Cách giải các dạng bài toán liên quan đến độ lệch pha trong điện xoay chiều thuộc chương trình vật lý 12 thpt

Trờng THPT Thạch Thành kinh nghiệm Sáng kiến MC LC Trang A PHN M U I Lý chn ti II Mc ớch nghiờn cu III i tng nghiờn cu IV Phng phỏp nghiờn cu V.Nhim v B PHN NI DUNG I C s lớ thuyt II Phng phỏp gii II.1 Phng phỏp i s II.2 Phng phỏp gin vộct Phng phỏp vộct trt Phng phỏp vộct buc III Cỏc dng bi III Dng III Dng 17 III.3 Dng 19 IV.Kim nghim 23 C KT LUN V KIN NGH 24 TI LIU THAM KHO 25 GV: Nguyễn văn bình Vật lý Môn Trờng THPT Thạch Thành kinh nghiệm Sáng kiến A PHN M U I- Lí DO CHN TI: Theo thi gian, s phỏt trin khoa hc k thut ngy cng t c nhng thnh tu to ln; nhng kin thc khoa hc ngy cng sõu v rng hn Khoa hc k thut ó cú nhng tỏc ng quan trng gúp phn lm thay i b mt ca xó hi loi ngi, nht l nhng ngnh khoa hc k thut cao Cng nh cỏc mụn khoa hc khỏc, Vt lý hc l b mụn khoa hc c bn, lm c s lý thuyt cho mt s mụn khoa hc ng dng mi ngy S phỏt trin ca Vt lý hc dn ti s xut hin nhiu ngnh k thut mi: K thut in, k thut in t, t ng hoỏ v iu khin hc, cụng ngh thụng tin Do cú tớnh thc tin, nờn b mụn Vt lý cỏc trng ph thụng l mụn hc mang tớnh hp dn Tuy vy, Vt lý l mt mụn hc khú vỡ c s ca nú l toỏn hc Bi vt lý rt a dng v phong phỳ Trong phõn phi chng trỡnh hc trng THPT s tit bi tõp li hi ớt so vi nhu cu cn cng c kin thc cho hc sinh Chớnh vỡ th, phi lm th no tỡm phng phỏp tt nht nhm to cho hc sinh nim say mờ yờu thớch mụn hc ny Giỳp hc sinh vic phõn loi cỏc dng bi v hng dn cỏch gii l rt cn thit Vic lm ny rt cú li cho hc sinh thi gian ngn ó nm c cỏc dng bi tp, nm c phng phỏp gii v t ú cú th phỏt trin hng tỡm tũi li gii mi cho cỏc dng bi tng t Trong yờu cu v i mi giỏo dc v vic ỏnh giỏ hc sinh bng phng phỏp trc nghim khỏch quan thỡ hc sinh nm c dng bi v phng phỏp gii s giỳp cho hc sinh nhanh chúng tr li c bi Trong cu trỳc thi i hc thỡ phn Dũng in xoay chiu chim khong t n 10 cõu tng s 50 cõu trc nghim Chỳng ta ó bit rng chng trỡnh Vt lý lp 12, bi v in xoay chiu l phc v khú Tụi nhn thy hc sinh thng rt lỳng tỳng vic tỡm cỏch gii cỏc dng bi toỏn ny Xut phỏt t thc trng trờn, tụi ó chn ti: CCH GII CC DNG BI TON LIấN QUAN N LCH PHA TRONG IN XOAY CHIU THUC CHNG TRèNH VT Lí 12 THPT ti ny nhm giỳp hc sinh khc sõu nhng kin thc lớ thuyt, cú mt h thng bi v phng phỏp gii chỳng, giỳp cỏc em cú th nm c cỏch gii v t ú ch ng dng cỏc phng phỏp ny lm bi T ú hoc sinh cú thờm k nng v cỏch gii cỏc bi Vt lớ, cng nh giỳp cỏc em hc sinh cú th nhanh chúng gii cỏc bi toỏn trc nghim v bi in xoay chiu phong phỳ v a dng GV: Nguyễn văn bình Vật lý Môn Trờng THPT Thạch Thành kinh nghiệm Sáng kiến Hin ti cng cú nhiu sỏch tham kho cng ó trỡnh by v ny cỏc gúc khỏc chuyờn ny trỡnh by vic phõn loi cỏc dng bi v hng dn cỏch gii cú tớnh h thng vi nhng chỳ ý giỳp cỏc em nm sõu sc cỏc liờn quan Vic lm ny rt cú li cho hc sinh thi gian ngn ó nm c cỏc dng bi nm c phng phỏp gii v t ú cú th phỏt trin hng tỡm tũi li gii mi cho cỏc bi tng t II MC CH NGHIấN CU: Vi dung lng kin thc nhiu m dung lng thi gian ngn , hc sinh khú cú th nm c v hiu c ton b kin thc c bn, ý ngha vt lý v chc chn s gp khú khn dng kin thc ú vo gii bi Tụi thc hin ti ny vi mc ớch giỳp khc sõu kin thc cho hc sinh v ý ngha vt lý ca lý thuyt c th c thc hin giỏo viờn cựng hc sinh phõn bit c cỏc dng bi v dng phng phỏp chung ca tng dng m ti xõy dng Giỳp hc sinh thỏo g khú khn trờn v lm quen vi cỏc cụng thc gii nhanh v nhng dng bi toỏn liờn quan n lch pha in xoay chiu Tham kho v h thng kin thc tng quỏt ca ti ch thờm cho hc sinh k nng lm bi theo cỏc dng ó cp giỳp thờm phng phỏp gii bi vt lý 12 mt cỏch phong phỳ c bit thun li lm dng trc nghim Hc sinh cú th dng ti ụn v luyn thi tt nghip ph thụng cng nh i hc, cao ng, trung hc chuyờn nghip III I TNG, KHCH TH NGHIấN