Giáo án Vật lý 12 - Tiết 41 - Công suất điện tiêu thụ của mạch điện xoay chiều hệ số công suất

Ngày soạn 02 / 11 / 2012 Tiết 41: CÔNG SUẤT ĐIỆN TIÊU THỤ CỦA MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU HỆ SỐ CÔNG SUẤT I. MỤC TIÊU - 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. II. CHUẨN BỊ 1. Giáo viên: 2. Học sinh: Ôn lại các kiến thức về mạch RLC nối tiếp. III. HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC Hoạt động 1 Kiểm tra bài cũ. Hoạt động của GV Hoạt động của HS Kiến thức cơ bản H. Viết các biểu thức về quan hệ giữa điện áp U với Ur , UL ; UC; quan hệ giữa u và i trong đoạn mạch xoay chiều chứa R, L, C nối tiếp? Trả lời các câu hỏi của GV. Nhận xét và bổ sung câu trả lời của bạn. + + + + Lệch pha: Nếu tan j >0 u sớm pha hơn i Nếu tan j <0 u trễ pha hơn i Hoạt động 2: Tìm hiểu công suất của mạch điện xoay chiều Hoạt động của GV Hoạt động của HS Kiến thức cơ bản - 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 theo 1 chiều nào đó ® xem tại thời điểm t, dòng điện trong mạch là dòng 1 chiều ® công suất tiêu thụ trong mạch tại thời điểm t? - Giá trị trung bình của công suất điện trong 1 chu kì: - Trong đó có giá trị như thế nào? - Còn là một hàm tuần hoàn của t, với chu kì bao nhiêu? - Trong từng khoảng thời gian T/2 hoặc T, hàm cos(2wt + j) luôn có những giá trị bằng nhau về trị tuyệt đối, nhưng trái dấu tại thời điểm t, t + T/4 ® Vậy p = ui - Vì cosj không đổi nên - Chu kì () ® P = UIcosj I. Công suất của mạch điện xoay chiều 1. Biểu thức của công suất Mạch i ~ - Điện áp hai đầu mạch: u = Ucoswt - Cường độ dòng điện tức thời trong mạch: i = Icos(wt+ j) - Công suất tức thời của mạch điện xoay chiều: p = ui = 2UIcoswtcos(wt+ j) = UI[cosj + cos(2wt+ j)] - Công suất điện tiêu thụ 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) Hoạt động 3: Tìm hiểu về hệ số công suất Hoạt động của GV Hoạt động của HS Kiến thức cơ bản - Hệ số công suất có giá trị trong khoảng nào? - Y/c HS hoàn thành C2. - Các thiết bị tiêu thụ điện trong nhà máy ® có L ® i nói chung lệch pha j so với u. Khi vận hành ổn định P trung bình giữ không đổi ® Công suất trung bình trong các nhà máy? - Nếu r là điện trở của dây dẫn ® công suất hao phí trên đường dây tải điện? ® Hệ số công suất ảnh hưởng như thế nào? - Nhà nước quy định: cosj ³ 0,85 - Giả sử điện áp hai đầu mạch điện là: u = Ucoswt - Cường độ dòng điện tức thời trong mạch: i = Icos(wt+ j) - Định luật Ôm cho đoạn mạch có biểu thức? - Mặt khác biểu thức tìm j? - Từ đây ta có thể rút ra biểu thức cosj? - Có nhận xét gì về công suất trung bình tiêu thụ trong mạch? - Vì |j| không vượt quá 900 nên 0 £ cosj £ 1. - Chỉ có L: cosj = 0 - Gồm R nt L: P = UIcosj với cosj > 0 ® - Nếu cosj nhỏ ® Php sẽ lớn, ảnh hưởng đến sản xuất kinh doanh của công ti điện lực. - Bằng công suất toả nhiệt trên R. II. Hệ số công suất 1. Biểu thức của hệ số công suất - Từ công thức (1), cosj được gọi là hệ số công suất. 2. Tầm quan trọng của hệ số công suất - Các động cơ, máy khi vận hành ổn đinh, công suất trung bình được giữ không đổi và bằng: P = UIcosj với cosj > 0 ® ® - Nếu cosj nhỏ ® Php sẽ lớn, ảnh hưởng đến sản xuất kinh doanh của công ti điện lực. 3. Tính hệ số công suất của mạch điện R, L, C nối tiếp hay - Công suất trung bình tiêu thụ trong mạch: Hoạt động 4: Củng cố - Giao nhiệm vụ về nhà. Hoạt động của GV Hoạt động của HS Kiến thức cơ bản - Yêu cầu HS làm tại lớp các bài tập 2,3,4 trang 85 SGK - 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. Bài 2 (Trang 85 SGK ) chọn C Bài 3 Chọn B –*—