DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU VẬT DẪN CÓ ĐIỆN TRỞ THUẦN TRONG MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU CÁC GIÁ TRỊ HIỆU DỤNG I / MỤC TIÊU : Nắm được khái niệm dòng điện xoay chiều và hiệu điện thế xoay chiều.. B
Trang 1DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU VẬT DẪN CÓ ĐIỆN TRỞ THUẦN TRONG MẠCH ĐIỆN XOAY
CHIỀU CÁC GIÁ TRỊ HIỆU DỤNG
I / MỤC TIÊU :
Nắm được khái niệm dòng điện xoay chiều và hiệu điện thế xoay chiều Biết cách xác định độ lệch pha giữa dòng điện và hiệu điện thế xoay chiều theo biểu thức hoặc theo đồ thị biểu diễn chúng
Hiểu các đặc điểm của đoạn mạch xoay chiều chỉ có điện trở thuần Nắm được các giá trị hiệu dụng và cách tính công suất tỏa nhiệt của dòng điện xoay chiều
II / CHUẨN BỊ :
1 / Giáo viên :
Dao động kí điện tử hai chùm tia
Nguồn điện xoay chiều
Một điện trở thuần và một đoạn mạch xoay chiều bất kì ( có thể gồm một điện trở thuần và một cuộn dây mắc nối tiếp )
2 / Học sinh :
Xem lại kiến thức hiện tượng cảm ứng điện từ
Trang 2III / GỢI Ý VỀ TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC :
Hoạt động của học sinh Hoạt động của giáo viên Hoạt động 1 :
HS : Quan sát mô hình hoặc hình vẽ
36.1
HS : Cho khung dây quay với vận tốc
vừa phải để HS thấy kim vôn kế dao
động sang phải rồi sang trái một cách
tuần hoàn
HS : e = E0 cos ( t + 0 )
HS : T = 2
, f =
2
Hoạt động 2 :
HS : Có cùng tần số với lực cưỡng
bức
GV : GV có thể dùng mô hình máy
phát điện xoay chiều có nối với một vôn kế nhạy để minh họa cho nguyên tắc tạo suất điện động xoay chiều
GV : Theo định luật cảm ứng điện
từ, trong khung dây xuất hiện một suất điện động xoay chiều được xác định như thế nào ?
GV : GV yêu cầu HS nhắc lại các
công thức tính chu kì và tần số của dao động điều hòa để vận dụng nó cho dao động điện
GV : Đặc điểm cơ bản của dao
động cưỡng bức trong cơ học là gì ?
Trang 3HS : Dao động điện cưỡng bức trong
mạch có cùng tần số với tần số dao
động của nguồn
HS : u và i biến đổi điều hòa cùng tần
số nhưng lệch pha với nhau
HS : u = Uocos( t + 1 )
i = Iocos( t + 2 )
HS : Giá trị dương của dòng điện
chính là chiều tính hiệu điện thế
HS : Nêu định nghĩa hiệu điện thế
xoay chiều
HS : Nêu định nghĩa cường độ dòng
điện xoay chiều
HS : Vẽ u và 1
HS : Vẽ i và 2
HS : Vẽ góc
GV : Dao động điện cưỡng bức
trong mạch có đặc điểm gì ?
GV : Hướng dẫn học sinh quan sát
hình ảnh bằng dao động kí hoặc
quan sát đồ thị GV : Viết biểu thức
hiệu điện thế và cường độ dòng
điện xoay chiều ?
GV : Về biểu thức của dòng điện và
hiệu điện thế, cần cho HS thấy rõ các đại lượng tức thời là các giá trị đại số được viết theo một quy ước dấu cụ thể
GV : Hiệu điện thế xoay chiều là gì
?
GV : Cường độ dòng điện xoay
chiều là gì
GV : Hướng dẫn vẽ giãn đồ vectơ
Trang 4HS : = 1 2
Hoạt động 3 :
HS : I =
R
U
HS : u = Uocost
HS : i = o cos cos
o
U u
t I t
R R
HS : Cùng pha
HS : I0 =
R
U0
Hoạt động 4 :
HS : i = I0 cos t
HS : p = Ri2 = R 2
o
I cos2t
biểu diễn u và I trên cùng một hệ trục từ đó rèn luyện HS tìm độ lệch pha giữa dòng điện và hiệu điện thế
GV : Độ lệch pha được xác định như thế nào ?
GV : Viết biểu thức định luật Ohm
cho đoạn mạch có R đối với dòng điện một chiều ?
