Giáo án Vật lý 12 - Chương 3

Tiết 20, tuần 10, ngày soạn: …………….. BÀI 12 +13 ĐẠI CƯƠNG VỀ MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU CÁC MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU I. MỤC TIÊU 1. 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. - 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. - Phát biểu được định luật Ôm đối với đoạn mạch điện xoay chiều thuần điện trở. - Phát biểu được định luật Ôm đối với đoạn mạch điện xoay chiều chỉ chứa tụ điện. - Phát biểu được tác dụng của tụ điện trong mạch điện xoay chiều. - Phát biểu được định luật Ôm đối với đoạn mạch điện xoay chiều chỉ chứa cuộn cảm thuần. - Phát biểu được tác dụng của cuộn cảm thuần trogn mạch điện xoay chiều. - Viết được công thức tính dung kháng và cảm kháng. 2. Kĩ năng: - Giải thích tóm tắt nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều. - Áp dụng các công thức chu kì, tần số dòng điện để giải các bài tập có liên quan. - Áp dụng các công thức để tính được cảm kháng và dung kháng. 3. Thái độ: II. CHUẨN BỊ 1. Giáo viên: - Mô hình đơn giản về máy phát điện xoay chiều. - Sử dụng dao động kí điện tử để biểu diễn trên màn hình đồ thị theo thời gian của cường độ dòng điện xoay chiều (nếu có thể). - Dụng cụ thí nghiệm minh họa sự lệch pha giữa hiệu điến thế và cường độ dòng điện trong đoạn mạch chứa điện trở thuần, cuộn cảm thuần và tụ điện. 2. Học sinh: Ôn lại: - Các khái niệm về dòng điện một chiều, dòng điện biến thiên và định luật Jun. - Các tính chất của hàm điều hoà (hàm sin hay cosin). - Ôn lại các kiến thức về tụ điện: q = Cu và và suất điện động tự cảm . - Ôn lại kiến thức toán lượng giác có liên quan III. HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC 1. Ổn định lớp 2. Kiểm tra bài cũ: Không kiểm tra. 3. Vào bài mới: Chương trình lớp 11 chúng ta đã nghiên cứu dòng điện một chiều và các định luật được áp dụng cho dòng điện này. Trong thực tế dòng điện xoay chiều được ứng dụng rộng rãi trong đời sống. Vậy dòng điện xoay chiều có những đặc điểm gì? Trong chương này chúng ta sẽ nghiên cứu nó và bài đầu tiên là đại cương về dòng điện xoay chiều. Phần 1: Đại cương về dòng điện xoay chiều Nội dung Hoạt động Giáo viên Hoạt động Học viên I. Khái niệm về 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, với dạng tổng quát: i = Imcos(wt + j) * i: giá trị của cường độ dòng điện tại thời điểm t, được gọi là giá trị tức thời của i (cường độ tức thời). * Im > 0: giá trị cực đại của i (cường độ cực đại). * w > 0: tần số góc. f: tần số của i. T: chu kì của i. * (wt + j): pha của i. * j: pha ban đầu - Dòng điện 1 chiều không đổi là gì? ® Dòng điện xoay chiều hình sin. - Dựa vào biểu thức i cho ta biết điều gì? - Y/c HS hoàn thành C2. + Hướng dẫn HS dựa vào phương trình tổng quát: i = Imcos(wt + j) Từ ® , - Y/c HS hoàn thành C3. i = Imcos(wt + j) ® ® ® ® chọn - Dòng điện chạy theo một chiều với cường độ không đổi. - HS ghi nhận định nghĩa dòng điện xoay chiều và biểu thức. - Cường độ dòng điện tại thời điểm t. - Thực hiện C2 a. 5A; 100p rad/s; 1/50s; 50Hz; p/4 rad b. 2A; 100p rad/s; 1/50s; 50Hz; -p/3 rad c. i = 5cos(100pt ± p) A ® 5A; 100p rad/s; 1/50s; 50Hz; ± p rad C3 1. 2. Khi thì i = Im Vậy: ® t = 0 ® 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. - 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. - 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. - 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 cảm ứng điện từ. III. Giá trị hiệu dụng (Chỉ giới thiệu công thức) I: giá trị hiệu dụng của cường độ dòng điện xoay chiều (cường độ hiệu dụng) * Định nghĩa: (Sgk) 2. 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 = - 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. - HS ghi nhận giá trị hiệu dụng của dòng điện xoay chiều. - P biến thiên tuần hoàn theo thời gian. Phần 2: Các mạch điện xoay chiều (Chỉ giới thiệu công thức không đi sâu chứng minh công thức) Nội dung Hoạt động Giáo viên Hoạt động Học viên - Nếu cường độ dòng điện xoay chiều trong mạch: i = Imcoswt = Icoswt ® điện áp xoay chiều ở hai đầu mạch điện: u = Umcos(wt+ j) = Ucos(wt+ j) Với j là độ lệch pha giữa u và i. + Nếu j > 0: u sớm pha j so với i. + Nếu j < 0: u trễ pha |j| so với i. + Nếu j = 0: u cùng pha với i. - Biểu thức của dòng điện xoay chiều có dạng? - Chọn điều kiện ban đầu thích hợp để j = 0 ® i = Imcoswt = Icoswt - Ta sẽ đi tìm biểu thức của u ở hai đầu đoạn mạch. - Trình bày kết quả thực nghiệm và lí thuyết để đưa ra biểu thức điện áp hai đầu mạch. - Lưu ý: Để tránh nhầm lẫn, phương trình điện áp có thể viết: u = Umcos(wt+ ju/i) = Ucos(wt+ ju/i) - Có dạng: i = Imcos(wt + j) - HS ghi nhận các kết quả chứng minh bằng thực nghiệm và lí thuyết. I. Mạch điện xoay chiều chỉ có điện trở ~ u i R - Nối hai đầu R vào điện áp xoay chiều: u = Umcoswt = Ucoswt - Theo định luật Ohm Nếu ta đặt: thì: - Kết luận:1. Định luật Ohm đối với mạch điện xoay chiều: Sgk 2. u và i cùng pha. - Xét mạch điện xoay chiều chỉ có R. - Trong mạch lúc này sẽ có i ® dòng điện này như thế nào? - Tuy là dòng điện xoay chiều, nhưng tại một thời điểm, dòng điện i chạy theo một chiều xác định. Vì đây là dòng điện trong kim loại nên theo định luật Ohm, i và u tỉ lệ với nhau như thế nào? - Trong biểu thức điện áp u, Um và U là gì? - Dựa vào biểu thức của u và i, ta có nhận xét gì? - GV chính xác hoá các kết luận của HS. - Y/c HS phát biểu định luật Ohm đối với dòng điện một chiều trong kim loại. - Biến thiên theo thời gian t (dòng điện xoay chiều) - Theo định luật Ohm - Điện áp tức thời, điện áp cực đại và điện áp hiệu dụng. - HS nêu nhận xét: + Quan hệ giữa I và U. + u và i cùng pha. - HS phát biểu. II. Mạch điện xoay chiều chỉ có tụ điện 1. Thí nghiệm - Kết quả: + Tụ điện không cho dòng điện một chiều đi qua. + Dòng điện xoay chiều có thể tồn tại trong những mạch điện có chứa tụ điện. 2. Khảo sát mạch điện xoay chiều chỉ có tụ điện ~ u i C A B a. - Đặt điện áp u giữa hai bản của tụ điện: u = Umcoswt = Ucoswt - Điện tích bản bên trái của tụ điện: q = Cu = CUcoswt - Giả sử tại thời điểm t, dòng điện có chiều như hình, điện tích tụ điện tăng lên. - Sau khoảng thời gian Dt, điện tích trên bản tăng Dq. - Cường độ dòng điện ở thời điểm t: - Khi Dt và Dq vô cùng nhỏ hay: b. Đặt: I = UwC thì và u = Ucoswt - Nếu lấy pha ban đầu của i bằng 0 thì và - Ta có thể viết: và đặt thì: trong đó ZC gọi là dung kháng của mạch. - Định luật Ohm: (Sgk) c. So sánh pha dao động của u và i + i sớm pha p/2 so với u (hay u trễ pha p/2 so với i). 