phan dong dien xoay chieu

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Viết tắt DHVL GV HĐNT HS BĐT PPDH QNSL QTDH SGK THPT HĐT : : : : : : : : : : : Viết đầy đủ Dạy học vật lý Giáo viên Hoạt động nhận thức Học sinh Bất đẳng thức Phương pháp dạy học Quan niệm sai lầm Quá trình dạy học Sách giáo khoa Trung học phổ thông Hiệu điện MỤC LỤC PHẦN MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Mục tiêu nghiên cứu Nhiệm vụ nghiên cứu Khách thể, đối tượng phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Giả thuyết khoa học Bố cục đề tài PHẦN NỘI DUNG CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA VIỆC PHÁT HIỆN NHỮNG KHÓ KHĂN VÀ SAI LẦM CỦA HỌC SINH TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ 1.1 Nhiệm vụ dạy học vật lý trường THPT 1.2 Quan niệm sai lầm học sinh dạy học Vật lý .5 1.2.1 Quan niệm 1.2.2 Quan niệm học sinh 1.2.3 Đặc điểm quan niệm học sinh 1.2.4 Ảnh hưởng quan niệm sai lầm học sinh dạy học vật lý .8 1.2.5 Sự cần thiết phải khắc phục quan niệm sai lầm 1.3 Tầm quan trọng chương “Dòng điện xoay chiều” .9 1.4 Thực trạng dạy học chương “Dòng điện xoay chiều”- vật lý 12-THPT 10 CHƯƠNG 2: NHỮNG KHÓ KHĂN VÀ SAI LẦM CỦA HỌC SINH KHI HỌC PHẦN DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀUVÀ BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC 11 2.1 Tóm tắt lý thuyết phân tích chương Dòng điện xoay chiều 11 2.1.1 Dòng điện xoay chiều .11 2.1.2 Mạch điện xoay chiều không phân nhánh 11 2.1.3 Máy phát điện xoay chiều 13 2.1.4 Động không đồng ba pha .13 2.1.5 Máy biến áp - Truyền tải điện .14 2.2 Phân phối chương trình Vật lý 12 chương “ Dòng điện xoay chiều” 14 2.3 Những khó khăn sai lầm học sinh học phần “Dòng điện xoay chiều” biện pháp để khắc phục khó khăn 16 2.3.1 Những khó khăn học sinh học phần “Dòng điện xoay chiều” 16 2.3.2 Những sai lầm thường gặp học sinh học chương “Dòng điện xoay chiều” .24 PHẦN KẾT LUẬN 60 TÀI LIỆU THAM KHẢO 62 PHẦN MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Vật lý học môn khoa học tảng cung cấp sở lý thuyết cho số môn khoa học ứng dụng Vật lý học ngành nghiên cứu vật, tượng xảy ngày đồng thời nghiên cứu chất, khảo sát mặt định tính tìm quy luật vật tượng Sự phát triển vật lý học sở nhiều ngành khoa học, kĩ thuật công nghệ tiên tiến Tuy nhiên, đa số học sinh thấy môn vật lý môn khó, đặc biệt học lý thuyết, định luật vận dụng vào giải tập Vật lý Trong tiết học vật lý, thời gian học lý thuyết có hạn nên học sinh lúc quan sát tượng, vừa khái quát ghi nhớ vận dụng công thức tiếp thu để giải tập mà số tiết tập theo phân phối chương trình lại q nên đa phần học sinh tiếp thu phần lý thuyết mà có điều kiện để vận dụng giải tập lớp Vì vậy, gặp tâp định tính định lượng tương đối phức tạp HS gặp nhiều khó khăn sai lầm dẫn tới kết không hiểu sai lý thuyết nên rơi vào tình trạng sai lầm nối tiếp sai lầm Chính mà thực trạng dạy học Vật lý trường THPT phần lớn học sinh gặp phải nhiều khó khăn có xu hướng yếu dần môn vật lý Là giáo viên dạy vật lý tương lai không trăn trở điều Làm cách để giúp học sinh học tốt mơn vật lý hơn? Có lẽ điều mà giáo viên quan tâm cố gắng thực Thực tế sống cho thấy, trước vật tượng đó, em học sinh ln có cách nhìn nhận, cách suy nghĩ, cảm