Giáo án môn Vật lý khối 9 - Bài 12: Đại cương về dòng điện xoay chiều

Chương III DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU Bài 12: ĐẠI CƯƠNG VỀ DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU I. MỤC TIÊU 1. Về kiến thức: - Phát biểu được định nghĩa dòng điện xoay chiều. - Viết được biểu thức tức thời của dòng điện xoay chiều. - Nêu được ví dụ về đồ thị của cường độ dòng điện tức thời, chỉ ra được trên đồ thị các đại lượng cường độ dòng điện cực đại, chu kì. - Giải thích tóm tắt nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều. - Viết được biểu thức của công suất tức thời của dòng điện xoay chiều chạy qua một điện trở. - Phát biểu được định nghĩa và viết được biểu thức của I, U. 2. Về kỹ năng: II. CHUẨN BỊ GV: giáo án, SGK, phấn màu, thước kẻ, compa... HS: SGK, ôn lại các khái niệm về dòng điện không đổi, dòng điện biến thiên và đình luật Jun, ôn lại các tính chất của hàm điều hòa (hàm sin hay cosin) III. PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY Nêu vấn đề, diễn giảng, đàm thoại gợi mở. IV. TIẾN TRÌNH DẠY HỌC Ổn định lớp: Kiểm tra bài cũ: không trả bài cũ 3. Giảng bài mới. Các kí hiệu: □ Giáo viên. ○ Học sinh. Đặt vấn đề: Ở lớp 11 các em đã được học về các tính chất và đặc điểm của dòng điện không đổi. Vậy với dòng điện xoay chiều thì chúng có điểm gì khác với dòng điện một chiều?(1ph) Thời Gian HOẠT ĐỘNG DẠY HOẠT ĐỘNG HỌC LƯU BẢNG □ Giới thiệu những nội dung chính trong chương III. □ Dòng điện một chiều không đổi là gì? Dòng điện xoay chiều □ Yêu cầu HS trả lời C2, C3 □ - Xét một cuộn dây dẫn dẹt hình tròn, khép kín, quay quanh trục cố định đồng phẳng với cuộn dây đặt trong từ trường đều có phương ^ với trục quay. D w a - Biểu thức từ thông qua diện tích S đặt trong từ trường đều? - Ta có nhận xét gì về suất điện động cảm ứng xuất hiện trong cuộn dây? Ta có nhận xét gì về về cường độ dòng điện xuất hiện trong cuộn dây? ® Nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều? - Thực tế ở các máy phát điện người ta để cuộn dây đứng yên và cho nam châm (nam châm điện) quay trước cuộn dây đó. Ở nước ta f = 50Hz. - Dòng điện xoay chiều cũng có tác dụng nhiệt như dòng điện một chiều. - Ta có nhận xét gì về công suất p? ® do đó có tên công suất tức thời. Cường độ hiệu dụng là gì? - Do vậy, biểu thức hiệu điện thế hiệu dung, suất điện động hiệu dụng cho bởi công thức như thế nào? - Lưu ý: Sử dụng các giá trị hiệu dụng đa số các công thức đối với AC sẽ có dùng dạng như các công thức tương ứng của DC. + Các số liệu ghi trên các thiết bị điện là các giá trị hiệu dụng. + Các thiết bị đo đối với mạch điện xoay chiều chủ yếu cũng là đo giá trị hiệu dụng. ○ Nhắc lại định nghĩa dòng điện một chiều. ○ Ghi nhận khái niệm dòng điện xoay chiều ○ Tìm hiểu và trả lời C2, C3 ○ HS theo sự dẫn dắt của GV để tìm hiểu nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều. F = NBScosa với ® F biến thiên theo thời gian t. - Suất điện động cảm ứng biến theo theo thời gian. - Cường độ dòng điện biến thiên điều hoà ® trong cuộn dây xuất hiện dòng điện xoay chiều. - Dùng máy phát điện xoay chiều, dựa vào hiện tượng ứng điện từ. - HS ghi nhận giá trị hiệu dụng của dòng điện xoay chiều. - p biến thiên tuần hoàn theo thời gian. - HS nêu định nghĩa. , I. Khái niệm về dòng điện xoay chiều Dòng điện xoay chiều là dòng điện có cường độ biến thiên tuần hoàn với thời gian theo quy luật của hàm số sin hay cosin. Biểu thức TQ: i = I0cos(wt + j) Trong đó: + i là cường độ dòng điện tức thời. + Là giá trị cực đại của i. + là tần số góc, Là chu kì và Là tần số của i. + Là pha của i với là pha ban đầu. II. Nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều - Xét một cuộn dây dẫn dẹt hình tròn, khép kín, quay quanh trục cố định đồng phẳng với cuộn dây đặt trong từ trường đều có phương ^ với trục quay. - Giả sử lúc t = 0, a = 0 - Lúc t > 0 ® a = wt, từ thông qua cuộn dây: F = NBScosa = NBScoswt với N là số vòng dây, S là diện tích mỗi vòng. - F biến thiên theo thời gian t nên trong cuộn dây xuất hiện suất điện động cảm ứng: - Nếu cuộn dây kín có điện trở R thì cường độ dòng điện cảm ứng cho bởi: Vậy, trong cuộn dây xuất hiện dòng điện xoay chiều với tần số góc w và cường độ cực đại: Nguyên tắc: dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ. III. Giá trị hiệu dụng - Cho dòng điện xoay chiều i = I0 cos(wt + j) chạy qua R, công suất tức thời tiêu thụ trong R p = Ri2 = RI20cos2(wt + j) - Giá trị trung bình của p trong 1 chu kì: - Kết quả tính toán, giá trị trung bình của công suất trong 1 chu kì (công suất trung bình): - Đưa về dạng giống công thức Jun cho dòng điện không đổi: P = RI2 Nếu ta đặt: Thì I: giá trị hiệu dụng của cường độ dòng điện xoay chiều (cường độ hiệu dụng) * Định nghĩa: (Sgk) Ngoài ra, đối với dòng điện xoay chiều, các đại lượng như hiệu điện thế, suất điện động, cường độ điện trường, cũng là hàm số sin hay cosin của thời gian, với các đại lượng này Giá trị hiệu dụng Giá trị cực đại = 4. Vận dụng, củng cố Nhắc lại kiến thức trọng tâm của bài. Dặn dò - Làm các bài tập sgk/66 - Xem trước bài 13: Các mạch điện xoay chiều.