SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM CÁCH GIẢI các DẠNG bài TOÁN điện XOAY CHIỀU và THIẾT bị điện

Chuyên đề :” CÁCH GIẢI CÁC DẠNG BÀI TOÁN ĐIỆN XOAY CHIỀU VÀ THIẾT BỊ ĐIỆN” SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐỒNG NAI Trường THPT Nguyễn Hữu Cảnh Mã số: Chuyên đề : SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM CÁCH GIẢI CÁC DẠNG BÀI TOÁN ĐIỆN XOAY CHIỀU VÀ THIẾT BỊ ĐIỆN Người thực hiện: NGUYỄN TRƯỜNG SƠN Lĩnh vực nghiên cứu: Quản lý giáo dục: Phương pháp dạy học môn : Phương pháp giáo dục: Lĩnh vực khác:     Có đính kèm:  Mơ hình  Phần mềm  Phim ảnh  Hiện vật khác Người thực : NGUYỄN TRƯỜNG SƠN trường THPH NGUYỄN HỮU CẢNH -trang 1- LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chuyên đề :” CÁCH GIẢI CÁC DẠNG BÀI TOÁN ĐIỆN XOAY CHIỀU VÀ THIẾT BỊ ĐIỆN” Năm học: 2008-2009 SƠ LƯỢC LÝ LỊCH KHOA HỌC I THÔNG TIN CHUNGVỀ CÁ NHÂN: Họ tên : Nguyễn Trường Sơn Ngày tháng năm sinh: 06 tháng năm 1958 Nam, nữ: Nam Địa chỉ: 22/F6 – Khu phố I - Phường Long Bình Tân – Thành phố Biên Hoà Tỉnh Đồng Nai Điện thoại: CQ: 0613.834289; (NR) 0613.834666; ĐTDĐ:0903124832 Chức vụ: Tổ trưởng tổ Vật lý Đơn vị công tác: Trường THPT Nguyễn Hữu Cảnh- Biên Hồ- Tỉnh Đồng Nai II TRÌNH ĐỘ ĐÀO TẠO: - Học vị: Đại học - Chuyên ngành đào tạo: Vật lý III KINH NGHIỆM KHOA HỌC * Năm 2004: giải nhì thi đồ dùng dạy học Sở giáo dục đào tạo tổ chức, đề tài: “Thí nghiệm sóng dừng dây.” * Năm 2005: chuyên đề “ Tìm cực trị bất đẳng thức Bunhiacopxki” * Năm 2006: chuyên đề “ toán mạch cầu trở” thực với Nguyễn Thùy Dương tổ Vật lý * Năm 2007: chuyên đề “ toán mạch đèn” tổ Vật lý * Năm 2008: chuyên đề “phương pháp đồ thị giải toán vật lý” * Năm 2009 chuyên đề “cách giải dạng toán mạch điện xoay chiều, thiết bị điện , dao động sóng điện từ “ Người thực : NGUYỄN TRƯỜNG SƠN trường THPH NGUYỄN HỮU CẢNH -trang 2- LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chuyên đề :” CÁCH GIẢI CÁC DẠNG BÀI TOÁN ĐIỆN XOAY CHIỀU VÀ THIẾT BỊ ĐIỆN” Chuyên đề : “CÁCH GIẢI CÁC DẠNG BÀI TỐN VỀ ĐIỆN XOAY CHIỀU VÀ THIẾT BỊ ĐIỆN” Tóm tắt : Chuyên đề đưa phân loại cách giải dạng toán mạch điện xoay chiều thiết bị điện A- PHẦN MỞ ĐẦU : I- LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI: Theo thời gian, phát triển khoa học kỹ thuật ngày đạt thành tựu to lớn; kiến thức khoa học ngày sâu rộng Khoa học kỹ thuật có tác động quan trọng góp phần làm thay đổi mặt xã hội loài người, ngành khoa học kỹ thuật cao Cũng môn khoa học khác, Vật lý học môn khoa học bản, làm sở lý thuyết cho số môn khoa học ứng dụng ngày Sự phát triển Vật lý học dẫn tới xuất nhiều ngành kỹ thuật mới: Kỹ thuật điện, kỹ thuật điện tử, tự động hoá điều khiển học, cơng nghệ thơng tin… Do có tính thực tiễn, nên môn Vật lý trường phổ thông mơn học mang tính hấp dẫn Tuy vậy, Vật lý mơn học khó sở tốn học Bài tập vật lý đa dạng phong phú Trong phân phối chương trình số tiết tâp lại so với nhu cầu cần củng cố kiến thức cho học sinh Chính thế, người giáo viên phải làm để tìm phương pháp tốt nhằm tạo cho học sinh niềm say mê u thích mơn học Giúp học sinh việc phân loại dạng tập hướng dẫn cách giải cần thiết Việc làm có lợi cho học sinh thời gian ngắn nắm dạng tập, nắm phương pháp giải từ phát triển hướng tìm tịi lời giải cho dạng tương tự Trong yêu cầu đổi giáo dục việc đánh giá học sinh phương pháp trắc nghiệm khách quan học sinh nắm dạng phương pháp giải giúp cho học sinh nhanh chóng trả Chúng ta biết chương trình Vật lý lớp 12, tập điện xoay chiều phức tạp khó Qua năm đứng lớp