nhận riêng Cùng vật tượng cách nhìn nhận, suy nghĩ cảm nhận em khía cạnh mức độ khác Hầu hết em học sinh bắt đầu học môn tự nhiên hay môn vật lý mang theo kinh nghiệm, quan niệm thường ngày qua phát triển chúng để tiếp thu kiến thức lớp Những quan niệm tạo thành từ nhiều nguyên nhân khác nhau, nhiên chúng có đặc điểm giống có tính phổ biến, bền vững đa số quan niệm sai lệch với chất vật, tượng Chính điều gây nhiều khó khăn trở ngại q trình dạy học vật lý giáo viên trình nhận thức học sinh Có quan niệm cho rằng: “Dạy học xây dựng cũ”, theo dạy học vật lý, việc hiểu rõ quan niệm sai lầm học sinh tìm phương pháp phù hợp để khắc phục quan niệm nhằm hình thành cho học sinh kiến thức vật lý vững cần thiết Một chương quan trọng gây khó khăn nhiều học sinh chương “Dòng điện xoay chiều” Do đó, tơi chọn đề tài “Những khó khăn sai lầm học sinh học phần dòng điện xoay chiều lớp 12- THPT” để tìm hiểu khó khăn sai lầm học sinh từ đưa biện pháp nhằm nâng cao chất lượng dạy học vật lý lớp 12-THPT đồng thời giúp cho học sinh u thích mơn học Vật lý Mục tiêu nghiên cứu Thơng qua việc tìm hiểu q trình dạy học chương “Dòng điện xoay chiều” Vật lý lớp 12-THPT để tìm khó khăn sai lầm học sinh học phần từ đưa biện pháp khắc phục giúp cho q trình dạy học Vật lý có hiệu quả, góp phần nâng cao chất lượng dạy học vật lý trường phổ thông - Nhiệm vụ nghiên cứu Xây dựng sở lý luận đề tài, qua làm rõ tầm quan trọng việc tìm khó khăn sai lầm học sinh học phần “Dòng điện xoay chiều” Vật lý lớp 12 THPT Tìm hiểu nội dung phân phối chương trình hệ thống lý thuyết tập Vật lý 12 hai chương trình nâng cao để dự kiến khó khăn sai lầm mà học sinh mắc phải học phần “Dòng điện xoay chiều” Vật lý 12 THPT Tìm hiểu thực tế học tập học sinh học phần “Dòng điện xoay chiều”Vật lý lớp 12 THPT Tìm hiểu khó khăn sai lầm học sinh học phần “Dòng điện xoay chiều” Vật lý 12 THPT Đề biện pháp khắc phục khó khăn sai lầm học sinh học phần “Dòng điện xoay chiều” Vật lý 12 THPT Khách thể, đối tượng phạm vi nghiên cứu - Khách thể nghiên cứu: Hoạt động dạy học vật lý giáo viên học sinh chương “Dòng điện xoay chiều” Vật lý lớp 12 THPT Đối tượng nghiên cứu: khó khăn sai lầm học sinh lớp 12 trình học vật lý chương “dòng điện xoay chiều” Phạm vi nghiên cứu: nghiên cứu q trình dạy học phần “Dòng điện xoay chiều” số trường THPT địa bàn huyện Phú Hòa Phương pháp nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu lý luận: sử dụng phương pháp phân tích- tổng hợp tài liệu, thu thập phân tích hệ thống tài liệu liên quan tới đề tài nghiên cứu - Nghiên cứu sơ sở lý luận tâm lý học, giáo dục học, lý luận dạy học vật lý liên quan đến quan niệm sai lầm học sinh dạy chương “Dòng điện xoay chiều “ - Nghiên cứu tài liệu liên quan đến chương “Dòng điện xoay chiều “ - Nghiên cứu quan niệm sai lầm học sinh dạy học vật lý - Nghiên cứu biện pháp, cách thức phát sửa chữa quan niệm sai lầm học sinh dạy chương “Dòng điện xoay chiều “ Giả thuyết khoa học Nếu giáo viên phát rõ sai lầm mà học sinh mắc phải học phần dòng điện xoay chiều đề xuất giải pháp sư phạm hợp lý nhằm khắc phục quan niệm sai lầm, hình thành cho học sinh quan niệm khoa học cách sâu sắc góp phần nâng cao chất lượng dạy học vật lý trường THPT Đóng góp đề