(SKKN 2022) Hướng dẫn học sinh 12C4 trường THPT Thọ Xuân 5 lựa chọn sử dụng giản đồ véctơ buộc hay véctơ trượt giải bài tập điện xoay chiều

1 PHẦN MỞ ĐẦU 1.1.Lý chọn đề tài Hiện nay, xu đổi ngành giáo dục phương pháp giảng dạy phương pháp kiểm tra đánh giá kết giảng dạy thi tuyển Cụ thể phương pháp kiểm tra đánh giá phương tiện trắc nghiệm khách quan Trắc nghiệm khách quan trở thành phương pháp chủ đạo kiểm tra đánh giá chất lượng dạy học nhà trường THPT Điểm đáng lưu ý nội dung kiến thức kiểm tra tương đối rộng, đòi hỏi học sinh phải học kĩ, nắm vững toàn kiến thức chương trình, tránh học tủ, học lệch để đạt kết tốt việc kiểm tra, thi tuyển học sinh khơng phải nắm vững kiến thức mà cịn địi hỏi học sinh phải có phản ứng nhanh dạng toán, đặc biệt dạng toán mang tính chất khảo sát mà em thường gặp Dịng điện xoay chiều chương thuộc chương trình sáchgiáo khoa lớp 12 Các kiến thức kĩ chương nằn nội dung ôn thi thi tốt nghiệp THPT Việc học sinh nắm hệ thống lí huyết tập chương cần thiết Hệ thống tập chương phong phú đa dạng Với mong muốn tìm phương pháp giải tốn trắc nghiệm cách nhanh chóng đồng thời có khả trực quan hố tư học sinh lôi nhiều học sinh tham gia vào trình giải tập tập trắc nghiệm vật lý, chọn đề tài: "Hướng dẫn học sinh 12C4 trường THPT Thọ Xuân lựa chọn sử dụng giản đồ véctơ buộc hay véctơ trượt giải tập điện xoay chiều" 1.2 Mục đích nghiên cứu - Làm quen với công tác nghiên cứu khoa học - Tìm cho phương pháp để tạo khơng khí hứng thú lơi nhiều học sinh hứng thú say mê môn vật lý, đồng thời giúp em đạt kết cao kỳ thi - Nghiên cứu phương pháp giảng dạy vật lý với quan điểm tiếp cận mới: “Phương pháp Trắc nghiệm kháchquan” 1.3 Đối tượng nghiên cứu - Nội dung kiến thức phần dòng điện xoay chiều chương III vật lí 12 - Học sinh lớp 12 trường THPT Thọ Xuân 5ôn tập, kiểm tra tiết 15phút kiểm tra cuối học kì I 1.4.Phương pháp nghiên cứu + Nhóm phương pháp nghiên cứu lí luận - Thu thập tài liệu, phân tích, tổng hợp … - Phân tích nội dung chương trình Vật lí THPT,đề thi tốt nghiệp THPT tuyển sinh đại học môn vật lí năm gần + Nhóm phương pháp nghiên cứu thực tiễn - Sử dụng phiếu điều tra -Thu thập ý kiến tính hiệu dạy học việc rèn luyện kỹ cho học sinh trường THPT - Tổ chức thực nghiệm dạy học lớpxác định hiệu quả, tính khả thi đề tài - Sử dụng phương pháp thống kê toán học nghiên cứu khoa học giáo dục để xử lí đánh giá kết thực nghiệm sư phạm 1.5 Những điểm sáng kiến kinh nghiệm - Nhận dạng tập cách nhanh chóng vẽ giản đồ véctơ, sử dụng cơng thức máy tính Casio cách hiệu nhanh chóng tìm đáp án xác NỘI DUNG 2.1.Cơ sở lý luận sáng kiến kinh nghiệm Dạy học nhằm phát huy tính chủ động người học liên quan tới quan điểm "dạy học lấy hoạt động người học làm trung tâm" Dạy học lấy hoạt động người học làm trung tâm trình phức tạp, đa dạng, mang tính tổng thể cao Địi hỏi phải sử dụng, kết hợp cách có hiệu quả, hợp lý phương pháp dạy học Việc tìm phương pháp giải phân dạng tập vật lý cho học sinh nhà trường giúp học sinh hiểu cách sâu sắc đầy đủ kiến thức cần thiết chương trình, củng cố hệ thống lí thuyết theo ý đồ người viết, đồng thời làm bật ý nghĩa thực tế dạy dễ nâng cao trình độ kiến thức cho học sinh, giúp em linh hoạt sống xử lí tình Học sinh có kỹ vận dụng kiến thức giải tập vật lý thước đo độ sâu kiến thức mà học sinh thu nhận Trong thực tế trường học, người giáo viên