nhận thấy học sinh thường lúng túng việc tìm cách giải dạng tập toán Xuất phát từ thực trạng trên, qua kinh nghiệm giảng dạy, chọn đề tài: “CÁCH GIẢI CÁC DẠNG BÀI TOÁN ĐIỆN XOAY CHIỀU VÀ THIẾT BỊ ĐIỆN “ Người thực : NGUYỄN TRƯỜNG SƠN trường THPH NGUYỄN HỮU CẢNH -trang 3- LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chuyên đề :” CÁCH GIẢI CÁC DẠNG BÀI TOÁN ĐIỆN XOAY CHIỀU VÀ THIẾT BỊ ĐIỆN” Đề tài nhằm giúp học sinh khắc sâu kiến thức lí thuyết , có hệ thống tập phương pháp giải chúng, giúp em nắm cách giải từ chủ động vận dụng phương pháp làm tập Từ hoc sinh có thêm kỹ cách giải tập Vật lí, giúp em học sinh nhanh chóng giải toán trắc nghiệm tập điện xoay chiều phong phú đa dạng II THỰC TRẠNG TRƯỚC KHI THỰC HIỆN CÁC GIẢI PHÁP CỦA ĐỀ TÀI Chúng ta biết Bộ mơn Vật lí bao gồm hệ thống lí thuyết tập đa dạng phong phú Theo phân phối chương trìnhVật lý lớp 12 tập điện xoay chiều phức tạp khó , số tiết tâp lại so với nhu cầu cần nắm kiến thức cho học sinh Qua năm đứng lớp nhận thấy học sinh thường lúng túng việc tìm cách giải dạng tập toán Và yêu cầu đổi đánh giá học sinh phương pháp trắc nghiệm khách quan học sinh nắm dạng phương pháp giải giúp em nhanh chóng trả Xuất phát từ thực trạng trên, số kinh nghiệm giảng dạy, chọn đề tài: “CÁC CÁCH GIẢI CÁC DẠNG BÀI TOÁN ĐIỆN XOAY CHIỀU,THIẾT BỊ ĐIỆN , DAO ĐỘNG ĐIỆN TỪ VÀ SÓNG ĐIỆN TỪ” Hiện có nhiều sách tham khảo trình bày vấn đề góc độ khác Ở chuyên đề trình bày việc phân loại dạng tập hướng dẫn cách giải có tính hệ thống với ý giúp em nắm sâu sắc vấn đề liên quan Việc làm có lợi cho học sinh thời gian ngắn nắm dạng tập nắm phương pháp giải từ phát triển hướng tìm tịi lời giải cho tương tự B –PHẠM VI ÁP DỤNG VÀ GIỚI HẠN NỘI DUNG CỦA SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM: Phạm vi áp dụng: A Chương trình Vật lý lớp 12 Chương V: DỊNG ĐIỆN XOAY CHIỀU B Chương trình Cơng nghệ lớp 12 Giới hạn nội dung: Chuyên đề đặt yêu cầu phân loại dạng tâp, đưa lời giải cho dạng tập đưa hướng vận dụng phương pháp phát triển hướng tìm tịi khác Phân loại dang tập : Dạng I : Suất điện động xoay chiều Dạng II : Đoạn mạch RLC không phân nhánh Dạng III : Các thiết bị điện Người thực : NGUYỄN TRƯỜNG SƠN trường THPH NGUYỄN HỮU CẢNH -trang 4- LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chuyên đề :” CÁCH GIẢI CÁC DẠNG BÀI TOÁN ĐIỆN XOAY CHIỀU VÀ THIẾT BỊ ĐIỆN” C NỘI DUNG ĐỀ TÀI: Dang I: SUẤT ĐIỆN ĐỘNG XOAY CHIỀU Chủ Đề : Cách tạo dòng điện xoay chiều (khung quay từ trường ): Xác định suất điện động cảm ứng xoay chiều e(t)  suy biểu thức i(t) u(t) ? Phương pháp: Cho khung dây dẫn quay từ trường   B n +Tìm biểu thức từ thơng t  nhờ :   NBS cos α đặt   NBS   ω với   ( B; n )  t       cost    x S x’  d  ' đưa dạng e  E0 cos(t     ) +Tìm biểu thức suất điện động e(t)  dt với E0  NBS  0 e Hệ :-Tìm i(t) :giả sử mạch ngồi có R i   it  R -Tìm u(t): thơng thường khung dây có r = nên : u  e  ri  e Vậy u t   et   U0 = E0 U = E Dạng II : ĐOẠN MẠCH R , L, C KHÔNG PHÂN NHÁNH Chủ đề 1: Các đặc trưng mạch RLC Phương pháp: * Cảm kháng: ZL=L=2fL; dung kháng : ZC =1/C =1/(2fC); Tổng trở : Z  R  (Z L  ZC )2 * Độ lệch pha hiệu điện đầu đoạn mạch so với dòng điện : φ u  φ u φ i i tính theo tg u / i  Z L  ZC  u / i R Z L  Z C   u   u som pha.so.voi i i   Z L  Z C   u i   u tre pha.so.voi i  Z  Z   u   u cung pha.voi i C  L i * Định luật Ôm: I  A R M L,R0 C N B U U R U L U C U AM U NB U d       Z R Z L Z C Z AM Z NB Z d * Hệ số công suất cos  = R/Z Công suất tiêu thụ mạch : P = UIcos = I2R * Chú ý : +Các