Skkn ssử dụng phương pháp giản đồ véc tơ để giải bài toán điện xoay chiều

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ TRƯỜNG THPT HOẰNG HOÁ SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP GIẢN ĐỒ VÉC TƠ ĐỂ GIẢI BÀI TOÁN ĐIỆN XOAY CHIỀU Người thực hiện: Lê Thị Minh Thu Chức vụ: Giáo viên SKKN thuộc mơn: Vật lí THANH HỐ NĂM 2018 skkn MỤC LỤC Trang MỞ ĐẦU……………………………………………………………….…… 1.1 Lí chọn đề tài…………………………………………………………….1 1.2 Mục đích nghiên cứu……………………………………………… …… 1.3 Đối tượng nghiên cứu…………………………………………………… 1.4 Phương pháp nghiên cứu……………………………………………… NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM……………………… ….2 2.1 Cơ sở lí luận sáng kiến kinh nghiệm……………………………………2 2.2 Thực trạng vấn đề trước áp dụng sáng kiến kinh nghiệm…………… 2.3 Các giải pháp sử dụng để giải vấn đề…………………………… 2.3.1 Phương pháp chung: Phương pháp dùng giản đồ véc tơ để giải toán điện xoay chiều dựa sở………………………………………………3 2.3.2 Cách vẽ giản đồ véc tơ ………………………………………….……… 2.3.3 Một số tốn chứng minh tính hiệu phương pháp sử dụng giản đồ véc tơ so với phương pháp đại số 2.3.4 Các toán giải theo phương pháp giản đồ véc tơ…………… ……….13 2.4 Hiệu sáng kiến kinh nghiệm 20 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 20 skkn MỞ ĐẦU 1.1 Lí chọn đề tài Bài tập vật lý công cụ hữu ích , có ý nghĩa quan trọng việc học vật lý trường phổ thông Thông qua việc giải tốt tập vật lý em có kỹ so sánh, phân tích, tổng hợp….do góp phần to lớn việc phát triển tư học sinh Đặc biệt tập vật lý giúp học sinh củng cố kiến thức có hệ thống vận dụng kiến thức học vào việc giải tình cụ thể, làm cho môn lôi cuốn, hấp dẫn em 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 Có thể nói chương trình Vật lý lớp 12, tập điện xoay chiều phong phú, đa dạng khó Việc nắm vững kiến thức, vận dụng kiến thức để giải tập định lượng chương học sinh thật không dễ dàng Qua năm đứng lớp nhận thấy học sinh thường lúng túng việc tìm cách giải dạng tập tốn Với mong muốn tìm phương pháp giải toán trắc nghiệm cách nhanh chóng đồng thời có khả trực quan hóa tư học sinh lôi nhiều học sinh tham gia vào trình giải tập giúp số học sinh khơng u thích không giỏi môn vật lý cảm thấy đơn giản việc giải tập trắc nghiệm vật lý, chọn đề tài “SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP GIẢN ĐỒ VÉCTƠ ĐỂ GIẢI BÀI TOÁN ĐIỆN XOAY CHIỀU ” 1.2 Mục đích nghiên cứu Mục đích 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 tốn trắc nghiệm tập điện xoay chiều vốn phong phú đa dạng 1.3 Đối tượng nghiên cứu Đề tài “SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP GIẢN ĐỒ VÉC-TƠ ĐỂ GIẢI BÀI TOÁN ĐIỆN XOAY CHIỀU ” tập trung nghiên cứu nhằm giúp em học sinh rèn luyện kĩ sử dụng phương pháp giản đồ véc tơ để giải số dạng tập điện xoay chiều chương trình Vật lí lớp 12 1.4 Phương pháp nghiên cứu a) Nghiên cứu xây dựng sở lí thuyết skkn - Căn chuẩn kiến thức kĩ chương trình Vật lí 12 sách giáo khoa Vật lí 12 - Căn vào phương pháp dạy học phù hợp, lấy người học làm