Giáo án bài các mạch điện xoay chiều được soạn theo phương pháp mới gồm 5 bước khởi động, hình thành kiến thức, luyện tập, vận dụng, tìm tòi mở rộng nhằm phát triển các năng lực của học sinh. Giáo án có thêm cột nội dung và có nhiều bài tập nhằm luyện tập cho học sinh rất hiệu quả
Ngày soạn: / …./ 2018 Ngày dạy: / / 2018 Lớp: 12… Tiết: 23, 24 Ngày dạy: /…./ 2018 Lớp: 12… CHỦ ĐỀ CÁC MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU (2 tiết) I Vấn đề cần giải Các mạch điện xoay chiều gồm phần tử trường hợp cụ thể, từ giúp học sinh giải tốn mạch R, L, C mắc nối tiếp Chính vậy, chủ đề cần giải được: - Định luật ôm mạch chứa điện trở R - Định luật ôm mạch chứa điện trở L, ý nghĩa cảm kháng - Định luật ôm mạch chứa điện trở C, ý nghĩa dung kháng II Nội dung – chủ đề học Nội dung chủ đề tập trung 13 Các mạch điện xoay chiều III Mục tiêu học Kiến thức - Phát biểu định luật Ôm đoạn mạch điện xoay chiều điện trở - Phát biểu định luật Ôm đoạn mạch điện xoay chiều chứa tụ điện - Phát biểu tác dụng tụ điện mạch điện xoay chiều - Phát biểu định luật Ôm đoạn mạch điện xoay chiều chứa cuộn cảm - Phát biểu tác dụng cuộn cảm mạch điện xoay chiều - Viết cơng thức tính dung kháng cảm kháng Kỹ năng: - Tính dung kháng , cảm kháng mạch điện -Nhận biết tính chất đoạn mạch chứa tụ điện cuộn cảm Thái độ: - Tự tin đưa ý kiến cá nhân thực nhiệm vụ lớp, nhà - Chủ động trao đổi, thảo luận với HS khác với GV - Hợp tác chặt chẽ với bạn thực nhiệm vụ nghiên cứu, thí nghiệm nhà Năng lực định hướng hình thành phát triển cho học sinh - Năng lực giải vấn đề,tóm tắt thông tin liên quan từ nhiều nguồn khác (từ thí nghiệm khác nhau); xác định làm rõ thông tin, ý tưởng - Năng lực tự học, đọc hiểu giải vấn đề - Năng lực hợp tác nhóm: làm thí nghiệm, trao đổi thảo luận, trình bày kết thí nghiệm - Năng lực tính tốn, trình bày trao đổi thơng tin: hồn thành bảng số liệu làm thí nghiệm IV Chuẩn bị Giáo viên Một số linh kiện điện trở, tụ điện, cuộn cảm Thí nghiệm tụ điện Học sinh dq di suất điện động tự cảm : e = �L dt dt Ôn số công thức tụ điện : q =Cu i = � V Tiến trình học Hoat động 1: Khởi động (7 phút) A Mục tiêu: - Ôn tập định luật ôm cho mạch điên chứa điện trở, công thức tụ điện cuộn cảm B Tổ chức hoạt động: Hoạt động giáo viên học sinh Nội dung Chuyển giao Giáo viên yêu cầu học sinh nhớ lại kiến thức để nhiệm vụ học trả lời câu hỏi: tập Phát biểu định luật ôm cho mạch điện chứa R Viết công thức thể hiệm mlh C, U, Q I U R C = dq/dU Các ước Fara: micrôfara(μF): 1μF= 10−6F nanôfara(nF): 1nF = 10−9F picôfara(pF): 1pF = 10−12 F Viết công thức liên quan đến tượng tự cảm Sau cho học sinh quan sát vi deo mối liên hệ u, i mạch điện xoay chiều chưa R, L, C Hãy trả lời câu hỏi: + Mối liên hệ cường độ dòng điện điện áp mạch có điện trở R + Mối liên hệ cường độ dòng điện điện áp mạch có tụ điện C + Mối liên hệ cường độ dòng điện điện Thực áp mạch có cuộn cảm thần Học sinh thực nhiệm vụ cá nhân để trả lời nhiệm vụ câu hỏi giáo viên Báo cáo kết Báo cáo phát biểu cá nhân Đánh giá nhận Giáo viên nhận