường độ dòng điện i trong mạch ?

Lời giải sai của HS:

- Ta có:  = 100 rad/s; U = 100V.

- HĐT ở hai đầu trở thuần là:

UR = U2  U LC2  50 3

+ Góc lệch pha giữa u và i là tg =Z L RZ C = 1/ 3 =>  = /6

Sai lầm của học sinh trong lời giải trên là đã nhầm khi dòng điện nhanhpha hơn HĐT thì ZL > ZC ( thực tế thì ngược lại ZC > ZL ) do đó dẫn đến tính saigiá trị độ tự cảm L và viết sai biểu thức dòng điện

Lời giải đúng:

- Ta có:  = 100 rad/s; U = 100V.

1.2.2 Sai lầm khi tính các đại lượng điện R, L, C

VD1: Cho mạch điện như hình vẽ

Tụ có điện dung thay đổi Hiệu điện thế hai

đầu mạch điện là uAB = 160Sin(100t) (V)

Điều chỉnh cho công suất của mạch cực đại

Sai lầm ở lời giải trên là học sinh đã bỏ qua điện trở thuần của cuộn dây là

r (do đọc sót đề hoặc chủ quan vì bài toán khá quen thuộc ) dẫn đến tính toán sai

Lời giải sai của HS2:

Để có công suất cực đại khi C thay đổi thì phải xảy ra hiện tượng cộng hưởng

160

160 U

- Ta thấy công suất đạt được giá trị cực đại khi I đạt cực đại và lúc đó xảy ra hiệntượg cộng hưởng.

+ Imax = 2 ( ).

2 80

160

max

A U

VD3: Cho mạch điện như hình 1.5

HĐT đặt vào hai đầu đoạn

Sai lầm của HS là đã quên mất điện trở thuần của cuộn dây, khi tính tổng

kết quả tính toán đều không phù hợp Ngoài ra còn có những cách giải khác

nhưng cũng gặp HS bị sai lầm tương tự

2 2

)

2 / 1

2 2

2 2

Z r R

Z R

C L

C

.Suy ra: 5R2 + 5ZC2 = 4( R+r )2 + 4( ZL –ZC ) 2 (5)

VD4: cho mạch điện như hình vẽ

HĐT đặt vào hai đầu AB cógiá trị hiệu

dây thuần cảm Bỏ qua điện trở dây nối và

Lời giải sai của HS:

I

U Z

Hình 1.6A

U Z

I

U Z

Vậy R = 100; L = 0,184H; C = 1,.84.10-5 F)

VD5: Cho mạch điện như hình 1.8

Cuộn dây thuần cảm có L = 0,4/ (H) Đặt vào

- Khi khoá K đóng thì thấy tại hai thời

trị u1 = 100V; i1 = 2,5 3A và u2 = 100 3V; i2 = 2,5A.

Lời giải sai của HS:

* Khi K đóng, tại thời điểm t1 và t2 ta có phương trình HĐT và dòng điện là:

1 3 25 , 6 100

2 0

.

3

2 0

* Khi K mở, do dòng điện hiệu dung không đổi nên: I = 3,15(A).

) (Z L Z C

Và ZAM = R2 Z C2  44 , 8 (6)

Sai lầm của lời giải trên là do HS chủ quan về mặt toán học thấy tỷ lệ các

hệ số của hệ phương trình có vẻ tương đương:

* Khi K đóng, tại thời điểm t1 và t2 ta có phương trình HĐT và dòng điện:

2 0

.

3

2 0

L

(b) suy ra: 1002 + 3 6,25.ZL2 = U02

và 3.1002 + 6,25.ZL2 = U02

 1002 + 3.6,25 ZL2 = 3.1002 + 6,25ZL2

 ZL2 = 25.1002 => ZL = 40 ()

Thay ZL = 40 vào (a) => U0 = 200 (V)

* Khi K mở do dòng điện hiệu dụng không đổi nên: I = 2,5 2 (A)

) (Z L Z C

I

U Z

Vậy U0 = 200(V);  = 100( rad/s)

1.2.3 Sai lầm khi giải bài toán điện cực trị.

VD1: Mạch gồm điện trở R nối tiếp với cuộn thuần cảm L và tụ xoay C

mạch Tìm C để HĐT giữa 2 bản tụ đạt giá trị cực đại, tính giá trị cực đại đó ?

Lời giải sai của HS:

- Ta thấy UCMax khi IMax lúc đó xảy ra hiện tượng cộng hưởng ( ZL = ZC ).