trung tâm - Căn vào lực thực tế học sinh lớp trường THPT - Căn vào yêu cầu đề thi THPT Quốc gia năm vừa qua - Nghiên cứu nội dung sách giáo khoa tìm hiểu chương trình Vật lí lớp 12 THPT Nghiên cứu tài liệu tham khảo có liên quan để xác định dạng tập điện xoay chiều Trong đề tài tơi trình bày cách sử dụng giản đồ véc tơ để giải số toán điện xoay chiều lớp 12, nhằm giúp em học sinh nắm vững thành thạo phương pháp này, áp dụng để giải nhanh hiệu số dạng tập điện xoay chiều b) Điều tra khảo sát thực tế, thu thập thông tin, thống kê, xử lí số liệu - Tiến hành giảng dạy song song với việc tìm hiểu học sinh lớp 12 trường THPT Hoằng Hoá 4, huyện Hoằng Hoá, Thanh Hoá Trên sở phân tích định tính định lượng kết thu trình thực nghiệm sư phạm để đánh giá tính khả thi hiệu biện pháp đề tài đưa - Thời gian tiến hành thực nghiệm sư phạm: Từ tháng năm 2016 đến tháng năm 2018 Địa điểm: Trường THPT Hoằng Hoá – Hoằng Hoá – Thanh Hoá NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM 2.1 Cơ sở lí luận sáng kiến kinh nghiệm Q trình giải tập vật lý nói chung tập điện xoay chiều nói riêng q trình tìm hiểu điều kiện toán, xem xét tượng vật lý đề cập, dựa vào kiến thức vật lý để tìm chưa biết sở biết Thông qua hoạt động giải tập, học sinh củng cố lý thuyết tìm lời giải cách xác, mà cịn hướng cho học sinh cách suy nghĩ, lập luận để hiểu rõ chất vấn đề, có nhìn đắn khoa học Vì thế, mục đích đặt giải tập điện xoay chiều làm cho học sinh hiểu sâu sắc quy luật vật lý, biết phân tích ứng dụng chúng vào vấn đề thực tiễn, vào tính tốn kĩ thuật cuối phát triển lực tư duy, lực tự giải vấn đề Muốn giải tập điện xoay chiều, học sinh phải biết vận dụng thao tác tư duy, so sánh, phân tích, tổng hợp, khái qt hóa…để xác định chất vấn đề cần giải Vì vậy, việc giải thành thạo tập điện xoay chiều phương tiện kiểm tra kiến thức, kĩ học sinh 2.2 Thực trạng vấn đề trước áp dụng sáng kiến kinh nghiệm Qua thực tế khảo sát học sinh lớp trực tiếp giảng , nhận thấy giải tập dòng điện xoay chiều, đa số học sinh thường dùng phương pháp đại số, cịn phương pháp giản đồ véc tơ học sinh thường dùng ngại vẽ hình, ngại tư Khi đọc đề xong, em thường muốn có cơng thức đại số cho dạng tập để thay số bấm máy tính lấy kết Điều đáng tiếc phương pháp giản đồ véc tơ dùng giải toán skkn 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 véc tơ tỏ hiệu ngắn gọn, trực quan Việc khai thác hiệu phương pháp góp phần nâng cao hiệu việc nắm kiến thức khả vận dụng để đạt kết cao kì thi Từ thực tế đó, tơi mạnh dạn chọn đề tài “SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP GIẢN ĐỒ VÉC TƠ ĐỂ GIẢI BÀI TOÁN ĐIỆN XOAY CHIỀU” nhằm giúp em học sinh rèn luyện kĩ giải nhanh số dạng tập dòng điện xoay chiều 2.3 Các giải pháp sử dụng để giải vấn đề 2.3.1 Phương pháp chung: Phương pháp dùng giản đồ véc tơ để giải toán điện xoay chiều dựa sở + Mỗi đại lượng xoay chiều đặt véc tơ có độ dài tỉ lệ với giá trị hiệu dụng đại lượng + Véc tơ vẽ mặt phẳng pha, có gốc chiều dương pha để