Giáo án Vật lý 12 bài 12: Đại cương về dòng điện xoay chiều

Về kiến thức - Phát biểu được định nghĩa dòng điện xoay chiều.. - Nêu được ví dụ về đồ thị của cường độ dòng điện tức thời, chỉ ra được trên đồ thị các đại lượng cường độ dòng điện cực đ

CHƯƠNG III DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU

BÀI 12: ĐẠI CƯƠNG VỀ DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU

1- MỤC TIÊU CẦN ĐẠT

a Về kiến thức

- Phát biểu được định nghĩa dòng điện xoay chiều

- Nêu được ví dụ về đồ thị của cường độ dòng điện tức thời, chỉ ra được trên đồ thị các đại lượng cường độ dòng điện cực đại, chu kì

- Giải thích tóm tắt nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều

- Phát biểu được định nghĩa và viết được biểu thức của I, U

b Về kỹ năng

- Viết được biểu thức của công suất tức thời của dòng điện xoay chiều chạy qua một điện trở

- Viết được biểu thức tức thời của dòng điện xoay chiều

c Về thái độ

- Rèn luyện phong cách làm việc khoa học, độc lập nghiên cứu, tác phong lành

mạnh và có tính tập thể

2 CHUẨN BỊ

a.Giáo viên

- Mô hình đơn giản về máy phát điện xoay chiều

- Sử dụng dao động kí điện tử để biểu diễn trên màn hình đồ thị theo thời gian của cường độ dòng điện xoay chiều (nếu có thể)

- Giáo án, tài liệu tham khảo

b.Học sinh

- Các khái niệm về dòng điện một chiều, dòng điện biến thiên và định luật Jun-len-xơ

- Các tính chất của hàm điều hoà (hàm sin hay cosin)

- Sách, vở ghi và đồ dùng học tập đúng quy định

3- Tiến trình dạy học

a Kiểm tra bài cũ: “Không - kết hợp với bài giảng”

– Thay vào đó giáo viên giới thiệu nội dung chính trong chương III

Trong chương III

+ Các tính chất của dòng điện xoay chiều

+ Các mạch điện xoay chiều cơ bản; mạch R, L, C nối tiếp; ph.pháp giản đồ Fre-nen

+ Công suất của dòng điện xoay chiều

+ Truyền tải điện năng; biến áp

+ Các máy phát điện xoay chiều; hệ ba pha

+ Các động cơ điện xoay chiều

b Bài giảng mới

HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN VÀ HỌC SINH NỘI DUNG

Hoạt động 1: “ Nghiên cứu về dòng điện

xoay chiều”

GV: Yêu cầu hs nhắc lại khái niệm về dòng

điện một chiều không đổi

HS: Tại chỗ thực hiện yêu cầu của gv

GV: Dựa vào biểu thức i cho ta biết điều gì?

HS: Thực hiện yêu cầu của gv

GV: Giải thích ý nghĩa các đại lượng có trong

biểu thức

GV : Y/c HS hoàn thành C2

+ Hướng dẫn HS dựa vào phương trình tổng

quát: i = I0cos(t + )

Từ 2 f 2

T



   

 T 2



 ,

2

f 





GV : Y/c HS hoàn thành C3

HS : Thực hiện yêu cầu của gv

GV : Khái quát vấn đề

1

2 8

3 2

4

8

T K T T

K

T

T









2 Khi

8

T

t  thì i = I0

4

m

i I t 

 t = 0  cos

4 m2

m

I

i I  

i = I0cos(t + )

I- KHÁI NIỆM VỀ DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU

* Dòng điện xoay chiều: Là dòng điện có cường độ biến thiên tuần hoàn với thời gian theo quy luật của hàm số sin hay cosin, với dạng tổng quát:

i = I0cos(t + ) (1)

* i: giá trị của cường độ dòng điện tại thời điểm t, được gọi là giá trị tức thời của i

(cường độ tức thời).

* I0 > 0: giá trị cực đại của i (cường độ cực đại)

*  > 0: tần số góc

2

2 f

T



  

f: tần số của i

T: chu kì của i

* (t + ): pha của i

* : pha ban đầu













8

2

cos

0

0

T T

I

I

 cos( ) 1 cos0

4



   



4rad



   chọn

4rad



 

Hoạt động 2: “ Tìm hiểu nguyên tắc tạo

ra dòng điện xoay chiều”

GV:Thuyết trình như sgk

Xét một cuộn dây dẫn dẹt hình tròn, khép kín,

quay quanh trục cố định đồng phẳng với cuộn

dây đặt trong từ trường đều B có phương 

với trục quay

HS: Lắng nghe và ghi nhớ

GV: Em hãy viết biểu thức của từ thông qua

vòng dây (t > 0)

HS: Tại chỗ thực hiện yêu cầu của gv

GV: Sửa sai nếu có

“ = NBScos = NBScost”

HS : Lắng nghe và ghi nhớ

GV: Khi từ thông biến thiên theo thời gian thì

trong vòng dây xuất hiện một suất điện động

II- NGUYÊN TẮC TẠO RA DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU

- Xét một cuộn dây dẫn dẹt hình tròn, khép kín, quay quanh trục cố định đồng phẳng với cuộn dây đặt trong từ trường đều B có phương  với trục quay

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

cảm ứng có giá trị như thế nào?