3. Ý nghĩa của dung kháng + ZC là đại lượng biểu hiện sự cản trở dòng điện xoay chiều của tụ điện. + Dòng điện xoay chiều có tần số cao (cao tần) chuyển qua tụ điện dễ dàng hơn dòng điện xoay chiều tần số thấp. + ZC cũng có tác dụng làm cho i sớm pha p/2 so với u. - GV làm thí nghiệm như sơ đồ hình 13.3 Sgk. - Ta có nhận xét gì về kết quả thu được? - Ta nối hai đầu tụ điện vào một nguồn điện xoay chiều để tạo nên điện áp u giữa hai bản của tụ điện. - Có hiện tượng xảy ra ở các bản của tụ điện? - Giả sử trong nửa chu kì đầu, A là cực dương ® bản bên trái của tụ sẽ tích điện gì? - Ta có nhận xét gì về điện tích trên bản của tụ điện? ® Độ biến thiên điện tích q cho phép ta tính i trong mạch. - Cường độ dòng điện ở thời điểm t xác định bằng công thức nào? - Khi Dt và Dq vô cùng nhỏ trở thành gì? - Ta nên đưa về dạng tổng quát i = Imcos(wt + j) để tiện so sánh, –sina ® cosa - Nếu lấy pha ban đầu của i bằng 0 ® biểu thức của i và u được viết lại như thế nào? - ZC đóng vai trò gì trong công thức? ® ZC có đơn vị là gì? - Dựa vào biểu thức của u và i, ta có nhận xét gì? - Nói cách khác: Trong mạch điện xoay chiều, tụ điện là phần tử có tác dụng làm cho cường độ dòng điện tức thời sớm pha p/2 so với điện áp tức thời. - Dựa vào biểu thức định luật Ohm, ZC có vai trò là điện trở trong mạch chứa tụ điện ® hay nói cách khác nó là đại lượng biểu hiện điều gì? - Khi nào thì dòng điện qua tụ dễ dàng hơn? - Tại sao tụ điện lại không cho dòng điện không đổi đi qua? - HS quan sát mạch điện và ghi nhận các kết quả thí nghiệm. Nhận xét: + Tụ điện không cho dòng điện một chiều đi qua. + Tụ điện cho dòng điện xoay chiều “đi qua”. - HS theo hướng dẫn của GV để khảo sát mạch điện xoay chiều chỉ có tụ điện. - Tụ điện sẽ được tích điện. - Bản bên trái tích điện dương. - Biến thiên theo thời gian t. - HS ghi nhận cách xác định i trong mạch. - Đạo hàm bậc nhất của q theo thời gian. - HS tìm q’ - HS viết lại biểu thức của i và u (i nhanh pha hơn u góc p/2 ® u chậm pha hơn i góc p/2) - So sánh với định luật Ohm, có vai trò tương tự như điện trở R trong mạch chứa điện trở. - Là đơn vị của điện trở (W). - Trong mạch chứa tụ điện, cường độ dòng điện qua tụ điện sớm pha p/2 so với điện áp hai đầu tụ điện (hoặc điện áp ở hai đầu tụ điện trễ pha p/2 so với cường độ dòng điện). - Biểu hiện sự cản trở dòng điện xoay chiều. - Từ ta thấy: Khi w nhỏ (f nhỏ) ® ZC lớn và ngược lại. - Vì dòng điện không đổi (f = 0) ® ZC = ¥ ® I = 0 III. Mạch điện xoay chiều chỉ có cuộn cảm thuần - Cuộn cảm thuần là cuộn cảm có điện trở không đáng kể. 1. Hiện tượng tự cảm trong mạch điện xoay chiều - Khi có dòng điện i chạy qua 1 cuộn cảm, từ thông tự cảm có biểu thức: F = Li với L là độ tự cảm của cuộn cảm. - Trường hợp i là một dòng điện xoay chiều, suất điện động tự cảm: - Khi Dt ® 0: 2. Khảo sát mạch điện xoay chiều có cuộn cảm thuần ~ u i L A B - Đặt vào hai đầu L một điện áp xoay chiều. Giả sử i trong mạch là: i = Icoswt - Điện áp tức thời hai đầu cuộn cảm thuần: Hay a. Điện áp hiệu dụng ở hai đầu