có trình bày nội dung lý thuyết sách giáo khoa tài liệu nâng cao cách mạch lạc, hợp lôgic, phát biểu định luật xác, điều kiện cần chưa đủ để học sinh hiểu nắm sâu kiến thức Điều kiện đủ phải cho học sinh phươngpháp giải tập, biết phân loại tập, nắm chất vật lý, vận dụng lý thuyết thành thạo để giải tập, phải luyện cho học sinh kĩ giải 2.2.Thực trạng vấn đề Trong việc giải tập dòng điện xoay chiều, đa số học sinh thường dùng phương pháp đại số phương pháp giản đồ véctơ học sinh thường ngại dùng Điều đáng tiếc phương pháp giản đồ véctơ dùng giải toán điện xoay chiều hay ngắn gọn đặc biệt toán liên quan đến độ lệch pha Có nhiều tốn giải phương pháp đại số dài dòng phức tạp giải phương pháp giản đồ véctơ tỏ hiệu ngắn gọn, trực quan, việc sử dụng véctơ trượt hay véctơ buộc để giải toán hiệu nhanh chóng cần lựa chọn cách xác dạng véctơ có ưu nhược điểm riêng Việc khai thác có hiệu phương pháp, góp phần nâng cao chất lượng nắm kiến thức khả vận dụng để đạt kết tốt kỳ thi 2.3 Các giải pháp - Phải hệ thống hóa kiến thức trọng tâm phần điện xoay chiều cách lôgic khái quát - Hệ thống tập tự luận từ dễ đến khó, từ đơn giản đến phức tạp để HS vận dụng dạng tập, phương pháp dạng để giải tập nhanh chóng xác - Phải tích cực rèn kỹ hệ thống hóa kiến thức sau tập 2.3.1.Nội dung kiến phần mạch điện RLC nối tiếp phương pháp vẽ giản đồ véctơ 2.3.1.a LÝ THUYẾT MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU * Cách tạo dòng điện xoay chiều Khung dây kim loại kín quay với vận tốc góc  quanh trục đối xứng  từ trường có véctơ cảm ứng từ B vng góc với trục quay mạch có dịng điện biến thiên điều hịa với tần số góc  gọi dịng điện xoay chiều Khi khung dây quay vịng (một chu kì) dòng điện khung dây đổi chiều lần * Hiệu điện xoay chiều, cường độ dòng điện xoay chiều - Nếu i = Iocost u = Uocos(t + ) - Nếu u = Uocost i = Iocos(t - ) ωL  U Z L  ZC ωC I  Z  R  (Z - Z )2 L C Z ; R = R Với ; tg = * Các giá trị hiệu dụng dòng điện xoay chiều Io Uo Eo I = ; U = E = * Lý sử dụng giá trị hiệu dụng dòng điện xoay chiều + Với dịng điện xoay chiều ta khó xác định giá trị tức thời i u chúng biến thiên nhanh, lấy giá trị trung bình chúng chu kỳ, giá trị + Khi sử dụng dịng điện xoay chiều, ta cần quan tâm tới tác dụng tức thời thời điểm mà tác dụng thời gian dài + Tác dụng nhiệt dòng điện tỉ lệ với bình phương cường độ dịng điện nên khơng phụ thuộc vào chiều dòng điện + Ampe kế vơn kế đo cường độ dịng điện hiệu điện xoay chiều dựa vào tác dụng nhiệt dòng điện nên gọi ampe kế nhiệt vôn kế nhiệt, số chúng cường độ hiệu dụng hiệu điện hiệu dụng dòng điện xoay chiều * Các loại đoạn mạch xoay chiều UR + Đoạn mạch có điện trở thuần: uR pha với i ; I = R π + Đoạn mạch có tụ điện: uC trể pha i góc UC I = Z C ; với Z = ωC dung kháng tụ điện C π + Đoạn mạch có cuộn dây cảm: uL sớm pha i góc UL I = Z L ; với Z = L cảm kháng cuộn dây L + Đoạn mạch có R, L, C mắc nối tiếp (không phân nhánh): Độ lệch pha  u i xác định theo biểu thức: ωL  Z L  ZC ωC R = R tg = U Cường độ hiệu dụng xác định theo định luật Ôm: I = Z 2 Với Z = R  (ZL - ZC ) tổng trở đoạn mạch + Cộng hưởng đoạn mạch RLC Khi ZL = ZC hay  = LC dịng điện mạch đạt giá trị cực đại I max = U U2 R , công suất mạch đạt giá trị cực đại Pmax = R , u pha với i ( = 0) Khi ZL > ZC u nhanh pha i (đoạn mạch có tính cảm kháng) Khi ZL< ZC u trể pha i (đoạn mạch có tính dung