xét, tổng hợp vấn đề xét, kết luận Hoat động 2: Hình thành kiến thức Hoạt động 2.1 Tìm hiểu mối quan hệ i u mạch điện xoay chiều (5 phút) A Mục tiêu: - Học sinh hiểu khái niệm, mối liên hệ pha dòng điện điện áp B Tổ chức hoạt động: Hoạt động giáo viên học sinh Chuyển giao Biểu thức dòng điện xoay chiều, điện áp Nội dung cần đạt - Nếu cường độ dòng điện xoay nhiệm vụ học hai đầu mạch có dạng nào? chiều mạch: tập Ta tìm biểu thức u hai đầu đoạn i = Imcost = I mạch điện áp xoay chiều hai đầu - Trình bày kết thực nghiệm lí thuyết mạch điện: Thực để đưa biểu thức điện áp hai đầu mạch ĐỌc SGK để trả lời câu hỏi cost u = Umcos(t+ ) =U cos(t+ ) nhiệm vụ Báo cáo kết : Có dạng: i = Imcos(t + ) Với độ lệch pha u i Chọn điều kiện ban đầu thích hợp để = i = Imcost = I cost Đánh giá nhận - Lưu ý: Để tránh nhầm lẫn, phương trình + Nếu > 0: u sớm pha so xét, kết luận + Nếu < 0: u trễ pha || so điện áp viết: u = Umcos(t+ u/i) = U cos(t+ u/i) với i với i + Nếu = 0: u pha với i Hoạt động 2.2 Tìm hiểu mạch điện xoay chiều có điện trở (7 phút) A Mục tiêu: - Học sinh hiểu mối liên hệ pha u, I phát biểu định luật ôm cho mạch điện chứa R B Tổ chức hoạt động: Hoạt động giáo viên học sinh Nội dung cần đạt Chuyển giao Xét mạch điện xoay chiều có R I- MẠCH ĐIỆN XOAY nhiệm vụ học Trong mạch lúc có i dòng điện tập CHIỀU CHỈ CĨ ĐIỆN TRỞ nào? Tuy dòng điện xoay chiều, thời điểm, dòng điện i chạy theo chiều xác định Vì dòng điện 1) Quan hệ u i: kim loại nên theo định luật Ohm, i u tỉ Hai đầu R có u U cos t lệ với nào? Trong biểu thức điện áp u, Um U gì? Dựa vào biểu thức u i, ta có nhận xét gì? Y/c HS phát biểu định luật Ohm dòng điện chiều kim loại Thực Định luật Ôm: i Đặt: I u U0 cos t R R U0 Thì i I cos t R 2) Định luật Ôm: I U R 3) Nhận xét: u i pha HS: phát biểu ĐỌc SGK để phát biểu ý kiến nhiệm vụ Báo cáo kết Biến thiên theo thời gian t (dòng điện xoay chiều) Theo định luật Ohm i u R Điện áp tức thời, điện áp cực đại điện áp hiệu dụng nêu nhận xét: + Quan hệ I U + u i pha Đánh giá nhận xác hố kết luận HS xét, kết luận Hoạt động 2.3 Mạch điện xoay chiều có tụ điện (7 phút) A Mục tiêu: - Học sinh hiểu mối liên hệ pha u, I phát biểu định luật ôm cho mạch điện chứa C B Tổ chức hoạt động: Hoạt động giáo viên học sinh Nội dung cần đạt Chuyển giao GV làm thí nghiệm sơ đồ II Mạch điện xoay chiều có tụ điện nhiệm vụ học hình 13.3 Sgk tập Thí nghiệm Ta có nhận xét kết thu được? GV: Ta nối hai đầu tụ điện vào nguồn điện xoay chiều để tạo nên điện áp u hai - Kết quả: + Tụ điện không cho dòng điện chiều tụ điện HS: theo hướng dẫn GV để khảo sát mạch điện xoay chiều qua + Dòng điện xoay chiều tồn mạch điện có chứa tụ điện có tụ điện GV: Có tượng xảy Kết luận: Dòng xoay chiều tồn mạch điện có chứa tụ điện tụ điện? HS: Tụ điện tích điện GV: Giả sử nửa chu kì đầu, A cực dương bên trái tụ tích điện gì? Ta có nhận xét điện tích Khảo sát mạch điện xoay chiều có tụ điện a) Cho hiệu điện xoay chiều đầu tụ C: u U cos t = U cos t Điện tích trái tụ: tụ điện? q = Cu = C U cos t Cường độ dòng điện thời