CU: i tng nghiờn cu: Phng phỏp gii cỏc bi toỏn liờn quan n lch pha in xoay chiu Khỏch th nghiờn cu: Quỏ trỡnh ỏp dng ch : lch pha mch in xoay chiu IV PHNG PHP NGHIấN CU: Xỏc nh v nhn thc cỏch gii cỏc bi toỏn liờn quan n lch pha mch in xoay chiu chng trỡnh vt lý 12 THPT nh hng cho hc sinh vic rốn luyn k nng dng Nm li mt cỏch k lng v c s lý thuyt v pha, lch pha mch in xoay chiu, chỳ ý n mt s dng bi c th Mi dng bi thỡ phi nm lý thuyt gỡ, phng phỏp gii nh th no, trờn c s lý thuyt ca sỏch giỏo khoa vt lý 12 v kin thc b sung, nhm mc ớnh giỳp hc sinh h thng kin thc v rốn luyn k nng tớnh nhanh, ỏp ng theo hng lm bi trc nghim C th h thng kin thc chung ca chng, phõn dng bi tp, b sung kin thc, phng phỏp v k nng gii dng bi ny Trong gii phỏp thc hin mi dng bi cú a phng phỏp chung, kin thc cn nh, vớ d minh ha, hng dn lc gii nhng bi minh v a mt s bi t gii GV: Nguyễn văn bình Vật lý Môn Trờng THPT Thạch Thành kinh nghiệm Sáng kiến Yờu cu ti thiu l hc sinh phi nm c kin thc c bn ca chng, hiu c bi gii minh ha, nm c phng phỏp chung ca tng dng bi V NHIM V: a h thng kin thc v cỏc phng phỏp gii nhanh cỏc dng bi ca phn lch pha mch in xoay chiu thuc chng trỡnh Vt lý lp 12 Giỳp cỏc bn hc sinh nm vng kin thc v khc phc c nhng sai sút ca mỡnh gii bi phn ny ng thi, giỳp cỏc bn hc sinh hiu rừ hn v cỏc dng bi v phng phỏp gii ca tng dng Nhm mang li cho cỏc bn hc sinh kt qu cao cỏc kỡ i hc, cao ng, trung cp chuyờn nghip B PHN NI DUNG I.C S Lí THUYT: 1.Tng tr: Z = R + ( Z L ZC ) R : điện trở t ơng đơng đoạn mạch y cảm ZL :Cảmkháng t ơng đơng cuộn dâ Z : Dung kháng điện dung t ơng đơng C 2.Gúc lch pha gia hiu in th so vi dũng in Z L ZC ( = u i ) R ZL ZC > 0: > o (hiệu điện thếnhanh pha dòng điện) ZL ZC < 0: < o (hiệu điện thếchậm pha dòng điện) Z Z = 0: = o (hiệu điện thếcù ng pha vớ i dòng điện) C L tg = 3.Cỏc biu thc ca giỏ tr tc thi Nu i = I0 cos t : Biu thc ca hiu in th tc thi : Nu cú u = U cos t : Biu thc ca dũng in tc thi : u = U cos(t + ) i = I0 cos(t ) ( U0 = ZI0 ) U0 I0 = Z ữ 4.Cụng sut H s cụng sut Cụng sut : P = UI cos = RI H s cụng sut : cos = P R = UI Z II.PHNG PHP GII: II.1 Phng phỏp i s: GV: Nguyễn văn bình Vật lý Môn Trờng THPT Thạch Thành kinh nghiệm + tan = U L UC Z L ZC Hay tan = U R R Sáng kiến Thng dựng cụng thc ny vỡ cú du ca , + cos = R Z bit du ca + sin = Hay cos = UR P ; cos = ; Lu ý cụng thc ny khụng cho U UI Z L ZC U U ; hay sin = L C Z U U U U U U C MN R L + Kt hp vi cỏc cụng thc nh lut ụm : I = R = Z = Z = Z = Z L C MN + Lu ý: Xột on mch no thỡ ỏp dng cụng thc cho on mch ú + Nu on mch cựng pha: tan = tan + Nu on mch vuụng pha: tan 1.tan = II.2 Phng phỏp gin vộc t: Phng phỏp vộc t trt V gin vộc t theo phng phỏp vộc t trt gm cỏc bc nh sau (Xem hỡnh b): + Chn trc ngang l trc dũng in, im u mch lm gc (ú l im A) + V ln lt cỏc vộc t: AM, MN, NB ni uụi theo nguyờn tc: R - i ngang, L - i lờn, C - i xung + Ni A vi B thỡ vộc t AB biu din hiu in th u AB Tng t, vộc t AN biu din hiu in th uAN, vộc t MB biu din hiu in th uNB Mt s im cn lu ý: + Cỏc hiu in th trờn cỏc phn t c biu din bi cỏc vecto m ln ca cỏc vecto t l vi hiu in th hiu dng ca nú + lch pha gia cỏc hiu in th l gúc hp bi gia cỏc vecto tng ng biu din chỳng lch pha gia hiu in th v cng dũng in l gúc hp bi vecto biu din nú vi trc I Vộc t nm trờn (hng lờn trờn) s nhanh pha hn vộc t nm di (hng xung di) + Nu cun dõy khụng thun cm (trờn on AM cú c L v r (Xem hỡnh a di õy)) thỡ U AB = U L + U r + U R + U C ta v L trc nh sau: L - i lờn, r - i ngang, R - i ngang v C - i xung (xem hỡnh b) hoc v r trc nh sau: r - i ngang, L - i lờn, R - i ngang v C - i xung (Xem hỡnh c) + Nu mch in cú nhiu phn t (Xem hỡnh d) thỡ ta cng v c gin mt cỏch n gin nh phng phỏp ó nờu (Xem hỡnh e) + Gúc hp bi hai vec t a b l gúc BAD (nh hn 