Hớng dẫn học sinh giải một số dạng bài tập về điện năng- công và công suất của dòng điện. _________________________________________ I/ đặt vấn đề: Trong nhà trờng phổ thông phần điện học lớp 9 trong bộ môn Vật lý đóng vai trò đặc biệt quan trọng nhằm trang bị cho học sinh một kiến thức về điện. ở lứa tuổi này nếu các em hiểu biết kiến thức vững chắc sẽ giúp các em liên hệ, vận dụng tốt vào thực tiễn. Điện năng- công và công suất của dòng điện có những thông số kỷ thuật mà học sinh lớp 9 cần nắm vững, vì đây là phần kiến thức sát với thực tế, với hệ thống mạng điện sinh hoạt và các dụng cụ điện trong gia đình các em. Thực tế trong quá trình trực tiếp giảng dạy để mọi học sinh nắm vững" giá trị thực" của các đại lợng (A-P-U-I ) của các vật tiêu thụ điện là một vấn đề rất khó và rất cần thiết. Thực tế cho thấy một số học sinh nếu không nắm vững kiến thức thì không thể phân biệt đợc" giá trị thực" và"giá trị định mức" của các đại l- ợng vật lý này. Trớc tình hình đó tôi chú trọng và đa ra phơng pháp, hớng dẫn học sinh giải một số dạng bài tập về điện năng- công và công suất của dòng điện, chú trọng bài tập thực tế có liên quan đến" giá trị thực" của các đại lợng (P-U-I) nhằm góp phần đa tỷ lệ học sinh nắm vững kiến thức cơ bản, vận dụng kiến thức thực tiễn đợc tốt hơn, cao hơn. Xuất phát từ kinh nghiệm giảng dạy nhiều năm, ngay từ đầu chơng tôi đã đầu t và chú trọng bằng cách thực hiện đề tài ngay trong các giờ lên lớp và một số buổi học buổi chiều, khảo sát thờng xuyên, kịp thời tìm ra chỗ hỗng của những kiến thức học sinh thờng hay nhầm lẫn để kịp thì bổ cứu. Những năm học trớc, tôi đã thực hiện khảo sát học sinh với đề ra liên quan đến tìm giá trị thực tế của các đại lơng (P-U-I), khi giá trị thực bằng giá trị định mức, giá trị thực nhỏ hơn giá trị định mức. Nếu giá trị thực lớn hơn giá trị định mức thì sao? Kết quả cho thấy: - 15% cha hiểu rõ ý nghĩa của giá trị định mức. - 30% không phân biệt rõ giữa hai giá trị này. - 5% nhầm lẫn. Vậy chỉ có 50% đạt yêu cầu. 50% cha đạt yêu cầu. II- Giải quyết vấn đề: A. Một số dạng bài tập: a, Tìm hiểu kỹ ý nghĩa các con số ghi trên các dụng cụ dùng điện. Ví dụ 1: Trên bóng đèn có ghi 220V- 75W . Nêu ý nghĩa các thông số đó. 220V là hiệu điện thế định mức( Hiệu điện thế tối đa cho phép đặt vào hai đầu dây tóc bóng đèn) của bóng đèn. 75W là công suất định mức, tức là công suất tiêu thụ của bóng đèn ứng với hiệu điện thế thực tế bằng hiệu điện thế định mức. ( P=P đm khi U =U đm ) Khi đó I= V W 220 75 và mỗi giây dòng điện thực hiện công là 75J. * Không nên mắc các vật tiêu thụ điện vào hiệu điện thế lớn hơn hiệu điện thế định mức, vì nếu mắc nh thế thì tuổi thọ các vật tiêu thụ điện sẽ giảm hoặc có thể bị cháy. * Nếu trong trờng hợp bị sụt thế tức là hiệu điện thế thực tế nhỏ hơn hiệu điện thế định mức: U< U đm thì các thông số khác sẽ là: P<P đm , I<I đm . Dẫn đến vật tiêu thụ điện sẽ hoạt động kém hơn mức bình thờng. * ý nghĩa các thông số ghi trên bóng đèn tơng tự nh đối với các vật tiêu thụ điện khác nh: bàn là, bếp điện, nồi cơm điện, ấm điện b, Một số dạng bài tập mà các vật tiêu thụ điện hoạt động bình thờng. Ví dụ 1: Có 2 bóng đèn khác loại 220V-40W; 220V-75W; Tính công suất tiêu thụ của mỗi bóng và cờng độ dòng điện chạy qua mỗi bóng khi mắc song song hai bóng này vào mạng điện 220V; các bóng đèn hoạt động nh thế nào ? Bóng đèn nào sáng hơn ? (Bỏ qua điện trở của dây nối). Ta có sơ đồ mạch điện đơn giản. 2 Vì bỏ qua điện trở dây nối, 2 bóng mắc song song nên hiệu điện thế thực tế đặt vào hai đầu mỗi bóng đèn bằng hiệu điện thế của nguồn điện. U 1 = U 2 = U = 220V. Ta thấy: Hiệu điện thế thực tế mỗi bóng đèn bằng hiệu điện thế định mức của mỗi bóng nên công suất tiêu thụ thực tế ở mỗi bóng bằng công suất định mức ghi trên bóng. P 1 = P đm1 = 40W. P 2 = P đm2 = 75W Cờng độ dòng điện thực tế qua mỗi bóng cũng bằng cờng độ dòng điện định mức của mỗi bóng. I 1 = 1 1 U P = 0,1818(A) 220 40 U P dm1 dm1 == I 2 = 2 2 U P = 2 m2P Udm d = )(341,0 220 75 A= các đèn hoạt động bình thờng. Đèn nào có công suất lớn hơn sẽ sáng hơn. Nhận xét: Trong thực tế: 2 lỗ ổ cắm điện của gia đình mạng điện hạ thế 220V. Các vật tiêu thụ điện thờng có U đm = 220V. Trong thực tế có các dụng cụ này đã mắc song song vào nguồn điện 220V. Nếu U nguồn = 220 V thì chúng hoạt động bình thờng. Ví dụ 2: Một gia đình dùng mạng điện có hiệu điện thế 220V để thắp sáng, nhng nhà chỉ có 3 bóng điện 110V- 40W ; 110V- 40W ; 110V- 80W - Muốn cho các bóng đèn sáng bình thờng phải mắc chúng nh thế nào vào mạng điện? Hãy vẽ sơ đồ cách mắc. - Nếu mắc 3 bóng song song thì xẩy ra điều gì?. Nhận xét: * Hiệu điện thế thực tế đặt vào hai đầu mỗi bóng đèn lớn hơn rất nhiều hiệu điện thế định mức ghi trên bóng 220V> 110V. Nên nếu mắc mỗi bóng vào ổ lấy điện thì các bóng sẽ cháy nổ rất nguy hiểm. *Nếu mắc 3 bóng đó nối tiếp liệu 3 bóng đó có hoạt động bình thờng không ? 3 Khi mắc mắc nối tiếp cờng độ dòng điện thực tế chạy qua mỗi bóng đèn bằng nhau. I 1 = I 2 =I 3 = I m Điện trở: R 1 = R 2 = 1 1 P U dm ; R 3 = 3 3 P U dm Vì vậy R 1 = R 2 R 3 => Giá trị thực tế: U 1 = U 2 U 3 ( U= I.R) => Không thể bằng hiệu điện thế định mức của mỗi bóng đèn nên đèn sẽ hoạt động không bình thờng. * Nh vậy phải mắc nh thế nào? Bài giải: Cờng độ định mức qua bóng 40W và 80W lần lợt là: I 1 = I 2 = 110 40 = 0, 36 A ; I 3 = 110 80 = 0.72 A. => I 3 = 2 I 1 = 2I 2. Nh vậy phải mắc chúng thành hai nhóm nối tiếp sao cho: ( I 1 + I 2 ) =I 3 ; ( P 1 + P 2 ) = P 3 U 1 = U 2 ; U 1 + U 3 = U hoặc U 2 + U 3 = U; Thì 3 bóng mới hoạt động bình thờng. Ta mắc nh sau: 4 Ví dụ 3: Có 4 bóng đèn 110V công suất lần lợt là 25W ; 40W; 60W ; 75W . Mắc chúng nh thế nào vào lới điện 220V để chúng sáng bình th- ờng. => Phải chia 4 bóng đèn thành 2 nhóm ( 110 +110 = 220V) Mắc nối tiếp có công suất nh nhau ( mỗi nhóm có 2 bóng mắc song song). ( bóng 60W // bóng 40W) nối tiếp ( bóng 25W// bóng 75W) c, Khi giá trị thực tế nhỏ hơn giá trị đinh mức. Ví dụ 1: Ngời ta sử dụng một bàn là 220V - 1000W khi dòng điện lới bị sụt thế chỉ còn 190V (bỏ qua sự phụ thuộc của điện trở vào nhiệt độ). a, Tính điện trở của bàn là, tính cờng độ dòng điện chạy qua bàn là. b, Tính công suất tiêu thụ thực tế của bàn là. * Điện trở bàn là tính theo công thức: R= dm dm P U 2 = 1000 220 2 = 48,4 Cờng độ dòng điện thức tế chạy qua bàn là. (Ta có thể lấy giá trị điện trở của bàn là khi sụt thế ( vì R không đổi)). I = R Utt = 4,48 190 = 3,93(A) Công suất thực tế của bàn là: P= U tt . I tt = R U 2 = 4,48 190 2 = 190 x 3,93 = 746,7 (W) Ta thấy P tt < P đm bàn là hoạt động yếu hơn mức bình thờng. Ví dụ 2: Hai bóng đèn khác loại 220V- 75W ; 220V- 50W mắc nối tiếp vào nguồn điện có hiệu điện thế 220V. Đèn nào sáng hơn? 5 * Muốn biết đèn nào sáng hơn phải biết công suất tiêu thụ thực tế mỗi bóng nh thế nào ? Bóng nào có công suất tiêu thụ lớn hơn sẽ sáng hơn. Ta có: Công suất tiêu thụ của mỗi bóng tính theo công thức. P 1 = I 2 . R 1 P 2 = I 2 . R 2 . Ta có R 1 = 1 2 Pdm U dm ; R 2 = 2 2 Pdm U dm Mà P dm2 < P dm1 R 1 < R 2 (2) Từ (1) và(2) ta có: P 1 < P 2 => đèn 1 sáng yếu hơn đèn 2. Nhận xét: 2 bóng đèn cùng hiệu điện thế mắc nối tiếp với nhau mà U tt < U đm . Bóng nào có công suất định mức lớn hơn thì bóng đó có công suất tiêu thụ thực tế sẽ nhỏ hơn và ngợc lại. b. Kết quả đạt đ ợc sau khi thực hiện đề tài: Qua khảo sát nhiều lần học sinh các lớp 9B ; 9C do tôi phụ trách bộ môn cho thấy. * Học sinh nắm vững kiến thức cơ bản. * Biết phân biệt giá trị thực tế, giá trị định mức của các vật tiêu thụ điện. * Làm thành thạo các dạng bài tập. Kết quả khảo sát. Lớp Số học sinh Đạt yêu cầu (%) Có hiểu nhng kiến thức cha chắc (%) 9B 35 81,6 18,4 9C 41 90,4 9,6 6 (1) (Vì Đ 1 nt Đ 2 nên I 1 = I 2 = I). III- Kết luận: Việc chú trọng giải một số dạng bài tập trên đây đã đa lại kết quả rất khả quan. Qua đây tôi thấy rằng phần bài tập về điện năng - công và công suất là phần bài tập thuộc kiến thức mang tính thực tiễn cao, đòi hỏi đầu t thời gian đặc bịêt là công tác phụ đạo để kịp thời bổ cứu những chỗ hỗng của học sinh; giáo viên phải đầu t, lựa chọn phơng pháp, lựa chọn dạng bài tập cơ bản để nhằm củng cố khắc sâu kiến thức cơ bản. Trên đây là một số dạng bài tập mà tôi đa ra trong đề tài mới chỉ là những sự lựa chọn sáng tạo về phơng pháp qua tự nghiên cứu nên còn nhiều hạn chế. Vì vậy mong sự góp ý của các bạn đồng nghiệp và hội đồng khoa học chỉ ra những vấn đề cha phù hợp trong quá trình thực hiện đề tài trên để bản thân ngày càng hoàn thiện hơn trong quá trình dạy học. Xin chân thành cảm ơn./. 7 . Hớng dẫn học sinh giải một số dạng bài tập về điện năng- công và công suất của dòng điện. _________________________________________ I/ đặt vấn đề: Trong. các em hiểu biết kiến thức vững chắc sẽ giúp các em liên hệ, vận dụng tốt vào thực tiễn. Điện năng- công và công suất của dòng điện có những thông số kỷ thuật mà học sinh lớp 9 cần nắm vững,. hình đó tôi chú trọng và đa ra phơng pháp, hớng dẫn học sinh giải một số dạng bài tập về điện năng- công và công suất của dòng điện, chú trọng bài tập thực tế có liên quan đến" giá trị