điểm t xác định công thức nào? Khi t q vơ nhỏ q t trở thành gì? GV: Ta nên đưa dạng tổng quát i = Imcos(t + ) để tiện so sánh, –sin cos Khi dòng điện: i U C cos(t ) b) Nếu đặt: I = U C Ta có: i I cos(t ) Và: u U cos t -Nếu lấy pha ban đầu dòng điện = thì: Nếu lấy pha ban đầu i i I cos t biểu thức i u viết u U cos(t ) lại nào? ZC đóng vai trò cơng c) Định luật Ơm: thức? ZC có đơn vị gì? I Với dung kháng: Z C U ZC C Thực quan sát mạch điện ghi nhận nhiệm vụ kết thí nghiệm + Tụ điện khơng cho dòng điện chiều qua + Tụ điện cho dòng điện xoay chiều “đi qua” ĐỌc SGK trả lời câu hỏi Báo cáo kết Phát biểu ý kiến cá nhân Đánh giá nhận Nhận xét đánh giá câu trả lời xét, kết luận Chuẩn hóa kiến thức cần nhớ Hoạt động 2.3 Tìm hiểu mạch điện xoay chiều có cuộn cảm (7 phút) A Mục tiêu: - Học sinh hiểu mối liên hệ pha u, I phát biểu định luật ôm cho mạch điện chứa L B Tổ chức hoạt động: Hoạt động giáo viên học sinh Nội dung cần đạt Chuyển Cuộn cảm gì? giao III- MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU CHỈ CĨ CUỘN Khi có dòng điện cường độ i CẢM THUẦN` nhiệm vụ chạy qua cuộn cảm (cuộn học tập dây dẫn nhiều vòng, ống dây hình trụ thẳng dài, hình xuyến…) có tượng xảy ống dây? Cuộn dây cảm: có R khơng đáng kể Hiện tượng tự cảm mạch điện xoay Trường hợp i dòng chiều: điện xoay chiều Khi có dòng điện i chạy qua cuộn dây từ thơng cuộn dây? có biểu thức: Li Xét t vô nhỏ (t 0) Với i dòng điện xoay chiều biến thiên tuần � suất điện động tự cảm: suất điện động tự cảm hoàn theo t cuộn cảm trở thành gì? Y/c HS hồn thành C5 Đặt vào hai đầu cuộn cảm (có độ tự cảm L, điện trở r = 0) điện áp xoay chiều, tần e L i t Khi t � Thì: e L di dt Khảo sát mạch điện xoay chiều có cuộn cảm a)Giả sử dòng điện chạy cuộn dây có dạng: i I cos t số góc , giá trị hiệu dụng U u LI cos(t ) mạch có dòng điện xoay chiều Điện áp hai đầu cảm b, Định luật Ôm: I U ZL Với cảm kháng: Z L L có biểu thức d) So sánh pha dao động u i: nào? i trễ pha u góc Đối chiếu với phương trình tổng qt u điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn cảm? ZL đóng vai trò cơng thức? ZL có đơn vị gì? Ý nghĩa cảu cảm kháng: + ZL đại lượng biểu cản trở dòng điện Dựa vào phương trình i u xoay chiều cuộn cảm có nhận xét pha Thực nghiên cứu Sgk để trả lời + Cuộn cảm có L lớn cản trở nhiều dòng điện xoay chiều, dòng điện xoay chiều cao tần nhiệm vụ Báo cáo Cá nhân phát biểu ý kiến + ZL có tác dụng làm cho i trễ pha /2 so với u -R làm yếu dòng điện hiệu ứng Jun cuộn kết Đánh giá Nhận xét đánh giá câu trả lời cảm làm yếu dòng điện định luật Len-xơ nhận xét, Chuẩn hóa kiến thức cần kết luận nhớ Hoat động 3: Luyện tập (40 phút) A Mục tiêu: - Học sinh ôn tập, củng cố kiến thức vừa học B Tổ chức hoạt động: Hoạt động giáo viên học sinh Chuyển giao nhiệm vụ Giáo viên phát phiếu học tập gồm câu hỏi trác nghiệm học tập yêu cầu học sinh làm việc cá nhân để trả lời câu hỏi Thực nhiệm vụ Tiết chữa Học sinh làm việc cá nhân để trả lời câu hỏi giao phú tiết làm trắc nghiệm, phần lại nhà thực Báo cáo kết tiếp Báo cáo cá