cuộn cảm: U = wLI Suy ra: Đặt ZL = wL Ta có: Trong đó ZL gọi là cảm kháng của mạch. - Định luật Ohm: (Sgk) b. Trong đoạn mạch chỉ có một cuộn cảm thuần: i trễ pha p/2 so với u, hoặc u sớm pha p/2 so với i. 3. Ý nghĩa của cảm kháng + ZL là đại lượng biểu hiện sự cản trở dòng điện xoay chiều của cuộn cảm. + Cuộn cảm có L lớn sẽ cản trở nhiều đối với dòng điện xoay chiều, nhất là dòng điện xoay chiều cao tần. + ZL cũng có tác dụng làm cho i trễ pha p/2 so với u. - Cuộn cảm thuần là gì? (Cuộn cảm thuần là cuộn cảm có điện trở không đáng kể, khi có dòng điện xoay chiều chạy qua cuộn cảm sẽ xảy ra hiện tượng tự cảm.) - Khi có dòng điện cường độ i chạy qua cuộn cảm (cuộn dây dẫn nhiều vòng, ống dây hình trụ thẳng dài, hoặc hình xuyến…) ® có hiện tượng gì xảy ra trong ống dây? - Trường hợp i là một dòng điện xoay chiều thì F trong cuộn dây? - Xét Dt vô cùng nhỏ (Dt ® 0) ® suất điện động tự cảm trong cuộn cảm trở thành gì? - Y/c HS hoàn thành C5 e r A B i - Đặt vào hai đầu của một cuộn thuần cảm (có độ tự cảm L, điện trở trong r = 0) một điện áp xoay chiều, tần số góc w, giá trị hiệu dụng U ® trong mạch có dòng điện xoay chiều - Điện áp hai đầu của cảm thuần có biểu thức như thế nào? - Hướng dẫn HS đưa phương trình u về dạng cos. - Đối chiếu với phương trình tổng quát của u ® điện áp hiệu dụng ở hai đầu cuộn cảm? - ZL đóng vai trò gì trong công thức? ® ZL có đơn vị là gì? - Dựa vào phương trình i và u có nhận xét gì về pha của chúng? i = Icoswt ® Hoặc u = Ucoswt ® - Tương tự, ZL là đại lượng biểu hiện điều gì? - Với L không đổi, đối với dòng điện xoay chiều có tần số lớn hay bé sẽ cản trở lớn đối với dòng điện xoay chiều. - Lưu ý: Cơ chế tác dụng cản trở dòng điện xoay chiều của R và L khác hẳn nhau. Trong khi R làm yếu dòng điện do hiệu ứng Jun thì cuộn cảm làm yếu dòng điện do định luật Len-xơ về cảm ứng từ. - HS nghiên cứu Sgk để trả lời - Dòng điện qua cuộn dây tăng lên ® trong cuộn dây xảy ra hiện tượng tự cảm, từ thông qua cuộn dây: F = Li - Từ thông F biến thiên tuần hoàn theo t. - Trở thành đạo hàm của i theo t. - Khi i tăng ® etc < 0, tương đương với sự tồn tại một nguồn điện. ® - HS ghi nhận và theo sự hướng dẫn của GV để khảo sát mạch điện này. Hay Vì ® U = wLI - So sánh với định luật Ohm, có vai trò tương tự như điện trở R trong mạch chứa điện trở. - Là đơn vị của điện trở (W). - Trong đoạn mạch chỉ có một cuộn cảm thuần: i trễ pha p/2 so với u, hoặc u sớm pha p/2 so với i. - Biểu hiện sự cản trở dòng điện xoay chiều. - Vì ZL = wL nên khi f lớn ® ZL sẽ lớn ® cản trở nhiều. 4. Củng cốkiến thức - Viết biểu thức hiệu điện thế và cường độ dòng điện trong đoạn mạch chỉ chứa điện trở, cuộn cảm và tụ điện 5. Bài tập về nhà : Làm toàn bộ bài tập trong sách giáo khoa IV. RÚT KINH NGHIỆM TIẾT DẠY Tiết 21, tuần 11, ngày soạn ………. BÀI 14. MẠCH RLC MẮC NỐI TIẾP I. MỤC TIÊU 1. Kiến thức: - Nêu lên được những tính chất chung của mạch điện xoay chiều mắc nối tiếp. - Nêu được những điểm cơ bản của phương pháp giản đồ Fre-nen. - Viết được công thức tính tổng trở. - Viết được công thức định luật Ôm cho đoạn mạch xoay chiều có R, L, C mắc nối tiếp. - Viết được công thức tính độ lệch pha giữa i và u đối