tính góc pha + Góc hai véc tơ độ lệch pha hai đại lượng + Phép cộng đại số đại lượng xoay chiều thay phép tổng hợp véc tơ tương ứng + Chọn gốc pha véc tơ cường độ dòng điện I cho mạch mắc nối tiếp + Các thông tin đại lượng xoay chiều hoàn toàn xác định từ kết tính tốn giản đồ véc tơ R C L 2.3.2 Cách vẽ giản đồ véc tơ A B M N - Xét mạch R,L,C mắc nối tiếp hình bên Đặt vào hai đầu đoạn mạch AB hiệu điện xoay chiều Tại thời điểm giá trị tức thời dòng điện nhau: iR = iL = iC = i Nếu cường độ dịng điện có biểu thức biểu thức điện áp hai điểm A - M, M - N N - B là: Do điện áp hai điểm A,B: Các đại lượng biến thiên điều hòa tần số nên chúng biểu diễn véc tơ quay: (Trong độ lớn véc tơ biểu thị hiệu điện hiệu dụng nó) - Việc so sánh pha dao động điện áp hai đầu phần tử với dịng điện chạy qua so sánh pha dao động chúng với dòng điện chạy skkn mạch Do trục pha giản đồ Frexnel ta chọn trục dòng điện thường nằm ngang Các véc tơ biểu diễn điện áp hai đầu phần tử hai đầu mạch điện biểu diễn trục pha thông qua quan hệ pha với cường độ dịng điện a) Giản đồ véc tơ buộc (quy tắc hình bình hành)  Cách vẽ UL - Chọn trục tọa độ nằm ngang trục dòng điện i, điểm O làm gốc   - Ta vẽ véc-tơ theo nguyên tắc: + uR pha với i => chiều với trục i: + uL nhanh pha UR I phương so với i => vng góc  UC vng góc  UL với trục i hướng lên + uC chậm pha so với i =>  UC với trục i hướng xuống Cộng hai véc-tơ phương ngược chiều trước, sau cộng tiếp với theo quy tắc hình bình hành + Chú ý đến số hệ thức tam giác vuông O A  U AB  UR  I c b h C b/ a B c/ * Các bước giải toán : + Chọn trục gốc trục dòng điện, sử dụng điều kiện pha i u đoạn mạch Dựa vào giản đồ véc tơ xác định được: ; ; + Khi vẽ giản đồ véc tơ cần lưu ý đến tỉ lệ độ dài vectơ với giá trị độ lớn theo đề độ lệch pha chúng Dựa vào định lý hàm số sin, cosin, Pitago, tính chất tam giác để xác định đại lượng theo yêu cầu toán + Sau vẽ giản đồ vec tơ cần xác định xem góc α khơng đổi để tính tanα, sau xét tam giác có cạnh biểu diễn giá trị cần tìm, có góc khơng đổi đối diện với cạnh khơng đổi, dùng định lý hàm số sin để tính biện luận skkn  UL  U LC O  UC   UL  U   I O  U LC UR   UR I   U  UC b) Giản đồ véc tơ trượt (quy tắc đa giác ) Cách vẽ - Chọn trục toạ độ nằm ngang trục dòng điện - Chọn điểm đầu mạch (A) làm gốc - Vẽ véc-tơ biểu diễn điện áp từ A sang B nối đuôi theo nguyên tắc: R – ngang; L - lên.; C – xuống Độ dài véc tơ tỉ lệ với giá trị hiệu dụng tương ứng - Nối điểm giản đồ có liên quan đến kiện tốn: Nối A B véc tơ biểu diễn hiệu điện uAB,véc tơ biểu diễn hiệu điện uAN, véc tơ biểu diễn hiệu điện uNB N M  UR - Biểu diễn số liệu lên giản đồ  U AB - Dựa vào hệ thức lượng tam giác để tìm điện áp góc chưa biết Nhận xét: + Các điện áp phần tử biểu diễn  UC B i A véc tơ mà độ lớn véc-tơ tỷ lệ với hiệu điện hiệu dụng + Độ lệch pha hiệu điện góc hợp véc tơ tương ứng biểu diễn chúng N M   U r  + Độ lệch pha hiệu điện cường độ U RU C dịng điện góc hợp véc tơ biểu diễn với trục iU L  U AB + Việc