BÀI 38 : TỤ ĐIỆN TRONG MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU I / MỤC TIÊU : Hiểu các tác dụng của tụ điện trong mạch điện xoay chiều. Nắm được khái niệm dung kháng. Biết cách tính dung kháng và vẽ giản đồ vectơ cho đoạn mạch chỉ có tụ điện. II / CHUẨN BỊ : Nên chuẩn bị tụ có dung kháng cùng bậc độ lớn với điện trở của đèn để dễ quan sát hiện tượng đèn sáng lên khi thay tụ bởi dây dẫn. Nếu không có dao động kí hai chùm tia thì GV cần vẽ trước đồ thị biểu diễn hiệu điện thế và cường độ dòng điện qua tụ theo thời gian trên giấy to hoặc trên bảng. III / GỢI Ý VỀ TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC : Hoạt động của học sinh Hoạt động của giáo viên Hoạt động 1 : HS : Học sinh mắc mạch điện. HS : Đèn sáng. HS : Dòng điện. HS : Sáng hơn. GV : Hướng dẫn học sinh cách mắc sơ đồ như hình 38.1 GV : Sau khi đóng khóa K ta thấy đèn như thế nào ? GV : Hiện tượng này chứng tỏ trong mạch xuất hiện cái gì ? GV : Nếu tụ điện bằng dây dẫn thì độ HS : Tụ điện có tác dụng cản trở đối với dòng điện xoay chiều. HS : u và i biến thiên điều hòa cùng tần số và lệch pha /2 đối với hiệu điện thế. Hoạt động 2 : HS : u = U o sint HS : q = Cu = CU o sint. HS : i = ( sin ) o d CU t dt CU o cost Hay i = I o cost (38.2) Với I o = CU o là biên độ của dòng điện qua tụ điện. HS : u = U o sint = U o cos(t - 2 ) HS : 2 Hoạt động 3 : HS : Bằng 0 sáng của đèn như thế nào ? GV : Hiện tượng này chứng tỏ điều gì ? GV : Hướg dẫn học sinh quan sát dao động ký điện tử ? GV : Viết biểu thức hiệu điện thế giữa hai bản của tụ điện ? GV : Viết biểu thức điện tích tức thời trên bản của tụ điện nối vào điểm M ? GV : Với quy ước : u > 0 nếu điện thế của điểm M lớn hơn điện thế của điểm N, i > 0 nếu dòng điện chạy từ M đến N. Hãy tìm biểu thức của cường độ dòng điện trong mạch ? GV : Hướng dẫn học sinh biến đổi biểu thức hiệu điện thế giữa 2 bản của tụ điện ? GV : So sánh pha của u và i ? HS : 2 HS : Học sinh tự vẽ giãn đồ vectơ. Hoạt động 4 : HS : Giống nhau. HS : R HS : Cản trở dòng điện GV : Tại thời điểm t = 0, vectơ quay I biểu diễn cường độ dòng điện i = I o cost hợp với trục Ox một góc bao nhiêu ? GV : Tại thời điểm t = 0, vectơ quay C U biểu diễn hiệu điện thế u = U o cos(t - 2 ) hợp với trục Ox một góc bao nhiêu ? GV : Em hãy so sánh biểu thức định luật Ôm cho đoạn mạch một chiều chỉ có điện trở R ? GV : Vai trò của Z C giống đại lượng nào ? GV : Nêu ý nghĩa của Z C ? IV / NỘI DUNG : 1. Thí nghiệm Hình 38.1 Sơ đồ thí nghiệm nghiên cứu tác dụng của tụ điện trong mạch điện xoay chiều 2. Giá trị tức thời của cường độ dòng điện và hiệu điện thế Giả sử giữa hai bản tụ điện M và N có hiệu điện thế xoay chiều : u = U o sint (38.1) Điện tích trên bản M ở thời điểm t là : q = Cu = CU o sint. Quy ước chiều dương của dòng điện là chiều từ A tới B thì i = dq dt do đó : i = ( sin ) o d CU t dt CU o cost hay i = I o cost (38.2) với I o = CU o là biên độ của dòng điện qua tụ điện. Vì u = U o sint = U o cos(t - 2 ) nên ta thấy dòng điện qua tụ điện sớm pha 2 đối với hiệu điện thế. 3. Giản đồ vectơ Như vậy, trên giản đồ vectơ cho đoạn mạch chỉ có tụ điện, vectơ U lập với vectơ I một góc 2 theo chiều âm (xem Hình 38.4) Hình 38.4 Giản đồ vectơ cho đoạn mạch chỉ có tụ điện và pha ban đầu của dòng điện bằng không 4. Định luật Ôm cho đoạn mạch có tụ điện. Dung kháng. Chia hai vế của biểu thức I o = CU o cho 2 ta có : I = U Nếu đặt Z C = 1 C (38.3) Thì : I = C U Z (38.4) Đối với dòng điện xoay chiều tần số góc , đại lượng Z C giữ vai trò tương tự như điện trở đối với dòng điện không đổi và được gọi là dung kháng của tụ điện. Đơn vị của dung kháng cũng là đơn vị của điện trở. V / CỦNG CỐ VÀ DẶN DÒ : Trả lời câu hỏi 1, 2, 3 và làm bài tập 1, 2 Xem bài 39 . BÀI 38 : TỤ ĐIỆN TRONG MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU I / MỤC TIÊU : Hiểu các tác dụng của tụ điện trong mạch điện xoay chiều. Nắm được khái niệm dung kháng thế nào ? GV : Hiện tượng này chứng tỏ trong mạch xuất hiện cái gì ? GV : Nếu tụ điện bằng dây dẫn thì độ HS : Tụ điện có tác dụng cản trở đối với dòng điện xoay chiều. HS : u và i biến. Hình 38. 1 Sơ đồ thí nghiệm nghiên cứu tác dụng của tụ điện trong mạch điện xoay chiều 2. Giá trị tức thời của cường độ dòng điện và hiệu điện thế Giả sử giữa hai bản tụ điện M và N có hiệu điện