SKKN hướng dẫn học sinh giải bài toán biện luận công suất dòng xoay chiều

HNG DN HC SINH GII BI TON BIN LUN CễNG SUT DềNG XOAY CHIU PHN I: M U I Lí DO CHN TI Mụn Vt lý l mt b phn khoa hc t nhiờn nghiờn cu v cỏc hin tng vt lý núi chung v in hc núi riờng Nhng thnh tu ca vt lý c ng dng vo thc tin sn xut v ngc li chớnh thc tin sn xut ó thỳc y khoa hc vt lý phỏt trin Vỡ vy hc vt lý khụng ch dn thun l hc lý thuyt vt lý m phi bit dng vt lý vo thc tin sn xut Do ú quỏ trỡnh ging dy ngi giỏo viờn phi rốn luyn cho hc sinh cú c nhng k nng, k xo v thng xuyờn dng nhng hiu bit ó hc gii quyt nhng thc tin t B mụn vt lý c a vo ging dy nh trng ph thụng nhm cung cp cho hc sinh nhng kin thc ph thụng, c bn, cú h thng H thng kin thc ny phi thit thc v cú tớnh k thut tng hp v c bit phi phự hp vi quan im vt lý hin i hc sinh cú th hiu c mt cỏch sõu sc nhng kin thc v ỏp dng cỏc kin thc ú vo thc tin cuc sng thỡ cn phi rốn luyn cho cỏc hc sinh nhng k nng nh : K nng gii bi tp, k nng o lng, quan sỏt .Bi vt lý vi t cỏch l mt phng phỏp dy hc, nú cú ý ngha ht sc quan trng vic thc hin nhim v dy v hc vt lý nh trng ph thụng Thụng qua vic gii tt cỏc bi vt lý hc sinh s cú c nhng k nng so sỏnh, phõn tớch, tng hp ú s gúp phn vic phỏt trin t ca hc sinh c bit bi vt lý giỳp hc sinh cng c kin thỳc cú h thng cng nh dng nhng kin thc ó hc vo vic gii quyt nhng tỡnh c th, lm cho b mụn tr nờn lụi cun, hp dn cỏc em hn Hin , xu th i mi ton din giỏo dc, o to : i mi v ni dung chng trỡnh,i mi v phng phỏp ging dy cng nh phng phỏp kim tra ỏnh giỏ kt qu, thi c i vi mụn vt lý kim tra ỏnh giỏ bng phng phỏp trc nghim khỏch quan im ỏng lu ý l vi phng phỏp ny ni dung kin thc kim tra tng i rng, ũi hi hc sinh phi hc k, nm vng ton b kin thc ca chng trỡnh, trỏnh hc t, hc lch v t dc kt qu tt vic kim tra, thi tuyn hc sinh khụng nhng phi nm vng kin thc m cũn phi cú phn ng nhanh i vi cỏc dng toỏn, c bit cỏc dng toỏn mang tớnh cht bin lun m cỏc em thng gp.Vi mong mun tỡm c phng phỏp gii cỏc bi toỏn trc nghim mt cỏch nhanh chúng, ng thi cú kh nng trc quan hoỏ t ca hc sinh v lụi cun c nhiu hc sinh tham gia vo quỏ trỡnh gii bi tp, cng nh giỳp mt s hc sinh khụng yờu thớch hoc khụng gii mụn vt lý cm thy n gin hn vic gii cỏc bi toỏn bin lun vt lý Bi toỏn bin lun núi chung v bi toỏn bin lun cụng sut dũng xoay chiu núi riờng l nhng bi toỏn khú i vi hc sinh , c vi hc sinh khỏ cng cn c hng dn Vỡ lý ú nờn tụi chn ti:HNG DN HC SINH GII BI TON BIN LUN CễNG SUT DềNG XOAY CHIU II MC CH NGHIấN CU - Lm quen vi cụng tỏc nghiờn cu khoa hc - Tỡm cho mỡnh mt phng phỏp to khụng khớ hng thỳ v