Giáo án Vật lý 12 cơ bản - Tiết 23: Các mạch điện xoay chiều (2)

SỞ GIÁO DỤC - ĐÀO TẠO SƠN LA. TRƯỜNG THPT GIA PHÙ. (TẤT CẢ VÌ HỌC SINH THÂN YÊU.) ?&@ GIÁO ÁN HỌ VÀ TÊN: Nguyễn Hồng Quang. GIÁO ÁN MÔN: Lý. KHỐI LỚP: 12 cơ bản. TỔ: Lý - CN - Tin. NĂM HỌC: 2010 - 2011. Tiết 23: CÁC MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU (2) Ngày soạn: 06/11/2010. Ngày dạy: 11/11/2010. Dạy lớp: 12A2. Ngày dạy: 08/11/2010. Dạy lớp: 12A3. Ngày dạy: 10/11/2010. Dạy lớp: 12A4. 1. Mục tiêu: a) Về kiến thức: - Hiểu được tác dụng của cuộn cảm thuần trong mạch điện xoay chiều. - Viết được công thức định luật ôm cho mạch chỉ có cuận cảm thuần và công thức tính cảm kháng. b) Về kỹ năng: - Vận dụng được kiến thức đã học để giải một số bài tập đơn giản. c) Về thái độ: - Có thái độ nghiêm túc học tập. 2. Chuẩn bị của GV và HS: a) Chuẩn bị của GV: - Một số dụng cụ thí nghiệm như dao động kí điện tử, ampe kế, vôn kế, một số điện trở, cuộn cảm để minh hoạ. b) Chuẩn bị của HS: - Học bài cũ. - Ôn lại các kiến thức về suất điện động tự cảm . 3. Tiến trình bài dạy: * Ổn định lớp: (1 phút) a) Kiểm tra bài cũ: (5 phút) Câu hỏi: 1. Nêu tác dụng của điện trở, viết biểu thức định luật ôm cho mạch chỉ có điện trở, giải thích các đại lượng trong công thức. 2. Nêu tác dụng của tụ, viết biểu thức định luật ôm cho mạch chỉ có tụ, công thức định nghĩa dung kháng, giải thích các đại lượng trong công thức. Đáp án: 1. Mạch chỉ có điện trở: . (Giải thích SGK). 2. Mạch chỉ có tụ: . . (Giải thích SGK). Hoạt động 1 (1 phút): Đặt vấn đề. - Với mạch chỉ có cuộn cảm thuần thì dòng điện và điện áp trong mạch khác nhau như thế nào? Hoạt động 2 (23 phút): Tìm hiểu mạch điện xoay chiều chỉ có cuộn cảm thuần Hoạt động của GV Hoạt động của HS Kiến thức cơ bản - 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 - 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. 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 1. Yêu cầu về kiến thức, kỹ năng, tư duy 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. Hoạt động 3 (10 phút): Mở rộng bài toán Hoạt động của GV Hoạt động của HS Kiến thức cơ bản - Nếu cuộn cảm có điện trở thuần khác 0 thì làm thế nào? - Suy nghĩ, trả lời câu hỏi. 4. Lưu ý: Nếu cuộn cảm có điện trở thuần khác 0 thì có thể thay thế bằng cuộn cảm có điện trở thuần bằng 0 mắc nối tiếp với điện trở thuần có giá trị bằng điện trở thuần của cuộn cảm ban đầu. c) Củng cố, luyện tập: (3 phút) - GV nhắc lại kiến thức trọng tâm. d) Hướng dẫn học sinh tự học ở nhà: (2 phút) - Trả lời câu hỏi còn lại trong sbt. - Làm bài tập còn lại trong sbt. * RÚT KINH NGHIỆM NHÀ XUẤT BẢN GIA ĐÌNH .............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................