công thức áp dụng cho đoạn mạch AMNB như: AN, MB +Nếu đoạn mạch thiếu linh kiện cơng thức thay điện trở linh kiện khơng Người thực : NGUYỄN TRƯỜNG SƠN trường THPH NGUYỄN HỮU CẢNH -trang 5- LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chuyên đề :” CÁCH GIẢI CÁC DẠNG BÀI TOÁN ĐIỆN XOAY CHIỀU VÀ THIẾT BỊ ĐIỆN” Trường hợp cuộn dây có điện trở thần đáng kể R0 2 * Cuộn dây lúc đoạn mạch mắc nối tiếp có tổng trở Z d  R  Z L ; ta có cơng thức: I = U d/Zd ; tg d = ZL/R0 ; cos d = R0/Zd; Pd = UdIcos d = I2R0 * Các công thức mạch lúc viết thành : Z L  ZC Z  ( R  R0 )  (Z L  Z C ) ; tg u / i  ; cos  = (R+R0)/Z ; P = I2(R+R0) R  R0 *Chú ý: - Khi áp dụng định luật Ôm cho đoạn mạch xoay chiều hai đại lượng cường độ dòng điện hiệu điện phải loại: giá trị hiệu dụng giá trị cực đại - Giản đồ véc tơ đoạn mạch nối tiếp thường chọn pha dòng điện i làm gốc - Tổng trở đoạn mạch không cho phép cộng đại số (trừ trường hợp loại điện trở) -Đại lượng u hay i không cho phép cộng đại số Trừ u pha i pha -Cần phân biệt cho : giá trị cực đại có cộng huởng (I)max giá trị biên I0=I -Khi tính tốn phải nhớ đổi đơn vi hệ SI C(F); L(H) R( ); Z( ) ; I(A); U(V) ; P(W);  (rad) -Tu điện C’ ghép với tụ C: + Ghép nối tiếp 1   ' Cb C C  địên dung tụ nhỏ Cb < C, CbC, Cb>C’ Chủ Đề 2: Đoạn mạch RLC:cho biết biểu thức cường độ dòng điện i = I0cos t , viết biểu thức hiệu điện u(t) Phương pháp: Giả sử biết i  I cos t , tìm biểu thức hiệu điện thế: u  U cos(t  u / i ) + Tìm U  I Z Z  R2  (Z L  Z C ) + Tìm φ u  φ u φ i nhờ : tgu / i  i  Z L  ZC   u / i … ý rằng: | u / i | R Chú ý : *Nếu biết i  I cos(t  i ) u  U cos(t  u / i  u ) *Khi tính độ lệch pha u so với i u/i nên dùng hàm tgu/i để suy u/i dấu độ lớn, dùng hàm cos =R/Z để lấy nghiệm phải so sánh ZC ZL lấy dấu u/i Người thực : NGUYỄN TRƯỜNG SƠN trường THPH NGUYỄN HỮU CẢNH -trang 6- LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chuyên đề :” CÁCH GIẢI CÁC DẠNG BÀI TOÁN ĐIỆN XOAY CHIỀU VÀ THIẾT BỊ ĐIỆN” Chủ Đề 3: Đoạn mạch RLC: cho biểu thức hiệu điệu u(t) xác định biểu thức i(t), suy biểu thức uR(t) , uL(t), uC(t), uMN(t) Phương pháp: + Cho biểu thức hiệu điện hai đầu đoạn mạch u  U cos(t ) *Bước 1: Viết biểu thức i có dạng i  I cos(t  u / i ) ; với I  Z L  ZC U0 ; Z  R2  (Z L  ZC ) độ lệch pha φu tính dựa tgφ u/i  i Z R *Bước 2: Viết biểu thức hiệu điện chủ đề 2: uR pha với i nên : uR  U R cos(t  u / i ) với U0R = I0 R  uL sớm pha với i : uL  U L cos(t  u / i  ) với U0L = I0.ZL  uC trễ pha với i : uC  U 0C cos(t  u / i  ) với UC =I0.Zc MN  I0 ZMN uMN lệch pha so với i  u / i uMN  U MN cos(t  u i  uMN ).voiU MN i Chú ý Nếu biết u  U cos(t  u ) i  I cos(t  u / i  u ) Chủ Đề 4: Trường hợp phần tử điện(L hay C hay R) bị đoản mạch, biết U tính I (ngược lại) Phương pháp: Nếu có phần tử điện (thuộc mạch RLC) bị đoản mạch ta phải loại bỏ phần tử nghĩa cơng thức nói ta phải cho điện trở tương ứng Ví dụ trường hợp đoản mạch: Hình 1: R L C +Trường hợp : Hai đầu phần tử điện bị nối tắt với : Thí dụ (hình 1) : Cuộn L bị đoản mạch  Z L  Hình 2: K đóng R  Z C2 Lúc : I  U Z  U R L C +Trường hợp 2: Hai đầu phần tử điện mắc song song khóa điện K (có RK=0) mà khóa điện K bị đóng lại Thí dụ (hình 2): Khi K đóng  tụ C bị đoản mạch  ZC = , R2  ZL2 Lúc I  U / Z  U Chủ Đề 5: Tính độ lệch pha hiệu điệu u1 u2 hai đoạn mạch Cách vận dụng Phương pháp đại số : Cách :+Tính độ lệch pha theo : φ u φ u2 u1 φ i u2 i Người thực : NGUYỄN TRƯỜNG SƠN trường THPH NGUYỄN HỮU CẢNH -trang 7- LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chuyên