kháng) R tiêu thụ lượng dạng toả nhiệt, Z L ZC không tiêu thụ lượng nguồn điện xoay chiều * Cách nhận biết cuộn dây có điện trở r 2 2 + Xét toàn mạch, nếu: Z  R  ( Z L  Z C ) ; U  U R  (U L  U C ) P R  I2R cos Z cuộn dây có điện trở r  + Xét cuộn dây, nếu: Ud  UL Zd ZL Pd cosd π d cuộn dây có điện trở r  * Cơng suất dịng điện xoay chiều U 2R + Cơng suất dòng điện xoay chiều: P = UIcos = I2R = Z R + Hệ số công suất: cos = Z + Ý nghĩa hệ số công suất cos - Trường hợp cos = tức  = 0: mạch có R, mạch RLC có U2 cộng hưởng điện (ZL = ZC) P = Pmax = UI = R π - Trường hợp cos = tức  =  : Mạch có L, có C, có L C mà khơng có R P = Pmin = - Để nâng cao hệ số công suất mạch cách mắc thêm vào mạch cuộn cảm tụ điện thích hợp cho cảm kháng dung kháng mạch xấp xỉ để cos - Đối với động điện, tủ lạnh, … nâng cao hệ số công suất cos để giảm cường độ dòng điện PHƯƠNG PHÁP GIẢN ĐỒ VÉCTƠ Trong tài liệu có, tác giả hay đề cập đến hai phương pháp, phương pháp véctơ buộc phương pháp véctơ trượt Hai phương pháp kết việc vận dụng hai quy tắc cộng véctơ hình học: quy tắc hình bình hành quy tắc tam giác Theo chúng tôi, vấn đề trọng tâm việc giải toán giản đồ véctơ cộng a) b) véctơ Hình 1.1 2.a Các quy tắc cộng véctơ r r Trong toán học để cộng hai véctơ a b , SGK hình học 10, giới thiệu hai quy tắc: quy tắc tam giác quy tắc hình bình hành 2.a.1 Quy tắc tam giác uuu r v AB  a , từ điểm Nội dung quy điểm uuur tắcr tam giác là: Từuu ur A tuỳ ý ta vẽ véctơ r r a B ta vẽ véctơ BC  b Khi véctơ AC gọi tổng hai véctơ b (Xem hình 1.1.a) 2.a.2 Quy tắc hình bình hành Nội uuu r dung uuur quy r tắc hình bình hành là: Từ điểm A tuỳ ý ta vẽ hai véctơ v AB  a vµ AD  b , sau dựng điểm C cho ABCD hình bình hành uuur r r a AC b véctơ gọi tổng hai véctơ (xem hình 1.1.b) Ta thấy dùng quy tắc hình bình hành véctơ có chung gốc A nên gọi véctơ buộc Vận dụng quy tắc hình bình hành để cộng véctơ tốn điện xoay chiều ta có phương pháp véctơ buộc, cịn vận dụng quy tắc tam giác ta có phương pháp véctơ trượt (“các véctơ nối đuôi nhau”) 2.b Cơ sở vật lí phương pháp giản đồ véctơ Xét mạch điện hình1.2 a Đặt vào đầu đoạn AB hiệu điện xoay chiều Tại thời điểm bất kì, cường độ dịng điện chỗ mạch điện Nếu cường độ dòng điện có biểu thức là: i = Iocost biểu thức hiệu điện hai điểm AM, MN NB là: π  U AM  Uωt2 cos    2  U MN  Uωt2 cos   π  U NB  Uωt2 cos    2  + Do hiệu điện hai đầu A, B là: u AB  u AM  uMN  u NB + Các đại lượng biến thiên điều hoà tần số nên chúng biểu diễn r véctơ r Frexnel: r r U AB  U L  U R  U C (trong độ lớn véctơ biểu thị hiệu điện hiệu dụng nó) + Để thực cộng véctơ ta phải vận dụng hai quy tắc cộng véctơ 2.b.1 Phương pháp véctơ buộc + Chọn trục ngang trục dòng điện, điểm O làm gốc rr r r r U , U U U R L C “cùng chung gốc O” theo nguyên tắc: R + Vẽ véctơ: π r π r r r r - trùng với I , U L - sớm I , U C - trễ rhơn Ir + Cộngr hai véctơ phương ngược chiều U L U C trước sau cộng tiếp với véctơ U R theo quy tắc hình bình hành 2.b.2 Phương pháp véctơ trượt -Chọn trục ngang trục dòng điện -Chọn điểm đầu mạch A làm gốc r uur uuu r uur uuu -Vẽ véc –tơ U R ;U L ;U C ;U r biểu diễn điện áp, từ O sang B π r r r r nối đuôi liên nguyên tắc: U R trùng với I , U L sớm I , π r r U C trễ I - Độ dài véc tơ tỉ lệ với giá trị hiệu dụng tương ứng - Nối điểm giản đồ có liên quan đến kiện toán - Biễu diễn số liệu lên giản đồ - Dựa vào hệ thức lượng tam giác để tìm điện áp góc chưa biết 2.b.3 Khi sử dụng giản đồ véctơ vào giải toán điện xoay chiều - Sử dụng phương pháp giản đồ véctơ : + Bài toán lên quan đến công suất hệ số công suất + Bài toán liên quan đến độ lệch pha pha U đọan mạch I với + Bài toán lên quan đến cực trị - Đứng trước điện xoay chiều,chúng ta thường băn khoăn nên lựa chọn phương pháp véctơ buộc hay phương pháp véctơ trượt Dưới vài kinh nghiệm làm + Sử dụng véctơ buộc: - R nằm C L π - Điện áp cho đặt vắt chéo lệch pha lệch pha - Một số toán cực trị UL( UC) L(C) thay đổi * Nhược điểm phương pháp véctơ buộc: - Do có nhiều phần tử mạch nên nhiều trường hợp véctơ chồng chéo lên nhau, - Khó gọi tên tam giác:vì tam giác giản đồ mạch điện khác + Sử dụng phương pháp véctơ trượt : - Cho nhiều giá trị U liên tiếp mạch, không bắt chéo - Liên quan (cho tìm) độ lệch pha điện áp đầu mạch điện áp đầu mạch khác - Mạch điện có cuộn dây khơng cảm (L,r) - Bài tốn hộp kín ( hộp đen) 2.b.4 Hệ thức tam giác Chú ý đến số hệ thức tam giác bất kì: b c  a    sin A sin B sin C  2 a  b  c  2bc.cos A b  c  a  2ca.cos B  c  a  b  2ab.cos C + Chú ý đến số hệ thức tam giác vuông: a  b2  c     b2 c h h  b '.c '  b  a.b '; c  a.c ' 2.3.1.b Hướng dẫn học sinh sử dụng giản đồ véctơ giải tập điện xoay chiều a giản đồ véctơ buộc (chung gốc) Ví dụ 1:Một đoạn mạch AB chứa L, R C hình vẽ Cuộn cảm có độ tự cảm L Đặt vào hai đầu AB điện áp có biểu thức u  Uωt cos V, dùng dao động kí điện tử để thị đồng thời đồ thị điện áp hai đầu đoạn mạch AN MB ta thu đồ thị hình vẽ bên Xác định hệ số công suất đoạn mạch AB A cos φ  0,86 B cos φ  0,71 C cos φ  0,5 D cos φ  0,55 Hướng dẫn giải Dựa vào đồ thị: UAN nhanh pha π/2 so với UMB Z U 2ô  AN  AN    Z AN  Z MB Z MB U MB 1ô Vẽ giản đồ véctơ R nằm L M C uAN uMB lệchN pha π/2 ta vẽ giản đồ R véctơ buộc Xét tam giác L vuông ANB vuông A: ur U ur UC α ur U AN ur uU rR U MB ur U ur ur ur U MBur U C U L U AN B A β tan β  Z AN R Z C 1 2  R  Z C   R  Z MB ZC tan α  Z MB R    Z L  R  2.2  Z AN Z L Ta có: Ta có: cos φ  Ta có: Chọn D R R  (Z L  ZC ) 2  2  (4  1) 2  0,55 Z AN R  Chú ý: Khi vẽ véctơ trượt ta không thấy mối liên hệ tỉ số Z MB Z C mà ta phải xét đến đồng dạng AMN MNB Ví dụ 2:Cho mạch điện RLC mắc nối tiếp cuộn dây cảm có L thay đổi (các đại lượng khác không đổi) giá trị Z L để U Lmax giá trị U Lmax R  Z C2 R  Z C2 U 2 ZL  ZL  U L max  R  ZC Z ZC C R A , B U R  Z C2 R  Z C2 2 U  R  Z ZL  ZL  L max C R R R C , D Hướng dẫn cos β  Ta có: UR  U RC R R  Z C2 , U L max  U ZC R  Z C2 U L max  U ZC R  Z C2 , Áp dụng định lý hàm sin OAB ta có: U R  Z C2 UL U U    sin  α  β  sin γ cos β R U R  Z C2 U R  Z C2 UαL  β sin     R R Suy ur ur π  α  β   U  U RC Dấu xảy Áp dụng hệ thức lượng tam giác vuông 2 OB  AB HB  U U  U  U L C R C Ta có:  Z L Z C  R  Z C2 R  Z C2 U 2 ZL  U L max  R  ZC ZC R Vậy ur ur Chú ý:Từ giản đồ véctơta có U L max ta có: U  U RC nên tam giác OAB vng O có đường cao OH ta có: 2 +) Định lý Pytago: U  U RC  U L 1 1 1  2 2 2 2 a b UR U U RC +) h OA2  AB.HA  U  U L  U L  U C  +) +) OH AB  OA.OB  U R U L  U RC U Ví dụ 3:Cho mạch điện RLC mắc nối tiếp dây cảm có C thay đổi (các đại lượng khác không đổi) giá trị Z C để U Cmax giá trị U Cmax R  Z L2 R  Z L2 U U 2 Z  U C max  R  Z L2 C U  R  Z C max L ZL , ZL , ZL R A .B 2 2 U U R  ZL R  ZL U R  Z L2 C max  U C max  R  Z L2 ZC  ZC  ZL R , R , R C .D ZC  Hướng dẫn: 10 cos α  UR  U RL R R Z L Ta có: Áp dụng định lý hàm sin OAB ta có: 2 U R2  Z 2L UC U   sin  α  β  sin γ R Suy U R2  Z 2L UαC  β sin   R  U R2  Z 2L  R ur ur π  α  β   U  U RL Dấu xảy Áp dụng hệ thức lượng tam giác vuông 2 2 Ta có: OA  AB.HA  U L U C  U R  U L  Z L Z C  R  Z L R2  Z 2L U 2 ZC  U C max  R Z L Z L R Vậy urkhi ur Chú ý: Khi U C max ta có: U  U RL nên tam giác OAB vuông O có đường cao OH ta có: 2 +) Định lý Pytago: U  U RL  U C 1 1 1      2 2 2 h a b U U U R RL +) 2 +) OB  AB.HB  U  U C  U C  U L  +) OH AB  OA.OB  U R U C  U RL U  vào hai đầu đoạn mạch AB hình bên cos  Ví dụ 4: Đặt điện áp u  Uωt Trong đó, cuộn cảm có độ tự cảm L; tụ điện có điện dung C ; X đoạn mạch chứa phần tử có R1 , L1, C1 mắc nối tiếp Biết 2,5ω LC  , điện áp hiệu dụng: U AN  120 V; U MB  90 V, góc lệch pha 5π 12 Hệ số công suất X B 0,82 D 0,79 C L X A N M u AN uMB A 0,25 C 0,84 Hướng dẫn: có hộp kín hộp kín nằm L, C nên dùng véctơ chung gốc Biểu diễn vecto điện áp Ta có: 2,5ω2 LC  → Z C  2,5Z L Đặt PQ  3,5Z L 11 B áp dụng định lý cos OPQ 2 PQ  U AN  U MB  2U ANUφMB cos    5π    90    120   90  cos    130(V )  12  130 UL   37,1 3,5 → V áp dụng định lý sin OPQ  120  PQ U  MP sin φ sin α → sin α  UπMP  90  sin    0,67 sin φ  PQ  130   12  → α  42 áp dụng định lý cos OPK U X  U AN  PK  2U AN PKαcos   120    37,1   120   37,1 cos  420   95,7(V )  120  sin  42 U Uα sin cos φX  R  AN  UX UX  95,7  Bài tập vận dụng Ví dụ1:[Trích đề u  Uπt2Vcos  100  thi đại học   0,84 năm 2011]Đặt điện áp xoay chiều vào hai đầu đoạn mạch mắc nối tiếp gồm điện trở R, tụ điện có điện dung C cuộn cảm có độ tự cảm L thay đổi Điều chỉnh L để điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn cảm đạt giá trị cực đại thấy giá trị cực đại 100V điện áp hiệu dụng hai đầu tụ điện 36V Giá trị U là: A 48V B.136V C 80V D 64V Ví dụ 2: Đặt điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng U  30V vào hai đầu đoạn mạch RLC nối tiếp Biết cuộn dây cảm, có độ cảm L thay đổi Khi điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn dây đạt cực đại hiệu điện hiệu dụng hai đầu điện trở 24 V Giá trị hiệu điện hiệu dụng cực đại hai đầu cuộn dây là: A 50 V B 40 V C 40 V D.16V π  uπt  80 cos 100   V  Ví dụ 3:[Trích đề thi THPTQG năm 2017] Đặt điện áp vào hai đầu đoạn mạch nối tiếp gồm điện trở 20 3 , cuộn cảm tụ điện có điện dung C thay đổi Điều chỉnh điện dung đến giá trị C  C0 để điện áp 12 hai đầu tụ điện đạt giá trị cực đại 160 V Giữa nguyên C  C0 , biểu thức cường độ dòng điện đoạn mạch là: π π   iπt  2cos A100   iπt  2 cos A 100    B 6   A π  π    iπt  2 cos A  100   iπt  2cos 100 A   12  12    C D Ví dụ 4: Đặt điện áp xoay chiều tần số 50Hz vào hai đầu đoạn mạch AB gồm hai đoạn mạch AM MB mắc nối tiếp Đoạn AM gồm điện trở R  100 3 mắc nói tiếp với cuộn cảm có độ tự cảm L, đoạn MB có tụ điện có điện 0,05 / ( ) Biết điện áp hai đầu đoạn mạch MB điện áp dung Cπ mF hai đầu đoạn mạch AB lệch pha π / Gía trị L bằng: 3 H H H H π π π π A B C D Ví dụ 5: Một mạch điện gồm cuộn cảm có độ tự cảm L điện trở r mắc nối tiếp với tụ điện có điện dung C thay đổi Đặt vào hai đầu mạch hiệu điện xoay chiều có giá trị hiệu dụng U tần số f không đổi Khi điều chỉnh để điện dung tụ điện có giá trị C  C1 điện áp hiệu dụng hai đầu tụ điện hai đầu cuộn cảm có gía trị U, cường độ dòng điện mạch có os(100 π  A / 