SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM PHƯƠNG PHÁP GIẢI MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP VÀ NÂNG CAO DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU.

PHƯƠNG PHÁP GIẢI MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP VÀ NÂNG CAO DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU. I. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI. Hiện nay, khi mà hình thức thi trắc nghiệm khách quan được áp dụng trong các kì thi tốt nghiệp và tuyển sinh đại học, cao đẳng thì yêu cầu về việc nhận dạng để giải nhanh và tối ưu các câu trắc nghiệm, đặc biệt là các câu trắc nghiệm định lượng là rất cần thiết để có thể đạt được kết quả cao trong kì thi. Trong đề thi tuyển sinh ĐH và CĐ các năm gần đây môn Vật Lý có những câu trắc nghiệm định lượng khá khó mà các đề thi trước đó chưa có, nếu chưa gặp và chưa giải qua lần nào thì thí sinh khó mà giải nhanh và chính xác các câu này. Hình thức thi môn vật lý là trắc nghiệm khách quan, nội dung thi bao quát cả chương trình, tránh được tình trạng học tủ và từ đó có thể đánh giá trình độ học sinh một cách toàn diện. Tuy nhiên, để làm tốt bài thi trắc nghiệm đòi hỏi người học phải ghi nhớ đầy đủ kiến thức trọng tâm, biết cách vận dụng linh hoạt, sáng tạo và nhanh nhạy trong phán đoán nhận dạng cũng như trong tính toán mới có thể đạt được kết quả cao. Điện xoay chiều là một phần quan trọng trong chương trình vật lí lớp 12 và chiếm tỉ trọng lớn trong đề thi của các kì thi Tốt Nghiệp 12 và Đại Học, đây cũng là một phần có lượng kiến thức lớn và khó đối với nhiều học sinh THPT. Trong thực tế làm bài tập và kiểm tra, đánh giá HS thường không làm được hoặc phải bỏ qua một số dạng bài tập nhất định do phải vận dụng kiến thức toán học nhiều và để làm được bài phải mất nhiều thời gian. Với lí do đó, tôi chọn nghiên cứu đề tài: “PHƯƠNG PHÁP GIẢI MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP VÀ NÂNG CAO ĐIỆN XOAY CHIỀU” nhằm trang bị cho các em học sinh phương pháp giải và một số công thức kết quả đã được chứng minh ở một số dạng bài tập nằm trong nhóm kiến thức cơ bản và nâng cao giúp các em có thể giải nhanh các bài tập trắc nghiệm phần điện xoay chiều một cách nhanh chóng và tránh được những nhầm lẫn. II. TỔ CHỨC THỰC HIỆN ĐỀ TÀI 1. Cơ sở lý luận a. khái niệm về kĩ năng. Là khả năng sử dụng kiến thức của một cá nhân trong quá trình nhận thức và giải quyết vấn đề bằng những tình huống rèn luyện trí óc, đòi hỏi học sinh phải biết vận dụng phối hợp các lĩnh vực đọc hiểu, làm toán và khoa học mới để đưa ra được phương pháp. b. Khái niệm bài tập vật lý. Bài tập vật lý là bài tập ra cho học sinh làm để tập vận dụng những kiến thức đã học. Theo nghĩa rộng thì bài tập bao gồm câu hỏi, bài tập lý thuyết, bài tập thực hành, bài tập thí nghiệm, bài tập nhận thức.

 Phương pháp giải một số dạng bài tập cơ bản và nâng cao – Phần dòng điện xoay chiều Vật lý 12 SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐỒNG NAI Đơn vị Trường THPT Thanh Bình  Mã số: SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM PHƯƠNG PHÁP GIẢI MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP VÀ NÂNG CAO DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU. Người thực hiện: Chu Mạnh Hưng Lĩnh vực nghiên cứu: - Quản lý giáo dục  - Phương pháp dạy học bộ môn: vật lý  - Lĩnh vực khác:  Có đính kèm: Các sản phẩm không thể hiện trong bản in SKKN  Mô hình  Đĩa CD (DVD)  Phim ảnh  Hiện vật khác Người viết: Chu Mạnh Hưng – Trường THPT Thanh Bình, Đồng Nai  Trang 1  Phương pháp giải một số dạng bài tập cơ bản và nâng cao – Phần dòng điện xoay chiều Vật lý 12 Năm học: 2014-2015 SƠ LƯỢC LÝ LỊCH KHOA HỌC –––––––––––––––––– I. THÔNG TIN CHUNG VỀ CÁ NHÂN 1. Họ và tên: Chu Mạnh Hưng 2. Ngày tháng năm sinh: 06/10/1981 3. Nam, nữ: nam 4. Địa chỉ: Ấp Phú Tân – xã Phú Bình – Huyện Tân Phú – Tỉnh Đồng Nai. 5. Điện thoại:(CQ)/ 0613 858 146 (NR); ĐTDĐ: 0918840454 6. Fax: E-mail: chumanhhung@gmail.com.vn 7. Chức vụ: Giáo viên. 8. Nhiệm vụ được giao: giảng dạy vật lý lớp: 12A 10 , 12A 11 , 11A 1 , 11A 7 , 11A 8 , 11A 11 . 