lụi cun nhiu hc sinh tham gia gii cỏc bi lý, ng thi giỳp cỏc em t c kt qu cao cỏc k thi - Nghiờn cu phng phỏp gii bi vt lý vi quan im phự hp vi Phng phỏp Trc nghim khỏch quan III NHIM V NGHIấN CU Trong ti ny tụi ln lt gii quyt cỏc nhim v sau: - Tỡm hiu c s lý lun chung ca bi vt lý v phng phỏp bi vt lý nh trng ph thụng - a mt s dng toỏn bin lun in hỡnh v mt s bi toỏn tng quỏt - Vn dung cỏc bi toỏn tng quỏt gii mt s bi c th V PHNG PHP NGHIấN CU - Nghiờn cu lý thuyt - Gii cỏc bi dng VI GII HN TI -Trong gii hn ti tụi ch a phng phỏp gii dng toỏn bin lun cụng sut dũng xoay chiu - i tng ỏp dng :Tt c cỏc hc sinh lp 12 PHN II: NI DUNG I/ KIN THC LIấN QUAN : 1/ Nguyờn tc chung: tỡm cc tr ca mt biu thc no ú thỡ chỳng ta xut phỏt t cụng thc tng quỏt ca chỳng, thc hin cỏc phộp bin i theo quy tc nu t s v mu s u l i lng bin thiờn thỡ ch mt biu thc thay i (chia c t v mu cho t s chng hn ) 2/ Kin thc toỏn hc liờn quan: Bt ng thc Cauchy : Cho hai s khụng õm a, b ú Du bng xy a = b Hm s bc hai , vi a > t giỏ tr nh nht ti im nh lý vi ột: Phng trỡnh bc 2: ax + bx + c = cú nghim phõn bit x , x2 Ta cú : x1 + x2 = b c ; x1.x2 = a a II CC DNG TON BIN LUN CễNG SUT DềNG XOAY CHIU Nu U, R = const Thay i L hoc C, hoc iu kin P Max T U2 U2 P = R P = Z L = ZC Max R + (Z L ZC )2 R R C L : A B (Mch xy hin tng cng hng in v h s cụng sut cos = ) Nu L, C, , U = const Thay i R iu kin P T : P = I R P = P Max = Max U2 R p dng bt dng thc Cụ-si ta cú R + ( Z L ZC )2 U2 U2 = R = ZL- ZC Z = R cos = Z L ZC R Mch RrLC cú R thay i (hỡnh v) R Khi P AB Max = L, r A C B U U = R + r = Z L ZC Z L Z C 2( R + r ) Khi P R Max = U2 R = r + (Z L ZC )2 2( R + r ) Mch RrLC R bin i cho hai giỏ tr R1 R2 u cho cụng sut P < P Max T: U2 P = I (R + r) = ( R + r ) P0 ( R + r ) U ( R + r ) + P0 ( Z L Z C ) = ( R + r )2 + ( Z L ZC )2 U2 R + R + r = P0 Theo nh lớ Vi-ột ta cú : ( R + r )( R + r ) = ( Z Z ) 2 L C Mch RLC R bin i cho hai giỏ tr R1 R2 u cho cụng sut P < P Max T: P = I R = U2 R P R U R + P (Z L Z C )2 = 2 R + (Z L ZC ) Theo nh lớ Vi-ột ta cú : R1 + R2 = V R = R1 R2 thỡ P Max = U2 ; P R1 R2 = ( Z L Z C ) U2 R1 R2 III/CC BI TON TNG QUT V CC V D VN DNG: BI TON TNG QUT Cho mch in xoay chiu RLC ú R cú thay i c (R cũn c gi l bin tr) Tỡm ca R : a Cng hiu dng I ca mch t giỏ tr cc i, (nu cú) b Cng hiu dng I ca mch t giỏ tr cc tiu, (nu cú) c in ỏp hiu dng hai u R t cc i, (nu cú) d in ỏp hiu dng hai u R t cc tiu, (nu cú) e Cụng sut ta nhit trờn in tr R t cc i th giỏ tr * Hng dn gii: a Cng hiu dng vy R = thỡ Imax v giỏ tr b Vy R rt ln thỡ cng dũng in rt nh v gim dn v 0, (ỳng