Z Z Z Z R

U Z

Z Z Z R

UZ IZ

U

C L C L C

C L L

C C

1 2

2 2 2 2

2 2

C min

max

Z

1 X

L

L C

Z R

Z y

y U

min

L Z

F C

Z

Z R X Z

L

L C

100 sin(

2

Lời giải sai của HS:

Đặt Rt = RX + r

U R

Z Z R

U R

I P

t

C L t t

2 2

t Z Z R

ymin   ;

Vậy R x Z L Z C  r 50  thì P trên Rx đạt cực đại

 

; 2 2

2

2 2

2 2

r y U

r R

r Z Z R

U R

I

P

C L x

VD3 : Cho mạch điện gồm cuộn dây có điện trở thuần R = 50Ω và có độ

100 sin(

2

dây đạt giá trị cực đại, tính giá trị cực đại đó ?

Lời giải sai của HS:

- Dung kháng: ZC = (C )-1 = 50 

) (Z L Z C R

Z

U Z I



Thay giá trị của tổng trở vào ta được:

y U

Z Z Z Z R

U Z

Z Z Z

R

UZ U

L C L C C

C L L

1 2

2 2 2 2

2

2

2 2 L min

max

Z

1 X

C

C L

Z R

Z y

min

C Z

H L

Z

Z R X

Z

C

C L

vậy khi L = 0,318(H ) thì U Lmax  200 2 (V)

Sai lầm của HS trong lời giải trên là đã nhầm HĐT giữa hai đầu cuộn dây

Lời giải đúng :

) (Z L Z C R



Ta có: y

U

Z R

Z Z Z

U Z

Z Z Z R

UZ U

L

L C C C

C L L

2 2

2 2

2 2

2 2 2

2 2

/

) (

)

( 2

L

L L C C

Z R

Z Z Z R Z y

VD4 : Cho mạch điện như hình 1.10

Z Z R

U R

I P

t

C L t t

2 2

Hình 1.10

Ta thấy công suất cực đại Pmax  ymin.

 R x Z L  Z C  r 50  70   20 (  ) < 0  Vô lý

Sai lầm của HS trong lời giải trên rập khuôn máy móc công thức toán học,không chú ý đến điều kiện sử dụng nó Trong trường hợp này thì phải dùngphương pháp đạo hàm mới có thể giải quyết được bế tắc này

Z Z R

U R

I P

t

C L t t

2 2

50 1

Suy ra : yMin khi RX = 0

Z Z r

U P

C L

) (

2 2

VD5: Cho mạch điện như hình 1.11.

Cuộn dây thuần cảm L = 1/ ( H) Tụ có

điện dung C = 15,9F) Điện trở R = 100

Đặt một điện áp U = 200V, có tần số thay

đổi vào hai đầu đoạn mạch Hãy tìm giá

trị

Lời giải sai của HS:

UC đạt giá trị cực đại khi: Z = ZMin

Hình 1.11

 xảy ra hiện tượng cộng hưởng: 2LC = 1.

2

1

Hz LC

bài tập thường mắc lỗi này

Lời giải đúng:

y U LC

C R C

L

U Z

Z R

Z U U

C L

)

(

.

2 2

2 4 2 2 2 2

UC Max khi y = yMin Thấy y có dạng là tam thức bậc hai, với hệ số của X2

dương nên đạt cực tiểu tại đỉnh parabol: (

a

y a

b X

4

; 2

C R L C

L

C R LC

2 2 2

2

2 2

2

2 2

2

2 2

V C

R LC R

U L





VD6: Cho mạch điện không phân nhánh, gồm cuộn dây thuần cảm có độ

tự cảm L =2/(H) Tụ có điện dung C = 31,8F) Điện trở R = 100 Đặt điện áp

HĐT ở hai cuộn cảm đạt giá trị cực đại và tính giá trị cực đại đó ?

Lời giải sai của HS:

UL đạt giá trị cực đại khi: Z = ZMin

2

1

Hz LC

đổi khi tần số điện áp thay đổi Những HS thiếu cẩn thận thường mắc sai lầm này.

LC R

C L

U Z

Z R

Z U U

L

C L

2 (

1 1 )

(

2 2

4 2 2

2 2

1

2

2 2 2

R X LC

1

 )

UL Max khi y = yMin

tiểu tại đỉnh parabol (

a y

a

b X

4

; 2

2

2

C R

2

2 2

V C

R LC R

U L





1.2.4 Sai lầm khi xác định phần tử điện chứa trong hộp đen.

VD1: Cho mạch điện như hình 1.12

độ dòng điện i nhanh pha hơn hđt hai đầu

đoạn mạch X là hộp kín chứa cuộn thuần

cảm hoặc tụ điện R là biến trở

tử điện trong X và giá trị của nó ?