giải toán nhằm xác định độ lớn cạnh góc tam giác dựa vào định lý hàm số sin, hàm số cosin cơng thức tốn học A B i +Nếu cuộn dây khơng cảm ( đoạn MN có L r) skkn ta vẽ L trước sau: L- lên, r- ngang, R- ngang C xuống vẽ r trước nha sau: r- ngang, L- lên, R- ngang C xuống + Trong toán học tam giác giải biết trước yếu tố ( cạnh góc; góc cạnh; ba cạnh) yếu tố ( ba góc ba cạnh) Để làm điều ta sử dụng định lý hàm số sin hàm số cosin A c b C Ví dụ: Xét tổng véc tơ: Từ điểm véc tơ véc tơ (gốc ta vẽ nối tiếp a  UR  UL trùng với ) Từ véc tơ nối tiếp véc tơ B Véc tơ tổng vẽ   U C có gốc U gốc có ngọn véc tơ cuối Chú ý: - Khi giải toán ta phải dựa vào điều kiện toán để xác định sử dụng phương pháp để giải toán nhanh Thông thường nên sử dụng phương pháp véc tơ trượt phương pháp đơn giản, hiệu giải nhanh không tốn thời gian - Thực có giản đồ chuẩn cho tất toán điện xoay chiều giản đồ vẽ giản đồ thường dùng Việc sử dụng giản đồ véc tơ hợp lí phụ thuộc vào kinh nghiệm người Dưới số tập có sử dụng giản đồ véc tơ làm ví dụ 2.3.3 Một số tốn chứng minh tính hiệu phương pháp sử dụng giản đồ véc tơ so với phương pháp đại số Bài 1: Cho mạch điện hình vẽ Biết cuộn dây cảm Điện áp hiệu dụng UAB= 15V, UAM= 20V, UMB= 25V Tính hệ số cơng suất mạch? C Cách 1: Phương pháp đại số R L A B Ta có : UMB= UL= 25V M (1) (2) skkn  U AB  Thay (2) vào (1) ta có:   AM  U AM Thay UC vào (2) giải ta UR= 12V Cách 2: Phương pháp véc tơ buộc + Vẽ giản đồ véc tơ hình vẽ: Ta có :uAB = uAM+ uMB Từ giản đồ véc-tơ ta thấy nên U MB  I O ( ) Nhận xét: + Cách 1: Dùng phương pháp đại số để giải tốn dài dịng Đối với học sinh có học lực trung bình việc tính tốn hết khó khăn em + Cách 2: Dùng phương pháp véc tơ buộc dễ dàng học sinh có học lực trung bình, với cách vẽ đơn giản học sinh nhìn vào giản đồ véc-tơ để giải toán cách ngắn gọn Đây cách tối ưu để học sinh lựa chọn Bài 2: Cho mạch điện hình vẽ R L,r C A B Giá trị phần tử mạch M N Hiệu điện hai đầu đoạn mạch hai điểm A, N Hiệu điện hiệu dụng hiệu điện tức thời hai điểm MN lệch pha so với hiệu điện tức thời hai điểm AB Xác định giá trị Viết biểu thức dòng điện mạch Cách 1: Phương pháp đại số skkn + Tính: + Vì hiệu điện tức thời hai điểm MN lệch pha so với hiệu điện tức thời hai điểm AB nên: + Cường độ hiệu dụng: N + Theo định luật Ôm: + Độ lệch pha uAB so với dòng điện: A   UR Ur  UL M  UC + Vậy, biểu thức dòng điện: B Cách 2: Phương pháp véc tơ trượt + Vẽ giản đồ véc tơ + M trực tâm + Vì Do đó, AO đường trung tuyến Suy ra, M trọng tâm + Vậy, M vừa trọng tâm vừa trực tâm , Vì đều, tức là: skkn + Tính được: + Cường độ hiệu dụng: + Từ giản đồ tính được: + Từ giản đồ nhận thấy, sớm pha + Vậy, biểu thức dòng điện: *Nhận xét: + Cách 1: Bài tốn giải phức tạp phải giải hệ phương trình Nếu độ lệch pha uMN so với uAB khơng phải khơng có phương trình học sinh khơng xác định giá trị ẩn số Đối với học sinh có học lực trung bình việc tính tốn hết khó khăn em + Cách 2: Đối với học sinh có học lực trung bình dễ dàng vẽ giản đồ theo yêu cầu đề Đây cách tối ưu để học sinh lựa chọn Bài 3: Cho mạch điện hình vẽ Điện trở , cuộn dây có điện trở Hiệu điện hai đầu đoạn mạch có biểu thức: , hiệu điện hiệu dụng hai điểm A, N , hai điểm M, B Hiệu điện tức thời lệch pha so với Xác định U0, độ tự cảm cuộn dây L điện dung tụ điện C Viết biểu thức dòng điện mạch A Cách 1: Phương pháp đại số R L’r M C B N skkn + Độ lệch pha uAB so với dòng điện: + Biểu thức dòng điện:  U AN Cách 2: Phương pháp véc tơ buộc + Vẽ giản đồ véc tơ hình bên + Xét tam giác vng phía (chú ý ):  UL   + Xét tam giác vuông phía dưới:  + Suy ra: + Từ tính ra:   U L UC Ur  UR  U MB 10 skkn + + Độ lệch pha uAB so với dòng điện: + Biểu thức dòng điện: *Nhận xét: + Cách 1: Bài toán giải phức tạp phải giải hệ phương trình Đối với học sinh có học lực trung bình việc tính tốn hết khó khăn em + Cách 2: Đối với học sinh có học lực trung bình dễ dàng vẽ giản đồ theo yêu cầu đề Đây cách tối ưu để học sinh lựa chọn Bài 4: Cho mạch điện hình Điện trở , vôn kế V1 đo điện áp hai đầu đoạn mạch AM, vơn kế V2 điện áp hai đầu đoạn mạch MB ( điện trở vôn kế lớn) Đặt vào hai đầu đoạn mạch hiệu điện dịng điện chạy mạch có giá trị hiệu dụng Hiệu điện tức thời hai đầu vôn kế lệch pha vơn kế V2 , cịn số Xác định L, C, r số vôn kế Cách 1: Phương pháp đại số A R L’r M C B N Ta có: (1) 11 skkn Giải hệ phương trình (1) + Số V 1: Cách 2: Phương pháp véc tơ buộc + Vẽ giản đồ véc tơ hình +Sử dụng định lí hàm số cosin cho tam giác thường: + + Số Vôn kế V1:  UC  UL  U MB    UC Ur    UR  U  I  U AN Nhận xét: + Cách 1: Bài toán giải phức tạp phải giải hệ phương trình 12 skkn Đối với học sinh có học lực trung bình việc tính tốn hết khó khăn em + Cách 2: Đối với học sinh có học lực trung bình dễ dàng vẽ giản đồ theo yêu cầu đề Đây cách tối ưu để học sinh lựa chọn 2.3.4 Các toán giải theo phương pháp giản đồ véc tơ 2.3.4.1 Phương pháp sử dụng véc tơ buộc a) Bài toán xác định độ lệch pha L C R Bài 1: Cho mạch điện hình vẽ, A B N M điện áp hai đầuđoạn mạch AB Biết Tính độ lệch pha điện áp A N điện áp A B Phân tích: + Đoạn mạch theo thứ tự điện trở (R) nối tiếp cuộn dây ( L) nối tiếp với tụ điện ( C)  UL +Đề cho +Tính Lược giải: Biểu diễn véctơ , , giản đồ Từ hình vẽ ta thấy Từ hình vẽ ta có góc lệch pha uAB i Từ hình vẽ ta có góc lệch pha uAN i  U AN   AN  O I   AB U  R U LC U AB  UC Độ lệch pha uAB với uAN: Bài 2: Cho mạch điện hình vẽ R1 Biết điện áp hiệu dụng hai đầu A phần tử: UAM = 100V; UMB = 120V; UAB = 180V Tính độ lệch pha uAC i Phân tích: + Đoạn mạch theo thứ tự điện trở (R) nối tiếp cuộn dây ( L, R2) +Đề cho giá trị điện áp UAM, UMB UAM +Tính CB Lược giải: Ta có uAB= uAM + uMB L,R2  U O skkn MB  U AM AB B M  U AB  I 13 Từ giản đồ véc-tơ ta có: b) Bài tốn xác định hệ só cơng suất, cơng suất tiêu thụ Bài 3: Mạch điện xoay chiều gồm điện trở R, tụ điện C cuộn dây L cảm mắc nối tiếp Điện áp hiệu dụng U AB=15V, UAM= 20V, UMB= 25V Tính hệ số cơng suất mạch? Phân tích: + Đoạn mạch theo thứ tự điện trở (R) nối tiếp