1800) Vic gii cỏc bi toỏn l nhm xỏc nh ln GV: Nguyễn văn bình Vật lý Môn Trờng THPT Thạch Thành kinh nghiệm Sáng kiến cỏc cnh v cỏc gúc ca cỏc tam giỏc hoc t giỏc, nh cỏc h thc lng tam giỏc vuụng, cỏc h thc lng giỏc, cỏc nh lớ hm s sin, hm s cos v cỏc cụng thc toỏn hc + Trong toỏn hc mt tam giỏc s gii c nu bit trc (hai cnh mt gúc, hai gúc mt cnh, ba cnh) s yu (ba gúc v ba cnh) lm iu ú ta s dng cỏc nh lớ hm s sin v nh lớ hm s cosin (xem hỡnh di) b c a sin A = sin B = sin C 2 a = b + c 2bc cos A b = c + a 2ca cos B c = a + b 2ab cos C Tỡm trờn gin vộct tam giỏc bit trc ba yu t (hai cnh mt gúc, hai gúc mt cnh), sau ú gii tam giỏc ú tỡm cỏc yu t cha bit, c tip tc nh vy cho cỏc tam giỏc cũn li di cnh ca tam giỏc trờn gin biu th hiu in th hiu dng, ln gúc biu th lch pha Phng phỏp vộc t buc: V gin vộc t theo phng phỏp vộc t buc gm cỏc bc nh sau: + Chn trc ngang l trc dũng in, im O lm gc + V ln lt cỏc vộc t: U R , U L U C cựng chung mt gc O theo nguyờn tc: U R - trựng vi I , U L sm hn I l , U C - tr hn I l 2 + Cng hai vộc t cựng phng ngc chiu U L U C trc sau ú cng tip vi vộc t U R theo quy tc hỡnh bỡnh hnh (xem hỡnh trờn) + Chỳ ý n mt s h thc tam giỏc vuụng: a = b + c 1 = + b c h h = b'.c' III.CC DNG BI TP GV: Nguyễn văn bình Vật lý Môn Trờng THPT Thạch Thành kinh nghiệm Sáng kiến III.1.Dng : lch pha-lp biu thc giỏ tr tc thi ca hiu in th v cng dũng in 1.Túm tt lý thuyt a.on mch ch cú cun thun cm L: uL nhanh pha hn i: , = u i = I= U U I0 = vi ZL = L l cm khỏng v ZL ZL Lu ý: Cun thun cm L cho dũng in khụng i i qua hon ton (khụng cn tr) b on mch ch cú t in C: uC chm pha hn i I= , = u i = 2 U U I0 = vi Z C = v l dung khỏng ZC ZC C Lu ý: T in C khụng cho dũng in khụng i i qua (cn tr hon ton) c on mch RLC khụng phõn nhỏnh Z = R + ( Z L Z C ) U = U R2 + (U L U C ) U = U 02R + (U L U 0C ) Z L ZC Z ZC R ;sin = L ; cos = vi R Z Z 2 + Khi ZL > ZC hay > > thỡ u nhanh pha hn i LC + Khi ZL < ZC hay < < thỡ u chm pha hn i LC + Khi ZL = ZC hay = = thỡ u cựng pha vi i LC U Lỳc ú IMax = gi l hin tng cng hng dũng in R tg = Lu ý: Quy tc chng chp pha : Nu on AM cú lch pha so vi i l AM tc l AM = u i Nu on BN cú d lch pha so vi i l BN tc l BN = u i ú ta cú cụng thc chng pha nh sau: AM BN AM = AM BN = (AM i ) (BN i ) BN d Cỏc loi mch in c bit: Mch in khuyt mt cỏc phn t Cú ba loi mch in xoay chiu m khuyt mt cỏc phn t R, L, C Cỏc cụng thc tớnh toỏn vi cỏc loi mch ny cng tng t nh mch in RLC nhng cỏc cụng thc khuyt phn t no thỡ ta cho giỏ tr liờn quan n phn t ú bng GV: Nguyễn văn bình Vật lý Môn Trờng THPT Thạch Thành kinh nghiệm Sáng kiến Mch in R, C - in ỏp hai u mch : U RC = U R2 + U C2 , ( UL = 0) ZRC = R + ZC2 , (ZL = 0) Z - lch pha ca u v i : tan = C R => in ỏp uRC chm pha hn i gúc hay = i U RC - Tng tr ca mch: Mch in R, L - in ỏp hai u mch : U = U 2R + U 2L , (UC =0) - Tng tr ca mch: Z = R + Z2L , (ZC = 0) - lch pha ca u v i: tan = ZL R => in ỏp uRL nhanh pha hn i gúc hay = U i Mch in L, C - in ỏp hai u mch : U LC = U L U C , (coi nh UR =0) - Tng tr ca mch: ZLC = ZL ZC , (coi nh R = 0) RL Z L ZC = Nu U L > U C ZL > ZC thỡ lch pha l Nu U L < U C ZL < ZC thỡ lch pha l - lch pha ca u v i : tan = 2.Bi vớ d Vớ d 1: Cho on mch RLC gm R=80, L=318mH, C=79,5 F in ỏp gia hai u on mch cú biu thc : u = 120 cos(100t)(V) a Vit biu thc cng dũng in chy mch v tớnh in ỏp hiu dng gia hai u mi dng c b Tớnh in ỏp hiu dng gia hai u R, hai u L v hai u C c Vit biu thc in ỏp hai u R, hai u L, hai u C Li gii: ZL = L = 100.0,318 100( ) = 100 1 a Ta cú: ZC = C = 100.79,5.10 40( ) Tng tr ca mch l: Z = R + ( ZL ZC ) = 802 + ( 100 40 ) = 100( ) 2 GV: Nguyễn văn bình Vật lý Môn Trờng THPT Thạch Thành kinh nghiệm I= Sáng kiến U 100 = = 1(A) I0 = 2(A) Z 100 Cng dũng in ca mch: Gi l lch pha ca u v i, ta cú : tg = ZL ZC 100 40 = = = 0,64(rad) R 80 = u i i = u = 0, 64(rad) M: Vy biu thc cng dũng in mch l: i = cos(100t 0, 64) (A) b Theo a ta cú I = (A) , in ỏp hiu dng gia hai u mi phn t l: U R = IR = 80(V); U L = IZ L = 100(V); U C = IZC = 40(V) c Vit biu thc hai u mi phn t R, L v C Gia hai u R : U R = 80(V) U 0R = 80 ( V ) Do uR cựng pha vi i nờn Biu thc hai u R l: Gia hai u L: R = i =-0,64 (rad) u R = 80 cos (100t 0, 64) (V) U L = 100(v) U 0L = 100 2(V) Do uL nhanh pha hn i gúc /2 nờn biu thc hai u L l: u L = 100 cos (100t + 0, 64)(V) Gia hai u C : U C = 40(V) U 0C = 40 2(V) Do uC chm pha hn i gúc /2 nờn biu thc hai u C l: u C = 40 cos (100t 0, 64)(V) Nhn xột: õy l mt bi toỏn n gin hc sinh ch cn ỏp dng nhng biu thc c bn v dũng xoay chiu c bit l cụng thc tớnh pha, lch pha gia hiu in th vi cng dũng in, t ú da vo u bi hon thnh yờu cu ca bi toỏn Vớ d 2: ( Bi 5- Nhng bi vt lý c bn hay v khú chng trỡnh THPT- Nguyn Phỳc Thun ) t ng dõy di hiu in th khụng i 12V thỡ dũng in qua ng dõy l 0,24A Hóy tỡm biu thc cng dũng in qua ng dõy cỏc trng hp: GV: Nguyễn văn bình Vật lý Môn Trờng THPT Thạch Thành kinh nghiệm Sáng kiến a.t ng dõy di hiu in th xoay chiu u = 100 cos100t(V) Bit rng ú dũng in qua ng dõy cú cng hiu dng A b.Mc ni tip ng dõy núi trờn vi mt t in cú in dung C = 23,3àF v t di hiu in th xoay chiu nh trờn c.Mc ni tip ng dõy núi trờn vi mt t in cú in dung C = 87àF v t di hiu in th xoay chiu nh trờn Li gii: 12 a.in tr thun ca ng dõy: R = 0, 24 = 50() Tng tr ca ng dõy: Z1 = 100 = 100() Ta cú Z1 = R + ZL2 ZL = Z12 R = 1002 502 = 50 3() Vỡ trng hp ny on mach khụng cú t in nờn: tg1 = ZL = 50 ì = 3; R 50 = Vy i1 = cos 2cos(100t (A) b.Tng tr ca on mch l: Z2 = R + ( ZL ZC ) Mt khỏc: ZC = 100.23,3.106 = 136, 6() Cng dũng in mch l: I2 = Z2 = 50 2() 100 2(A) 50 ZL ZC 50 136, = = 1; R 50 Vy i = cos 2cos(100t + )(A) lch pha: tg2 = c.Tng tr ca on mch l: Z3 = R + ( ZL ZC ) Mt khỏc: ZC = = 36, 6() 100.87.106 Cng dũng in mch l: I2 = Z3 = Z2 = 50 2() 100 2(A) 50 ZL ZC 50 36, = = 1; R 50 Vy i = cos 2cos(100t )(A) lch pha: tg3 = = = Nhn xột: T bi toỏn trờn hc sinh bit c cỏch lp biu thc tc thi ca dũng in bit biu thc tc thi ca hiu in th xoay chiu v iu kin v lờch pha gia hiu in th v cng dũng in õy l mt bi nhm cng c kin thc c bn m hc sinh c hc Vớ d 3: ( Bi 4.4- Gii toỏn vt lý 12-Bựi Quang Hõn ) 10 GV: Nguyễn văn bình Vật lý Môn Trờng THPT Thạch Thành kinh nghiệm S: U = 200 (V ) , R = 200 (), r = Sáng kiến () , i = sin 100t + ( A) 100 Vớ d 5: Cho mch in nh hỡnh v in tr thun R = 120 ( ) , cun dõy cú in tr thun r = 30 ( ) Hiu in th hai u on mch cú biu thc: u AB = U sin 100t (V ) , hiu in th hiu dng gia hai im A, N l U AN = 300 (V ) , v gia hai im M, B l U MB = 60 (V ) Hiu in th tc thi u AN lch pha so vi u MB l Xỏc nh U0, t cm ca cun dõy L v in dung ca t in C Vit biu thc dũng in mch Li gii: Cỏch 1: Phng phỏp i s U AN U AN 2 Z AN = I ( R +r ) +( Z L ) = I U MB U r +( Z L Z C ) = MB Z MB = I I Z L Z C tgAN tgMB = ZL = R +r r ( ) ( R +r ) +( Z ) U AN 150 +( Z L ) 300 L = = 2 Z = 150 ( ) 2 U MB 60 30 +( Z L Z C ) r + ( Z L Z C ) L Z ZL Z C = 240 ( ) Z Z C Z ZC L L = L = 150 30 r R + r ( U AN = ( A) I = Z AN 1,5 (H ) L = 10 (F ) C = 24 ( ) U = I Z AB = I ) ( R + r) + ( Z L ZC ) = 150 + ( 90 ) = 60 42 (V ) 2 + lch pha uAB so vi dũng in: tg AB = Z L ZC 150 240 AB 0,106 = = R+r 120 + 30 + Biu thc dũng in: i = I sin (100t ) ( A) i = sin (100t + 0,106 ) ( A) Cỏch 2: Phng phỏp vộc t trt (hỡnh a) 14 GV: Nguyễn văn bình Vật lý Môn Trờng THPT Thạch Thành kinh nghiệm Sáng kiến + K ME // AN ME = AN = 60 (V ) + Vỡ R = 4r nờn U R = 4U r MO = AO ME = 30 + Xột MBE : tg = MB = + Xột MOB : OB = MB cos = 90(V ) U L = ON = AN sin = 150 (V ) + Xột AOB : OA = AN cos = 150 (V ) U OA = 30 (V ) I = r = 1( A) r U 1,5 