nhân Các bạn khác theo dõi để nhận xét Đánh giá nhận xét, kết Giáo viên điều chỉnh để học sinh nhận đáp án luận Câu 1: Phát biểu sau ? A Cuộn cảm có tác dụng cản trở dòng điện xoay chiều, khơng có tác dụng cản trở dòng điện chiều B Điện áp tức thời hai đầu cuộn cảm cường độ dòng điện qua đồng thời nửa biên độ tương ứng chúng C Cảm kháng cuộn cảm tỉ lệ nghịch với chu kỳ dòng điện xoay chiều D Cường độ dòng điện qua cuộn cảm tỉ lệ với tần số dòng điện Câu 2: Với mạch điện xoay chiều chứa cuộn cảm dòng điện mạch A sớm pha điện áp hai đầu đoạn mạch góc π/2 B sớm pha điện áp hai đầu đoạn mạch góc π/4 C trễ pha điện áp hai đầu đoạn mạch góc π/2 D trễ pha điện áp hai đầu đoạn mạch góc π/4 Câu 3: Cảm kháng cuộn cảm A tỉ lệ nghịch với tần số dòng điện xoay chiều qua B tỉ lệ thuận với hiệu điện xoay chiều áp vào C tỉ lệ thuận với tần số dòng điện qua D có giá trị dòng xoay chiều dòng điện khơng đổi Câu 4: Cơng thức cảm kháng cuộn cảm L tần số f A ZL = 2πfL B ZL = πfL C ZL = D ZL = Câu 5: Khi tần số dòng điện xoay chiều chạy qua đoạn mạch chứa cuộn cảm tăng lên lần cảm kháng cuộn cảm A tăng lần B tăng lần C giảm lần D giảm lần Câu 6: Mạch điện xoay chiều có cuộn cảm với độ tự cảm L Đặt vào hai đầu cuộn cảm điện áp xoay chiều u = Ucos(ωt + φ) V Cường độ dòng điện cực đại mạch cho công thức A I U 2L B I U L C I U D I U 2L L Câu 7: Mạch điện xoay chiều có tụ điện với điện dung C Đặt vào hai đầu tụ điện điện áp xoay chiều có biểu thức u = U0cos(ωt + φ) V Cường độ dòng điện tức thời mạch có biểu thức A i = U0ωCsin(t + + ) A B i = U0ωCcos(t + - ) A C i = U0ωCcos(t + + ) A D i = U0 cos(t + + ) A C Câu 8: Cho đoạn mạch điện xoay chiều có điện trở R = 50 Đặt điện áp u = 120cos(100πt + π/3) V vào hai đầu đoạn mạch Giá trị hiệu dụng cường độ dòng điện mạch A 2,4 A B 1,2 A C 2,4 A D 1,2 A Câu 9: Đặt vào hai đầu đoạn mạch điện có tụ điện có điện dung C = 10 (F) điện áp xoay chiều có biểu thức u = 220cos(100πt)V Dòng điện xoay chiều chạy qua đoạn mạch có biểu thức A i = 2,2cos(100πt) A B i = 2,2cos(100πt+ π/2) A C i = 2,2cos(100πt + π/2) A D i = 2,2cos(100πt - π/2) A Câu 10: Đặt vào hai đầu đoạn mạch điện có tụ điện có điện dung C = 10 (F) điện áp xoay chiều có biểu thức u = 200cos(100πt - π/6) V Dòng điện xoay chiều chạy qua đoạn mạch có biểu thức A i = 2cos(100πt + /3) A C i = cos(100πt + π/3) A B i = 2cos(100πt+ π/2) A D i = 2cos(100πt - π/6) A Câu 11: Mắc cuộn cảm có hệ số tự cảm L = 0,318 (H) vào điện áp u = 200cos(100πt + π/3) V Biểu thức dòng điện chạy qua cuộn cảm L làA i = 2cos(100πt + ) A.B i = 2cos(100πt+ π/3) A C i = 2cos(100πt- π/3) A D i = 2cos(100πt - π/6) A Câu 12: Dòng điện xoay chiều chạy qua đoạn mạch có cuộn dây cảm có độ tự cảm L = 1/π (H) có biểu thức i = 2cos(100πt- π/6) A Biểu thức điện áp xoay chiều hai đầu đoạn mạch A u = 200cos(100πt + π/6) V B u = 200cos(100πt + π/3) V C u = 200cos(100πt - π/6) V D u = 200cos(100πt - π/2) V Câu 13: Đặt vào hai đầu đoạn mạch điện có điện trở R = 220 Ω điện áp xoay chiều có biểu thức u = 220cos(100πt - π/3) V Biểu thức