đề :” CÁCH GIẢI CÁC DẠNG BÀI TOÁN ĐIỆN XOAY CHIỀU VÀ THIẾT BỊ ĐIỆN” +Tìm độ lệch pha φ u1 / i , φ u / i nhờ : tgφu1  Z L1  ZC1 R1 i  φ u1 tgφu2  i ZL2  ZC2 R2 i φu2 i Cách : Tính u / u trực tiếp công thức : tgu1 / u2  tg(u1 / i  u2 / i )  tgu1 / i  tgu2 / i 1 tgu1 / i tgu2 / i Phương pháp giản đồ vectơ : Độ lệch pha φ u1         U ; U   I ; U   I ; U  φ u1 / i  φ u2 / i  u2 Vận dụng : Nếu biết φ u1  u2     biết thông số mạch điện ta tính thơng số cịn lại Thí dụ: biết φu1 u2 tính φu1  φu2 i áp dụng công thức tgφu2 / i  i Z L2  ZC2  ZC2  C2 R2 Chú ý: Trường hợp hiệu điện u1 u2 vng pha tgu1 / i tgu2 / i  1 Chủ đề 6: Đoạn mạch RLC: biết hiệu điện hiệu dụng UR ;UL ;UC Tìm U  u/i đoạn mạch Phương pháp: Cách : Áp dụng công thức định luật Om:U=IZ  U  I R2  ZL  ZC   UR2  (UL UC )2 Và tgφu  i I (Z L  ZC ) U L  UC  φ u i IR UR O Cách 2: dùng giản đồ vectơ       UC UL  U   UR I  Hiệu điện tức thời : u  uR uL uC U UR UL UC Vẽ giản đồ vectơ hiệu điện theo giá trị hiệu dụng Từ giản đồ vectơ  U UR UL UC I (Z L  Z C ) U L  U C tg φ u   φ u i i IR UR Chủ Đề 7: Cuôn dây (R,L) nối tiếp tụ C, biết Hiệu điện hiệu dụng Ud,, UC Tìm U ,  u/ i mạch (R,L) C Phương pháp: Dùng giản đồ vectơ : Ud UC Hiệu điện : uAB =ud + uC     giản đồ véc tơ U  U d  U C (1) 2  Ud A y C d O   U UC  .H .I O Người thực : NGUYỄN TRƯỜNG SƠN trường THPH NGUYỄN HỮU CẢNH x -trang 8- LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chuyên đề :” CÁCH GIẢI CÁC DẠNG BÀI TOÁN ĐIỆN XOAY CHIỀU VÀ THIẾT BỊ ĐIỆN” Cách 1: Tính UL, UR theo UR=U dcosd ; U L=U dsind (R,L) C Từ giản đồ vectơ U  U UL UC  Ud UC R tgφ u i U  UC  L  φu i UR  Ud A y Cách 2: Tính theo hình học giản đồ : C Xét  OAC với góc  OAC = /2-d d    Theo định lí hàm số cos: O U U C U2 = U d2 + UC2 –2U dUC cos(/2 - d)  .H .I = Ud2 + UC2 –2U dUC sind O x với sin d = ZL/Zd = ZL/(R2 + ZL2)1/2 chiếu (1) lên trục Ox ta có : Ucos = U d cos d  cos  u/i = (Ud/U)cos d   u/i… chiếu lên trục OyOx  U sin  =Ud sin d -UC  sin  = (U dsin  d – UC)/U   u/i …… Chủ Đề : Biết U,R :tìm hệ thức L,C,  để Imax cộng hưởng điện Phương pháp : * Trường hợp I=max : Theo định luật Om : I  U U  Z R  (Z L  Z C ) Nhận xét: I=max Z=min  ZL  ZC   L  * Trường hợp u,i pha : độ lệch pha Z L  ZC   LC = Vậy : tgφ u i  R * Trường hợp hệ số công suất cực đại 2  LC = C φu i   UL R  R  (ZL  ZC )  ZL = ZC  LC =1 Kết luận chung Hiện tựơng cộng hưởng : Imax=U/R; u,i pha  u/i =0; (cos )max = LC = 1  LC2  Hệ : Imax U U ZL  ZC  ωL  Zmin R ωC Các dấu hiệu cộng hưởng khác : * Khi i pha với u ; hay u pha với uR * Khi L biến thiên UCmax ,hay URmax,hay Pmax * Khi (A) giá trị cực đại * Khi C biến thiên ULmax ,hay URmax ,hay Pmax * Đèn sáng L, C, f biến thiên O   U UC  UR  I  UL  U  O UR  UC Người thực : NGUYỄN TRƯỜNG SƠN trường THPH NGUYỄN HỮU CẢNH  I -trang 9- LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chuyên đề :” CÁCH GIẢI CÁC DẠNG BÀI TOÁN ĐIỆN XOAY CHIỀU VÀ THIẾT BỊ ĐIỆN” * Khi f biến thiên U Lmac, hay UCmax , hay URmax , hay Pmax * Khi Z = R tức Zmin * Khi uC hay uL vuông pha với u hai đầu đoạn mach Chủ Đề 9: Tìm C’và cách mắc tụ vào tụ C để Imax cộng hưởng điện Phương pháp : R Gọi C0 điện dung tương đương hệ C C’ Lập luận tương tự chủ đề , đưa đến kết quả: LC0  =  C0 … *So sánh C0 với C : Nếu C0 > C  C’ghép song song tụ C :C0 =C + C’  C’… Nếu C0 < C  C’ ghép nối tiếp tụ C :1/C0 =1/C + 1/C’  C’ … *Hoặc so sánh :ZC với ZL ZCo>ZC  C0 = C’nối tiếp C ; ZCo< ZC  C0 = C’// C L C ’ C Chủ Đề 10: Đoạn mạch RLC :Tính công suất tiêu thụ P mạch Phương pháp : * Tìm P(mạch): Cách 1: mạch RLC :chỉ có điện trở tiêu thụ điện (dạng nhiệt ), cịn cn cảm tụ khơng tiêu thụ điện  P  RI Z L  ZC I Cách 2:dùng công thức tổng quát : P  UI cosφ với I  ;  tính từ tgφ  R R hay cos φ  Z Bảng biến thiên: Đồ thị quan hệ P(R) R P  Rm P Pmax Pmax 0 Rm R Chủ đề 11: Biết U, R, L (hayC), .Tìm C (hay L) để Pmax Khảo sát biến thiên P theo C (hay L) Phương pháp: Trong phần tử điện R;L;C :chỉ có điện trở R tiêu thụ điện (dạng nhiệt) Ta có P=I R P  RU const  2 M R  (Z L  Z C ) \ Tìm L hay C để P max : Nhận xét: Tử số RU2 = const nên P = max mẫu số M=min  ZL-ZC =  LC = Mạch cộng hưởng điện  Lúc : Pmax = U2/R + Biết L suy Cm = 1/ (L 2) + Biết C suy Lm = 1/( 2C) Người thực : NGUYỄN TRƯỜNG SƠN trường THPH NGUYỄN HỮU CẢNH -trang 10- LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chuyên đề :” CÁCH GIẢI CÁC DẠNG BÀI TOÁN ĐIỆN XOAY CHIỀU VÀ THIẾT BỊ ĐIỆN” 2\ Biến thiên P theo C: Khi C =   ZC =  P1 = RU 2/(R2 + ZL2) P C Cm P  Pmax Pmax P1 P1 Cm C 3\Biến thiên P theo L: Khi L =  P0 = RU2/(R2 + ZC2) P L Lm P Pmax Pmax  P0 P0 0 Lm L Chủ đề 12: Cho U,  , L, C Tìm R để cơng suất tiêu thụ P max Khảo sát biến thiên P theo R Phương pháp: Lập luận  P  UI cos   I R  Chia tử mẫu cho R P  RU (1) R  (Z L  Z C ) L C R C U2 const  MS R  (Z L  Z C ) / R Nhận xét : MS ( mẫu số ) tổng số dương , có tích chúng : R* (ZL- ZC)2/R = (ZL –ZC)2 = const , nên theo hệ bất đẳng thức Cauchy MS = mà số R = (ZL- ZC)2/R với Rm  ZL  ZC Pmax  U U  2Rm ZL  ZC P Bảng biến thiên: R P Rm  Pmax Pmax 0 Chú ý: Từ (1) suy phương trình bậc hai R : Rm R R2 – U2.R/P + (ZL-Zc)2 = * Khi P = Pmax     Rm | Z L  Z C | Pmax  (2) U U  2Rm ZL  ZC * Khi PPmax (2) vơ nghiệm Chủ đề 13: Cho biết U,  ,R,L Tìm C để UCmax đạt cực đại Cho biết U,  ,R, C.Tìm L để ULmax đạt cực đại Phương pháp: 1) Trường hợp Cho U , ,R,L: tìm C để UC = max ? Cách 1:(dùng đạo hàm) UZ C Ta có UC = I ZC  U C  R  (Z L  Z C ) UC  U / ( Chia tử số, mẫu số cho Zc  (1) R Z U )  (1  L )  ZC ZC y Nhận xét: tử số U không đổi, nên UC = max  y = Đặt x = 1/ZC y  R  Z2L .x  2ZL x  Tính đạo hàm : y’ = 2(R2 + ZL2).x –2.ZL  y’= Z  L  xm  ZC m R  ZL ZC ’ y -  Z Cm ZCm Bảng biến thiên : y R  Z L2  ZL  + ymin UC UC max U R2  ZL2 hiệu điện UC max  R Cách 2: (dùng tam thức bậc hai) R2  Z L2 Vậy Z Cm  ZL Ta có : UC = IZC  U C  UZ C R  (Z L  ZC ) U chia tử số,mẫu số cho Zc :  U C  ( Đặt x  ZC  (1) R ZL )  (  1) ZC ZC  U y  y  R2  Z L2 x  2Z L x 1 Đây tam thức bậc hai có a = R2 + ZL2 >0 ; b = -2ZL , c = Nên đồ thị Parabol y(x) có bề lõm quay lên  tồn y = Dựa vào toạ độ đỉnh Parabol tính (xm; ymin) Người thực : NGUYỄN TRƯỜNG SƠN trường THPH NGUYỄN HỮU CẢNH -trang 12- LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chuyên đề :” CÁCH GIẢI CÁC DẠNG BÀI TOÁN ĐIỆN XOAY CHIỀU VÀ THIẾT BỊ ĐIỆN”  xm = (-b/2a) = ZL/(R2 + ZL2 ) R  Z L2   Z Cm   ymin = ( ) = R2/(R2+ZL2) ZL 4a Vì U=const nên y=  U C max A U R  Z L2  R  U RC Cách 3: (dùng giản đồ vectơ) Xét chung (RL) nối tiếp C : u = uRL + uC    biểu diễn véctơ U  U RL  U C hình vẽ Nhận xét từ giản đồ véctơ : đặt góc AOB=;  OAB=    UL  I O   UR  U U U U sin  UC  OAB theo định lí hàm số sin : C  sin  sin  sin H  UC B mà sin  =UR/URL= R/(R2 + ZL2 )1/2 = không đổi  U R  Z L2   = 90 ; U RL  U  U C max  R  OAH  cos  = UL / URL = ZL / (R + ZL2)1/2  OAB  cos  = URL/ UC = (R2 + ZL2)1/2 / ZC Vậy ZCm  R  Z L2 ZL UCmax uRL vuông pha với u hai đầu đọan mạch Trường hợp 2: Cho U, ,R,C : tìm L để UL = max ? Cách 1: (dùng đạo hàm) Ta có UL = I ZL  U L  UZL R  (ZL  ZC )2 (1) R ZL Chia tử