4)( ) Khi điều chỉnh để điện dung tụ điện có biểu thức i1  6cπt giá trị C  C2 điện áp hiệu dụng hai tụ điện đạt giá trị cực đại Cường độ dòng điện tức thời mạch có biểu thức là: os(100π  5A / 12) os(100π  5A / 12) A i2  2cπt B i2  3cπt os(100 π A / 3) C i2  3cπt Ví dụ 6: Một đoạn mạch điện AB gồm cuộn dây cảm có độ từ cảm L, điện trở R tụ điện C mắc nối thứ tự trên, M điểm nối cuộn cảm L điện trở R, N điểm nối R tụ điện C Cho đồ thị biểu diễn phụ thuộc theo thời gian điện áp tức thời u AN, uMB hình vẽ Biết Z L  200  Công os(100 π D i2  2cπt A / 3) suất tiêu thụ đoạn mạch có giá trị sau đây? A.96B.48W C 144 W D 72 W b giản đồ véctơ trượt Ví dụ : Cho đoạn mạch điện AB gồm hai đoạn mạch AM MB mắc nối tiếp Đoạn AM gồm điện trở R mắc nối tiếp với tụ điện có điện dung C, đoạn mạch MB gồm điện trở R2 mắc nối tiếp với cuộn cảm 13 2 có độ tự cảm L Đặt điện áp xoay chiều có tần số thỏa mãn 4π f LC  có giá trị hiệu dụng khơng đổi vào đoạn mạch AB Khi đoạn mạch AB tiêu thụ công suất P1 Nếu nối tắc hai đầu cuộn cảm điện áp hai đầu đoạn mạch AM MB có giá trị hiệu dụng lệch pha π , công suất tiêu thụ đoạn mạch AB trường hợp 120 W Giá trị P1 là: A 320 W B 240 W C 200 W Hướng dẫn: 2 π f LC   mạch cộng hưởng  cos1  Từ P Từ công thức: D 160 W U2 cos  R1  R2 2   P  cos 1      P1  120   P2  cos 2   cos   Để tìm cos  ta dùng giản đồ véctơ Tam giác 0 AMB cân M  α  30  2  30     160(W)   P1  120   cos  300     Chọn D Ví dụ : Đặt điện áp u  U 0cosωt (U ω không đổi) vào hai đầu đoạn mạch gồm cuộn dây không cảm mắc nối tiếp với tụ điện có điện dung C (thay đổi được) Khi C  C0 cường độ dịng điện mạch sớm pha u φ1 π    φ1    điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn dây 40V Khi C  2C0 cường  2π φ2   φ1 độ dòng điện mạch trễ pha u điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn dây 120V Giá trị U gần giá trị sau đây: A 20V B 50V C 95V D 75V Hướng dẫn:  U R  3U R1 U RL  3U RL1  I  3I1    U L  3U L1  Z C1  C  C  Z   U  U C1 (*) C C  2 Ta thấy: 14 U R1 U  arccos R  120 U U U  0,24U U R 3U R    R1 U R  0,72U  M B  U  U  0,97U  R1   M B  U  U R2  0,69U U C1  U L1  M 1B  U L1  0,97U  U C  U L  M B  3U L1  0,69U Thay UC1 UC2 vào (*):  3U L1  0,69U    U L1  0,97U   U L1  1,43U Xét tam giác vuông AM1N1 : α  β  120  arccos  AN1   U R21  U L21  (40)   0,24U    1,43U   U  27,6(V ) 2 U  U  39(V ) Chọn đáp án B os100 V ( ) vào hai đầu đoạn mạch AB Ví dụ 3: Đặt điện áp xoay chiều u  U 2cπt Đoạn AM gồm điện trở R  80 , đoạn MN gồm cuộn dây không cảm có r  20 , đoạn NB gồm tụ điện, điện áp hiệu dụng u AN  300V , uMB  60 3V Biết u AN uMB vuông pha với nhau.Điện áp hiệu dụng hai đầu mạch có giá trị gần bằng : A 200V B 120V C 275V D 180V Hướng dẫn giải: Vẽ giản đồ vecto hình vẽ bên Dựng ME / / AN Khi theo Talet ta có: r ME   ME  AN  60 R  r AN Mặt khác MB  AN  MEB vuông M Áp dụng hệ thức lượng ta có: 1    U r  30 3V U r2 ME MB  U R  4U r  120 3V U C  U L  MB  U r2  90V  AB   150   902  275V Chọn C Ví dụ 4: Đặt điện áp xoay chiều sản công suất học 7,5 kW có hiệu suất 80% Mắc động nối tiếp với cuộn cảm mắc chúng vào mạng điện xoay 15 chiều Gía trị hiệu điện hiệu dụng hai đầu động U M biết dịng điện qua động có cường độ hiệu dụng I = 40 A trễ pha với uM góc π / Hiệu điện hai đầu cuộn cảm U L  125V sớm pha so với dòng điện qua cuộn cảm π / Điện áp hiệu dụng mạng điện độ lệch pha so với dịng điện có