tài - Góp phần hồn thiện lí luận dạy học vật lý cách tăng cường tính tích cực, tính tự lực hoạt động nhận thức học sinh học để nâng cao chất lượng hoạt động dạy học môn Vật lý - Có thể dùng làm tài liệu tham khảo vật lý lớp 12 trường THPT Bố cục đề tài Khóa luận trình bày thành phần: Mở đầu, nội dung kết luận - Phần mở đầu: giới thiệu lý chọn đề tài, mục tiêu nghiên cứu, đối tượng phạm vi đề tài, phương pháp nghiên cứu, đóng góp đề tài, giả thuyết khoa học, bố cục khóa luận Phần nội dung : Gồm chương Chương 1: Cơ sở lý luận việc phát khắc phục khó khăn sai lầm học sinh dạy học vật lý Chương 2: Những khó khăn sai lầm học sinh học phần “Dòng điện xoay chiều” biện pháp khắc phục - Phần kết luận: tổng kết kết mà khóa luận làm được, chưa làm số ý kiến đề suất tác giả đề tài nội dung mà đề tài đề cập tới Tài liệu tham khảo PHẦN NỘI DUNG CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA VIỆC PHÁT HIỆN NHỮNG KHÓ KHĂN VÀ SAI LẦM CỦA HỌC SINH TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ 1.1 Nhiệm vụ dạy học vật lý trường THPT Nhiệm vụ cụ thể dạy học vật lý trường THPT là: - Trang bị cho học sinh hệ thống kiến thức bản, đại kỹ bao gồm: + Các khái niệm vật lí + Các định luật vật lí + Nội dung lí thuyết vật lí + Các ứng dụng quan trọng vật lí đời sống + Các phương pháp nhận thức phổ biến dùng vật lí - Rèn luyện kỹ năng, phương pháp nhằm chiếm lĩnh kiến thức vật lí, vận dụng sáng tạo để giải vấn đề học tập đời sống sau + Kỹ thu lượm thông tin vật lí: Quan sát thí nghiệm, điều tra, sưu tầm tài liệu, truy cập internet… + Kỹ xử lí thơng tin: Vẽ đồ thị, rút kết luận… + Kỹ quan sát, đo lường sử dụng cơng cụ thực thí nghiệm đơn giản + Kỹ truyền đạt thơng tin vật lí: Thảo luận khoa học, viết báo cáo thực hành… + Kỹ vận dụng kiến thức vật lí để giải thích tượng đơn giản + Kỹ sử dụng thao tác tư logic phân tích, tổng hợp, so sánh, khái quát hóa, cụ thể hóa… - Bồi dưỡng cho học sinh giới quan vật biện chứng, giáo dục lòng yêu nước, thái độ với người lao động Giáo dục kỹ thuật tổng hợp hướng nghiệp cho học sinh giúp học sinh nhanh chóng thích ứng với hoạt động lao động sản xuất thời đại cơng nghiệp hóa, đại hóa 1.2 Quan niệm sai lầm học sinh dạy học Vật lý 1.2.1 Quan niệm Quan niệm hiểu biết người vật tượng trình tự nhiên hình thành trình sinh hoạt lao động sản xuất ngày, hiểu biết tiềm ẩn não tái có nhu cầu bộc lộ Trong thực tế cá nhân có tầm hiểu biết khác có cách nhìn nhận góc độ riêng nên quan niệm có tính cá biệt cao Đồng thời quan niệm cá nhân hình thành cách tự phát mang yếu tố chủ quan nên thường không khách quan thiếu khoa học 1.2.2 Quan niệm học sinh Theo nhà Vật lý, quan niệm học sinh hiểu biết mà học sinh có trước học Quan niệm học sinh thường không với chất vật lý, chất khoa học vốn có vật, tượng Người ta gọi quan niệm sai lầm học sinh Một trở ngại khoa học cho hoạt động nhận thức học sinh là quan niệm sai lầm mà họ có đời sống hàng ngày đem lại Đôi lúc quan niệm phù hợp với tri thức khoa học, trường hợp học sinh có điều kiện củng cố khắc sâu tri thức Nhưng quan niệm họ kiện, tượng mà trái ngược với tri thức khoa học kiện tượng chướng ngại Nhiều thí nghiệm khoa học cho thấy , quan niệm có sức bền kỳ lạ theo thời gian Thậm chí sau