số mẫu số cho ZL : UL U / ( )2  (1 ZC U )  ZL y Đặt x = 1/ZL y  R  Z2C .x  2ZC x 1 Tính: y’ =2(R2 + Zc2)x –2 Zc  y’ =  xm  Bảng biến thiên : Vậy Z Lm ZL ’ y - ZLm y ymin UL ULmax R  Z C2  ZC 2 Z  C  Z Lm  R  ZC Z Lm R  ZC ZC  + hiệu điện U L max  U R  Z C2 R Người thực : NGUYỄN TRƯỜNG SƠN trường THPH NGUYỄN HỮU CẢNH -trang 13- LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chuyên đề :” CÁCH GIẢI CÁC DẠNG BÀI TOÁN ĐIỆN XOAY CHIỀU VÀ THIẾT BỊ ĐIỆN” Cách 2: (dùng tam thức bậc hai) Ta có : UL = IZL  U L  U L U  Z R ( )  ( C  1) ZL ZL UZ L (1) chia tử số,mẫu số cho ZL : R  (Z L  Z C ) U 2  Đặt x  y  R  ZC x  2ZC x  y ZL   y tam thức bậc có a =R2 + ZC2 >0; b = -2ZC , c = Nên đồ thị Parabol y(x) có bề lõm quay lên  tồn y=min Dựa vào toạ độ đỉnh Parabol tính (xm; ymin)  x m=(-b/2a) = ZC/(R + ZC )  Z Lm 2 R  Z C2    ymin = ( ) = R2/(R2+Zc2) ZC 4a Vì U=const nên y= U L = max  U L max  U R  Z C2   U U L R A   Cách 3: (dùng giản đồ vectơ) Xét chung (RC) nối tiếp L : U R I    u = uRC + uL  U  U RC  U L biểu diễn hình vẽ O H   Nhận xét giản đồ véctơ ; đặt góc : AOB = ;  OBA =  U U RC C   AOB theo định lí hàm số sin : UL U  sin  sin   UL  U 2 1/2 B sin  mà sin = UR/URc = R/(R + Zc ) = không đổi sin    U R2  Z C2  = 90 ; U RL  U U L max  R Từ giản đồ véc tơ:  OBH  cos  = UC / URC = ZC / (R2 + ZC2)1/2  OAB  cos  = URC/ UL = (R2 + ZC2)1/2 / ZL  Z Lm  R  Z C2 UCmax uRC vng pha với u hai đầu đọan mạch ZC Chú ý : uRL vuông pha với u hai đầu đọan mạch uRC vuông pha với u hai đầu đọan mạch dấu hiệu tương ứng UCmax hay ULmax.; từ quan hệ vuông pha ( chủ R  Z L2 R  Z C2 đề 5)ta xác định Z Cm  hay Z Lm  ZL ZC Dạng III : CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN , TẢI ĐIỆN NĂNG ĐI XA Chủ đề 1: Xác định tần số f dòng xoay chiều Do máy phát điện xoay điện xoay chiều pha phát Phương pháp : 1/Tính tần số dịng điện biết rơto máy phát điện có p cặp cực , tần số quay n: *Nếu n tính vịng/s f = n.p Người thực : NGUYỄN TRƯỜNG SƠN trường THPH NGUYỄN HỮU CẢNH -trang 14- LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chuyên đề :” CÁCH GIẢI CÁC DẠNG BÀI TOÁN ĐIỆN XOAY CHIỀU VÀ THIẾT BỊ ĐIỆN” *Nếu n tính vịng /phút f = n.p/60 Chú ý: Số cặp cực: p = nửa tổng số cực (bắc nam) 2/ Tính tần số biết suất điện động xoay chiều (E hoặcE0) N E0 E  Áp dụng : E  NBSω với ω  2π f → f   NBS 2 NBS S Chú ý : * Thông thường rô to máy có p cặp cực (bắc+nam) stator phần ứng có k = 2p cuộn dây nối tiếp Nếu cuộn N1 vịng có k cuộn dây có N = k.N1 vịng dây Rơto có p cặp cực tốc độ quay giảm p lần Nhưng biểu thức từ thông     NBS cos α đặt   NBS với   ( B; n)  t       cost    biểu thức suất điện động e = E0sin(t+0) với E0  NBS  0 dùng ω  2πf Chủ đề 2: Nhà máy thuỷ điện :Thác nước cao h, làm quay tuabin rôto máy phát điện Tìm cơng suất P máy phát điện Phương pháp: Gọi: HT hiệu suất tuabin nước, HD hiệu suất máy phát điện m : khối lượng nước thác nước thời gian t Công suất thác nước : P N  h  A0 mgh    Dgh t t Máy phát điện Tuabin HT ,PT HD ,PD Với =V/t lưu lượng nước (tính theo m3/s ) Cơng suất cùa tuabin nước : PT  H T PN Công suất máy phát điện: PD  H D PT  H D H T PN Chủ đề 3:Mạch điện pha mắc hình (Y): Tìm cường độ dịng trung hồ tải đối xứng ? Tính hđt dây U d (theo hđt pha Up )? Tính P t tải ? Phương pháp : *Cường độ dòng điện dây trung hồ ith = ? + Dịng ba dây pha :  I3  i1= I0cos(t) ;  I1 I 23 i2= I0cos (t - 2/3) ;  i3 = I0cos (t + 2/3) I2 + Dịng dây trung hồ:     i th  i í  i  i  I th  I1  I2  I3    Từ giản đồ suy : I   I 23  I th  hay A1 O A2 A3 ith  *Tính hiệu điện dây:Ud ? Ud  UA1A2  UA2A3  UA3A1 : hiệu điện dây pha Người thực : NGUYỄN TRƯỜNG SƠN trường THPH NGUYỄN HỮU CẢNH -trang 15- LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chuyên đề :” CÁCH GIẢI CÁC DẠNG BÀI TOÁN ĐIỆN XOAY CHIỀU VÀ THIẾT BỊ ĐIỆN” Hiệu điện pha: U p  U A  U A  U A hiệu điện giữa1 dây pha   U A O dây trung hịa U Ta có : u d  u A1 A2  u A1  u A2 Từ giản đồ suy :  U A A      U A1 A2  U A1  U A2 U A1 2  U d  U1 *Công suất tải Pt ? Do hiệu điện tải Up nên: Itải=U p/Ztải Công suất tiêu thụ tải : Pt  U t I t cos φ t  Rt I t Cơng suất dịng ba pha : P=Pt1+Pt2+Pt3 A1 A2 o  U A1O  U A2O Chủ đề 4: Biến với cuộn sơ có R1=0 : cho U1, I1: tìmU , I2 (ở cuộn thứ )? Phương pháp: 1\Trường hợp mạch thứ cấp hở (khơng tải ) Lúc : I2 = U1 U2 U2 N2 U1N   U2  Áp dụng : U N1 N1 N2 N1 2\Trường hợp mạch thứ cấp kín (có tải) *Khi hiệu suất MBT H=1: I1 I2 Ta có : P1  P2  U I  U I (giả sử φ  φ ) U1 I N U I U N U2 Z   mà    U1 I U1 N1 I2 N1 *Khi hiệu suất Máy Biến Thế HI2 … U1  UL  U R1  I Người thực : NGUYỄN TRƯỜNG SƠN trường THPH NGUYỄN HỮU CẢNH -trang 16- LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chuyên đề :” CÁCH GIẢI CÁC DẠNG BÀI TOÁN ĐIỆN XOAY CHIỀU VÀ THIẾT BỊ ĐIỆN” Chủ đề 6: Truyền tải điện dây dẫn : xác định đại lượng điện trình truyền tải điện I1A PA  I2A U1A Phương pháp: U2A N1A I 1B I=I2A=I 1B R U P I2B U1B U2B N1 B N2A PB N 2B NƠI SẢN XUẤT A: U A  I A  N A PA U1A.I1A U2AI2A U 1A I1A N 1A KHI TRUYỀN TẢI : -Cường độ dòng điện : I  I A  I 1B 2l - Điện trở dây: R   (với l= AB) - Độ giảm thế: s - Công suất hao phí: P  PA  PB  RI NƠI SỬ DỤNG B UAB U2A U1B  IR U 2B I B N1B PB  U1B I1B  U BI B   U1B I1B N1B Chủ đề 7:Xác định hiệu suất truyền tải điện dây dẫn PA U2 I U P PB UB Phương pháp: Công thức định nghĩa:Hiệu suất truyền tải điện năng:   PB PA  P P  1 PA PA PA +Tính theo hiệu điện thế: Ta có: PA=U A.I; PB = UB I +Tính theo công suất :    PB PA Với P  RI U B U A  U U   1 với U=IR UA UA UA Người thực : NGUYỄN TRƯỜNG SƠN trường THPH NGUYỄN HỮU CẢNH -trang 17- LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chuyên đề :” CÁCH GIẢI CÁC DẠNG BÀI TOÁN ĐIỆN XOAY CHIỀU VÀ THIẾT BỊ ĐIỆN” D KẾT QUẢ: Khi dạy chuyên đề cho học sinh thấy học sinh nắm bắt vận dụng phương pháp nhanh vào giải tập Khảo sát cho thấy: Khi chưa đưa phương pháp tỷ lệ học sinh giải tỷ lệ học sinh lúng tỷ lệ hoc sinh không giải được túng 25% 50% 25% Khi đưa chuyên đề vào vận dụng: tỷ lệ học sinh giải tỷ lệ học sinh lúng tỷ lệ hoc sinh không giải được túng 80% 15% 4-5% Chuyên đề triển khai với lớp nguồn luyện thi học sinh giỏi hiệu E BÀI HỌC KINH NGHIỆM * Đề tài giúp học sinh khắc sâu kiến thức lí thuyết , có hệ thống tập phương pháp giải chúng, giúp cho học sinh nắm cách giải từ chủ động vận dụng phương pháp làm tập Từ thân hoc sinh có thêm kỹ giải tập Vật lý, giúp em học sinh nhanh chóng giải tốn trắc nghiệm tập điện xoay chiều phong phú đa dạng * Các tốn có liên quan tới việc giải toán cực trị Trong số phương pháp giải toán cực trị với việc dùng bất đẳng thức Côsi hay biệt thức  phương trình bậc hai Đó phương pháp phổ biến Tuy nhiên phương pháp nhất, ta vận dụng phương pháp khác, mà ngắn gọn * Chuyên đề hạn chế tốn điển hình Cịn tốn khơng điển hình chưa đề cập chuyên đề Đây vấn đề tiếp tục giải chuyên đề tới F KẾT LUẬN: Chúng mong muốn chuyên đề mang tính khoa học sư phạm nhằm mục đích góp phần nâng cao chất lượng Dạy Học thầy trò Do kinh nghiệm thân hạn chế nên chắn đề tài cịn có thiếu sót, tơi mong đón nhận đóng góp ý kiến quý