9. Đơn vị công tác: Trường THPT Thanh Bình Xã Phú Bình, Huyện Tân Phú, Tỉnh Đồng Nai. II. TRÌNH ĐỘ ĐÀO TẠO - Học vị (hoặc trình độ chuyên môn, nghiệp vụ) cao nhất: cử nhân - Năm nhận bằng: 2006 - Chuyên ngành đào tạo: cử nhân vật lý III. KINH NGHIỆM KHOA HỌC - Lĩnh vực chuyên môn có kinh nghiệm: giảng dạy bộ môn vật lý. Số năm có kinh nghiệm: 8 năm. - Các sáng kiến kinh nghiệm đã có trong 5 năm gần đây: Người viết: Chu Mạnh Hưng – Trường THPT Thanh Bình, Đồng Nai  Trang 2 BM02-LLKHSKKN  Phương pháp giải một số dạng bài tập cơ bản và nâng cao – Phần dòng điện xoay chiều Vật lý 12 Tên SKKN: PHƯƠNG PHÁP GIẢI MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP VÀ NÂNG CAO DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU. I. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI. Hiện nay, khi mà hình thức thi trắc nghiệm khách quan được áp dụng trong các kì thi tốt nghiệp và tuyển sinh đại học, cao đẳng thì yêu cầu về việc nhận dạng để giải nhanh và tối ưu các câu trắc nghiệm, đặc biệt là các câu trắc nghiệm định lượng là rất cần thiết để có thể đạt được kết quả cao trong kì thi. Trong đề thi tuyển sinh ĐH và CĐ các năm gần đây môn Vật Lý có những câu trắc nghiệm định lượng khá khó mà các đề thi trước đó chưa có, nếu chưa gặp và chưa giải qua lần nào thì thí sinh khó mà giải nhanh và chính xác các câu này. Hình thức thi môn vật lý là trắc nghiệm khách quan, nội dung thi bao quát cả chương trình, tránh được tình trạng học tủ và từ đó có thể đánh giá trình độ học sinh một cách toàn diện. Tuy nhiên, để làm tốt bài thi trắc nghiệm đòi hỏi người học phải ghi nhớ đầy đủ kiến thức trọng tâm, biết cách vận dụng linh hoạt, sáng tạo và nhanh nhạy trong phán đoán nhận dạng cũng như trong tính toán mới có thể đạt được kết quả cao. Điện xoay chiều là một phần quan trọng trong chương trình vật lí lớp 12 và chiếm tỉ trọng lớn trong đề thi của các kì thi Tốt Nghiệp 12 và Đại Học, đây cũng là một phần có lượng kiến thức lớn và khó đối với nhiều học sinh THPT. Trong thực tế làm bài tập và kiểm tra, đánh giá HS thường không làm được hoặc phải bỏ qua một số dạng bài tập nhất định do phải vận dụng kiến thức toán học nhiều và để làm được bài phải mất nhiều thời gian. Với lí do đó, tôi chọn nghiên cứu đề tài: “PHƯƠNG PHÁP GIẢI MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP VÀ NÂNG CAO ĐIỆN XOAY CHIỀU” nhằm trang bị cho các em học sinh phương pháp giải và một số công thức kết quả đã được chứng minh ở một số dạng bài tập nằm trong nhóm kiến thức cơ bản và nâng cao giúp các em có thể giải nhanh các bài tập trắc nghiệm phần điện xoay chiều một cách nhanh chóng và tránh được những nhầm lẫn. II. TỔ CHỨC THỰC HIỆN ĐỀ TÀI 1. Cơ sở lý luận a. khái niệm về kĩ năng. Là khả năng sử dụng kiến thức của một cá nhân trong quá trình nhận thức và giải quyết vấn đề bằng những tình huống rèn luyện trí óc, đòi hỏi học sinh phải biết vận dụng phối hợp các lĩnh vực đọc hiểu, làm toán và khoa học mới để đưa ra được phương pháp. b. Khái niệm bài tập vật lý. Bài tập vật lý là bài tập ra cho học sinh làm để tập vận dụng những kiến thức đã học. Theo nghĩa rộng thì bài tập bao gồm câu hỏi, bài tập lý thuyết, bài tập thực hành, bài tập thí nghiệm, bài tập nhận thức. c. Vai trò của bài tập vật lý trong bồi dưỡng kĩ năng cho học sinh. + Bài tập là phương tiện rèn