Giáo án Vật lý 12 cơ bản tiết 14: Mạch có R, L, C mắc nối tiếp

Tiết: 0 MẠCH CÓ R, L, C 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: 3. Thái độ: 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 Hoạt động 1 ( phút): Kiểm tra bài cũ. Hoạt động của GV Hoạt động của HS Kiến thức cơ bản Hoạt động 2 ( phút): Tìm hiều về phương pháp giản đồ Fre-nen Hoạt động của GV Hoạt động của HS Kiến thức cơ bản - 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. - Vẽ minh hoạ phương pháp giản đồ Fre-nen: j + + 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. I. Phương pháp giản đồ Fre-nen 1. Định luật về điện áp tức thời - Trong mạch xoay chiều gồm nhiều đoạn mạch mắc nối tiếp thì điện áp tức thời giữa hai đầu của mạch bằng tổng đại số các điện áp tức thời giữa hai đầu của từng đoạn mạch ấy. 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. Hoạt động 3 ( phút): Tìm hiểu mạch có R, L, C mắc nối tiếp Hoạt động của GV Hoạt động của HS Kiến thức cơ bản - 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? R C A B L - 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 O j + Giả sử UC < UL (ZC < ZL) - 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 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 - Theo giản đồ: - Nghĩa là: (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. - Lúc đó Z = R ® Imax ® ® Gọi đó là hiện tượng cộng hưởng điện. - Điều kiện để có cộng hưởng điện là: Hay Hoạt động 4 ( phút): Hoạt động của GV Hoạt động của HS Kiến thức cơ bản Hoạt động 5 ( phút): Hoạt động của GV Hoạt động của HS Kiến thức cơ bản Hoạt động 6 ( phút): Giao nhiệm vụ về nhà. Hoạt động của GV Hoạt động của HS Kiến thức cơ bản - Nêu câu hỏi và bài tập về nhà. - Yêu cầu: HS chuẩn bị bài sau. - Ghi câu hỏi và bài tập về nhà. - Ghi những chuẩn bị cho bài sau. IV. RÚT KINH NGHIỆM