giá trị tương ứng là: 0 0 A 384V ;45 B 834V ;45 C 384V ;39 D.184V ;39 HD giải: +) Phương pháp giản đồ vecto Ta đơn giản hóa động điện gồm cuộn cảm điện trở Hiệu suất động cơ: A 7500 H   0,8   U M  271V P U M 40.cos(300 ) +) Áp dụng định lý cos tam giác ta có U  U M2  U d2  2U M U d cβ os  U  2712  1252  2.271.125.cos1500  384V Áp dụng định lý sin tam giác ta có: U U 271 125  d    α  90 sin β sin α sin150 sin α 0 Vậy độ lệch pha điện áp hai đầu mạch φ  30  α  39 Chọn C Ví dụ 5: Cho hai hộp kín X, Y chứa ba phần tử: R, L (thuần), C mắc nối tiếp Khi mắc hai điểm A, M vào hai cực nguồn điện chiều Ia = 2A, UV1 = 60V.Khi mắc hai điểm A, B vào hai cực nguồn điện xoay chiều tần số 50Hz Ia = 1A, Uv1 = 60v; UV2 = 80V,UAM lệch pha so với UMB góc 1200, giá trị phần tử X, Y A RX  30, Z LX  30 3, RY  40, Z CY  40 3 B RX  30, Z CX  30 3, RY  40, Z LY  40 3 C RX  30, Z LX  30 3, RY  40, Z LY  40 3 D RX  30, Z LX  30 3, RY  40, Z CY  30 3 Hướng dẫn giải * Vì X cho dòng điện chiều qua nên X khơng chứa tụ điện Theo đề X chứa ba phần tử nên X phải chứa điện trở (R X) cuộn dây cảm (LX) Cuộn dây cảm khơng có tác dụng với dịng điện chiều UV1 60   30() I nên: RX = 16 * Khi mắc A, B vào nguồn điện UV1 60   60()  RX2  Z L2X I  Z LX  602  302  3.302  Z LX  30 3() Z LX xoay chiều Z AM =   nAM  600 tgAM= RX * Vẽ giản đồ véctơ cho đoạn AM Đoạn mạch MB chưa biết chắn M giản đồ véctơ tiến theo UV2 M U lx chiều dịng điện, u có = 80V UA uurđộ dài = hợp với véctơ AB góc 1200 ta AM A i vẽ giản đồ véctơ cho toàn mạch M U rx U ry D uuur 120 Từ giản đồ véctơ ta thấy MB buộc phải 30 chéo xuống tiến theo chiều dịng 30 điện, Y phải chứa điện trở U cy U lx (RY) tụ điện CY + Xét tam giác vuông MDB 60 i 30 U rx U RY  U MB sin 30  80  40(V ) A U AB UR 40 B  RY  Y   40() I U CY  U MB cos300  80  40 3(V )  Z CY  40 3() Bài tập vận dụng os100 V ( ) vào hai đầu đoạn Ví dụ 1: Đặt điện áp xoay chiều ổn định u  120 6cπt 0 AM U U MB 0 mạch AB Đoạn AM gồm điện trở thuần, đoạn MN gồm tụ điện, đoạn NB gồm cuộn dây, điện áp hiệu dụng hai đầu MB 120V, cơng suất tiêu thụ tồn mạch 0 360 W, độ lệch pha u AN uMB 90 , u AN u AB 60 Giá trị R r A R  120; r  60 B R  60; r  30 C R  60; r  120 D R  30; r  60 os100 V ( ) ổn định mạch điện nối Ví dụ 2: Đặt điện áp xoay chiều u  100 10cπt tiếp gồm tụ điện có điện dung C, điện trở R cuộn dây có độ tự cảm L có điện trở r Khi điện áp hai đầu điện trở R 100V cường độ dòng điện mạch 0,5(A), biết Lπ 1H/ ( ) Công suất đoạn mạch là: A 43,3W B 180,6W C 75W D 90,3W Ví dụ 3: Trên mạch điện xoay chiều khơng phân nhánh AB, AM có điện trở thuần, MN có cuộn dây, NB có tụ điện Cuộn dây có điện trở 17 r = 0,5R Điện áp hiệu dụng AN U đoạn MB U Điện áp tức thời đoạn AN MB vuông pha với Điện áp tức thời AN sớm pha dòng điện là: 0 0 A 60 B 45 C 30 D 25 Ví dụ 4: Một mạch điện xoay chiều gồm phần tử X nối tiếp phần tử Y Biết X Y phần tử điện trở thuần, tụ điện cuộn dây Đặt điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng u vào hai đầu đoạn mạch điện áp hiệu dụng X U Y 2U Hai phân tử X Y tương ứng A X cuộn dây cảm Y tụ điện B X cuộn dây không cảm Y tụ điện C X tụ điện Y cuộn dây không cảm D X điện trở Y cuộn dây không cảm Ví dụ 5: Đặt điện áp xoay chiều 200 2cos100πt V vào hai đầu đoạn mạch AB gồm đoạn AM nối tiếp với đoạn MB cường độ hiệu dụng qua mạch (A) Điện áp π tức thời AM MB lệch pha Đoạn mạch AM