luyện cho học sinh kỹ năng thu thập thông tin. + Bài tập là phương tiện rèn luyện cho học sinh kỹ năng sử lý thông tin. + Bài tập là phương tiện rèn luyện cho học sinh kỹ năng vận dụng tri thức vào thực tiễn Người viết: Chu Mạnh Hưng – Trường THPT Thanh Bình, Đồng Nai  Trang 3  Phương pháp giải một số dạng bài tập cơ bản và nâng cao – Phần dòng điện xoay chiều Vật lý 12 - Kỹ năng vận dụng những kiến đã biết đã biết để giải thích những hiện tượng thực tế. - Kỹ năng vận dụng các công thức tính toán để giải bài tập một cách nhanh và chính xác. - Kỹ năng chế tạo, thiết kế những thiết bị đơn giản trong đời sống. - Kỹ năng vận dụng kiến thức để giải quyết những vấn đề liên quan đến kĩ thuật và đời sống. d. Thực trạng sử dụng bài tập trong rèn luyện kĩ năng cho học sinh. + Hầu hết giáo viên đều nhận thức được tầm quan trọng của bài tập vật lý trong quá trình dạy học. + Giáo viên hay áp đặt học sinh giải theo cách riêng của mình mà không hướng dẫn học sinh độc lập suy nghĩ tìm kiếm lời giải để từ đó rèn luyện cho học sinh kỹ năng tự học. + Khi ra bài tập trên lớp cũng như về nhà, đa số giáo viên sử dụng bài tập từ sách giáo khoa và sách bài tập mà chưa có sự đầu tư khai thác những bài tập phù hợp với trình độ học sinh. Giáo viên ngại tìm kiếm tài liệu để khai thác hệ thống bài tập phong phú, chưa quan tâm đến hệ thống bài tập định hướng hoạt động học tập cho học sinh trong giờ học để kích thích tư duy của các em, giúp các em độc lập trong khi giải bài tập. + Khi giải bài tập vật lý chỉ có một bộ phận nhỏ học sinh khá giỏi có thể độc lập suy nghĩ để tìm lời giải cho bài tập, tự mình giải quyết nhiệm vụ học tập. + Nhiều học sinh ( đặc biệt là học sinh yếu, kém) khi gặp một bài tập phải nói rằng đầu tiên là tìm bài giải trong các tài liệu để giải theo, ít ý thức tự lực để giải e. Nguyên nhân cơ bản của thực trạng nói trên. Chương trình mới được đưa vào giảng dạy, có một số kiến thức mới so với chương trình cũ về nội dung cũng như cách tiếp cận. Vì vậy, theo tôi có những nguyên nhân cơ bản sau: + Một số giáo viên chưa bám sát được mức độ nội dung kiến thức cơ bản mà học sinh cần nắm vững nên chưa làm nổi bật và chưa khắc sâu được những kiến thức đó. + Trong quá trình dạy học giáo viên chỉ chú ý đến việc giảng dạy sao cho rõ ràng dễ hiểu những kiến thức trong sách giáo khoa mà chưa chú ý đến việc vận dụng những phương pháp dạy học tích cực trong bài giảng để tạo điều kiện cho học sinh tự giải quyết vấn đề. Mặc dù giáo viên nhận thức được tầm quan trọng của bài tập vật lý trong quá trình dạy học nhưng giáo viên chưa xác định được hệ thống các kĩ năng tự học cũng như kỹ năng rèn luyện cho học sinh những kĩ năng đó trong quá trình giải bài tập vật lý. + Trình độ, khả năng nắm vứng và vận dụng kiến thức của học sinh còn hạn chế, nhiều học sinh trình độ chưa phù hợp với lớp học. Do đó học sinh thiếu hứng thú học tập, năng lực học sinh tự học rất hạn chế, nặng về bắt chước máy móc. + Phần đông học sinh nhận thức được tầm quan trọng của việc tự học trong quá trình học tập, tuy nhiên các em không biết và không có điều kiện rèn luyện những kĩ năng vì áp lực học tập và thi cử. f. Các biện pháp khắc phục. Với tính chủ quan, tôi đề ra một số biện pháp khắc phục những khó khăn và hạn chế của giáo viên cũng như học sinh trong quá trình dạy và học chương “ Dòng điện xoay chiều’’ như sau: Người viết: Chu Mạnh Hưng – Trường THPT Thanh Bình, Đồng Nai  Trang 4  Phương pháp giải một số dạng bài tập cơ bản và nâng cao – Phần dòng điện xoay chiều Vật lý 12 + Về nội dung kiến thức: Trên cơ sở nội dung kiến thức của chương đối chiếu với mục tiêu dạy học của chương cần lựa chọn nội dung bài tập theo hướng bồi dưỡng kĩ năng giải bài tập