vi khỏi nim in tr : cho bit kh nng cn tr s di chuyn ca cỏc in tớch, tc l cn tr dũng in) c in ỏp hiu dng hai u in tr l: d Ta cú: e Cụng sut ta nhit trờn R (cng l trờn ton mch): vi ( Z ZC ) y = R+ L R p dng bt ng thc Cauchy ta cú: Du bng xy : Khi ú cụng sut cc i ca mch : Vy mch in xoay chiu RLC cú R thay i t cụng sut ta nhit trờn R cc i: Pmax U2 U2 = = R = Z L Z C ymin Z L Z C Chỳ ý: Trong trng hp Pmax thỡ h s cụng sut ca mch ú l Thụng thng mch in cú R thay i thỡ bi thng yờu cu tỡm R Pmax nờn cỏc em chỳ ý trng hp ny hn Vớ d 1: Cho mch in RLC, R cú th thay i c, in ỏp hai u mch l: Tỡm R : a Mch tiờu th cụng sut P = 90W v vit biu thc ca cng hiu dng mch ú b Cụng sut ta nhit trờn mch cc i Pmax v tớnh giỏ tr Pmax * Hng dn gii: Ta cú: a Cụng sut ca mch tiờu th chớnh l cụng sut ta nhit trờn in tr R: Vi lch pha ca u va i tha : Biu thc cng dũng in l Vi : lch pha ca u va i tha : Biu thc cng dũng in l : vi ( Z ZC ) y = R+ L R b p dng bt ng thc Cauchy ta cú: Du bng xy : Khi ú cụng sut cc i ca mch : Vy R = 75 thỡ Pmax = 150W * Nhn xột : Trong mch in RLC m cun dõy cú thờm in tr hot ng r thỡ ta cú th tỡm cụng sut mch cc i v cụng sut ta nhit trờn R cc i Cụng sut ta nhit P trờn ton mch cc i: (Z Z ) vi y = ( R + r ) + L C p dng bt ng thc Cauchy ta cú: ( R + r) Du bng xy : Khi ú cụng sut cc i ca mch Vy mch in xoay chiu RLC cú R thay i v cun dõy khụng thun cm t cụng sut ta nhit trờn ton mch t giỏ tr cc i Pmax = U2 U2 = R = Z L Z C r Ymin Z L Z C Cụng sut ta nhit trờn in tr R, (PR) cc i: vi (R y= + 2Rr + r R ) +(Z L ZC ) R p dng bt ng thc Cauchy ta cú: Du bng xy : Khi ú cụng sut cc i ca mch : Vy mch in xoay chiu RLC cú R thay i v cun dõy khụng thun cm t cụng sut ta nhit trờn R cc i : Pmax = U2 U2 = Ymin 2r + r + ( Z Z ) R = r + ( Z L Z C ) L C Vớ d 2: Cho mch in xoay chiu gm cun dõy cú r = 50, L = in cú in dung C = H v t 10 104 F v in tr thun R thay i c Tt c c mc ni tip vi nhau, ri t vo hai u on mch cú hiu in th xoay chiu u = 100 2cos100 t ( V ) Tỡm R : a H s cụng sut ca mch l b Cụng sut ta nhit trờn ton mch t cc i Tớnh giỏ tr cc i ú c Cụng sut ta nhit trờn in tr R cc i Tớnh giỏ tr cc i ca cụng sut ú * Hng dn gii: Ta cú a H s cụng sut ca mch l : Thay s ta c : Gii phng trỡnh trờn ta c cỏc nghim R cn tỡm b Cụng sut tiờu th trờn on mch t giỏ tr cc i : Khi ú cụng sut cc i ca mch : c Ta cú cụng suõt ta nhit trờn R l: vi : p dng bt ng thc Cauchy ta cú: Du bng xy Khi ú cụng sut cc i ca mch: BI TON TNG QUT Cho mch in RLC cú R thay i in ỏp hiu dng hai u mch in l U Khi R = R1 v R = R2 thỡ mch tiờu th cựng mt cụng sut (hay P1 = P2 ) Chng minh rng: a R1.R2 = ( Z L Z C ) U2 b Cụng sut tiờu th : P = R1 + R2 * Hng dn gii: a Theo gi thit ta cú P1 = P2 b Ta cú Vy mch RLC cú R thay i m R = R1 v R = R2 thỡ P1 = P2 s tha Vớ d 1: (i hc 2009) t in ỏp xoay chiu cú giỏ tr hiu dng khụng i vo hai u on mch gm bin tr R mc ni tip vi t in Dung khỏng ca t in l 100 Khi iu chnh R thỡ ti hai giỏ tr R1 v R2 cụng sut tiờu th ca on mch nh Bit in ỏp hiu dng gia hai u t in R = R1 bng hai ln in ỏp hiu dng gia hai u t in R = R2 Cỏc giỏ tr R1 v R2 l: A R1 = 50, R2 = 100 B R1 = 40, R2 = 250 C R1 = 50, R2 = 200 D R1 = 25, R2 = 100 * Hng dn gii: Theo gi thit ta cú P1 = P2 (1) Mt khỏc, gi U1C l in ỏp t in R = R1 v U2C l in ỏp t in R = R2 Khi ú theo bi ta c : Li cú : , (2) Gii (1) v (2) ta c R1 = 50, R2 = 200 Vớ d 2: Mt mch in gm mt t in C, mt cun cm L thun cm khỏng v mt bin tr R c mc ni tip t vo hai u mch in mt hiu in th xoay chiu Bit rng ng vi hai giỏ tr ca bin tr: R = 18 v R2 = 32 thỡ cụng sut tiờu th P trờn on mch l nh Cụng sut P ca on mch cú th nhn giỏ tr no cỏc giỏ tr sau? * Hng dn gii: Theo chng minh cụng thc trờn ta c BI TON TNG QUT Cho mch in xoay chiu RLC ú L cú th thay i c Tỡm giỏ tr ca L : a Cng hiu dng I ca mch t giỏ tr cc i b Cụng sut ta nhit ca mch t cc i Tớnh giỏ tr Pmax c in ỏp hiu dng hai u L t cc i * Hng dn gii: a Cng hiu dng : vy L = U thỡ Imax v giỏ tr I max = C R b Cụng sut ta nhit trờn mch Do R khụng i nờn Giỏ tr c in ỏp hiu dng hai u cun cm l: 10 2 R ZC 2 2 Vi y = + ữ , t = x y = R x + ( Z C x ) = R + Z C x 2ZC x + ZL ZL ZL ( ) 2 Do h s a = ( R + Z C ) > hm s y t giỏ tr nh nht khi: Khi ú giỏ tr nh nht ca hm s y l: Vy U Lmax = R + Z c2 U R + Z c2 ZL = Zc R Vớ d 1: Cho mch in nh hỡnh v Trong ú R = 100 3; C = 104 F Cun dõy thun cm cú t cm L thay i c in ỏp gia hai u on mch l u = 200cos(100t) (V) Xỏc nh t cm ca cun dõy cỏc trng hp sau: a H s cụng sut ca mch cos = b H s cụng sut ca mch cos = c in ỏp hiu dng trờn cun cm L l cc i * Hng dn gii: Ta cú a H s cụng sut b.Khi c Theo chng minh trờn ta c 11 thỡ in ỏp hiu dng hai u L t cc i Giỏ tr cc i: Vớ d 2: Cho mch in RLC, L cú th thay i c, in ỏp hai u mch l u = 170 2cos100 t ( V ) Cỏc giỏ tr R = 80; C = 104 F Tỡm L : a Mch cú cụng sut cc i Tớnh Pmax b Mch cú cụng sut P = 80W c in ỏp hiu dng gia hai u L t cc i Tớnh giỏ tr cc i ú * Hng dn gii: Ta cú a Cụng sut ca mch P = I2.R Do R khụng i nờn: Pmax Imax ZL= ZC = 200 L= b P = I R = 200 U 1702 H Khi ú : Pmax= R.I 2max = = W R 80 U2 1702.80 R = 80 = 80 ZL= 350 v ZL=50 Z2 802 + ( Z L 200 ) T ú ta tỡm c hai giỏ tr ca L tha bi l c in ỏp hiu dng hai u L t cc i