học tập trưởng thành, nhiều người lớn tuổi, quan niệm thường xuất hiện, cần giải thích thực tiễn Sở dĩ có sức bền kỳ lạ quan niệm học sinh hình thành tự phát bối cảnh có tính chất thực tiễn sinh động Do gây dấu ấn mạnh mẽ, sâu đậm tiềm thức học sinh Mặt khác hiểu biết đơn giản thiếu sở khoa học ấy, đôi lúc lại có ích cho giải thích kiện đời thường (Dù không với tri thức khoa học, song đời thường lại dễ chấp nhận cách không cần lý lẽ) Chẳng hạn thả đá, đá rơi nhanh xuống đất Còn thả tờ giấy, tờ giấy rơi chậm xuống mặt đất Thế quan niệm vật nặng rơi nhanh vật nhẹ đeo đẳng suốt đời sống người Bởi đây, người khơng để ý đến, chí khơng cần để ý đến sức cản khơng khí lên vật rơi Điều hiển nhiên hoạt động dạy học xảy song song với hoạt động đời thường học sinh Đối với môn học học sinh cần tiếp xúc với tri thức khoa học, sau có quan niệm đời thường Vật lý học dạy học cho học sinh họ học xong tiểu học, chí học vài năm đầu cấp THCS Lúc tiếp xúc với vật lý học, học sinh va chạm với biết kiện giới tự nhiên Do đó, q trình học vật lý giao thoa hai nguồn tri thức “ Tri thức khoa học tri thức đời thường” Như chủ thể trình học tập (học sinh) mang theo đầu óc quan niệm đời thường đến trường để học vật lý Ở học sinh khác nhau, quan niệm khác nội dung, độ rộng, độ sâu… cách biểu khác Đó điều mà giáo viên vật lý phải để ý, phải xử lý Nhiều cơng trình nghiên cứu rằng, khơng thể bỏ qua quan điểm sai trái học sinh Cũng xử lý cách hời hợt Chẳng hạn dựa vào quan niệm để tạo thuận lợi đặt vấn đề củng cố tri thức khơng có hiệu Tốt tạo điều kiện cho quan niệm học sinh bộc lộ nhiều lần, cho quan niệm vận hành nhiều lần được, từ giúp học sinh vượt qua từ bỏ quan niệm sai, chấp nhận cách tự giác tri thức khoa học Cách làm tạo điều kiện thuận lợi cho va chạm hai nguồn tri thức “ Tri thức khoa học tri thức đời thường” Rõ ràng thực tế chấp nhận hai đối thủ Sự cọ xát làm cho học sinh nhận chân lý khoa học cách sâu sắc họ đại diện cho đối thủ Chính học sinh phải điều chỉnh (nếu quan niệm đời thường có khiếm khuyết) vứt bỏ quan niệm trái với chân lý Tóm lại, dạy học vật lý bỏ qua quan niệm đời thường học sinh, khơng thể tẩy xóa chúng khỏi đầu óc học sinh cách dễ dàng mà phải tạo điều kiện cho chúng bộc lộ, vận hành tìm cách vượt qua chúng 1.2.3 Đặc điểm quan niệm học sinh Quan niệm học sinh thường kiến thức mang tính chất kinh nghiệm, hình thành tích lũy dần dần, ngày khắc sâu trở thành vốn hiểu biết riêng cá nhân Chính quan niệm học sinh bền vững khó thay đổi Mặt khác quan niệm học sinh hình thành cách tự phát nên đa số quan niệm học sinh sai lệch so với phải học Về mặt chất chúng Cho mạch điện hình vẽ  u AB  100cos100t  V  L  0,796 , H, R  r  100W Hệ số công suất mạch cos  0,8 Tính điện dung C tụ điện - Những sai lầm học sinh giải tập này: + Học sinh sai lầm bỏ sót nghiệm giải phương trình:  ZL – ZC   Z2  (R  r)  R  r Z  (ZL  ZC ) � Z L  ZC  Z2   R  r   250  200  150 Còn sót nghiệm + Học sinh bỏ qua giá trị r cuộn dây viết biểu thức tính hệ số cơng suất Giải: Cảm kháng: ZL  L  250  với cos   Rd R  r R  r 200  �Z   250 Z Z cos  0,8 Mà Z  R  r  (ZL  ZC ) � ZL  ZC  Z   R  r   250  200  150 ZL  ZC  150() Vì 6 Khi ZL  ZC ta có C1  31,8.10 F Khi - ZL  ZC ZC  ZL  150  400 � C  