HS: Tại chỗ trả lời

GV: Nhận xét và khái quát vấn đề

“ eN B Ssin t Suất điện động cảm ứng

biến thiên điều hòa theo thời gian”

HS: Lắng nghe và ghi nhớ

GV : Nếu vòng dây kín có điện trở R thì

cường độ dòng điện cảm ứng có giá trị như

thế nào ?

HS : Tại chỗ trả lời

GV : Nhận xét và khái quát vấn đề

HS : Ghi nhớ

GV : Vậy để tạo ra dòng điện xoay chiều dựa

trên cơ sở nào ?

HS : Trả lời

GV : Nhận xét và khái quát vấn đề

HS : Ghi nhớ

Hoạt động 3: “ Nghiên cứu giá trị hiệu

dụng”

GV: Thuyết trình như sgk

Xét đoạn mạch xoay chiều có điện trở R(HV)

- Giả sử lúc t = 0,  = 0

- Lúc t > 0   = t, từ thông qua cuộn dây:

 = NBScos = NBScost với N là số vòng dây, S là diện tích mỗi vòng

-  biến thiên theo thời gian t nên trong cuộn dây xuất hiện suất điện động cảm ứng:

N B S t

t d

d











- Nếu cuộn dây kín có điện trở R thì cường

độ dòng điện cảm ứng cho bởi:

t

R

S B N

i sin 

Vậy, trong cuộn dây xuất hiện dòng điện

xoay chiều với tần số góc  và cường độ cực đại:

R

S B N

I0  

Vậy nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều

dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

Khi có dòng điện xoay chiều qua đoạn dây

dẫn có điện trở dây dẫn nóng lên có hiệu ứng

tỏa nhiệt Jun- LenXo Khi đó nhiệt lượng tỏa

ra trong dây dẫn chính là điện năng tiêu thụ

trong R

GV : Thuyết trình về công suất tức thời, công

suất, công suất trung bình trong một chu kì

HS : Lắng nghe và ghi nhớ

GV : Nếu đặt giá trị cực đại là I :

2

2

0

I  Hay

2

0

I

I 

Đại lượng

2

0

I

I  gọi là cường độ hiệu dụng

Vậy cường độ hiệu dụng của dòng điện xoay

chiều là gì?

HS: Tại chỗ trả lời

GV: Khái quát và yêu cầu hs học sgk

HS: Nhận nhiệm vụ học tập

GV: Ngoài giá trị cường độ hiệu dụng còn có

một số giá trị khác như cường độ điện trường,

hiệu điện thế, điện tích… cũng là hàm sin hay

cosin của thời gian, nên chúng cũng là các giá

trị hiệu dụng Nói chung

III – GIÁ TRỊ HIỆU DỤNG

Cho dòng điện xoay chiều iI0 cos(  t  )

chạy qua R, công suất tức thời tiêu thụ trong R

p = Ri2 = RI2

0cos2(t + )

- Giá trị trung bình của p trong 1 chu kì:

pR I02cos2t

- Kết quả tính toán, giá trị trung bình của

công suất trong 1 chu kì (công suất trung bình):

P = 2

0

2

1

I R

p 

- Đưa về dạng giống công thức Jun cho dòng điện không đổi:

P = RI2

Nếu ta đặt:

2

2 0

I  Hay

2

0

I

I 

I: giá trị hiệu dụng của cường độ dòng điện

xoay chiều (cường độ hiệu dụng)

•

B

*

*

Giá trị hiệu

dụng***********

*********

Giá trị cực đại***********

******

* Định nghĩa: (Sgk)

2 Ngoài ra, đối với dòng điện xoay chiều, các đại lượng như hiệu điện thế, suất điện động, cường độ điện trường, … cũng là hàm

số sin hay cosin của thời gian, với các đại lượng này

c Củng cố - dặn dò:

GV: Hệ thống nội dung bài giảng và nêu câu hỏi củng cố trong sgk

HS : Thực hiện yêu cầu của gv

d Hướng dẫn học ở nhà :

GV : - Học bài theo câu hỏi sgk và phần ghi nhớ

- Dặn hs về làm bài tập số 3 đến bài tập 10(66- sgk) và bài tập trong sbt(18,19)

- Đọc trước bài các mạch điện xoay chiều

HS : Lắng nghe và nhận nhiệm vụ học tập

Giá trị hiệu dụng***********

*********

Giá trị cực đại***********

******