Giỏ tr cc i PHN BA: KT QU NGHIấN CU Ln u tiờn chuyờn c ỏp dng i vi lp 12 A2, sau ú kim tra kho sỏt hai lp 12A1 v 12A2 ca trng , ú 12 A2 c hc theo chuyờn Lp 12 A1 hc theo hng truyn thng Kt qu thu c nh sau: Kt qu kho sỏt 12 TB tr lờn Gii Khỏ TB Yu Lp thc nghim 12A2 (34 hs) Lp i chng 73,9% 17,4% 21,74% 34,76% 26,1% 12A1(40hs) 52,1% 10,86% 15,2% 26% 47,9% Sau kho sỏt chuyờn ó c ỏp dng i tr cho hc sinh lp 12 v ó c t chuyờn mụn ỏnh giỏ cao PHN BN: KT LUN T kt qu nghiờn cu trờn tụi ó rỳt nhng bi hc kinh nghim sau: - vic phõn dng bi v hng dn hc sinh nhn dng v gii bi mang li kt qu tng i tt , phự hp vi vic i mi phng phỏp ging dy, phng phỏp thi c theo hng trc nghim khỏch quan - Vic phõn loi cỏc dng bi v hng dn hc sinh lm tt cỏc dng bi ó giỳp cho giỏo viờn nm vng mc tiờu , chng trỡnh t ú nõng cao cht lng ging dy mụn vt lý Giỳp giỏo viờn khụng ngng tỡm tũi, sỏng to nhng phng phỏp phõn loi v gii bi phự hp vi i tng hc sinh, t ú nhm nõng cao trỡnh chuyờn mụn v nghip v ca ngi giỏo viờn MT S KIN NGH Vic dy hc mụn vt lý trng ph thụng l rt quan trong, giỳp cỏc em bit t logic, bit phõn tớch, tng hp cỏc hin tng cuc sng Vỡ vy giỏo viờn ging dy mụn vt lý cn khụng ngng hc hi, sỏng to tỡm nhng phng phỏp ging dy phự hp nht vi tng i tng hc sinh i vi bn thõn tụi kinh nghim nghiờn cu khoa hc cha nhiu nờn ti ny cũn nhiu khim khuyt, mong cỏc ng nghip tip tc nghiờn cu, b sung ti cú th t c kt qu cao hn Tụi xin chõn thnh cm n PHN NM : DANH MUẽC THAM KHAO 1/ Sỏch giỏo khoa Vt lý 12 Nõng cao - Nh xut bn giỏo dc 2011 2/ Sỏch giỏo khoa Vt lý 12 C bn - Nh xut bn giỏo dc 2011 3/ Sỏch bi Vt lý 12 Nõng cao -Nh xut bn giỏo dc 2011 4/ Sỏch bi Vt lý 12 C bn -Nh xut bn giỏo dc 2011 13 5/Gii toỏn Vt lý ca tỏc gi Bựi Quang Hõn 14 [...]... cho học sinh lớp 12 và đã được tổ chuyên môn đánh giá cao PHẦN BỐN: KẾT LUẬN Từ kết quả nghiên cứu trên tôi đã rút ra những bài học kinh nghiệm sau: - việc phân dạng bài tập và hướng dẫn học sinh nhận dạng và giải bài tập mang lại kết quả tương đối tốt , phù hợp với việc đổi mới phương pháp giảng dạy, phương pháp thi cử theo hướng trắc nghiệm khách quan - Việc phân loại các dạng bài tập và hướng dẫn học. .. thay đổi được, điện áp hai đầu mạch là u = 170 2cos100π t ( V ) Các giá trị R = 80Ω; C = 10−4 F Tìm L để: 2π a Mạch có công suất cực đại Tính Pmax b Mạch có công suất P = 80W c Điện áp hiệu dụng giữa hai đầu L đạt cực đại Tính giá trị cực đại đó * Hướng dẫn giải: Ta có a Công suất của mạch P = I2.R Do R không đổi nên: Pmax ⇔ Imax ⇔ ZL= ZC = 200 Ω ⇒ L= 2 b P = I R = 200 ⇔ 2 U 2 1702 H Khi đó : Pmax=... được Điện