U L = 150 (V ) Z L = L = 150 () = 100L L = (H ) I Ur = U C = OB + U L = 240 (V ) Z C = 240 () C = 10 (F ) 24 + U = U AB = AO + OB = 60 42 (V ) + lch pha uAB so vi dũng in: tg AB = Z L ZC = AB 0,106 R+r + Biu thc dũng in: i = sin (100t + 0,106 ) ( A) Cỏch 3: Phng phỏp vộc t buc (hỡnh b) + Xột tam giỏc vuụng phớa trờn (chỳ ý U R = 4U r ): cos = + Xột tam giỏc vuụng phớa di: sin = + Suy ra: tg = U R + U r 5U r U r = = 300 300 60 Ur 60 = 30 + T ú tớnh ra: Ur = ( A) r U U L = 300 sin = 150 (V ) Z L = L = 150 ( ) I U r = 60 sin = 30 (V ) I = U C = U L + 60 cos = 240 (V ) Z C = 240 ( ) U = U AB = I Z AB = 60 42 ( V ) ; 15 GV: Nguyễn văn bình Vật lý Môn Trờng THPT Thạch Thành kinh nghiệm + lch pha uAB so vi dũng in: tg AB = Sáng kiến Z L ZC = AB 0,106 R+r + Biu thc dũng in: i = sin (100t + 0,106 ) ( A) S: U = 60 42 (V ) ; C = 10 1,5 ( F ), L = ( H ) ; i = sin (100t + 0,106 ) ( A) 24 Vớ d 6: Cho mch in nh hỡnh v: u = U 0co s100 t ( V ) , hiu in th hiu dng gia hai im MN l U MN = 120 (V ) , uAM lch pha so vi uMN l 140 , uAM lch pha so vi uMB l 110 , uAM lch pha so vi uAB l 90 1) Vit biu thc hiu in th tc thi gia hai im NB 2) Bit R = 40 ( ) , tớnh r, L, C Li gii: Cỏch 1: Phng phỏp i s ??? phc quỏ vỡ lch pha 140 v 110 Cỏch 2: Phng phỏp vộc t trt (Xem hỡnh a) 1) Xột tam giỏc vuụng MNB: U NB = NB = MN tg 30 = 120 = 40 (V ) + D thy hiu in th uNB sm pha hn hiu in th uAB l 400 (hay rad) + Do ú biu thc hiu in th trờn R l: u NB = 40 sin 100t + ( V) 2) Cng dũng hiu dng mch: I= U NB 40 = = 1( A ) R 40 + Xột tam giỏc vuụng MNB: MB = MN 120 = = 80 ( V ) cos 30 cos 300 + Xột tam giỏc vuụng MNB: N = 80 cos 700 ( V ) AM = MB cos AM U L = AM cos 40 36,3 (V ) + T ú tớnh ra: U r = AM sin 40 30,5 (V ) 16 GV: Nguyễn văn bình Vật lý Môn Trờng THPT Thạch Thành kinh nghiệm Sáng kiến UL 0,363 Z L = I = 36,3 ( ) = 100L L ( H ) U r = r = 30,5 ( ) I UC 10 ( ) (F) Z = = 120 = C = C I 100C 12 Cỏch 3: Phng phỏp vộc t buc (xem hỡnh b) + U NB = U R = U MN tg 30 = 120 = 40 (V ) + D thy hiu in th uNB sm pha hn hiu in th uAB l 400 (hay rad) + Do ú biu thc hiu in th trờn R l: u NB = 40 sin100t + (V ) + Hon ton tng t ta tớnh c cỏc kt qu nh cỏch 2 0,363 10 ( ) u = 40 sin 100 t + V ( ) r = 30, ( ) (F) L H , C S: 1) NB ; 2) , 12 Bi t gii Bi 1: Mt on mch RLC cú R = 10, cun dõy thun cm cú L = C= 0,1 (H) v t in 500 àF Cng dũng in qua mch cú I = 5A, tn s f = 50Hz a Tớnh tng tr ca on mch b Tớnh hiu in th gia hai u R, L, C v c on mch c Vit biu thc hiu in th tc thi gia hai u ca an mch ỏp s : a b UR = 50V, UL = 50V, UC = 100V, U = 70,7V c U = 100 cos (100t - /4) (V) Bi 2: Mt on mch gm in tr thun R = 24 v mt cun dõy dn cú t cm 102mH, c mc ni tip vo mng in 240V, 50Hz 17 GV: Nguyễn văn bình Vật lý Môn Trờng THPT Thạch Thành kinh nghiệm Sáng kiến a Tớnh cng dũng in i qua on mch b Tớnh hiu in th hai u in tr thun v hai u cun dõy c Tớnh lch pha gia dũng in v hiu in th hai u on mch ỏp s: a 6A b UR = 144V, UL = 192V c 530 Bi Mt mch in gm mt in tr thun R = 70 mc ni tip vi cun dõy cú t cm L = 0,318H v in tr RL = 30 Hiu in th gia hai u mch in l u = 141,4cos(314t) a Tớnh tng tr ca mch in b Vit biu thc cng dũng in qua mch v biu thc hiu in th gia hai u cun dõy ỏp s: a Z = 141, b i = cos(100t ) (A), u RL = 104, cos(100t + 0,5) (V) Bi Mt in tr thun l 150 v mt t in 16F c mc ni tip vo mt mng in xoay chiu 100V, 50Hz a Tớnh cng dũng in i qua on mch b Tớnh hiu in th hai u in tr thun v t in c Tớnh lch pha gia hiu in th hai u on mch v dũng in i qua mch ỏp s: a I = 0,4A b UR = 60V, UC = 79,6V c -530 Bi 5: ( Bi 4.9- Gii toỏn vt lý 12-Bựi Quang Hõn ) Cho mch in xoay chiu nh hỡnh v: R = 100 L = 1,1H R A 0, R K Hiờu in th gia A, B cú giỏ tr tc thi : u = 220 2cos100t(V) Khi K m hay úng s ch ca ampe k khụng i a Tớnh in dung C ca t in v