gồm cuộn cảm có cảm kháng 20 Ω nối tiếp với điện trở 20 Ω đoạn mạch MB hộp kín X Đoạn mạch X chứa hai ba phân tử điện trở R cuộn cảm có cảm kháng ZL0 tụ điện có dung kháng ZC0 mắc nối tiếp Hộp X chứa A R  93W ZC0  54, 2W B R  46,2W ZC0  26,7W C ZL0  120W ZC0  54,2W D ZL0  120W ZC0  120W Ví dụ 6: Cuộn dây có điện trở R độ tự cảm L mắc vào điện áp xoay chiều 250 2cos100πt V dịng điện qua cuộn dây có giá trị hiệu dụng A lệch π pha so với điện áp hai đầu đoạn mạch Mắc nối tiếp cuộn dây với đoạn mạch X cường độ hiệu dụng qua mạch A điện áp hai đầu cuộn dây vuông pha với điện áp hai đầu X Công suất tiêu thụ đoạn mạch X A 200 W B.300 W C 200 W D 300 W 2.4.Hiệu sáng kiến kinh nghiệm Với đề tài nghiên cứu đem giảng dạy lớp em học sinh hào hứng học tập, chủ động tiếp thu kiến thức biết phân tích dạng tập dòng điện xoay chiều L,C thay đổi Khi chưa áp dụng đề tài kiểm tra học sinh khóa trước kết chưa tốt nhiều học sinh sử dụng phương pháp đại số việc áp dụng giải tập trắc nghiệm chậm hiệu chưa cao.Sau áp dụng đề tài năm học kiểm tra học sinh có kết cao hơn,các câu hỏi trắc nghiệm dòng điện xoay chiều em học sinh giải nhanh chóng, xác KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 3.1 Kết luận Lí thuyết vật lí phương tiện để giúp học sinh rèn luyện đức tính tốt đẹp tính cảm nhận, tinh thần chịu khó đặc biệt giúp em có giới 18 quan khoa học chủ nghĩa vật biện chứng.Để ơn tập lí thuyết vật lí thực mục đích điều người giáo viên phải phân loại có phương pháp tốt để học sinh dễ hiểu phù hợp với trình độ học sinh Trong đề tài tơi tìm cho phương pháp để ơn luyện phần dịng điện xoay chiều có , tất nhiên chưa trọn vẹn, để giúp học sinh ôn luyện tốt cần nhiều cố gắng cần áp dụng vào nhiều phần với mục đích giúp em học sinh có kết tốt kỳ thi, đặc biệt kì thi tốt nghiệm hình thức trắc nghiệm khách quan Do thời gian có hạn nên đề tài chưa áp dụng rộng rãi chắn không tránh thiếu sót Vì mong góp ý q thầy giáo bạn đồng nghiệp để đề tài hoàn thiện để áp dụng thực năm học tới 3.2 Kiến nghị Người giáo viên trình giảng dạy cần phải truyền lửa đam mê mơn giảng dạy cho học sinh Tạo cho học sinh hứng thú học tập, u thích mơn phát triển khả tự học tự nghiên cứu Người giáo viên phải nhận thức việc đổi phương pháp dạy học nhiệm vụ trọng tâm thường xun bồi dưỡng nâng cao trình độ, tích cực nghiên cứu đầu tư thiết kế giảng, vận dụng linh hoạt phương pháp dạy học Sở GD ĐT cần quan tâm đầu tư sở vật chất nhiều cho trường thiết bị dạy học để thuận tiện cho việc nghiên cứu khoa học giáo viên, giúp người giáo viên nâng cao kiến thức nâng cao chất lượng dạy XÁC NHẬN CỦA THỦ TRƯỞNG ĐƠN VỊ Thanh Hóa, ngày 29 tháng năm 2022 Tôi xin cam đoan SKKN viết, không chép nội dung người khác (Ký ghi rõ họ tên) Lê Khánh Tùng 19 20 ... 2.3.1.b Hướng dẫn học sinh sử dụng giản đồ véctơ giải tập điện xoay chiều a giản đồ véctơ buộc (chung gốc) Ví dụ 1:Một đoạn mạch AB chứa L, R C hình vẽ Cuộn cảm có độ tự cảm L Đặt vào hai đầu AB điện. .. Đứng trước điện xoay chiều, chúng ta thường băn khoăn nên lựa chọn phương pháp véctơ buộc hay phương pháp véctơ trượt Dưới vài kinh nghiệm làm + Sử dụng véctơ buộc: - R nằm C L π - Điện áp cho... phương pháp giản đồ véctơ dùng giải toán điện xoay chiều hay ngắn gọn đặc biệt toán liên quan đến độ lệch pha Có nhiều tốn giải phương pháp đại số dài dòng phức tạp giải phương pháp giản đồ véctơ tỏ