áp giữa hai đầu đoạn mạch là u = 200cos(100πt) (V) Xác định độ tự cảm của cuộn dây trong các trường hợp sau: a Hệ số công suất của mạch cosφ = 1 b Hệ số công suất của mạch cosφ = 3 2 c Điện áp hiệu dụng trên cuộn cảm L là cực đại * Hướng dẫn giải: Ta có a Hệ số công suất b.Khi c Theo chứng minh trên ta được khi 11 thì điện áp hiệu dụng hai đầu L đạt cực đại Giá trị cực đại: Ví dụ 2: Cho mạch... bài tập và hướng dẫn học sinh làm tốt các dạng bài tập đã giúp cho giáo viên nắm vững mục tiêu , chương trình từ đó nâng cao chất lượng giảng dạy môn vật lý Giúp giáo viên không ngừng tìm tòi, sáng tạo những phương pháp phân loại và giải bài tập phù hợp với đối tượng học sinh, từ đó nhằm nâng cao trình độ chuyên môn và nghiệp vụ của người giáo viên MỘT SỐ KIẾN NGHỊ Việc dạy học môn vật lý trong trường... 802 + ( Z L − 200 ) Từ đó ta tìm được hai giá trị của L thỏa mãn đề bài là c Điện áp hiệu dụng hai đầu L đạt cực đại khi Giá trị cực đại PHẦN BA: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Lần đầu tiên chuyên đề được áp dụng đối với lớp 12 A2, sau đó kiểm tra khảo sát hai lớp 12A1 và 12A2 của trường , trong đó 12 A2 được học theo chuyên đề Lớp 12 A1 học theo hướng truyền thống Kết quả thu được như sau: Kết quả khảo sát 12... biết tư duy logic, biết phân tích, tổng hợp các hiện tượng trong cuộc sống Vì vậy giáo viên giảng dạy môn vật lý cần không ngừng học hỏi, sáng tạo để tìm ra những phương pháp giảng dạy phù hợp nhất với từng đối tượng học sinh Đối với bản thân tôi kinh nghiệm nghiên cứu khoa học chưa nhiều nên trong đề tài này còn nhiều khiếm khuyết, mong các đồng nghiệp tiếp tục nghiên cứu, bổ sung để đề tài có thể đạt... 1/ Sách giáo khoa Vật lý 12 Nâng cao - Nhà xuất bản giáo dục 2011 2/ Sách giáo khoa Vật lý 12 Cơ bản - Nhà xuất bản giáo dục 2011 3/ Sách bài tập Vật lý 12 Nâng cao -Nhà xuất bản giáo dục 2011 4/ Sách bài tập Vật lý 12 Cơ bản -Nhà xuất bản giáo dục 2011 13 5 /Giải toán Vật lý tập 2 của tác giả Bùi Quang Hân 14 ... TI -Trong gii hn ti tụi ch a phng phỏp gii dng toỏn bin lun cụng sut dũng xoay chiu - i tng ỏp dng :Tt c cỏc hc sinh lp 12 PHN II: NI DUNG I/ KIN THC LIấN QUAN : 1/ Nguyờn tc chung: tỡm cc... mch : Vy mch in xoay chiu RLC cú R thay i v cun dõy khụng thun cm t cụng sut ta nhit trờn R cc i : Pmax = U2 U2 = Ymin 2r + r + ( Z Z ) R = r + ( Z L Z C ) L C Vớ d 2: Cho mch in xoay chiu gm... ó c ỏp dng i tr cho hc sinh lp 12 v ó c t chuyờn mụn ỏnh giỏ cao PHN BN: KT LUN T kt qu nghiờn cu trờn tụi ó rỳt nhng bi hc kinh nghim sau: - vic phõn dng bi v hng dn hc sinh nhn dng v gii bi