với mạch có R, L, C mắc nối tiếp. - Nêu được đặc điểm của đoạn mạch có R, L, C nối tiếp khi xảy ra hiện tượng cộng hưởng điện. 2. Kĩ năng: - Áp dụng các công thức để giải bài tập về mạch điện RLC - Hiểu được sự lệch pha trong mạch điện RLC - Giải bài tập dòng điện xoay chiều bằng giản đồ Frex nên 3. Thái độ: Tích cực thảo luận nhóm để tiềm hiểu kiến thức mới II. CHUẨN BỊ 1. Giáo viên: Chuẩn bị thí nghiệm gồm có dao động kí điện tử (hai chùm tia), các vôn kế và ampe kế, các phần tử R, L, C. 2. Học sinh: Ôn lại phép cộng vectơ và phương pháp giản đồ Fre-nen để tính tổng hai dao động điều hoà cùng tần số. III. HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC 1. Ổn định lớp 2. Kiểm tra bài cũ: - Phát biểu định luật ôm trong đoạn mạch điện xoay chiều chỉ có điện trở thuần. Viết biểu thức cường đồ dòng điện và hiệu điện thế. - Phát biểu định luật ôm trong đoạn mạch điện xoay chiều chỉ có tụ điện. Viết biểu thức cường đồ dòng điện và hiệu điện thế. - Phát biểu định luật ôm trong đoạn mạch điện xoay chiều chỉ có cuộn thuần cảm. Viết biểu thức cường đồ dòng điện và hiệu điện thế. 3. Vào bài mới: Bài trước ta chỉ nghiên cứu đoạn mạch xoay chiều chỉ chứa điện trở hoặc cuộn cảm hoặc tụ điện. Nếu đoạn mạch xoay chiều của chúng ta gồm cả ba phần tử trên thì độ lệch pha giữa hiệu điện thế và dòng điện sẽ như thế nào? Nội dung Hoạt động Giáo viên Hoạt động Học viên I. Phương pháp giản đồ Fre-nen 1. Định luật về điện áp tức thời u = u1 + u2 + u3 + … 2. Phương pháp giản đồ Fre-nen a. Một đại lượng xoay chiều hình sin được biểu diễn bằng 1 vectơ quay, có độ dài tỉ lệ với giá trị hiệu dụng của đại lượng đó. b. Các vectơ quay vẽ trong mặt phẳng pha, trong đó đã chọn một hướng làm gốc và một chiều gọi là chiều dương của pha để tính góc pha. c. Góc giữa hai vectơ quay bằng độ lệch pha giữa hai đại lượng xoay chiều tương ứng. d. Phép cộng đại số các đại lượng xoay chiều hình sin (cùng f) được thay thế bằng phép tổng hợp các vectơ quay tương ứng. e. Các thông tin về tổng đại số phải tính được hoàn toàn xác định bằng các tính toán trên giản đồ Fre-nen tương ứng. - Tại một thời điểm, dòng điện trong mạch chạy theo 1 chiều nào đó ® dòng một chiều ® vì vậy ta có thể áp dụng các định luật về dòng điện một chiều cho các giá trị tức thời của dòng điện xoay chiều. - Xét đoạn mạch gồm các điện trở R1, R2, R3 … mắc nối tiếp. Cho dòng điện một chiều có cường độ I chạy qua đoạn mạch ® U hai đầu đoạn mạch liên hệ như thế nào với Ui hai đầu từng đoạn mạch? - Biểu thức định luật đối với dòng điện xoay chiều? - Khi giải các mạch điện xoay chiều, ta phải cộng (đại số) các điện áp tức thời, các điện áp tức thời này có đặc điểm gì? ® Ta sử dụng phương pháp giản đồ Fre-nen đã áp dụng cho phần dao động ® biểu diễn những đại lượng hình sin bằng những vectơ quay. j + - Vẽ minh hoạ phương pháp giản đồ Fre-nen: + Trường hợp j > 0 j + + Trường hợp j < 0 - HS ghi nhận định luật về điện áp tức thời. U = U1 + U2 + U3 + … u = u1 + u2 + u3 + … - Chúng đều là những đại lượng xoay chiều hình sin cùng tần số. - HS đọc Sgk và ghi nhận những nội dung của phương pháp giản đồ Fre-nen. - HS vẽ trong các trường hợp đoạn mạch chỉ có R, chỉ có C, chỉ có L và đối chiếu với hình 14.2 để nắm vững cách vẽ. II. Mạch có R, L, C mắc nối tiếp 1. Định luật Ôm cho đoạn mạch có R, L, C mắc nối tiếp. Tổng trở - Điện áp tức thời hai đầu đoạn mạch: u = Ucoswt - Hệ thức giữa các điện áp tức thời trong mạch: u = uR + uL + uC - Biểu diễn bằng các vectơ quay: Trong đó: UR = RI, UL = ZLI, UC = ZCI (Định luật Ôm trong mạch có R, L, C mắc nối tiếp). với gọi là tổng trở của mạch. 2. Độ lệch pha giữa điện áp và dòng điện - Nếu chú ý đến dấu: + Nếu ZL > ZC ® j > 0: u sớm pha so với i một góc j. + Nếu ZL < ZC ® j < 0: u trễ pha so với i một góc j. 3. Cộng hưởng điện - Nếu ZL = ZC thì tanj = 0 ® j = 0 : i cùng pha với u. ® Gọi đó là hiện tượng cộng hưởng điện. - Điều kiện để có cộng hưởng điện là: Hay - Trong phần này, thông qua phương pháp giản đồ Fre-nen để tìm hệ thức giữa U và I của một mạch gồm một R, một L và một C mắc nối tiếp. - Hướng dẫn HS vẽ giản đồ Fre-nen trong cả hai trường hợp: UC > UL (ZC > ZL) và UC < UL (ZC < ZL) - Dựa vào hình vẽ (1 trong hai trường hợp để xác định hệ thức giữa U và I. - Có thể hướng dẫn HS vẽ giản đồ Fre-nen theo kiểu đa giác lực (nếu cần). - Y/c HS về nhà tìm hệ thức liên hệ giữa U và I bằng giản đồ còn lại. - Đối chiếu với định luật Ôm trong đoạn mạch chỉ có R ® đóng vai trò là điện trở ® gọi là tổng trở của mạch, kí hiệu là Z. - Dựa vào giản đồ ® độ lệch pha giữa u và i được tính như thế nào? - Chú ý: Trong công thức bên j chính là độ lệch pha của u đối với i (ju/i) - Nếu ZL = ZC, điều gì sẽ xảy ra? (Tổng trở của mạch lúc này có giá trị nhỏ nhất). - Điều kiện để cộng hưởng điện xảy ra là gì? - HS vận dụng các kiến thức về phương pháp giản đồ Fre-nen để cùng giáo viên đi tìm hệ thức giữa U và I. + Giả sử UC > UL (ZC > ZL) O j + Giả sử UC < UL (ZC < ZL) O j - Tính thông qua tanj với - Nếu chú ý đến dấu: - Khi đó j = 0 ® u cùng pha i. Tổng trở Z = R ® Imax ZL = ZC Bài tập vận dụng Cho mạch điện xoay chiều RLC mắc nối tiếp trong đó , , , được đặt vào điện áp xoay chiều có biểu thức . Viết biểu thức cường độ dòng điện và tính hiệu điện thế giữa hai đầu điện trở và tụ điện - Yêu cầu học viên tóm tắt bài toán - Tính dung kháng, cảm kháng và tổng trở kháng của mạch Tính độ lệch pha - Tính cường độ dòng điện tức thời - Từ đó hãy viết biểu thức cường độ dòng điện - Tính hiệu điện thế giữa hai đầu điện trở và tụ điện - Thực hiện tóm tắt bài toán - Dung kháng - Cảm kháng - Tổng trở - Độ lệch pha Cường độ dòng điện tức thời - Cường độ dòng điện 4. Củng cốkiến thức Cho học sinh tự tóm tắt kiến thức 5. Bài tập về nhà : Làm toàn bộ bài tập trong sách giáo khoa IV. RÚT KINH NGHIỆM TIẾT DẠY Tiết 22 tuần 11, ngày soạn: …………. BÀI TẬP CÁC MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU I. MỤC TIÊU 1. Kiến thức: Làm được các bài tập về dòng điện xoay chiều trong sách giáo khoa và tương tự. 2. Kỹ năng: Vận dụng linh hoạt các công thức về dòng điện để giải bài tập về dòng điện xoay chiều. 3. Thái độ: Nghiêm túc tiếp thu các phương pháp giải bài tập về dòng điện xoay chiều. II. CHUẨN BỊ 1. Giáo viên: Chuẩn bị các dạng toán có liên quan đến dòng điện xoay chiều. 