- Viết được biểu thức tức thời của dòng điện xoay chiều.. - Viết được biểu thức của công suất tức thời của dòng điện xoay chiều chạy qua một điện trở.. - Sử dụng dao động kí điện tử để b
Trang 1Chương III. DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU
Bài 12: ĐẠI CƯƠNG VỀ DÒNG ĐIỆN XOAY
CHIỀU
I MỤC TIÊU
1 Kiến thức:
- Phát biểu được định nghĩa dòng điện xoay chiều
- Viết được biểu thức tức thời của 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
- Viết được biểu thức của công suất tức thời của dòng điện xoay chiều chạy qua một điện trở
- Phát biểu được định nghĩa và viết được biểu thức của I, U
2 Kĩ năng:
3 Thái độ:
II CHUẨN BỊ
1 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)
2 Học sinh: Ôn lại:
- Các khái niệm về dòng điện một chiều, dòng điện biến thiên và định luật Jun
- Các tính chất của hàm điều hoà (hàm sin hay cosin)
Trang 2III HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC
1 Ổn định tổ chức:
2 Kiểm tra bài cũ:
3 Bài mới
Giới thiệu về những nội dung chính trong chương III
- Các nội dung chính trong chương:
+ Các tính chất của dòng điện xoay chiều
+ Các mạch điện xoay chiều cơ bản; mạch R, L, C nối tiếp; phương 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
Hoạt động 1 ( phút): Tìm hiểu các khái niệm về dòng điện xoay chiều
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Kiến thức cơ bản
- Dòng điện 1 chiều không
đổi là gì?
Dòng điện xoay chiều
hình sin
- Dựa vào biểu thức i cho
- Dòng điện chạy theo một chiều với cường độ không đổi
- HS ghi nhận định nghĩa dòng điện xoay chiều và biểu thức
- Cường độ dòng điện tại thời điểm t
I Khái niệm về 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 = Imcos(t + )
* i: giá trị của cường
Trang 3ta biết điều gì?
- Y/c HS hoàn thành C2
+ Hướng dẫn HS dựa vào
phương trình tổng quát: i =
Imcos(t + )
Từ 2 f 2
T
T 2
,
2
- Y/c HS hoàn thành C3
i = Imcos(t + )
cos(2 )
8
m m
T
T
cos ( ) 1 cos 0
4
4rad
chọn
4rad
C2
a 5A; 100 rad/s; 1/50s;
50Hz; /4 rad
b 2 2A; 100 rad/s; 1/50s;
50Hz; -/3 rad
c i = 5 2cos(100t ) A
5 2A; 100 rad/s; 1/50s;
50Hz; rad
C3
2 Khi
8
T
t thì i = Im
Vậy: cos( )
4
m
i I t
t = 0 cos
4 m2
m
I
độ dòng điện tại thời điểm t, được gọi là giá trị tức thời của i
(cường độ tức thời).
* Im > 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
Hoạt động 2 ( phút): Tìm hiểu nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Kiến thức cơ bản
- 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 theo sự dẫn dắt của GV để tìm hiểu nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều
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
Trang 4- Biểu thức từ thông qua diện
tích S đặt trong từ trường đều?
- Ta có nhận xét gì về suất điện
động cảm ứng xuất hiện trong
cuộn dây?
- Ta có nhận xét gì về về cường
độ dòng điện xuất hiện trong
cuộn dây?
Nguyên tắc tạo ra dòng điện
xoay chiều?
- Thực tế ở các máy phát điện
người ta để cuộn dây đứng yên
= NBScos với ( , )B n
biến thiên theo thời gian t
- Suất điện động cảm ứng biến theo theo thời gian
- Cường độ dòng điện biến thiên điều hoà trong cuộn dây xuất hiện dòng điện xoay chiều
- Dùng máy phát điện xoay chiều, dựa vào hiện tượng cảm
phương với trục quay
- Giả sử lúc t = 0, = 0
- Lúc t > 0 = t, từ thông qua cuộn dây:
= NBScos = NBScost 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:
d
- Nếu cuộn dây kín có điện trở R thì cường độ dòng điện cảm ứng cho bởi:
NBS
R
Vậy, trong cuộn dây xuất
hiện dòng điện xoay chiều với tần số góc và cường
độ cực đại:
m
NBS I
R
Nguyên tắc: dựa vào hiện
tượng cảm ứng điện từ
Trang 5và cho nam châm (nam châm
điện) quay trước cuộn dây đó Ở
nước ta f = 50Hz
ứng điện từ
Hoạt động 3( phút): Tìm hiểu về giá trị hiện dụng
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Kiến thức cơ bản
- Dòng điện xoay chiều
cũng có tác dụng nhiệt
như dòng điện một chiều
- Ta có nhận xét gì về
công suất p?
do đó có tên công suất
tức thời
- HS ghi nhận giá trị hiệu dụng của dòng điện xoay chiều
- p biến thiên tuần hoàn theo thời gian
III Giá trị hiệu dụng
- Cho dòng điện xoay chiều i = Imcos(t + ) chạy qua R, công suất tức thời tiêu thụ trong R
p = Ri2 = RI2 mcos 2(t +
)
- Giá trị trung bình của p trong 1 chu kì:
cos
m
- Kết quả tính toán, giá trị trung bình của công
suất trong 1 chu kì (công
suất trung bình):
2
1
2 m
P p RI
- Đưa về dạng giống công thức Jun cho dòng điện không đổi:
P = RI2
Nếu ta đặt: 2 2
2m
I
I
Trang 6- Cường độ hiệu dụng là
gì?
- Do vậy, biểu thức hiệu
điện thế hiệu dung, suất
điện động hiệu dụng cho
bởi công thức như thế
nào?
- Lưu ý: Sử dụng các giá
trị hiệu dụng đa số các
công thức đối với AC sẽ
có dùng dạng như các
công thức tương ứng của
DC
+ Các số liệu ghi trên các
thiết bị điện là các giá trị
hiệu dụng
+ Các thiết bị đo đối với
mạch điện xoay chiều chủ
yếu cũng là đo giá trị hiệu
dụng
- HS nêu định nghĩa
2
m U
2
m E
E
Thì
2
m
I
I
I: giá trị hiệu dụng của cường độ dòng điện xoay
chiều (cường độ hiệu
dụng)
* 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
IV.CỦNG CỐ: Qua bài này chúng ta cần nắm được
- Định nghĩa dòng điện xoay chiều
Giá trị hiệu dụng
Giá trị cực đại
=
Trang 7- Viết được biểu thức tức thời của dòng điện xoay chiều.
- Giải thích tóm tắt nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều
- Viết được biểu thức của công suất tức thời của dòng điện xoay chiều chạy qua một điện trở
- Phát biểu được định nghĩa và viết được biểu thức của I, U
V.DẶN DÒ:
- Về nhà học bài và xem trứơc bài mới
- Về nhà làm được các bài tập trong Sgk.và sách bài tập
IV RÚT KINH NGHIỆM