với tụ điện ( C) nối tiếp cuộn dây ( L) L + Cuộn dây khơng có điện trở r hoạt động R C độ lệch pha điện áp hai đầu cuộn dây với B A dòng điện qua mạch  U MB + Đề cho UAB, UAM, UMB + Tính Lược giải: Dựng giản đồ vec-tơ hình vẽ +Ta có : Từ giản đồ véc-tơ ta thấy: +Mà : Từ giản đồ véc-tơ ta tính hệ số cơng suất c) Bài tốn xác định điện áp đoạn mạch Bài 4: Cho mạch điện xoay chiều hình vẽ, cuộn dây cảm, tụ điện có điện dung thay đổi Đặt vào hai đầu AB điện áp xoay chiều có giá A trị hiệu dụng UAB= 80V Điều chỉnh tụ điện C cho UNB cực đại, UAN= 60V.Tính điện áp UMN? Phân tích: + Đoạn mạch theo thứ tự cuộn dây ( L) nối tiếp với điện trở R nối tiếp tụ điện ( C) có điện dung thay đổi + Cho điện áp hai đầu đoạn mạch UAB=80V + Điều chỉnh C đến điện áp hai đầu tụ đạt cực đại + Dựa vào giản đồ vec tơ để tìm UMN? Lược giải: Dựng giản đồ vec-tơ hình vẽ Khi UCmax uAB vuông pha với uAN Xét tam giác vuông OUABUAN ta có M  U AB  i  O   U AM U L M  UL  UC C R B N  U AN  U AB 14 skkn Bài 5: Một cuộn dây có điện trở R độ tự cảm L mắc nối tiếp với tụ điện có điện dung C biến đổi Đặt vào hai đầu mạch điện điện áp Điều chỉnh C để điện áp tụ cực đại U C(max)= 50V Tìm điện áp hiệu dụng cuộn dây? Phân tích: + Đoạn mạch theo thứ tự gồm cuộn dây ( L) có điện trở R nối tiếp tụ điện ( C) có điện dung thay L đổi d + Cho điện áp hai đầu đoạn mạch UAB=80V + Điều chỉnh C đến điện áp hai đầu tụ đạt cực đại R + Dựa vào giản đồ vec-tơ để tìm Ud ? Lược giải: Dựng giản đồ vec-tơ hình vẽ  U   U U O    U UC Từ giản đồ vec-tơ ta có: Dùng định lý hàm số sin cho ta Vì U, khơng đổi nên UC= UCmax sin = ( vng O) Khi Từ vng, ta có: d) Bài tốn xác định điện trở cuộn dây Bài 6: Một đoạn mạch xoay chiều gồm tụ điện mắc nối tiếp với cuộn dây Biết điện áp cuộn dây lệch pha so với điện áp hai đầu đoạn mạch  UL Xem cảm kháng cuộn dây ZL= 100 dung kháng tụ điện ZC = 200 Tính điện trở r cuộn dây? Phân tích: + Đoạn mạch theo thứ tự tụ điện ( C) nối tiếp d cuộn dây ( L) + Điện áp hai đầu cuộn dây lệch pha so với điện áp hai đầu đoạn mạch cuộn dây có điện trở hoạt động r O  U   Ur U UC 15 skkn + Đề cho mạch điện có tính dung kháng Lược giải: Dựng giản đồ vec-tơ hình vẽ Từ giản đồ vec-tơ ta sử dụng hệ thức lượng tam giác vng đồng dạng: ta có Chia vế cho I ta được: 2.3.4.2 Phương pháp sử dụng véc tơ trượt a) Bài tốn xác định cường độ dịng điện điện áp Bài 1: Đoạn mạch xoay chiều gồm điện trở , mắc nối tiếp với cuộn dây Điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn dây 120V Dòng điện mạch lệch pha so với điện áp hai đầu đoạn mạch lệch pha so với điện áp hai đầu cuộn dây Tìm cường độ dịng điện hiệu dụng qua mạch? Phân tích: Giản đồ đoạn mạch gồm điện trở (R) nối tiếp với cuộn dây (L, r) Chọn trục dòng điện làm trục pha Theo dòng điện mạch lệch pha A L,r R B M so với điện áp lệch pha so với điện áp hai đầu cuộn dây Vậy ta có giản đồ vec-tơ sau biểu diễn phương trình: (Hình Hình 2) Từ giản đồ Hình ta vẽ vec-tơ phụ nối A với B M với B ta hình Từ giản đồ Hình ,ta suy