7,95.106 F Biện pháp khắc phục: trình giảng dạy giáo viên phải nhắc lại cho học sinh kiến thức tốn cần thiết giải phương trình  Để tìm cực trị đại lượng điện có nhiều cách như: dùng BĐT Cauchy, dùng đạo hàm, dùng điều kiện có nghiệm phương trình bậc nhiên học sinh thường dùng BĐT Cauchy, sử dụng máy móc mà khơng ý tới điều kiện sử dụng 51 Ví dụ: Cho mạch điện gồm biến trở R mắc nối tiếp với tụ điện có C = 6,38F cuộn dây có điện trở r = 70, độ tự cảm L H  Đặt vào hai đầu đoạn mạch điện áp hiệu dụng U = 200V có tần số f = 50 Hz Hãy tìm giá trị R để cơng suất mạch đạt cực đại tính giá trị cực đại ấy? - Những sai lầm học sinh giải tập này: + Học sinh sai lầm áp dụng công thức P  R.I + Sai lầm học sinh sử dụng cơng thức cách máy móc mà khơng ý đến điều kiện sử dụng Trong tốn điều kiện để áp dụng BĐT Cauchy R  r  mà r  70 R  nên R  r  70 Học sinh giải sau : Cảm kháng : ZL = L=100 Dung kháng : ZC   50 C P  I2  R  r   Công suất mạch là: U2 U2  (ZL  ZC )2 y  R  r   R  r Công suất cực đại Pmax ymin Theo bất đẳng thức Cauchy ymin �  R  r   ZL  ZC  50  70 � không áp dụng BĐT Cauchy R  ZL  ZC  r  50  70  20  Vậy khơng có giá trị R thoả mãn toán Giải : Cảm kháng : ZL  L  100W Dung kháng : ZC   50 C 52 P  I2  R  r   Công suất mạch là: U2 U2  (ZL  ZC ) y  R  r   R  r Công suất cực đại  Pmax y  y Chúng ta khảo sát hàm y y '  1 50 0� (R  70) Hàm số đồng biến Suy y R x  Vậy công suất cực đại là: Pmax U r   378, r  (ZL  ZC ) W  Sai lầm giải tốn cực trị Ví dụ: Một đoạn mạch gồm điện trở R nối tiếp với cuộn cảm L tụ điện có điện dung biến thiên C Cho R  100 , L  0,318H Đặt vào hai đầu đoạn mạch điện áp u  200cos100t (V) Tìm điện dung C để điện áp hai tụ điện đạt giá trị cực đại Tính giá trị cực đại  Khi giải học sinh thường mắc phải sai lầm coi ZC không đổi HS lập luận sau U C  I.ZC nên để UCmax Imax lúc mạch xảy tượng cộng hưởng: ZL  ZC , U C max  Imax ZC  U ZC  200(V) R Giải: Cảm kháng: ZL = L = 100 Điện áp hiệu dụng hai tụ điện U C  I.ZC  U.ZC R  Z2L  2ZL ZC  ZC2  U R  ZL2 2ZL  1 ZC2 ZC Để U C max y = y mà y hàm bậc hai với biến số x Vậy ymin x  U y ZC Z  L Z C R  ZL 53 R y  Vậy - R  Z2L C ZC  R  Z2L   200 x ZL 104 F 2 UC max = 200 (V) Biện pháp khắc phục: Giáo viên cần trang bị cho học sinh phương pháp giải tốn cực trị Khi tìm giá trị biến R mạch có cuộn dây cảm cơng suất R cực đại dùng bất đẳng thức (BĐT) Cauchy Khi tìm giá trị biến R mạch có cuộn dây khơng cảm cơng suất tồn mạch cực đại dùng BĐT Cauchy nếu: r  ; dùng BĐT Cauchy mà phải dùng đạo hàm khi: r ≥ Khi tìm giá trị L, C, f cơng suất cực đại (dòng điện cực đại) áp dụng tượng cộng hưởng (2.L.C = 1) Khi tìm L HĐT hai đầu cuộn cảm cực đại, tìm C UC cực đại sử dụng tam thức bậc hai mẫu số Khi tìm L ULR cực đại, tìm C U RC cực đại phải dùng phương pháp đạo hàm để khảo sát hàm mẫu số Khi tìm tần số f UL UC cực đại phải đặt ẩn phụ trùng phương mẫu số để đưa hàm bậc hai khảo sát + Giáo viên đưa số tập củng cố: Bài 1: Cho mạch điện R, L, C mắc nối tiếp hình vẽ Cuộn dây có r = 50; L = 0,318 H Tụ điện có điện dung C = 10-4/ 2(F ) u AB  200 cos(100t)(V) R A L, r C B Tìm Rx để công suất Rx đạt cực đại - Sai lầm học sinh nhầm lẫn công suất R x tồn mạch Học sinh giải sai sau: Đặt Rt = RX + r 54 Ta có : Cơng suất