Lời giải sai của HS1 :

X

Hình 1.12

Vì trong X chỉ chứa L hoặc C mà dòng điện nhanh pha hơn hđt nên

tgφ = Zx /R > 0

Vậy phần tử điện trong X là cuộn thuần cảm L

U R

Z R

U R I P

L

2 2

Lời giải sai của HS2 :

Vì trong X chỉ chứa L hoặc C mà dòng điện nhanh pha hơn HĐT nên mạchmang tính dung kháng Vậy X là tụ điện

C C

R

Z R

U Z

R

R U R Z

U R I P

2 2

2 2

2 2

2 2

Sai lầm của các HS trong các lời giải trên:

Z R

U R

I P

C

2 2

2 2

Ta thấy PMax khi y = yMin

I

U Z

Z R

Lựa chọn sai của HS:

là tụ C)

VD3: Cho mạch điện như hình 1.14

kín X chứa hai trong ba phần tử điện

(Thuần R0, thuần L0, thuần C0 )

Đặt vào hai đầu đoạn mạch AB điện áp xoay chiều có U = 200V; f =50Hz

- Khi C1 = 1,59.10-5(F) ) thì uMB nhanh pha hơn uAM mộtgóc α) = 5/12 Rad

mạch là P = 200W Hãy xác định các phần tử chứa trong hộp kín X và giá trị củachúng ?

Lời giải sai của HS:

Hình 1.14

 Điều chỉnh C1 để uAM trùng

pha dòng điện thì xảy ra cộng hưởng và lúc đó thì :

100 200 0 2

Sai lầm của HS ở lời giải trên là đã nhầm HĐT ở hai đầu A, M là hiệuđiện thế của toàn mạch (nguyên nhân do học sinh không nắm vững về hiệntượng cộng hưởng điện)

) (

) (

2 0 2 0 1

0 1 2

R R U

Thay R1= 100 vào ta được R02 + ZL02 = 1002 (3)

VD4: Cho mạch điện như hình 1.16

Hai hộp kín X và Y, mỗi hộp chỉ chứa hai

trong ba phần tử điện ( R, cuộn thuần cảm

L, tụ điện mắc nối tiếp) Các vôn kế đo được

dòng xoay chiều lẫn dòng một chiều, RV rất

- Khi mắc vào hai điểm N, M một nguồn không đổi thì ampe kế chỉ 2A và vôn

- Khi mắc vào N, M nguồn không đổi ampe kế chỉ I = 2A cho nên hộp kín

X không chứa tụ điện

I

U R

- Khi mắc vào hai đầu đoạn mạch N, B nguồn xoay chiều, các vôn kế đều

Vì HĐT ở hai đầu các vôn kế vuông

2 = /2 - /6 = /3

+ R2 = ZMB cos2 = 60.0,5 = 30

 C2 = 6,12.10-5 ( F) )

Sai lầm của HS trong lời giải trên là

nhớ nhầm giá trị của hàm số lượng giác tg

(đáng lẽ tg1 = 3  1 = /3)

Lời giải đúng:

- Khi mắc vào N, M nguồn không đổi ampe kế chỉ I = 2A cho nên hộp kín

X không chứa tụ điện

 X phải chứa RX (R1 ) nối tiếp LX(L1)

Ta có: 1   30 

I

U R

- Khi mắc vào hai đầu đoạn A, B nguồn xoay chiều, các vôn kế đều chỉ60V và ampe kế chỉ cường độ dòng điện I = 1A

+ ZC2 = ZMB sin2 = 60.0,5 = 30  C2 = 1,06.10-4 ( F) )

VD5: Cho mạch điện như 1.18

X là hộp kín chứa hai trong ba phần

tử điện (R, C, Cuộn thuần cảm L)

Ampe kế có điện trở không đáng kể

Đặt điện áp xoay chiều có U = 200V và tần số 50Hz vào hai đầu đoạnmạch QB Ampe kế chỉ 0.8A, hệ số công suất của mạch là K = 0,6

Hãy xác định các phần tử chứa trong X và giá trị của chúng ?

Lời giải sai của HS1:

Hình 1.18

Suy ra : ZL + ZL0 – ZC0 = 2 2

R

Vậy hộp kín X chứa R = 150 nối tiếp cuộn thuần cảm L = 0,7H

Lời giải sai của HS2:

Sai lầm của hai HS trên là đã suy luận không có căn cứ (dựa vào hệ số

1.2.5 Sai lầm khi giải BT về máy phát điện.

Phần này học sinh giải sai khá nhiều, do phân phối tiết bài tập ít và HSchưa nắm vững kiến thức Sau đây là một số ví dụ đơn giản

VD1: Máy phát điện xoay chiều một pha có f = 50Hz, phần ứng gồm bốncuộn dây giống hệt nhau mắc nối tiếp Hãy tính số vòng mỗi cuộn dây, biết từ

ra là 120V

Lời giải sai của HS:

Từ thông:  BScos( t); max BS;

Sai lầm của lời giải trên là nhớ nhầm suất điện động hiệu dụng của máy E

VD3: Máy phát điện xoay chiều ba pha mắc hình sao, HĐT pha là 127V vàtần số 50Hz Người ta đưa dòng điện vào tải ba pha đối xứng, mỗi tải là mộtcuộn dây có điện trở thuần 12, độ tự cảm 51mH.

