CHUYEN DE TINH DAY DU

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG PHỔ THÔNG TRUNG HỌC TRỊ AN TỔ : LÝ - KTCN  Chuyên đề TỔNG HP VÀ PHÂN LOẠI BÀI TOÁN DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU Giáo viên: VŨ GIANG NAM A ĐẶT VẤN ĐỀ: Hiện tình trạng học “tủ”, học máy móc diễn học sinh phổ biến; không môn xã hội mà môn học tự nhiên đòi hỏi phải hệ thống tư Là giáo viên giảng dạy vật lý trường THPT Trò An, nhận thấy học sinh có số điểm tuyển vào trường thấp (có năm tuyển 100% số học sinh tốt nghiệp THCS) Do trình độ học sinh không đồng đều, số học sinh yếu thường lười làm tập, số học sinh lại học theo kiểu máy móc, thiếu lập luận lý thuyết tập thực hành Dòng điện xoay chiều chương trọng tâm chương trình vật lý 12 Khi học dòng điện xoay chiều học sinh thường nhầm lẫn giá trò hiệu dụng với giá trò tức thời, thường nhầm lẫn chọn pha cường độ dòng điện hiệu điện Từ thực tế cần phải đổi phương pháp dạy học nhằm giúp học sinh củng cố, hệ thống kiến thức bản, vận dụng lý thuyết vào tập, có kó giải tập đồng thời tập cho học sinh lập luận giải tập Đi từ toán nhỏ để tổng hợp toán lớn giúp người học phân biệt dạng toán có thói quen lập luận lật ngược vấn đề sau lại phân loại dạng toán xoay chiều Chuyên đề gồm: mục (A; B; C) phần (I; II; III) Phần I : Các toán nhỏ Phần II : Tổng hợp toán nhỏ Phần III: Phân loại toán Loại I : Viết biểu thức u i Loại II : Tìm đại lượng R, L, C Loại III: Toán cực trò - công suất mạch cực đại PHẦN III LOẠI I: PHÂN LOẠI BÀI TOÁN VIẾT BIỂU THỨC u HOẶC i PHƯƠNG PHÁP: a) Nếu đề cho u viết i + Cần tìm I  U AB Z  ZC , vaø tgAB  L Z AB R + Nhận đònh pha i so với u b) Nếu đề cho i viết u  + Cần tìm U0AB = I0.ZAB , tgAB Z L  ZC R + Nhận đònh pha u so với i c) Chú ý: Đoạn mạch thiếu phần tử công thức ta bỏ phần tử BÀI TẬP ÁP DỤNG: III-1 Cho mạch hình vẽ: R L A C B M R = 100 ; L   (H); C = 31,8F uAM = 100 sin100t (V) a) Viết biểu thức cường độ dòng điện qua mạch b) Viết biểu thức hiệu điện xoay chiều u AB Bài giải: a) Cảm kháng, dung kháng, tổng trở: 100 = 200()  1 ZC   100   C 31,8.10  6.100 ZL = L = I0  U AM 100    A R 100 uAM pha i nên i = b) ZAB = R   Z L  Z C  = 100 () U0AB = I0.ZAB = tgAB  sin100t (A) 100 = 200 (V) Z L  ZC  =  AB = ; uAB nhanh pha hôn i R uAB = 200 sin(100t +  ) (V) III-2: Cho mạch hình vẽ R0 = 30(); L = R 0,4 (H),  L A B i = 2.sin(100t -  ) (A) a) Tính tổng trở mạch AB b) Viết biểu thức hiệu điện hai đầu mạch AB Bài giải: a) ZL = L = 0,4 100 = 40 ()  R2  ZL ZAB = = 50 () b) U0AB = I0.ZAB = 50 = 100 (V) tgAB  53 Z L 40    AB = (rad) R 30 180 uAB nhanh pha i nên uAB = 100 sin(100t -  53 + )(V) 180 LOẠI II: TÌM CÁC ĐẠI LƯNG R; L; C 1) PHƯƠNG PHÁP: a) Cho độ lệch pha, dùng công thức tgAB  cos  R Z AB suy R ZAB b) Cho P Q dùng công thức: P R P = I2 R = U.I cos  I = Hoaëc Q = U.I.t hay Q = I2 R.t Tìm I R c) Lập phương trình R A C E L D B Z L  ZC R hoaëc ZC =100()  C= 31,8 F Z C III-5 Cho mạch hình veõ R = 25 () uAB = 150 R sin100t C M L ,r A B vôn kế v2 chæ 100(V), V1 V2 V3 (V) v3 chæ 50(V) Hiệu điện hai đầu cuộn dây lệch pha  so với dòng điện i a) Tìm số V1 b) Tìm r, L, C Bài giải: a) Tìm số vôn kế V1: Theo đề ta có: U32 = Ur2 + UL2 = 50(V) (1) UAB2 = (UR + Ur )2 + (UL + UC )2  (UR + Ur )2 + (UL - 100)2 = 1502 (2) Mạch AB có L; r nên uMB nhanh pha i , tgMB > Mặt khác: tgMB  UL Ur   Ur2 = U L2 Thay (3) vaøo (1)  UL2 + UL2 = 502  Thay vaøo (1)  Ur = 25 (V) Thay giá trò UL, Ur vào (2) ta được: (UR + 25 )2 + (25 –100)2 = 1502  (UR + 25 )2 = 3.752  UR = 86,6 (V); Vậy vôn kế V1 86,6 (V) b) Tính r, L, C Ta có: I =  r= U1 86,6  = (A) R 25 U r 25  21,6 () I (3) UL = 25(V) ZL = U L 25 Z 12,5  = 12,5()  L = L  0,04 (H) I  100 1 10  U 100    ZC = = 50()  C = (F) Z C  50.100 5 I LOẠI III: CÔNG SUẤT MẠCH CỰC ĐẠI TOÁN CỰC TRỊ – KHẢO SÁT I PHƯƠNG PHÁP: U 2R Sử dụng công thức: P = I R = 2 R   Z L  ZC  1) Khi L, C f thay đổi: * Pmax = U2 R  ZL = ZC có cộng hưởng L  C P=0 f   *L=0 U2 P= R 2 R  ZC U2 *C   P= R 2 R  ZL 2) Khi R thay đổi: a) Cách 1: Khảo sát hàm số P theo R  Tìm P’ cho P’ =  nghiệm R  Lập bảng biến thiên  Tìm R để Pmax U 2R P= 2 R   Z L  ZC  b) Caùch 2: Dùng bất đẳng thức côsi: U2 P=  Z L  ZC  R R Theo đònh lý coâsi A = Z  R L ZC  R  ZL  ZC  = const A đạt cực tiểu  R =  Pmax Z L  ZC R U2 =  R = Z L  ZC 2R 0 II ÁP DỤNG: III-6 Cho mạch hình vẽ: 10-4 (F), L =   C= (H), R R thay đổi C L A B UAB = 100 (V), tần số dòng điện xoay chiều f = 50(Hz) Điều chỉnh R dể công suất mạch cực đại Tìm R P max Vẽ P(R) Bài giải: Cảm kháng, dung kháng là:  = 2f = 100 (rad/s) ZL= L = ZC  100 = 200()  1  4 = 100 () C 10 100  Công suất tiêu thụ mạch: U AB R 2.100 R  P= 2 R  100 R   Z L  ZC  P = ’  2.100 R  2.100 R  100  P(W) Cho P’ =  R =  100() R - -100 +100 + - P’ + - 100 + P CĐ 100 R 0 Vậy công suất cực đại R = 100() Pmax = 100 (W) III-7 Cho mạch hình vẽ: R0 = 10(), L =  10  C= (F),  (H), L , Ro C R1 A B uAB = 100 sin100t (V) a) Thay đổi R1 để công suất mạch P lớn Tìm giá trò R1 Pmax b) Với giá trò R P  Pmax Bài giải: a) Khi R có giá trò R1 Pmax ZL= L = 100() ZC  = 50 () C U AB  R0  R1   Công suất mạch: P = I R =  R0  R1    Z L  Z C  2 50 Theo coâsi: A = (10 + R1) +  100 R1  10 Amin 50 = 100  R1 + 10 =  R1 + 10 =  50 R1  10 R1 = 40() hoaëc R1 = -60() (loại) Vậy R = R1 = 40() Pmax = b) Khi P  Pmax = 50 100 = 100(W) 100 100 50 10  R1   R1  10 Ta coù: 100  R1  10   R1  10  50  50 Đặt R1 + 10 = R  1002R  50.R2 + 502.50  R2 – 200R + 2500  R  186,5() Giải bất phương trình ta có: R  13,5()  R1  176,5() R1  3,5() C) KẾT LUẬN: Việc từ toán chi tiết giúp cho học sinh có tảng vững chắc, bước đầu giải tập tổng trở, cường độ dòng điện Phân biệt góc lệch pha u i loại mạch khác Từ học sinh lại tổng hợp thành toán cho mạch phần tử R, L, C Ngoài ra, học sinh nhận thấy mạch có đủ phần tử mạch khuyết phần tử R L C Chuyên đề giúp học sinh có khả suy luận lật ngược toán Cuối vững mạch RLC học sinh có hứng thú với phần phân loại toán Sau đưa chuyên đề vào áp dụng tỉ lệ học sinh đạt điểm trung bình kì thi tốt nghiệp đạt cao tỉ lệ Tỉnh Tuy nhiên chuyên đề đề cập mảng kiến thức mạch mắc nối tiếp RLC biểu thức, giá trò hiệu dụng, công suất mạch, chưa đề cập đến giải toán giản đồ véctơ toán mạch song song thời gian có hạn Trong biên soạn chắn có thiếu sót Kính mong thầy cô tổ vật lý – KTCN, Ban giám hiệu trường THPT Trò An, kính mong thầy cô ban giám khảo đóng góp ý kiến để chuyên đề hoàn thiện thân lónh hội kinh nghiệm quý báu từ thầy cô để vận dụng cho dạy đạt kết Xin chân thành cảm ơn tổ vật lý – KTCN, Ban giám hiệu trường THPT Trò An đồng nghiệp giúp hoàn thành chuyên đề Vónh An, ngày 25 tháng 11 năm 2005 Duyệt Ban Giám Hiệu Người viết Vũ Giang Na ... cường độ dòng điện qua mạch b) Viết biểu thức hiệu điện xoay chiều u AB Bài giải: a) Cảm kháng, dung kháng, tổng trở: 100 = 200()  1 ZC   100   C 31,8.10  6.100 ZL = L = I0  U AM... thêm vào R nối tiếp mạch xác đònh giá trò R để góc lệch pha u so với i  Bài giải: a) Cảm kháng, dung kháng, tổng trở: 100 = 25() 4 ZL = L = ZC  1  3 10 () C 10 100  ZAB = Z L  Z C... chiều f = 50(Hz) Điều chỉnh R dể công suất mạch cực đại Tìm R P max Vẽ P(R) Bài giải: Cảm kháng, dung kháng là:  = 2f = 100 (rad/s) ZL= L = ZC  100 = 200()  1  4 = 100 () C 10 100