I B  U L I A  U R  Ur M E B A Hình    U L  6 3 I UR Ur M E Hình Lược giải: AMB cân M UR = MB = 120V => 16 skkn Bài 2: Trên đoạn mạch xoay chiều khơng phân nhánh có bốn điểm theo thứ tự A,M, N B Giữa hai điểm A M có điện trở , hai điểm M N có tụ điện, hai điểm N B có cuộn cảm Đặt vào hai đầu đoạn mạch điện áp xoay chiều 240V- 50Hz u MB uAM lệch pha , uAB uMB lệch pha Tính điện áp hiệu dụng điện trở R? Phân tích: + Đoạn mạch theo thứ tự tụ điện ( C) nối tiếp điện trở (R) nối tiếp với cuộn dây ( L,r) L C R A Biểu diễn véctơ , , , giản đồ B N M Từ giản đồ Hình ta vẽ vec-tơ phụ nối A với B M với B ta hình Từ giản đồ Hình ,ta suy UR B B M  /6 A M  /3 A Hình N Lược giải: tam giác cân M ( góc Hình N ) Theo định lý hàm số sin : Bài 3: Cho vào mạch điện hình bên dịng điện xoay chiều có cường độ (A) Khi uMB uAN vng pha nhau, Viết biểu thức điện áp uAN Phân tích: Vẽ giản đồ véctơ: Lấy i làm trục gốc Vẽ: Dựa vào giản đồ xác định giá trị hiệu dụng UR, UL, UC Đề cho uMB uAN vuông pha M L A  U MB  UL Do pha ban đầu i nên  U MN MB O MN  UC Tìm UAN = ? độ lệch pha Lược giải: R B C N  I  UR  U AN rad Dựa vào giản đồ vec-tơ, ta có giá trị hiệu dụng UL, UR, UC là: 17 skkn UR = UMBcosMB V; V Vì uMB uAN vng pha nên rad (V) Ta có: (V) Vậy biểu thức (V) b) Bài tốn xác định cơng suất mạch Bài 4 : Đặt điện áp xoay chiều vào hai đầu đoạn mạch AB gồm hai đoạn mạch AM MB mắc nối tiếp Đoạn AM cuộn dây có điện trở r có độ tự cảm L, đoạn MB gồm điện trở R mắc nối tiếp với tụ điện C Điện áp hiệu dụng đoạn MB gấp đôi điện áp hiệu dụng R cường độ dòng điện hiệu dụng mạch 0,5A Điện áp đoạn MB lệch pha so với điện áp hai đầu đoạn mạch Xác định công suất tiêu thụ tồn mạch? Phân tích: R L,r C + Đoạn mạch theo thứ tự cuộn dây ( L,r) nối tiếp A B M điện trở (R) nối tiếp với tụ điện ( C) Biểu diễn véctơ , , , giản đồ Từ giản đồ Hình ta vẽ vec-tơ phụ nối A với B M với B ta Hình Từ giản đồ đây, ta suy , sau tìm P E  Ur  UL A M  UR F E  UC  UL B  I A Hình  M F Ur UR    U RC U C 120 3V  B  Hình Lược giải: Xét  MFB: ; 18 skkn Bài 5: Đoạn mạch xoay chiều AB có điện trở R1 mắc nối tiếp với đoạn mạch R2C, điện áp hiệu dụng hai đầu R1 hai đầu đoạn mạch R2C có giá trị, lệch pha Nếu mắc nối tiếp thêm cuộn dây cảm cos = cơng suất tiêu thụ 200W Nếu khơng có cuộn dây cơng suất tiêu thụ mạch bao nhiêu?   Phân tích : R I +Vẽ giản đồ véctơ: Lấy i làm trục gốc    +Vẽ:  R +Đề cho uR1 uR2C lệch pha +Dựa vào giản đồ xác định công suất tiêu thụ mạch Lược giải: Trên giản đồ vec-tơ ta có :  Z R2C Z1 ZL  ZC (1) Vì U nên ta có: Cơng suất : Từ (4) (5) => c) Bài toán xác định giá trị L Bài 6: Một mạch điện gồm R nối tiếp tụ điện C nối tiếp cuộn dây L Duy trì hai đầu đoạn mạch điện áp xoay chiều u = 240 cos(100(t)V, điện trở thay đổi Cho R = 80 ,I = A, UCL= 80 V, điện áp uRC vng pha với uCL Tính L?  