cho học sinh. + Về phía giáo viên: Phải xây dựng hệ thống bài tập tương ứng với quá trình dạy học những đơn vị kiến thức theo hướng rèn luyện kĩ năng tự học để từ đó bồi dưỡng cho học sinh kĩ năng tự học. Hệ thống bài tập nên có câu hỏi định hướng để học sinh tự giải bài tập. + Về phía học sinh: Ý thức được vấn đề tự học là quan trọng, tránh học theo kiểu bắt chước, máy móc. 2. Nội dung, biện pháp thực hiện các giải pháp của đề tài: PHƯƠNG PHÁP GIẢI MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP VÀ NÂNG CAO DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU Sau khi nghiên cứu kĩ đặc điểm và mục tiêu, cũng như nội dung cơ bản của chương “Dòng điện xoay chiều” Vật lý 12 tôi đưa ra sơ đồ logic về các kiến thức như sau: Khai thác và xây dựng hệ thống bài tập vật lý chương “Dòng điện xoay chiều” theo hướng rèn luyện kĩ năng giải bài tập cho học sinh 1.Yêu cầu trong sử dụng bài tập chương “Dòng điện xoay chiều” - Số lượng BT của hệ thống bài tập vật lý được xây dựng phải phong phú về số lượng và đa dạng về chủng loại. - Hệ thống các bài tập vật lý phải đi từ dễ đến khó, từ đơn giản đến phức tạp. - Mỗi bài tập được chọn sẽ là một mắc xích trong hệ thống các bài tập, đồng thời bài tập này sẽ đóng góp một phần nào đó vào việc củng cố, hoàn thiện và mở rộng kiến thức. - Hệ thống bài tập bám sát nội dung và phải gắn liền với những ứng dụng trong kỹ thuật cũng như trong đời sống, phải chú ý đúng mức các bài tập có nội dung thực tế. - Hệ thống bài tập phải góp phần khắc phục những vướng mắc chủ yếu, những sai lầm của HS trong quá trình học tập. - Mỗi bài tập sau phải đem lại cho HS một khó khăn vừa sức và một điều mới lạ nhất định, nhằm tạo niềm tin, hứng thú trong quá trình học tập của các em, đồng thời việc giải bài tập trước là cơ sở giúp HS giải bài tập sau. - Qua từng bài tập cụ thể, HS sẽ được rèn luyện những kỹ năng nào. - Nêu được những định hướng giúp HS thông qua hoạt động thực hành của mình tự chiếm lĩnh được kiến thức và tự giải được bài tập. - Gợi ý sử dụng bài tập: sau mỗi bài tập nên có phần gợi ý sử dụng để GV dễ vận dụng. Cụ thể bài tập này được sử dụng trong khâu nào của quá trình dạy học: dùng để đặt vấn đề, nghiên cứu kiến thức mới, củng cố, vận dụng hay dùng trong tự kiểm tra, đánh giá hoặc giao nhiệm vụ về nhà cho bài tập. 2. Xây dựng hệ thống bài tập chương “Dòng điện xoay chiều” theo hướng rèn luyện kĩ năng cho học sinh Trong thực tế giảng dạy tôi đã xây dựng được một hệ thống bài tập nhằm rèn luyện kĩ năng của học sinh như sau . 3. Bài tập về dòng điện xoay chiều Bài tập vật lý ở dạng này chỉ yêu cầu HS nắm được những nội dung cơ bản như: các đặc trưng của dòng điện xoay chiều,các mạch điện xoay chiều cơ bản,mạch R,L,C mắc nối tiếp và định luật Ôm cho từng đoạn mạch,công suất, máy biến áp, máy phát điện xoay chiều và động cơ không đồng bộ. Thông qua những bài tập này sẽ rèn Người viết: Chu Mạnh Hưng – Trường THPT Thanh Bình, Đồng Nai  Trang 5  Phương pháp giải một số dạng bài tập cơ bản và nâng cao – Phần dòng điện xoay chiều Vật lý 12 luyện cho HS kỹ năng thu thập thông tin từ những quan sát, xử lý những thông tin thu nhận được, giúp cho HS vận dụng những thông tin đó để giải thích và hiểu sâu sắc hơn những hiện tượng trong thực tiễn cuộc sống. III. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU - Đề tài nhằm giúp học sinh hình thành một hệ thống bài tập chương điện xoay chiều, phương pháp giải, công thức kết quả của một số bài tập khó đã được chứng minh trong sáng kiến, từ đó chủ động vận dụng các phương pháp này để giải các bài tập tương tự. Ngoài ra, qua việc giải bài tập còn giúp học sinh phát triển kỹ năng tư duy, kỹ năng giải bài tập, kỹ năng sử dụng máy tính để giải quyết nhanh gọn các bài tập điện xoay chiều Vật Lí 12, nhất là có thể giải nhanh chóng các bài toán trắc nghiệm trong chương này. NỘI DUNG CÁC DẠNG BÀI TẬP VỀ DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU DẠNG 1: TỪ THÔNG, SUẤT ĐIỆN ĐỘNG. -Xét một khung dây dẫn kín phẳng có N vòng, diện tích mỗi vòng S, khung quay đều với tốc độ góc ω quanh một trục vuông góc với từ trường đều B ur . Khi đó từ thông qua khung dây biến thiên theo thời gian: Φ= NBS.cos(ωt + φ) với φ = ( B ur , n ur ) lúc t = 0. với Φ 0 = NBS là từ thông cực đại qua khung (Wb) - Theo định luật cảm ứng điện từ, trong khung xuất hiện suất điện động cảm ứng: ε = - Φ ' t = NBSω.sin(ωt + φ) ⇒ e = E 0 cos(ωt + φ - π 2 ) với E 0 = NBSω là suất điện động cực đại (V) Điện áp ở hai đầu khung dây là u = U 0 cos(ωt + φ u ). Dòng điện xoay chiều trong mạch là i = I 0 cos( ωt + φ i ) Ví dụ 1: Một khung dây dẫn phẳng dẹt hình chữ nhật có 500 vòng dây, diện tích mỗi vòng là 220 cm 2 . Khung quay đều quanh một trục đối xứng nằm trong mặt phẳng của khung dây với tốc độ 50 vòng/giây, trong một từ trường đều có véctơ cảm ứng từ B ur vuông góc với trục quay và có độ lớn B = 2 5π T. Tìm suất điện động cực đại trong khung dây. * Hướng dẫn giải : Suất điện động cực đại trong khung E 0 = NBSω= 500. 2 5π . 0,022. 100π = 220 2 (V) Ví dụ 2: Một khung dây dẫn có 500 vòng dây quấn nối tiếp, diện tích mỗi vòng dây là S = 200 cm 2 . Khung dây được đặt trong từ trường đều B = 0,2 T. Lúc t = 0, thì véctơ pháp tuyến n ur của khung hợp với véctơ cảm ứng từ B ur một góc π 6 rad. Cho khung quay đều quanh trục ( ∆ ) vuông góc với B ur với tần số 40 vòng/s. Viết biểu thức suất điện động ở hai đầu khung dây. * Hướng dẫn giải : Tốc độ góc của khung ω = 2πf = 2π.40 = 80π (rad/s) Người viết: Chu Mạnh Hưng – Trường THPT Thanh Bình, Đồng Nai  Trang 6 ∆ ω α  Phương pháp giải một số dạng bài tập cơ bản và nâng cao – Phần dòng điện xoay chiều Vật lý 12 Biểu thức suất điện động trong khung dây e = NBSω.cos(ωt + φ - π 2 ) e = 500.0,2.0,02.80π.cos( 80πt + π 6 - π 2 ) ⇒ e = 160π.cos( 80πt - π 3 ) (V) Ví dụ 3: (ĐH 2011) Một máy phát điện xoay chiều một pha có phần ứng gồm bốn cuộn dây giống nhau mắc nối tiếp, suất điện động xoay chiều do máy phát ra có tần số 50 Hz và có giá trị hiệu dụng 100 2 (V). Từ thông cực đại qua mỗi vòng của phần ứng là 5 π (mWb). Số vòng dây trong mỗi cuộn dây của phần ứng là bao nhiêu ? * Hướng dẫn giải : Từ thông cực đại qua 1 vòng: 0 Φ (1) = BS Suất điện động cực đại của máy (4 cuộn dây) E 0 = NBSω = Nω 0 Φ (1) ⇒ N= 0 0(1) E ωΦ = 0(1) 2E ωΦ = 3 100 2 2 5 2π.50. 10 π − = 400 vòng Số vòng dây của mỗi cuộn dây: N 1 = N 4 = 100 vòng. Ví dụ 4: Một khung dây dẫn phẳng quay đều với tốc độ góc ω quanh một trục cố định nằm trong mặt phẳng khung dây, trong một từ trường đều có véctơ cảm ứng từ vuông góc trục quay của khung. Suất điện động trong khung có biểu thức e = E 0 cos(ωt + π 2 ) V. Tại thời điểm t = 0, véctơ pháp tuyến của mặt phẳng khung dây hợp với véctơ cảm ứng từ một góc bằng bao nhiêu ? Giải Ta có Φ = NBS.cos(ωt + φ) Suất điện động e = - Φ ’ = E 0 cos(ωt + φ - π 2 ) V (*) So sánh p/trình suất điện động tổng quát (*) và đề bài ⇒ φ - π 2 = π 2 ⇒ φ = π (rad) DẠNG 2: ĐẠI CƯƠNG VỀ DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU * Các công thức: Biểu thức của i và u: I 0 cos(ωt + ϕ i ); u = U 0 cos(ωt + ϕ u ). Độ lệch pha giữa u và i: ϕ = ϕ u - ϕ i . Các giá trị hiệu dụng: I = 0 2 I ; U = 0 2 U ; E = 0 2 E . Chu kì; tần số: T = 2 π ω ; f = 2 ω π . Trong 1 giây dòng điện xoay chiều có tần số f (tính ra Hz) đổi chiều 2f lần. * Bài tập minh họa: Người viết: Chu Mạnh Hưng – Trường THPT Thanh Bình, Đồng Nai  Trang 7  Phương pháp giải một số dạng bài tập cơ bản và nâng cao – Phần dòng điện xoay chiều Vật lý 12 Ví dụ 1: Dòng điện xoay chiều có cường độ i = 4cos120πt (A). Xác định cường độ hiệu dụng của dòng điện và cho biết trong thời gian 2 giây dòng điện đổi chiều bao nhiêu lần? * Hướng dẫn giải : Ta có: I = 0 2 I = 2 2 A; f = 2 ω π = 60 Hz. Trong 2 giây dòng điện đổi chiều 4f = 240 lần. Ví dụ 2: Dòng điện chạy qua một đoạn mạch có biểu thức i = I 0 cos100πt; (i tính bằng A, t tính bằng s). Trong khoảng thời gian từ 0 đến 0,02 s, xác định các thời điểm cường độ dòng điện có giá trị tức thời có giá trị bằng: a) 0,5 I 0 ; b) 2 2 I 0 . * Hướng dẫn giải : a) Ta có: 0,5I 0 = I 0 cos100πt  cos100πt = cos(± 3 π ) 100πt = ± 3 π + 2kπ  t = ± 1 300 + 0,02k; với k ∈ Z. Các nghiệm dương nhỏ hơn hoặc bằng 0,02 s trong 2 họ nghiệm này là t = 1 300 s và t = 1 60 s. b) Ta có: 2 2 I 0 = I 0 cos100πt  cos100πt = cos(± 4 π ) 100πt = ± 4 π + 2kπ  t = ± 1 400 + 0,02k; với k ∈ Z. Các nghiệm dương nhỏ hơn hoặc bằng 0,02 s trong 2 họ nghiệm này là t = 1 400 s và t = 7 400 s. Ví dụ 3: Tại thời điểm t, điện áp u = 200 2 cos(100πt - 2 π ) (V); (u tính bằng V, t tính bằng s) có giá trị là 100 2 V và đang giảm. Xác định điện áp này sau thời điểm đó 1 300 s. * Hướng dẫn giải : Tại thời điểm t: u = 100 2 = 200 2 cos(100πt - 2 π )  cos(100πt - 2 π ) = 1 2 = cos(± 3 π ). Vì u đang giảm nên ta nhận nghiệm (+)  100πt - 2 π = 3 π  t = 1 120 (s). Sau thời điểm đó 1 300 s, ta có: u = 200 2 cos(100π( 1 120 + 1 300 ) - 2 π ) = 200 2 cos 2 3 π = - 100 2 (V). Ví dụ 4: Điện áp xoay chiều giữa hai điểm A và B biến thiên điều hòa với biểu thức u = 220 2 cos(100πt + 6 π ) (V); (u tính bằng V, t tính bằng s). Tại thời điểm t 1 nó có giá trị tức thời u 1 = 220 V và đang có xu hướng tăng. Hỏi tại thời điểm t 2 ngay sau t 1 5 ms thì nó có giá trị tức thời u 2 bằng bao nhiêu? Người viết: Chu Mạnh Hưng – Trường THPT Thanh Bình, Đồng Nai  Trang 8  Phương pháp giải một số dạng bài tập cơ bản và nâng cao – Phần dòng điện xoay chiều Vật lý 12 * Hướng dẫn giải : Ta có: u 1 = 220 = 220 2 cos(100πt 1 + 6 π )  cos(100πt 1 + 6 π ) = 2 2 = cos(± 4 π ) . Vì u đang tăng nên ta nhận nghiệm (-)  100πt 1 + 6 π = - 4 π  t 1 = - 1 240 s  t 2 = t 1 + 0,005 = 0,2 240 s  u 2 = 220 2 cos(100πt 2 + 6 π ) = 220 V. DẠNG 3: TÌM MỘT SỐ ĐẠI LƯỢNG TRÊN CÁC LOẠI ĐOẠN MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU * Các công thức: Cảm kháng, dung kháng, tổng trở: Z L = ωL; Z C = 1 C ω ; Z = 2 CL 2 ) Z- (Z R + . Định luật Ôm: I = U Z = R U R = L L U Z = C C U Z . Góc lệch pha giữa u và i: tanϕ = L C Z Z R − . Công suất: P = UIcosϕ = I 2 R = 2 2 U R Z . Hệ số công suất: cosϕ = R Z . Điện năng tiêu thụ ở mạch điện: W = A = Pt. * Phương pháp giải: Để tìm các đại lượng trên đoạn mạch xoay chiều ta viết biểu thức liên quan đến các đại lượng đã biết và đại lượng cần tìm từ đó suy ra và tính đại lượng cần tìm. Trên đoạn mạch khuyết thành phần nào thì ta cho thành phần đó bằng 0. Nếu mạch vừa có điện trở thuần R và vừa có cuộn dây có điện trở thuần r thì điện trở thuần của mạch là (R + r). * Bài tập minh họa: Ví dụ 1: Nếu đặt vào hai đầu cuộn dây điện áp 1 chiều 9 V thì cường độ dòng điện trong cuộn dây là 0,5 A. Nếu đặt vào hai đầu cuộn dây điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng là 9 V thì cường độ hiệu dụng của dòng điện qua cuộn dây là 0,3 A. Xác định điện trở thuần và cảm kháng của cuộn dây. * Hướng dẫn giải : Ta có: R = 1C U I = 18 Ω; Z d = XC U I = 30 Ω; Z L = 22 RZ d − = 24 Ω. Ví dụ 2: Một điện trở thuần R = 30 Ω và một cuộn dây được mắc nối tiếp với nhau thành một đoạn mạch. Khi đặt điện áp không đổi 24 V vào hai đầu đoạn mạch này thì dòng điện đi qua nó có cường độ 0,6 A; khi đặt một điện