cực đại Theo bất đẳng thức Cauchy ta có: y � R t  ZL  ZC Vậy ; R x  ZL  ZC  r  50 P Rx đạt cực đại Kết sai Giải: U2 P  I R x  (Z  ZC )  r R L  2r R Cơng suất điện trở RX là: 2r số nên: Áp dụng BĐT Cauchy cho hai số hạng lại mẫu số ta có: Công suất cực đại Pmax � R   Z L  ZC   r  50 5 Bài 2: Một đoạn mạch điện xoay chiều gồm R, L, C mắc nối tiếp cuộn dây cảm có độ tự cảm L  ( H), tụ có điện dung, tụ có điện dung C  15,9F , điện trở R  100 Đặt điện áp xoay chiều có U  200V , có tần số thay đổi vào hai đầu đoạn mạch Hãy tìm giá trị tần số f để HĐT hai tụ cực đại tính giá trị cực đại  Khi giải học sinh sai lầm coi Z C không đổi f thay đổi giải sau: Hiệu điện hai tụ là:  U C  I.ZC  U.ZC Z UC đạt giá trị cực đại khi: Z  ZMin    xảy tượng cộng hưởng:  LC  Vậy f  50 2 LC (Hz) UC đạt giá trị cực đại 55  100  C. (); ZC  U Cmax  U 200 ZC  100  200 2(V) R 100 Kết sai Giải: Hiệu điện hai tụ là: U.ZC UC  Với Đặt R  (ZL  ZC )2 y  L2C 4  U.ZC Z U  RC U C  I.ZC  L2 C2 4  (R C  2R.C)2   2LC  2   2  X   y  L2C X    U y R 2C – 2LC  X   U Cmax y  y Min Ta thấy y có dạng tam thức bậc hai, với hệ số a X 2LC  R 2C2 b X    15 103 X 2 2a � 2L C dương nên đạt cực tiểu  f   25 2 (Hz) Vậy tần số f  25 (Hz) HĐT hai tụ đạt cực đại U C max  U y  U C max  2LU R 4LC  R 2C2  800  302 (V) Bài 3: Cho mạch điện không phân nhánh, gồm cuộn dây cảm có độ tự cảm L  (H), tụ điện xoay chiều có điện dung C  31,8F Điện trở R  100 Đặt điện áp U = 200V, có tần số thay đổi vào hai đầu đoạn mạch Hãy tìm giá trị tần số f để HĐT hai cuộn cảm đạt giá trị cực đại tính giá trị cực đại  Sai lầm HS lời giải chủ quan coi cảm kháng ZL không 56 đổi tần số f thay đổi giải sau: Hiệu điện hai đầu cuộn cảm là: U L  I.ZL  U.ZL Z UL đạt giá trị cực đại khi: Z  ZMin  xảy tượng cộng hưởng: 2LC = Vậy  25 2 LC (Hz) UL đạt giá trị cực đại f Lúc ZL  L  100 () Vậy : U LM ax  U 200 ZL  100  200 R 100 (V) Giải: HĐT hai đầu cuộn cảm là: U L  I.ZL  U.ZL Z Thay giá trị tổng trở vào ta được: U.ZL UL  R  (ZL  ZC ) Với y  U 1 R2 (  )  2 LC  L LC 2  U y R2 2 X  (  ).X  X  2 (LC) L LC  ) ( Đặt UL Max y  y Min Ta thấy y có dạng tam thức bậc hai, với hệ số a X dương nên đạt cực tiểu  X f b  2a � 2  100 2 2LC  R C (rad/s)  100   40,8 2 (Hz) Vậy tần số f = 40,8 Hz HĐT hai đầu cuộn cảm đạt cực đại 57 U LMax  U 2L.U 800 � U LMax    302 y Min R 4LC  R 2C (V)  Trong mạch điện có tụ điện học sinh nhầm lẫn cơng thức tính điện dung tương đương mắc nối tiếp hay song song Ví dụ: Cho mạch điện hình vẽ Biết cuộn dây cảm u  100 cos100t (V) A C B R L Cho R  30 , L  159mH , C  318F Ampe kế đo cường độ dòng điện hai đầu ' ' mạch AB có giá trị Tìm cách mắc tụ C với tụ C tính C để cường độ dòng điện mạch đạt giá trị cực đại - Khi giải học sinh sử dụng nhầm công thức tụ điện mắc ' ' song song cho tụ điện mắc nối tiếp: C td  C  C � C  C td  C Điều sai Giải: ' Gọi C td điện dung tương đương tụ C mắc với C I Ta có: U U  Z R  (Z L  ZC ) Cường độ dòng điện đạt giả trị cực đại khi: Zmin � Khi ZL  ZC � L  đó, mạch xảy tượng cộng hưởng nên: 1 � C td    63,7F C td  L. 0,159.