s ch ca ampe k b Lp biu thc cng tc thi ca dũng in mch K úng v K m ỏp s: a.C 18, 4àF; I = 1,1A b.i = 1,56 cos(100t 1, 05)A 18 GV: Nguyễn văn bình Vật lý Môn Trờng THPT Thạch Thành kinh nghiệm Sáng kiến III.2 Dng Xỏc nh cỏc i lng bit hai on mch cú in ỏp cựng pha, vuụng pha Vớ d 1: Cho mch in xoay chiu nh hỡnh R1 = 4, C1 = 10 F , R2 = 100 , L = H , f = 50Hz Tỡm in dung C2, bit rng in ỏp uAE v uEB ng pha Li gii: AE = uAE i ; EB = uEB i Vỡ uAE v uEB ng pha nờn u AE = uEB AE = EB tan AE = tan EB Z C Z L Z C2 R Z C2 = Z L + Z C1 = R1 R1 R2 1 104 100 = = Z C2 = 100 + = 300 ; C2 = (F) f ZC2 50.300 Vớ d 2: Cho mch in nh hỡnh v UAN=150V, UMB=200V, uAN v uMB vuụng pha vi nhau, cng dũng in tc thi mch cú biu thc i = I o cos100 t (A) Bit cun dõy l thun cm Hóy vit biu thc uAB Li gii: U AN = U R2 + U C2 = 150 V Ta cú: U MB = U R2 + U L2 = 200 V (1) (2) Vỡ uAN v uMB vuụng pha nờn: MB AN = MB = + AN (Vi MB > , 2 tan MB = tan + AN ữ = cot AN U U tan MB = tan MB tan AN = L C = U R2 = U L U C (3) tan AN UR UR T (1), (2) v (3), ta suy : UL = 160V , UC = 90V, UR = 120V AN < ) Ta cú : U AB = U R2 + ( U L U C ) = 1202 + ( 160 90 ) 139 V tan = U L U C 160 90 = = = 0,53 rad Vy UR 120 12 u AB = 139 cos ( 100 t + 0,53 ) (V) 19 GV: Nguyễn văn bình Vật lý Môn Trờng THPT Thạch Thành kinh nghiệm Sáng kiến Vớ d 3: Cho vo on mch hỡnh bờn mt dũng in xoay chiu cú cng i = I o cos100 t (A) Khi ú uMB v uAN vuụng pha nhau, v uMB = 100 cos 100 t + ữ (V) Hóy vit biu thc uAN v tỡm h s cụng sut ca on mch MN Li gii: Do pha ban u ca i bng nờn: MB = uMB i = = rad 3 Da vo gin vec-t, ta cú cỏc giỏ tr hiu dng ca UL, UR, UC l: UR = UMB cos MB = 100cos = 50 (V) U L = U R tan MB = 50 tan = 50 (V) Vỡ uMB v uAN vuụng pha nờn: MB AN = AN = U L U C U R2 502 50 < = UC = = = Ta cú: tan MB tan AN = (V) UR UR U L 50 3 Ta cú: U AN = UR = cos AN Vy biu thc u AN 50 100 = U oAN =100 (V) cos ữ = 100 cos 100 t ữ (V) H s cụng sut ton mch: cos = R UR UR = = = 2 Z U U R + ( U L UC ) 50 50 50 + 50 ữ = Bi t gii Bi 1:Cho mch in nh hỡnh v: L= H; R=100, t in cú in dung thay i c, in ỏp gia hai u mch l uAB=200cos100t (V) uAM v uNB lch pha mt gúc , thỡ in dung C ca t in phi cú giỏ tr l bao nhiờu? Bi 2: Cho mch in xoay chiu RLC, on MB ch cha t in C 20 GV: Nguyễn văn bình Vật lý Môn Trờng THPT Thạch Thành kinh nghiệm uAB=U0.cos2ft (V) Cun dõy thun cm cú L = Sáng kiến 103 H , t in C = F Hiu 24 in th tc thi uMB v uAB lch pha 900 Tn s f ca dũng in cú giỏ tr l bao nhiờu? Bi 3: Cho mch in xoay chiu nh hỡnh v u AB =140 2cos100t (V) ; U AM = 140 V, U MB = 140 V Tỡm biu thc in ỏp uAM? Bi 4: on mch xoay chiu nh hỡnh v: Cho 104 F , U AM = 200 ( V ) uAB=200 2cos100 t (V) ; C = uAM sm pha rad so vi uAB Tớnh R Bi Cho mch in LRC ni tip theo th t trờn Bit R l bin tr, cun dõy thun cm cú L = 4/(H), t cú in dung C = 10 -4/(F) t vo hai u on mch mt in ỏp xoay chiu n nh cú biu thc: u = U 0.sin100t (V) in ỏp uRL lch pha /2 so vi uRC thỡ R bng bao nhiờu? Bi Cho mt mch in RLC ni tip R thay i c, L = 0.8 103 H, C= F t vo hai u on mch mt in ỏp cú biu thc: u = U0.cos100t Tỡm iu kin uRL lch pha /2 so vi u Bi Cho mt on mch RLC ni tip Bit L = 25 H v C = (à F ) , in ỏp xoay chiu t vo hai u mch n nh v cú biu thc u = U 0cos100t Ghộp thờm t C vo on cha t C in ỏp hai u on mch lch pha /2 so vi in ỏp gia hai u b t thỡ phi ghộp th no v giỏ tr ca C bng bao nhiờu? Bi 8: on mch xoay chiu RLC mc ni tip in tr thun R=100 , cun dõy thun cm cú t cm L, t cú in dung C = 10 F Mc vo hai u on mch in ỏp u=U0cos100 t(V) in ỏp hai u on mch cựng pha vi in ỏp hai u R thỡ giỏ tr t cm ca cun dõy l bao nhiờu? Bi 9: Cho mch in xoay chiu nh hỡnh v, cun dõy thun cm Bit UAM=80V ; UNB = 45V v lch pha gia uAN v uMB l 900 in ỏp gia A v B cú giỏ tr hiu dng l bao nhiờu? 