GV : Viết biểu thức hiệu điện thế
xoay chiều ở hai đầu đoạn mạch chứa R ?
GV : Trong từng khoảng thời gian
rất nhỏ, hiệu điện thế và cường độ dòng điện coi như không đổi, ta có thể áp dụng định luật Ohm như đối
với dòng điện không đổi ?
GV : Dòng điện trên điện trở thuần
R biến thiên như thế nào so với hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch ?
GV : Biên độ được xác định như
Trang 5HS : p = cos 2
RI RI
t
HS : Một không đổi và một biến đổi
điều hòa theo thời gian
HS : P =
2
2
o
RI
HS : I =
2
o
I
HS : Nêu định nghĩa
thế nào ?
GV : Viết biểu thức cường độ dòng
điện chạy qua đoạn mạch có điện
trở thuần R ?
GV : Viết biểu thức công suất tỏa
nhiệt tức thời ?
GV : Hướng dẫn học sinh biến đổi biểu thức ?
GV : Nêu nhận xét đặc điểm 2 số
hạng trên ?
GV : Công suất tỏa nhiệt trung bình
của dòng điện trong thời gian ?
GV : Hướng dẫn học sinh đi tới
biểu thức cường độ dòng điện hiệu dụng ?
GV : Định nghĩa cường độ dòng
điện hiệu dụng ?
GV : Giới thiệu ampere kế và volt
kế ?
Trang 6IV / NỘI DUNG :
1 Suất điện động xoay chiều
Cho một khung dây có diện tích S quay đều với vận tốc góc quanh một trục vuông góc với các đường sức của một từ trường đều có cảm ứng từ
B
ur
Theo định luật cảm ứng điện từ, suất điện động biến đổi điều hòa theo thời gian :
e = Eocos(t + o) (36.1)
Đó là suất điện động xoay chiều, chu kì và tần số biến đổi của suất
điện động T = 2
, f =
2
2 Hiệu điện thế xoay chiều Dòng điện xoay chiều
u = Uocos(t + 1) (36.2)
i = Iocos(t + 2) (36.3) Hiệu điện thế biến đổi điều hòa theo thời gian gọi là hiệu điện thế xoay chiều
Dòng điện có cường độ biến đổi điều hòa theo thời gian gọi là dòng điện xoay chiều
Trang 7Độ lệch pha của hiệu điện thế xoay chiều đối với dòng điện xoay chiều là = 1 -2
3 Vật dẫn có điện trở thuần trong mạch điện xoay chiều
Hình 36.3 Đoạn mạch chỉ có điện trở thuần
Đặt một hiệu điện thế xoay chiều u = Uocost vào hai đầu đoạn mạch chỉ có một điện trở thuần R Áp dụng định luật Ôm
i = o cos cos
o
U u
t I t
R R
Như vậy, dòng điện trên điện trở thuần biến thiên đồng pha với hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch và có biên độ xác định bởi :
Io = U o
R (36.4)
Hình 36.4 Giản đồ vectơ cho đoạn mạch chỉ có điện trở thuần
4 Các giá trị hiệu dụng
Trang 8Cho dòng điện xoay chiều có cường độ i = Iocost chạy qua đoạn mạch chỉ có điện trở thuần R Công suất tỏa nhiệt tức thời có biểu thức :
p = Ri2 = R 2
o
I cos2t
p =
cos 2
RI RI
t
Công suất tỏa nhiệt trung bình của dòng điện trong thời gian là
P =
2
2
o
RI
(36.5)
Nhiệt lượng tỏa ra trong thời gian là :
Q =
2
2
o
RI
Cho dòng điện không đổi cường độ I chạy qua điện trở nói trên trong cùng thời gian sao cho nhiệt lượng tỏa ra cũng bằng Q, nghĩa là
Q = RI2 (36.6)
I =
2
o
I
(36.7)
Cường độ hiệu dụng của dòng điện xoay chiều bằng cường độ của một dòng điện không đổi, mà khi cho hai dòng điện đó lần lượng đi qua cùng một điện trở trong những khoảng thời gian bằng nhau đủ dài thì tỏa ra những nhiệt lượng bằng nhau
Tương tự suất điện động hiệu dụng
Trang 9E =
2
o
E
(36.8)
Và hiệu điện thế hiệu dụng
U =
2
o
U
(36.9)
V / CỦNG CỐ VÀ DẶN DÒ :
Trả lời câu hỏi 1, 2, 3 và làm bài tập 1, 2
Xem bài 38