2. Học viên: Làm bài tập trước ở nhà. III. NỘI DUNG TIẾN TRÌNH LÊN LỚP 1. Ổn định lớp 2. Kiểm tra bài cũ: Viết biểu thức cường độ dòng điện và hiệu điện thế của đoạn mạch chỉ chứa tụ điện, điện trở và tụ điện 3. Bài mới Nội dung Hoạt động giáo viên Hoạt động học viên Câu 4 trang 66 - Tóm tắt bài toán. - Áp dụng biểu thức tính công suất tiêu thụ của đèn để tính điện trở. - Áp dụng định luật ôm cho đoạn mạch chứa đèn hãy tính cường độ dòng điên của nó. - Áp dụng công thức tính điện năng tiêu thụ? - Thực hiện tóm tắt. - Điện trở của bóng đèn là - Cường độ dòng điện đi qua bóng đèn là - Điện năng tiêu thụ Câu 5 trang 66 - Công suất tiêu thụ trong mạch bằng tổng công suất tiêu thụ của từng thiết bị - Vì hai đèn mắc song song nên cường độ dòng điện bằng tổng cường độ qua mỗi đèn? - Công suất tiêu thụ của đoạn mạch - Cường độ dòng điện - Xác định cường độ dòng điện định mức của đèn. - Vì đèn và điện trở mắc nối tiếp nên cường độ chạy qua đèn cũng chính là cường độ dòng điện chạy qua điện trở. - Cường độ dòng điện định mức của đèn - Để đèn sáng bình thường thì 4. Củng cố kiến thức: Viết biểu thức tính dung kháng, cảm kháng và các phương trình biểu diễn dòng điện và hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch chỉ chứa tụ điện, cuộn cảm và điện trở thuần. 5. Bài tập về nhà. Làm tất cả các bài tập trong SGK IV. RÚT KINH NGHIỆM Tiết 23 tuần 12, ngày soạn: ……………. BÀI 15. CÔNG SUẤT. HỆ SỐ CÔNG SUẤT I. MỤC TIÊU 1. Kiến thức: - Phát biểu được định nghĩa và thiết lập được công thức của công suất trung bình tiêu thụ trong một mạch điện xoay chiều. - Phát biểu được định nghĩa của hệ số công suất. - Nêu được vai trò của hệ số công suất trong mạch điện xoay chiều. - Viết được công thức của hệ số công suất đối với mạch RLC nối tiếp. 2. Kĩ năng: - Giải thích được một số hiện tượng trong thực tế - Vận dụng linh hoạt các công thức về mạch điện RLC và công suất để giải bài tạp 3. Thái độ: Tích cực thảo luận nhóm để tiềm hiểu kiến thức mới II. CHUẨN BỊ 1. Giáo viên: Chuẩn bị thí nghiệm gồm có dao động kí điện tử (hai chùm tia), các vôn kế và ampe kế, các phần tử R, L, C. 2. Học sinh: Ôn lại phép cộng vectơ và phương pháp giản đồ Fre-nen để tính tổng hai dao động điều hoà cùng tần số. III. HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC 1. Ổn định lớp 2. Kiểm tra bài cũ: - Nêu phương pháp giải bài toán bằng giản đồ Frex – nen. - Viết công thức tính tổng trở Z của đoạn mạch và độ lệch pha. 3. Vào bài mới: Trong đoạn mạch xoay chiều cường độ dòng điện và hiệu điện thế luôn biến đổi theo thời gian. Vậy biểu thức tính công suất có giá trị như thế nào? Nội dung Hoạt động Giáo viên Hoạt động Học viên I. Công suất của mạch điện xoay chiều 1. Biểu thức của công suất Chỉ giới thiệu cách chứng minh biểu thức công suất và kết luận. không dạy chi tiết Mạch i ~ - Công suất điện tiêu tụ trung bình trong một chu kì: P = UIcosj (1) - Nếu thời gian dùng điện t >> T, thì P cũng là công suất tiêu thụ điện trung bình của mạch trong thời gian đó (U, I không thay đổi). 2. Điện năng tiêu thụ của mạch điện W = P.t (2) - Biểu thức tính công suất điện tiêu thụ trong mạch điện không đổi là gì? - Xét mạch điện xoay chiều như hình vẽ. - Tại một thời điểm t, i trong mạch chạy th