21 GV: Nguyễn văn bình Vật lý Môn Trờng THPT Thạch Thành kinh nghiệm Sáng kiến III.3 Dng Xỏc nh cỏc i lng bit hai on mch cú in ỏp lch pha gúc Vớ d 1: Mt mch in khụng phõn nhỏnh gm in tr thun R = 75 , cun cm cú t cm L = H v t in cú in dung C Dũng in xoay chiu qua mch: i = cos 100 t(A) lch pha gia in ỏp v cng dũng in l /4 Tớnh C Vit biu thc in ỏp gia hai u on mch trờn Li gii: ZL= L= 100 =125 ; Z L ZC Z Z 125 Z C tan = / L C / 1= R R 75 75 = 125 Z C => Z C = 50 Suy ra: 75 = 125 Z C => => 75 = Z C 125 => Z C = 200 1 103 C = .Z = 100 50 = F C 1 104 = = F ZC = .Z C 100 200 103 F , thỡ Z = a) Trng hp C= lch pha gia u v i: tan= Z = R + ( Z L Z C ) = 752 + ( 125 50 ) = 75 2 Ta cú: U0 = I0 Z = 2.75 =150 V ; =/4 nờn: u= 150 cos(100t+ /4)(V) 104 2 F , thỡ Z = R + ( Z L Z C ) = 752 + ( 125 200 ) = 75 b) Trng hp C = Ta cú: U0=I0 Z=2.75 =150 V ; =-/4 nờn: u=150 cos(100t- /4)(V) Vớ d 2: Cho mch xoay chiu nh hỡnh v: C = 31,8( àF ) , f=50(Hz); Bit uAE lch pha uEB mt gúc 1350 v i cựng pha vi uAB Tớnh giỏ tr ca R? A R = 50() B R = 50 () C R = 100() D R = 200() Li gii: Theo gi thit u v i cựng pha nờn mch xy hin tng cng hng ta 1 cú: Z L = Z C = C = 100 31,8.10 = 100() Mt khỏc on EB cha t C nờn EB = = 90 22 GV: Nguyễn văn bình Vật lý Môn Trờng THPT Thạch Thành kinh nghiệm Sáng kiến Suy : AE EB = 135 Hay : AE = EB + 135 = 135 90 = 45 ; Vy Z tg AE = L = tg 45 = R = Z L = 100() R Chn C Vớ d : Cho on mch nh hỡnh v : f=50(Hz); L= (H) thỡ U MB tr pha 900 so vi U AB v U MN tr pha 1350 so vi U AB Tớnh in tr R? A 50( ) B 100 ( ) C 100( ) D 80 ( ) Li gii: 100 = 50 Do U MB tr pha 900 so vi U AB ; Nờn ta cú: ZC R = = R = Z C (Z L Z C ) tg MB = Z Z Hay : R (1) Z L ZC L C tg AB R U Mt khỏc MN tr pha 135 so vi U AB nờn: ZL= L. = MN AB = 135 AB = MN + 135 = 135 90 = 45 ( Do on MN ch cha C nờn MN = = 90 ) Z L ZC = tg 45 = Z L Z C = R(2) Thay (2) vo (1) ta cú: Vy : tg AB = R Z 100 Z L ZC = ZC ZC = L = = 50( ) Thay vo (2): R = Z L Z C = 100 50 = 50( ) 2 Chn A Bi t gii Bi 1: on mch xoay chiu nh hỡnh v u AB = 100 2cos100 t (v ), I = 0,5 A u AN sm pha so vi i mt gúc l u NB tr pha hn uAB mt gúc rad , rad Tớnh R Bi 2: on mch xoay chiu nh hỡnh v u AB = 200 cos100 t (V) , I = 2A, u AN = 100 2(V) u AN lch pha rad so vi uMB Tớnh R, L, C 23 GV: Nguyễn văn bình Vật lý Môn Trờng THPT Thạch Thành kinh nghiệm Sáng kiến Bi 3: on mch xoay chiu nh hỡnh v uMB = 10 3(V) I=0,1A , ZL=50, R=150 ; u AM lch pha so vi uMB mt gúc 750 Tớnh r v ZC Bi 4: on mch xoay chiu nh hỡnh v R =100, C = 104 F , f =50Hz, UAM=200V; UMB=100 (V), uAM lch pha rad so vi uMB Tớnh cụng sut ca mch 12 Bi 5: on mch xoay chiu nh hỡnh v: f= 50Hz, R =30, UMN =90V, uAM lch pha 1500 so vi uMN , uAN lch pha 300 so vi uMN; UAN=UAM=UNB Tớnh UAB, UL Bi Cho on mch RLC ni tip, giỏ tr ca R ó bit, L c nh t mt in ỏp xoay chiu n nh vo hai u on mch, ta thy cng dũng in qua mch chm pha /3 so vi in ỏp trờn on RL mch cú cng hng thỡ dung khỏng ZC ca t phi cú giỏ tr bng bao nhiờu? 2.104 H ,C = F , R thay i c t vo hai u on mch mt in ỏp cú biu thc: u = U0 cos( 100 t) ( V ) Bi Cho mt on mch RLC ni tip Bit L = uC chm pha 3/4 so vi uAB thỡ R phi cú giỏ tr l bao nhiờu? Bi 8: ( thi H nm 2009) Mt on mch xoay chiu gm R,L,C mc ni tip Bit cm khỏng gp ụi dung khỏng Dựng vụn k xoay chiu (cú in tr rt ln) o in ỏp gia hai u t in v gia hai u in tr thỡ s ch ca vụn k nh lch pha gia hai u on mch so cng dũng in mch l ? Bi 9: Mch in xoay chiu gm in tr thun R=30( ) mc ni tip vi cun dõy t vo hai u mch mt in ỏp xoay chiu u= U cos(100 t ) (V) in ỏp hiu dng hai u cun dõy l Ud = 60V Dũng in mch lch pha so vi u v lch pha so vi ud in ỏp hiu dng hai u mch (U) cú giỏ tr l bao nhiờu? Bi 10: on mch xoay chiu nh hỡnh v: T C cú in dung bin i c, in ỏp hai u mch: uAB=120 cos100 p t(V) in dung C nhn giỏ tr no sau õy thỡ cng dũng in chm pha hn uAB mt gúc /4? Tớnh cng dũng in qua mch ú 24 GV: Nguyễn văn bình Vật lý Môn Trờng THPT Thạch Thành kinh nghiệm Sáng kiến Bi 11: Cho mch in R, L, C mc ni tip vi u AB = 200 cos100t (V) S ch trờn hai vụn k l nh nhng giỏ tr tc thi ca chỳng lch pha vụn k? (u RL lch pha Tớnh cỏc s ch ca so vi i) IV/ KIM NGHIM Trong quỏ trỡnh ging dy tụi ó lm phộp i chng hai lp 12A2 v 112A6 i vi lp 12A2 tụi ó cho hc sinh lm nhiu cỏc dng bi trờn Tụi ó thu c kt qu nh sau: K.Qu Mc lnh hi Tng s HS Bit Hiu Vn dng Lp 12A2 50 11 31 12A6 46 25 12 Nh vy: Qua bng kt qu trờn ta thy rng nhng lp thc nghim 12A2 cỏc em c lm v nghiờn cu nhiu thỡ kt qu t c khỏ cao, cỏc em cú th nh hng, dng v lm thnh tho cỏc bi phn nhit hc mt cỏch nhanh v chớnh xỏc nht, cũn lp i chng 12A6 t l ny khỏ thp 25 GV: Nguyễn văn bình Vật lý Môn Trờng THPT Thạch Thành kinh nghiệm Sáng kiến C KT LUN V XUT Vn i mi phng phỏp dy hc hin ang l bc xỳc nh trng vic dy - hoc mụn Vt lớ núi riờng v cỏc mụn hc núi chung t hiu qu, ỏp ng yờu cu i mi phng phỏp ging dy, quỏ trỡnh thc hin, tụi chỳ ý mt s im sau õy: Giỏo viờn cn u t nhiu cụng sc vic lm dựng dy hc, chn lc cỏc vớ d a vo bi hp lớ, s dng ch ng sỏch giỏo khoa, cỏc phng tin dy hc hin cú nh trng v nhng dựng t lm, t h thng cõu hi gi m, phự hp vi i tng hc sinh Giỏo viờn cn khc phc tỡnh trng gi dy Vt lớ tr thnh gi lp li nhm chỏn kin thc sỏch giỏo khoa, hoc bin gi dy Vt lớ thnh gi ging lý thuyt suụng (vỡ quỏ sa cỏc vớ d) Trong cụng cuc i mi phng phỏp dy hc, mi giỏo viờn cn nhn thc vai trũ quan trng ca mỡnh v cú trỏch nhim cao i vi cụng vic ging dy gúp phn nõng cao cht lng v hiu qu ca quỏ trỡnh dy hc, Mi giỏo viờn cn phi tỡm mt phng phỏp ging dy tt nht chớnh nhng kinh nghim thnh cụng, tht bi ca mỡnh v ca ng nghip Riờng bn thõn tụi, nh cỏc bin phỏp dy hc phự hp: s dng dựng dy hc (mỏy chiu ht, mỏy chiu a nng, bn t duy, dy hc theo nghiờn cu bi hc, ), a thờm vớ d hp lý vo bi dy v t h thng cõu hi gi ý cho hc sinh, tụi ó t nhng kt qu cao cỏc gi dy Nh cỏc bin phỏp trờn, tụi ó phỏt huy c kh nng t ca hc sinh giỳp cỏc em dng lớ thuyt 26 GV: Nguyễn văn bình Vật lý Môn Trờng THPT Thạch Thành kinh nghiệm Sáng kiến vo k nng thc hnh, mt khỏc ó cho cỏc em nim hng thỳ riờng hc mụn Vt lớ ti mi ch dng li vic nghiờn cu mt chuyờn nh chng trỡnh Vt lớ ph thụng gúp phn nõng cao cht lng gii bi tp, rốn luyn t Vt lớ ca hc sinh, ti s tip tc c phỏt trin cho cỏc chuyờn khỏc chng trỡnh Vt lớ ph thụng Vỡ trỡnh ca ngi vit cú hn, chc chn phn trỡnh by trờn õy cũn nhiu thiờỳ sút Rt mong Quý bn c vui lũng thụng cm v úng gúp ý kin phn trỡnh by tr thnh ti liu tham kho cú ớch Tụi xin chõn thnh cm n! Thch Thnh, ngy 15 thỏng 04 nm 2016 XC NHN CA Tụi xin cam oan õy l SKKN TH TRNG N V ca mỡnh vit, khụng chộp ni dung ca ngi khỏc Ngi vit Nguyn Vn Bỡnh TI LIU THAM KHO SGK; SBT: SGV vt lý 12 100 ụn luyn vt lý V Thanh Khit- Nh xut bn i hc Quc Gia H Ni Gii toỏn vt lớ 12 Nh xut bn giỏo dc Chuyờn bi dng Vt lớ 12 Trng Th Lng & Phan Hong Vn NXB Nng 200 bi toỏn in xoay chiu V Thanh Khit NXB ng Nai 270 bi toỏn vt lý 12 Lờ Vn Thụng 27 GV: Nguyễn văn bình Vật lý Môn Trờng THPT Thạch Thành kinh nghiệm Sáng kiến 28 GV: Nguyễn văn bình Vật lý Môn ... i ) R ZL ZC > 0: > o (hiệu điện thếnhanh pha dòng điện) ZL ZC < 0: < o (hiệu điện thếchậm pha dòng điện) Z Z = 0: = o (hiệu điện thếcù ng pha vớ i dòng điện) C L tg = 3.Cỏc biu thc... chng trỡnh vt lý 12 THPT nh hng cho hc sinh vic rốn luyn k nng dng Nm li mt cỏch k lng v c s lý thuyt v pha, lch pha mch in xoay chiu, chỳ ý n mt s dng bi c th Mi dng bi thỡ phi nm lý thuyt gỡ,... liờn quan n lch pha in xoay chiu Khỏch th nghiờn cu: Quỏ trỡnh ỏp dng ch : lch pha mch in xoay chiu IV PHNG PHP NGHIấN CU: Xỏc nh v nhn thc cỏch gii cỏc bi toỏn liờn quan n lch pha mch in xoay