Phân tích : UL L Vẽ giản đồ véctơ: Lấy i làm trục gốc C Vẽ: Đề cho uRC uCL vuông pha O /6 Dựa vào giản đồ xác định giá trị hiệu dụng UL  CL   /6 Lược giải: Ur Ta có U = 240 (V); UR = IR = 80 (V) Vẽ giãn đồ véc tơ hình vẽ: C RC C UR = ULC = 80 V Xét tam giác cân OME  U U2 = UR2 + UCL2 – 2URULcos =  U  U   U E U U F  M U N = = Xét tam giác OMN UC = URtan = 80(V) (*) Xét tam giác OFE : EF = OE sin UL – UC = Usin = 120 (V) (**) 19 skkn Từ (*) (**) suy UL = 200 (V) Do ZL = = L= = = 0,3677 H  0,37 H 2.4 Hiệu sáng kiến kinh nghiệm Khi áp dụng đề tài để định hướng cho học sinh nhận thấy học sinh nắm bắt vận dụng hiệu vào giải tập Việc giải tập điện xoay chiều trở nên nhanh chóng dễ dàng em a) Trước áp dụng đề tài: Kết đạt năm học 2013 – 2014 sau: - Kết tổng kết cuối năm lớp giảng dạy Lớp Sĩ số Giỏi Kết học tập mơn Vật lí Khá Trung bình 24 51% 21 45% 12C8 47 4% b) Sau áp dụng đề tài: * Kết đạt năm học 2016 – 2017 sau: Yếu 0% - Kết tổng kết cuối năm lớp giảng dạy Lớp Sĩ số Kết học tập mơn Vật lí Giỏi Khá Trung bình 12A5 42 14,3% 35 83,3% 2,4% * Kết đạt năm học 2017 – 2018 sau: Yếu 0% - Kết tổng kết cuối năm lớp giảng dạy Lớp Sĩ số Kết học tập mơn Vật lí Khá Trung bình 32 80% 5% Giỏi Yếu 12A4 40 15% 0% KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT: Trong đề tài với khả thân hạn chế thời gian khơng cho phép, tơi đưa số dạng tập số ví dụ cụ thể để minh hoạ Qua thực tế giảng dạy thấy giới thiệu đề tài này, ban đầu học sinh cịn có phần ngại làm tập theo cách dùng giản đồ véc tơ em chưa quen Nhưng sau nắm cách sử dụng làm tập áp dụng, em tỏ hào hứng, tích cực với cách làm Từ em tự tin hơn, u thích mơn học Tuy cố gắng kinh nghiệm giảng dạy hạn chế nên chắn đề tài cịn nhiều thiếu sót Tơi mong nhận xét góp ý chân thành hội đồng khoa học ngành, đồng chí đồng nghiệp em học sinh để đề tài hồn chỉnh Tơi xin trân trọng cảm ơn! XÁC NHẬN CỦA HIỆU TRƯỞNG Thanh Hố, ngày 20 tháng năm 2018 Tơi xin cam đoan SKKN viết, khơng chép nội dung người khác 20 skkn Lê Thị Minh Thu TÀI LIỆU THAM KHẢO 200 toán điện xoay chiều (Vũ Thanh Khiết) Giải toán Vật lí 12, tập (Bùi Quang Hân) Một số phương pháp giải tốn vật lí sơ cấp, tập (Vũ Thanh Khiết) Phương pháp giải toán điện xoay chiều (Trịnh Quốc Thơng) Bí ơn luyện thi đại học mơn Vật lí (Chu Văn Biên) Phương pháp giải nhanh trắc nghiệm Vật lí (Phạm Đức Cường) Phân loại phương pháp giải nhanh Vật lí 12 (Lê Văn Thành) Các đề thi tốt nghiệp THPT, thi tuyển sinh, thi THPT Quốc gia năm gần 21 skkn 22 skkn ... “SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP GIẢN ĐỒ VÉC-TƠ ĐỂ GIẢI BÀI TOÁN ĐIỆN XOAY CHIỀU ” tập trung nghiên cứu nhằm giúp em học sinh rèn luyện kĩ sử dụng phương pháp giản đồ véc tơ để giải số dạng tập điện xoay chiều. .. Các giải pháp sử dụng để giải vấn đề…………………………… 2.3.1 Phương pháp chung: Phương pháp dùng giản đồ véc tơ để giải toán điện xoay chiều dựa sở………………………………………………3 2.3.2 Cách vẽ giản đồ véc tơ ………………………………………….………... tài “SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP GIẢN ĐỒ VÉC TƠ ĐỂ GIẢI BÀI TOÁN ĐIỆN XOAY CHIỀU” nhằm giúp em học sinh rèn luyện kĩ giải nhanh số dạng tập dòng điện xoay chiều 2.3 Các giải pháp sử dụng để giải vấn