Vat ly - thong nhat ve he so cong suat va dau phuong trinh i,q

MỘT SỐ VẤN ĐỀ CẦN THỐNG NHẤT (Trần Cang : Trường THPT Sào Nam, Duy Xuyên) Trong đợt bồi dưỡng thay đổi Chương trình và SGK tháng 8/2007, nhiều vấn đề đã được thảo luận và đi đến thống nhất. Tuy nhiên do thời gian có hạn, chúng ta chưa giải quyết hết. Nhằm giúp thầy cô có thêm tư liệu tham khảo, tôi xin trình bày một số vấn đề ở chương trình Vật lý 12 mà một số thầy cô đã có ý kiến. Vấn đề 1: Trong chương III SGK Vật lý 12, về quan hệ giữa dòng điện i và hiệu điện thế u sách viết: i = q’; e = Ldi/dt ; u = (R+r)i + e Trong chương IV SGK Vật lý 12, về sự biến thiên điện tích trong mạch dao động sách viết: i = -q’; e = Li’ ; u = (R+r)i +e Như vậy, ở đây có các mâu thuẩn: -về dấu của q’ - về biểu thức suất điện động cảm ứng vì sao không có dấu (-) - cuộn cảm có thể là nguồn phát, nguồn thu tuỳ theo dòng điện qua cuộn cảm nên mối quan hệ u và e ở trên là chưa ổn. Hướng giải quyết A. Nguyên tắc: các công thức sử dụng ở hai chương phải nhất quán và đúng ý nghĩa Vật lý của nó. B Biện pháp: Trước hết, thầy cô cần thống nhất một số công thức cơ bản về: 1. Tụ điện: -với dòng điện không đổi ta có: U = Q/C (1) với Q là điện tích bảng mang điện dương. -với dòng điện xoay chiều u = q/c, trong đó q là điện tích của bảng mà dòng điện đi đến, u là hiệu điện thế của bảng đó với bảng còn lại. 2. Định luật Ohm tổng quát: u + e = (R+r)i (2) trong đó chiều dòng điện đi từ A đến B và u = u AB 3. Suất điện động cảm ứng e = -Ldi/dt =-Li’ (3) C. Thống nhất nội dung hai phần trên: 1. Xây dựng mối quan hệ i và u với mạch chỉ có Z L . Khi ghép cuộn cảm vào nguồn xoay chiều, trong cuộn có dòng điện i - suất điện động cảm ứng: e = -Ldi/dt - nếu i = I 0 sin(ωt)→ e = -LωI 0 cos(ωt) vận dụng công thức u + e = (R+r)i ≈ 0 suy ra u = -e = I 0 Z L sin(ωt+π/2) (đpcm) 2. Về sự biến thiên của i và q trong mạch dao động Giả sử, trong mạch dao động có dòng điện và tụ mang điện tích như hìnhvẽ ,dòng điện tức thời i = dq/dt = q’ Suất điện động cảm ứng: e = -Li’ = -Lq” (a) Định luật Ohm tổng quát cho mạch A→B: u AB +e = (R+r)i ≈ 0 (b) với tụ u = u BA = q/c (c) Từ (a)(b)(c) ta được: - q/c - Lq” = 0 ⇔ q/c + Lq” = 0 (đpcm) Vấn đề thứ hai : Vai trò của hệ số công suất (cosφ) trong mạch xoay chiều R, L, C. Sách giáo khoa vật lý 12 viết: tăng cosφ nhằm tăng cường hiệu quả sử dụng điện năng để trong mạch sử dụng hầu hết công suất do nguồn cung cấp. Trong khi đó, các tài liệu về trắc nghiệm thì hầu hết đều nêu: tăng cosφ nhằm giảm cường độ dòng điện qua mạch để giảm hao phí do toả nhiệt ra môi trường. Hiện nay môn Vật lý thi theo hình thức trắc nghiệm, học sinh, giáo viên rất lúng túng khi gặp câu hỏi này, đôi khi mâu thuẩn. Vì nếu tăng cosφ thì giảm tổng trở Z, hiệu điện thế U có giá trị xác định nên I tăng vậy hao phí tăng ? Để giải quyết, tôi xin trao đổi như sau: 1)Cả hai phương án đề ra không có gì mâu thuẩn vì đó là hai mạch điện có mục đích sử dụng khác nhau. 2)Vì mạch R,L,C ở sách giáo khoa là mạch điện lý thuyết, công suất tiêu thụ của mạch P = UIcosφ luôn luôn nhỏ hơn công suất toàn phần P 0 =UI mà mạch có thể thụ hưởng từ nguồn cung cấp. Ở đây việc tăng cosφ nhằm tạo điều kiện để công suất P tiến gần đến P 0. Trong thực tế, các thiết bị điện sử dụng hằng ngày như động cơ ,lò vi sóng ,tủ lạnh… thì mục tiêu sử dụng không phải như SGK nêu ở trên. Ta nêu một ví dụ cụ thể: một động cơ xem như mạch sơ cấp R,L,C ghép phù hợp hoạt động bình thường với hiệu điện thế định mức U,công suất định mức P, ở đây P=UIcosφ →I=P/Ucosφ, để nâng cao hệ số công suất cosφ bằng cách ghép thêm một tụ thích hợp thì I giảm dẫn đến giảm hao phí do toả nhiệt ra môi trường từ động cơ và dây dẫn đến động cơ. Đây là mạch thực tế. Vậy nâng cao cosφ nhằm giảm I và giảm hao phí do toả nhiệt vô ích là phương án đúng trong thực tế. Và đó là mạch điện sơ cấp có trong kĩ thuật . 3)Ý kiến : Đây là vấn đề nhạy cảm còn đang bàn cải, Giáo viên nên tránh ra trong các đề kiểm tra. Tuy nhiên thầy cô cần phân tích, chỉ rõ để học sinh không hoang mang khi gặp phải.Về nâng cao hệ số công suất theo tôi nên thay phương án đúng giảm I bằng giảm toả nhiệt vô ích như một số sách đã viết thì học sinh dễ tiêp thu hơn, đành rằng cả hai là như nhau.Kinh mong quí Thầy ,Cô có thêm ý kiến để có một thống nhất chung. Cám ơn… . viết: i = -q’; e = Li’ ; u = (R+r)i +e Như vậy, ở đây có các mâu thuẩn: -về dấu của q’ - về biểu thức suất điện động cảm ứng vì sao không có dấu (-) - cuộn. dòng điện i - suất điện động cảm ứng: e = -Ldi/dt - nếu i = I 0 sin(ωt)→ e = -LωI 0 cos(ωt) vận dụng công thức u + e = (R+r)i ≈ 0 suy ra u = -e = I 0 Z