Thầy Cô nhằm học hỏi thêm kinh nghiệm q báu góp phần nâng cao tính khả thi cho đề tài Chúng tơi chân thành cảm ơn quý Thầy Cô quan tâm! Người thực : NGUYỄN TRƯỜNG SƠN trường THPH NGUYỄN HỮU CẢNH -trang 18- LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chuyên đề :” CÁCH GIẢI CÁC DẠNG BÀI TOÁN ĐIỆN XOAY CHIỀU VÀ THIẾT BỊ ĐIỆN” G TÀI LIỆU THAM KHẢO: 1.Bài tâp vật lý sơ cấp chọn lọc Ngyễn xuân Khang,…; NxB.Hà nội,năm 1984 2.Phương pháp giải tập Vật lý sơ cấp.An văn Chiêu,…;Hà nội ,năm 1985 3.Giải toán vật lý 12.Bùi Quang Hân,…NxB Giáo dục,năm 1995 4.Hướng dẫn giải tập vật lý sơ cấp.Ngô quốc Quýnh.NXB Hà nội,năm 1985 5.Bài tập Vật lí 12.Vũ Khiết,…NXB Giáo dục,năm 1993 6.100 toán điện xoay chiều Hồ văn Nhẫn NXB giáo duc.năm 1995 500 toán vật lý sơ cấp Trương thọ Lương NXB giáo dục,năm 2001 Biên Hòa , ngày 10 tháng năm 2009 NGƯỜI THỰC HIỆN: NGUYỄN TRƯỜNG SƠN Tổ Vật lý Trường THPT Nguyễn Hữu Cảnh Người thực : NGUYỄN TRƯỜNG SƠN trường THPH NGUYỄN HỮU CẢNH -trang 19- LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chuyên đề :” CÁCH GIẢI CÁC DẠNG BÀI TOÁN ĐIỆN XOAY CHIỀU VÀ THIẾT BỊ ĐIỆN” -SỞ GD&ĐT ĐỒNG NAI CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Trường THPT Nguyễn Hữu Cảnh Độc lập - Tự - Hạnh phúc BiênHòa, ngày 15 tháng năm 2009 PHIẾU NHẬN XÉT, ĐÁNH GIÁ SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM Năm học: 2008-2009 Tên sáng kiến kinh nghiệm: “CÁCH GIẢI CÁC DẠNG BÀI TOÁN ĐIỆN XOAY CHIỀU VÀ THIẾT BỊ ĐIỆN “ Họ tên tác giả: NGUYỄN TRƯỜNG SƠN Đơn vị (Tổ):VẬT LÝ Lĩnh vực: Quản lý giáo dục  Phương pháp dạy học môn  Phương pháp giáo dục  Lĩnh vực khác  Tính mới: Có giải pháp hồn tồn  Có giải pháp cải tiến, đổi từ giải pháp có  2.Hiệu quả: -Hồn tồn triển khai áp dụng tồn ngành có hiệu cao  - Có tính cải tiến đổi từ giải pháp có triển khai áp dụng tồn ngành có hiệu cao  - Hoàn toàn triển khai áp dụng đơn vị có hiệu cao  - Có tính cải tiến đổi từ giải pháp có triển khai áp dụng đơn vị có hiệu  Khả áp dụng - Cung cấp luận khoa học cho việc hoạch định đường lối, sách: Tốt  Khá  Đạt  - Đưa giải pháp khuyến nghị có khả ứng dụng thực tiễn, dễ thực dễ vào sống: Tốt  Khá  Đạt  - Đã áp dụng thực tế đạt hiệu có khả áp dụng đạt hiệu phạm vi rộng: Tốt  Khá  Đạt  XÁC NHẬN CỦA TỔ CHUYÊN MÔN HIỆU TRƯỞNG Người thực : NGUYỄN TRƯỜNG SƠN trường THPH NGUYỄN HỮU CẢNH -trang 20- LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chuyên đề :” CÁCH GIẢI CÁC DẠNG BÀI TOÁN ĐIỆN XOAY CHIỀU VÀ THIẾT BỊ ĐIỆN” SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐỒNG NAI Trường THPT Nguyễn Hữu Cảnh Mã số SẢN PHẨM SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM Người thực hiện: Lĩnh vực nghiên cứu: Quản lý giáo dục: Phương pháp dạy học môn: Phương pháp giáo dục: Lĩnh vực khác: Có đính kèm:  Mơ hình  Phần mềm  Phim ảnh  Hiện vật khác Năm học: 2008-2009 Người thực : NGUYỄN TRƯỜNG SƠN trường THPH NGUYỄN HỮU CẢNH -trang 21- LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ... :” CÁCH GIẢI CÁC DẠNG BÀI TOÁN ĐIỆN XOAY CHIỀU VÀ THIẾT BỊ ĐIỆN” Chuyên đề : “CÁCH GIẢI CÁC DẠNG BÀI TOÁN VỀ ĐIỆN XOAY CHIỀU... năm 2009 PHIẾU NHẬN XÉT, ĐÁNH GIÁ SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM Năm học: 2008-2009 Tên sáng kiến kinh nghiệm: “CÁCH GIẢI CÁC DẠNG BÀI TOÁN ĐIỆN XOAY CHIỀU VÀ THIẾT BỊ ĐIỆN “ Họ tên tác giả: NGUYỄN TRƯỜNG... thường lúng túng việc tìm cách giải dạng tập toán Xuất phát từ thực trạng trên, qua kinh nghiệm giảng dạy, chọn đề tài: “CÁCH GIẢI CÁC DẠNG BÀI TOÁN ĐIỆN XOAY CHIỀU VÀ THIẾT BỊ ĐIỆN “ Người thực :