cường độ dòng điện chạy qua điện trở R A i = cos(100πt - π/3) A C i = 2cos(100πt - π/3) A B i = cos(100πt - π/6) A D i = 2cos(100πt + π/3) A Câu 14: Biểu thức cường độ dòng điện xoay chiều chạy qua điện trở R = 110 Ω i = 2cos(100πt - π/3) A Biểu thức điện áp xoay chiều hai đầu điện trở A u = 220cos(100πt) V B u = 110cos(100πt ) V C u = 220cos(100πt + π/2) V D u = 110cos(100πt + π/3) V Câu 15: Đặt điện áp u = U0cos(100πt + π/3) V vào hai đầu cuộn cảm có độ tự cảm L = 0,5/π (H) Ở thời điểm điện áp hai đầu cuộn cảm 100 V cường độ dòng điện mạch 2A Biểu thức cường độ dòng điện mạch A i = 2cos(100πt + π/6) A B i = 2cos(100πt - π/6) A C i = 2cos(100πt + π/6) A D i = 2cos(100πt - π/6) A Câu 16: Cho đoạn mạch điện xoay chiều có cuộn cảm có hệ số tự cảm L với L = H Đặt điện áp xoay chiều có tần số 50 Hz vào hai đầu đoạn mạch mạch có dòng điện i = I0cos(100πt - ) A Tại thời điểm mà điện áp hai đầu mạch có giá trị 50 V cường độ dòng điện mạch A Biểu thức điện áp hai đầu đoạn mạch A u = 50cos(100πt + ) V B u = 100cos(100πt + ) V C u = 50cos(100πt - ) V D u = 100cos(100πt - ) V Câu 17: Công thức cảm kháng cuộn cảm L tần số f A ZL = 2πfL B ZL = πfL C ZL = D ZL = Câu 18: Mạch điện xoay chiều có tụ điện với điện dung C Tần số dòng điện mạch f, cơng thức để tính dung kháng mạch A ZC = 2πfC B ZC = fC C ZC = D ZC = Câu 19: Đặt vào hai đầu cuộn cảm L = 1/π (H) điện áp xoay chiều 220 V – 50 Hz Cường độ dòng điện hiệu dụng qua cuộn cảm làA I = 2,2A B I = 2A C I = 1,6A D I = 1,1A Câu 20: Đặt vào hai đầu tụ điện có điện dung C (F) điện áp xoay chiều tần số 100 Hz, dung kháng tụ điện có giá trị A ZC = 200 B ZC = 100 25 Hoat động 4: Vận dụng, tìm tòi mở rộng (15 phút) C ZC = 50 D ZC = A Mục tiêu: Học sinh vận dụng cho mạch chứa phần tử trở lên B Tổ chức hoạt động: Hoạt động giáo viên học sinh Chuyển giao nhiệm Giáo viên phát phiếu học tập gồm câu hỏi trác nghiệm vụ học tập Thực nhiệm vụ Báo cáo kết yêu cầu học sinh làm việc cá nhân để trả lời câu hỏi Học sinh làm việc cá nhân để trả lời câu hỏi giao Báo cáo cá nhân Các bạn khác theo dõi để nhận xét Đánh giá nhận xét, Giáo viên điều chỉnh để học sinh nhận đáp án kết luận Phiếu câu hỏi trắc nghiệm VI Rút kinh nghiệm học: ……………………………………………………………………………………………………………………………… … ……………………………………………………………………………………………………………………………… … ……………………………………………………………………………………………………………………………… … NGƯỜI DUYỆT Ninh Bình, ngày tháng 11 năm 2018 NGƯỜI SOẠN Phạm Thị Tú Bình ... giao Xét mạch điện xoay chiều có R I- MẠCH ĐIỆN XOAY nhiệm vụ học Trong mạch lúc có i dòng điện tập CHIỀU CHỈ CĨ ĐIỆN TRỞ nào? Tuy dòng điện xoay chiều, thời điểm, dòng điện i chạy theo chiều. .. hai - Kết quả: + Tụ điện không cho dòng điện chiều tụ điện HS: theo hướng dẫn GV để khảo sát mạch điện xoay chiều qua + Dòng điện xoay chiều tồn mạch điện có chứa tụ điện có tụ điện GV: Có tượng... Dòng xoay chiều tồn mạch điện có chứa tụ điện tụ điện? HS: Tụ điện tích điện GV: Giả sử nửa chu kì đầu, A cực dương bên trái tụ tích điện gì? Ta có nhận xét điện tích Khảo sát mạch điện xoay chiều