áp xoay chiều tần số 50 Hz vào hai đầu đoạn mạch, thì dòng điện qua nó lệch pha 45 0 so với điện áp này. Tính độ tự cảm của cuộn dây, tổng trở của cuộn dây và tổng trở của cả đoạn mạch. * Hướng dẫn giải : Ta có: R + r = U I = 40 Ω  r = 10 Ω; L Z R r+ = tanϕ = 1  Z L = R + r = 40 Ω Người viết: Chu Mạnh Hưng – Trường THPT Thanh Bình, Đồng Nai  Trang 9  Phương pháp giải một số dạng bài tập cơ bản và nâng cao – Phần dòng điện xoay chiều Vật lý 12  L = 2 L Z f π = 0,127 H; Z d = 22 L Zr + = 41,2 Ω; Z = 22 )( L ZrR ++ = 40 2 Ω. Ví dụ 3: Một ấm điện hoạt động bình thường khi nối với mạng điện xoay chiều có điện áp hiệu dụng là 220 V, điện trở của ấm khi đó là 48,4 Ω. Tính nhiệt lượng do ấm tỏa ra trong thời gian một phút. * Hướng dẫn giải : Ta có: I = U R = 4,55 A; P = I 2 R = 2 U R = 1000 W; Q = Pt = 60000 J = 60 kJ. Ví dụ 4: Một đoạn mạch gồm điện trở thuần R, cuộn cảm thuần L và tụ điện C mắc nối tiếp. Cường độ dòng điện tức thời đi qua mạch có biểu thức i = 0,284cos120πt (A). Khi đó điện áp hiệu dụng giữa hai đầu điện trở, cuộn dây và tụ điện có giá trị tương ứng là U R = 20 V; U L = 40 V; U C = 25 V. Tính R, L, C, tổng trở Z của đoạn mạch và điện áp hiệu dụng giữa hai đầu đoạn mạch. * Hướng dẫn giải : Ta có: I = 0 2 I = 0,2 A; R = R U I = 100 Ω; Z L = L U I = 200 Ω; L = L Z ω = 0,53 H; Z C = C U I = 125 Ω; C = 1 C Z ω = 21,2.10 -6 F; Z = 2 CL 2 ) Z- (Z R + = 125 Ω; U = IZ = 25 V. Ví dụ 5: Đặt điện áp u = 100cos(ωt + 6 π ) (V) vào hai đầu đoạn mạch RLC thì dòng điện qua mạch là i = 2 cos(ωt + 3 π ) (A). Tính công suất tiêu thụ và điện trở thuần của đoạn mạch. * Hướng dẫn giải : Ta có: ϕ = ϕ u - ϕ i = - 6 π ; P = UIcosϕ = 50 3 W; R = 2 P I = 25 3 Ω. Ví dụ 6: Đặt điện áp u = 200 2 cos(100πt) (V) vào hai đầu đoạn mạch AB gồm hai đoạn mạch AM và MB mắc nối tiếp. Đoạn AM gồm điện trở thuần R mắc nối tiếp với cuộn cảm thuần L, đoạn MB chỉ có tụ điện C. Biết điện áp giữa hai đầu đoạn mạch AM và điện áp giữa hai đầu đoạn mạch MB có giá trị hiệu dụng bằng nhau nhưng lệch pha nhau 2 3 π . Tính điện áp hiệu dụng giữa hai đầu đoạn mạch AM. * Hướng dẫn giải : Ta có: AB U → = AM U → + MB U →  U 2 AB = U 2 AM + U 2 MB + 2U AM U MB cos( U → AM , U → MB ). Vì U AM = U MB và ( AM U → , MB U → ) = 2 3 π  U 2 AB = U 2 AM  U AM = U AB = 220 V. Ví dụ 7: Một đoạn mạch AB gồm hai đoạn mạch AM và MB mắc nối tiếp. Đoạn mạch AM có điện trở thuần R = 50 Ω nối tiếp với cuộn cảm thuần có L = 1 π H, đoạn mạch MB chỉ có tụ điện với điện dung thay đổi được. Đặt điện áp u = U 0 cos100πt (V) vào hai đầu đoạn mạch AB. Điều chỉnh điện dung của tụ đến giá trị C 1 sao cho điện Người viết: Chu Mạnh Hưng – Trường THPT Thanh Bình, Đồng Nai  Trang 10 [...]... cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch hoặc viết biểu thức điện áp giữa hai đầu một đoạn mạch ta tính giá trị cực đại của cường độ dòng điện hoặc điện áp cực đại tương ứng và góc lệch pha giữa điện áp và cường độ dòng điện rồi thay vào biểu thức tương ứng Người viết: Chu Mạnh Hưng – Trường THPT Thanh Bình, Đồng Nai  Trang 14  Phương pháp giải một số dạng bài tập cơ bản và nâng cao – Phần dòng điện xoay. .. thuần cảm có L = H, điện trở thuần R = 100 Ω và π 10−4 tụ điện có C = F Khi trong mạch có dòng điện i = 2 cosωt (A) chạy qua thì π Người viết: Chu Mạnh Hưng – Trường THPT Thanh Bình, Đồng Nai  Trang 17  Phương pháp giải một số dạng bài tập cơ bản và nâng cao – Phần dòng điện xoay chiều Vật lý 12 hệ số công suất của mạch là 2 Xác định tần số của dòng điện và viết biểu thức 2 điện áp giữa hai đầu... để đưa về dạng của bất đẳng thức Côsi hoặc dạng của tam thức bậc hai có chứa biến số để tìm cực trị Người viết: Chu Mạnh Hưng – Trường THPT Thanh Bình, Đồng Nai  Trang 18  Phương pháp giải một số dạng bài tập cơ bản và nâng cao – Phần dòng điện xoay chiều Vật lý 12 Sau khi giải các bài tập loại này ta có thể rút ra một số công thức sau để sử dụng khi cần giải nhanh các câu trắc nghiệm dạng này: U2...  