Cường độ dòng điện đi qua các tải là

Lựa chọn sai của HS:

Chọn A : HS đã nhầm hiệu điện thế giữa hai đầu mỗi tải bằng HĐT giữa hai đầu

Chọn C: HS đã tính sai tổng trở mỗi tải

Chọn D: HS đã nhầm HĐT hiệu dụng của mỗi pha với HĐT cực đại

VD4: Một khung dây dẹt hình chữ nhật gồm 500 vòng, có điện trở không

vòng/s xung quanh trục đối xứng của nó đi qua trung điểm hai cạnh đối diện,trong từ trường đều có B = 0,2T và có các đường cảm ứng từ vuông góc trụcquay của khung Tại thời điểm ban đầu mặt phẳng khung dây vuông góc với cácđường cảm ứng từ Hãy viết biểu thức HĐT tức thời giữa hai đầu khung dây ?

Lời giải sai của HS:

Từ thông qua mỗi vòng dây:

Vì điện trở R = 0 nên HĐT ở hai đầu khung dây chính bằng suất điện động

Thay số ta được u = 168.Sin ( 100t + /2) (V)

Sai lầm của lời giải trên là nhầm góc giữa pháp tuyến của mặt phẳngkhung dây với đường cảm ứng từ là góc giữa véc tơ cảm ứng từ với mặt phẳng

Lời giải đúng:

Từ thông qua mỗi vòng dây:

Ban đầu mặt phẳng khung dây vuông góc các đường cảm ứng từ nên  = 0

 Suất điện động trong mỗi vòng dây:

e1= - /

Vì điện trở R = 0 nên HĐT ở hai đầu khung dây chính bằng suất điện động

Thay số ta được u = 168.Sin ( 100t ) (V)

1.2.6 Sai lầm khi giải BT về động cơ điện.

VD1 : Một động cơ không đồng bộ ba pha có hiệu điện thế định mức mỗipha là 220V Biết công suất của động cơ 10,56KW và hệ số công suất bằng 0,8.Cường độ dòng điện hiệu dụng qua mỗi cuộn dây của động cơ là

Lựa chọn sai của HS:

Chọn A: HS đã đổi sai đơn vị

Chọn B: HS đã tính sai

Chọn D: HS đã quên công suất của máy bằng 3 lần công suất của mỗi pha

Đáp án đúng là C ( cường độ hiệu dụng qua mỗi cuộn dây của động cơ là

I = 3UCos P  = 20 A )

VD2: Một động cơ điện xoay chiều có hiệu suất 80% mắc vào dòng xoaychiều, nó sinh ra một công suất cơ học 80kW Điện năng mà động cơ tiêu thụtrong 1 phút 30 giây là

Lựa chọn sai của HS:

Chọn A: HS đã nhầm công toàn phần bằng công có ích nhân với hiệu suất

Chọn B: HS đã nhầm đơn vị thời gian là phút với giây

Chọn D: HS đã đồng thời nhầm đơn vị thời gian và cách tính công toàn phần

Lời giải sai của HS:

Công cơ học mà động cơ sinh ra là:

Điện năng do động cơ tiêu thụ trong 15 phút là:

A/ = A.H = 72.106.0,85 = 61,2.106 (J)

Sai lầm của HS trong lời giải trên là đã nhầm biểu thức hiệu suất của động

Hãy tính hệ số công suất và công suất hữu ích của động cơ ?

Lời giải sai của HS:

Công suất: P = U.I.Cos

Công suất: P = U.I.Cos

 Hệ số công suất: Cos = P/( U.I ) = 0,75

1.2.7 Sai lầm khi giải BT về máy biến thế, truyền tải điện.

VD1 : Một máy biến thế một pha có số vòng dây cuộn sơ cấp và thứ cấp

lần lượt là 2000 vòng và 100 vòng HĐT và cường độ hiệu dụng ở mạch sơ cấp

là 120V- 0,8A Bỏ qua mất mát điện năng thì HĐT hiệu dụng và công suất ởmạch thứ cấp là

VD2: Điện năng được truyền từ trạm tăng thế đến trạm hạ thế nhờ một dây

dẫn có điện trở R = 20 Cảm kháng và dung kháng không đáng kể Đầu ra cuộnthứ cấp máy hạ thế có công suất 12KW với cường độ 100A Máy hạ thế có tỷ số