(100) ' Ta có: C td  C nên phải mắc nối tiếp tụ C với C 1   ' Từ cơng thức tính điện dung tương đương mắc nối tiếp: C td C C Vậy điện ' dung C có giá trị là: C'  C.C td 318.63,7   79,66F C  Ctd 318  63,7 58 ' ' Vậy phải mắc nối tiếp tụ C với tụ C với C  79,66 - Biện pháp khắc phục: Trong trình giảng dạy giáo viên trang bị cơng thức cho học sinh lưu ý học sinh tranh áp dụng lẫn lộn cơng thức tính điện dung tương đương cho học sinh giải số tập, qua tập để khắc phục sai lầm Đối với số toán mắc thêm tụ C’ với C tìm cách mắc ý so sánh Ctd với C mạch: Ctd  C mắc C’ nối tiếp với C ngược lại Ctd  C mắc song song U I  Học sinh nhầm lẫn U d , p , Id , p mạch điện ba pha mắc hình hình tam giác Ví dụ: Ba cuộn dây giống hệt nhau, cuộn có điện trở R=  , cảm kháng ZL  8 mắc hình tam giác mắc vào mạng điện xoay chiều ba pha đối xứng có điện áp dây U d  220 V Tính cường độ dòng điện chạy dây dẫn từ nguồn đến tải - Khi giải học sinh nhầm lẫn áp dụng cơng thức cách mắc hình với hình tam giác nên tính sai kết tốn Giải: Tổng trở cuộn dây là: Z  R  Z2L  62  82  10 Vì mắc theo hình tam giác nên Ip  Up Z  Ud  U p Vậy cường độ dòng điện qua pha là: U d 220   22 Z 10 (A) Vì mắc theo hình tam giác nên cường độ dòng điện chạy dây là: Id  Ip  22 (A) Vậy dòng điện dây mạng điện ba pha có cường độ Id  22 (A) - Biện pháp khắc phục: 59 + Nhấn mạnh cho học sinh biết khác cách mắc hình mắc hình U I tam giác cơng thức tính U d , p , Id , p Đồng thời thân học sinh phải ý nghe giảng, thiếp thu kiến thức + Giáo viên cho học sinh số tập củng cố Bài 1: Ở mạng điện ba pha mắc hình sao, điện áp dây pha dây trung hòa U p  127 (V) Tính hiệu điện hai dây pha ( U d ) Giải: Trong cách mắc hình U d  U p  127  200 (V) Bài 2: Ba cuộn dây giống hệt nhau, cuộn có điện trở R=  , cảm kháng ZL=  mắc hình mắc vào mạng điện xoay chiều ba pha đối xứng Biết dòng điện chạy dây dẫn từ nguồn đến tải I d = 22 A Điện áp dây mạng điên ba pha bao nhiêu? Giải: Tổng trở cuộn dây là: Vì mắc hình nên Id  Ip Z  R  Z2L  62  82  10 Vậy điện áp pha là: Vì mắc hình nên điện áp dây là: U p  Ip Z  I d Z  22.10  220 U d  U p  220 (V) (V) Vậy điện áp dây mạng điện ba pha U d  220 (V)  Sai lầm giải tập động điện Ví dụ: Một động khơng đồng ba pha có điện áp định mức pha 220V Biết công suất động 10,56 kW hệ số công suất 0,8 Cường độ dòng điện hiệu dụng qua cuộn dây động là: A 2A B 6A C 20A D 60A Khi giải học sinh giải sau: 60 + Tính cơng suất động không đồng ba pha theo công thức: P  U p I p cos  � I p  P 10,56.103   60 U p cos  220.0,8 (A) � Kết sai + Học sinh quên đổi hay đổi sai đơn vị công suất Biện pháp khắc phục: Lưu ý cho HS động ba pha nên cơng suất động tính cho ba pha cho HS làm số tập củng cố Giải: Ta có cơng thức tính cơng suất động không đồng ba pha là: P 10,56.103 P  3U p I p cos  � I p    20 3U p cos  3.220.0,8 (A) Bài 1: Một động điện xoay chiều pha mắc vào nguồn xoay chiều Động có hiệu suất H = 85% sinh công suất học 80kW Tính điện động tiêu thụ 15 phút Giải: Công học mà động sinh là: A  P.t  80000 15.60  72.106  J  Từ công thức hiệu suất H A A ' � Điện động tiêu thụ 15 phút là: A 72.106 A    84,7.106 H 0,85 (J) ' Bài 2: Một động khơng đồng ba pha có ba cuộn dây giống Biết động có cơng suất định mức 1,683 kW, hệ số công suất định mức 0,85 cường độ dòng điện định mức A Để động hoạt động định mức sử dụng mạng điện ba pha có điện áp dây 220 V ba cuộn dây động phải mắc A nối tiếp