Trang 11  Phương pháp giải một số dạng bài tập cơ bản và nâng cao – Phần dòng điện xoay chiều Vật lý 12 U 2 R1 U 2 R2 * Hướng dẫn giải : Ta có: P = 2 2 2  ZL = 2 = R1 + Z L R2 + Z L R1 R2 = 40 Ω U = 2 P ( R12 + Z L ) = 200 V R1 Ví dụ 11: Đặt điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng và tần số không đổi vào hai đầu đoạn mạch gồm biến trở R mắc nối tiếp với tụ điện có điện dung C Gọi điện áp hiệu dụng... đoạn mạch có R và C Người viết: Chu Mạnh Hưng – Trường THPT Thanh Bình, Đồng Nai  Trang 25  Phương pháp giải một số dạng bài tập cơ bản và nâng cao – Phần dòng điện xoay chiều Vật lý 12 Ví dụ 2: Đặt vào hai đầu đoạn mạch RLC một điện áp xoay chiều u = U 0cosωt thì dòng điện chạy trong mạch là i = I 0cos(ωt + π 6 ) Có thể kết luận được chính xác gì về điện trở thuần R, cảm kháng ZL và dung kháng ZC... Trang 24  Phương pháp giải một số dạng bài tập cơ bản và nâng cao – Phần dòng điện xoay chiều Vật lý 12 * Hướng dẫn giải :Ta có: ZL = ωL= 20 Ω; UCmax = 2 U R2 + Z L = U 3 R= R 2 Z L = 10 2 Ω 2 DẠNG 6: BÀI TOÁN NHẬN BIẾT CÁC THÀNH PHẦN TRÊN ĐOẠN MẠCH XOAY CHIỀU * Kiến thức liên quan: Các dấu hiệu để nhận biết một hoặc nhiều thành phần trên đoạn mạch xoay chiều (thường gọi là hộp đen): Dựa vào độ lệch... tơ cho đoạn mạch điện gồm các phần tử mắc nối tiếp thì chọn → → trục gốc ∆ trùng hướng với véc tơ biểu diễn cường độn dòng điện I (vì I giống nhau với mọi phần tử mắc nối tiếp) Người viết: Chu Mạnh Hưng – Trường THPT Thanh Bình, Đồng Nai  Trang 27  Phương pháp giải một số dạng bài tập cơ bản và nâng cao – Phần dòng điện xoay chiều Vật lý 12 * Phương pháp giải: Căn cứ vào điều kiện bài toán cho vẽ... hơn uC là DẠNG 10: BÀI TOÁN ĐỘ LỆCH PHA CỦA u1 SO VỚI u2 Cách 1: Sử dụng giản đồ véctơ (p /pháp vẽ nối tiếp) Người viết: Chu Mạnh Hưng – Trường THPT Thanh Bình, Đồng Nai  Trang 32  Phương pháp giải một số dạng bài tập cơ bản và nâng cao – Phần dòng điện xoay chiều Vật lý 12 Phương pháp này HS rất ít sử dụng, tuy nhiên dùng giản đồ véctơ để giải các bài toán liên quan đến độ lệch pha rất hay và ngắn... Trang 34  Phương pháp giải một số dạng bài tập cơ bản và nâng cao – Phần dòng điện xoay chiều Vật lý 12 * Hướng dẫn giải : uAB = 220 2 cos100πt (V) ⇒ UAB = 200 V Vẽ giản đồ véctơ UAB = UMB ⇒ ∆AMB là tam giác cân · Vì AMB = 1800 – 1200 = 60 ⇒ ∆AMB là tam giác đều ⇒ UAM = UAB = 200 V Ví dụ 3: Một cuộn dây có điện trở thuần r, độ tự cảm L ghép nối tiếp với một tụ điện có điện dung C vào nguồn hiệu điện thế... thiên :  Trang 35  Phương pháp giải một số dạng bài tập cơ bản và nâng cao – Phần dòng điện xoay chiều Vật lý 12 2 2 R 2 + ZC U R 2 + ZC Vậy khi ZL = thì hiệu điện thế UL(Max) = ZC R *Tương tự: tìm C để UC(Max) ta có kết quả: ZC = R 2 + Z2 L ZL thì hiệu điện thế UC(Max) = 2 U R 2 + ZL R Ví dụ 1: (ĐH 2011) Đặt điện áp xoay chiều uAB = U 2 cos(100πt) V vào hai đầu 1 5π (H) và tụ điện có điện dung C thay . 12 Năm học: 2014-2015 SƠ LƯỢC LÝ LỊCH KHOA HỌC –––––––––––––––––– I. THÔNG TIN CHUNG VỀ CÁ NHÂN 1. Họ và tên: Chu Mạnh Hưng 2. Ngày tháng năm sinh: 06/10/1981 3. Nam, nữ: nam 4. Địa chỉ: Ấp Phú. vòng/s. Viết biểu thức suất điện động ở hai đầu khung dây. * Hướng dẫn giải : Tốc độ góc của khung ω = 2πf = 2π.40 = 80π (rad/s) Người viết: Chu Mạnh Hưng – Trường THPT Thanh Bình, Đồng Nai  . ĐỘNG. -Xét một khung dây dẫn kín phẳng có N vòng, diện tích mỗi vòng S, khung quay đều với tốc độ góc ω quanh một trục vuông góc với từ trường đều B ur . Khi đó từ thông qua khung dây biến