B song song C hình D hình tam giác Giải: Khi động hoạt động định mức thì: 61 P  3U p I p cos  � U p  P 1683   220 3I p cos  3.3.0,85 (V) U  Ud Theo đề bài, theo giả thuyết U d  220 (V) nên p Vậy nên ba cuộn dây phải mắc hình tam giác Đáp án D 62 PHẦN KẾT LUẬN Thơng qua việc tìm hiểu việc dạy học phần “Dòng điện xoay chiều” thuộc chương trình vật lý 12 THPT, qua hai chương khóa luận tơi hồn thành mục tiêu nhiệm vụ đề ban đầu đề tài Kết đạt là: Tìm khó khăn sai lầm mà học sinh thường gặp phải học phần “Dòng điện xoay chiều” Một số sai lầm mà học sinh thường mắc phải là: - Học sinh thường không đổi đơn vị đổi đơn vị sai nên giải tập dẫn đến tính tốn sai kết - Nhầm lẫn giá trị tức thời, giá trị hiệu dụng giá trị cực đại cường độ dòng điện, điện áp, suất điện động - Học sinh sai lầm không hiểu ý nghĩa đại lượng vật lý mà máy móc áp dụng cơng thức tốn học - Sai lầm độ lệch pha - Sai lầm cách đọc đồ thị độ lệch pha - Sai lầm tượng cộng hưởng - Trong mạch điện R, L, C nối tiếp học sinh nhầm lẫn sử dụng công thức điện chiều cho mạch điện xoay chiều - Sai lầm cuộn dây không cảm - Sai lầm kiến thức toán giải tập - Sai lầm giải tập cực trị Chỉ số nguyên nhân gây khó khăn sai lầm cho học sinh học phần “Dòng điện xoay chiều” Đề số biện pháp để khắc phục sai lầm mà học sinh gặp phải học phần “Dòng điện xoay chiều” Đưa số tập tự luận số câu hỏi trắc nghiệm khách quan nhiều lựa chọn để khắc phục sai lầm phổ biến học sinh học phần “Dòng điện xoay chiều” Vật lý 12 THPT Các tập đưa chỗ sai học sinh giải tóm tắt Tuy nhiên, trình độ thời gian có hạn nên đề tài chưa tìm hiểu hết tất khó khăn sai lầm học sinh trình học phần “Dòng điện xoay chiều” chưa tiến hành thực nghiệm để đánh giá độ tin cậy biện pháp khắc phục 63 Qua đây, hy vọng nhà trường nên cho sinh viên bắt đầu nghiên cứu khoa học từ năm để sau phát triển thành đề tài khóa luận tốt nghiệp Như sinh viên có thêm thời gian để chuẩn bị để khóa luận đạt kết tốt Với kết đạt trên, khóa luận đóng góp thêm tài liệu tham khảo cần thiết cho giáo viên, sinh viên quan tâm tới khó khăn sai lầm mà học sinh thường gặp phải học phần “Dòng điện xoay chiều” số biện pháp khắc phục sai lầm TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Bộ Giáo dục Đào tạo (2010), Vật lý 12 nâng cao, NXB Giáo dục [2] Bộ Giáo dục Đào tạo (2010), Vật lý 12, NXB Giáo dục 64 [3] Nguyễn Anh Vinh, Cẩm nang ôn luyện thi Đại học môn vật lý (tập 1), NXB Đại học sư phạm 2011 [4] Hồ Anh Vũ, Lý luận dạy học vật lý trường Trung học phổ thông, tài liệu giảng dạy khoa Vật lý, Quy Nhơn 2014 65 ... giới thiệu hiệu điện xoay chiều (điện áp xoay chiều): “Hiệu điện biến thiên theo thời gian theo định luật dạng sin gọi hiệu điện xoay chiều hay điện áp xoay chiều” dòng điện xoay chiều đại lượng... SINH KHI HỌC PHẦN DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀUVÀ BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC 2.1 Tóm tắt lý thuyết phân tích chương Dòng điện xoay chiều 2.1.1 Dòng điện xoay chiều - Suất điện động xoay chiều Cho khung dây dẫn... phần dòng điện xoay chiều chương trình nâng cao SGK trình bày khái niệm dòng điện xoay chiều theo hướng diễn dịch cách thông báo “Dòng điện xoay chiều hình sin, gọi tắt dòng điện xoay chiều, dòng