CHUYÊN ĐỀ CHINH PHỤC BÀI TOÁN ĐIỆN XOAY CHIỀU

Trong những năm gần đây, kì thi THPT Quốc gia liên tục có những đôỉ mới cả hình thức, nội dung và cấu trúc. Sự phân hóa chất lượng học sinh được thể hiện trong đề thi rất rõ ràng, đặc biệt là đôi với các học sinh khá giỏi. Đối với chương trình lớp 12 thì phần điện xoay chiều luôn chiếm tỉ lệ cao cả về dung lượng kiến thức lẫn chất lương nâng cao. Bài toán Điện xoay chiều thật đa dạng và phức tạp, đòi hỏi nhiều kĩ năng biến đổi, các công thức giải nhanh rất phong phú và khó nhớ trong khi sách giáo khoa viết còn sơ sài, sách tham khảo thì viết không thống nhất, gây hoang mang cho nhiều học sinh. Vậy để giải được các bài tập Điện xoay chiều vừa khó và lạ như đề thi THPT Quốc gia hiện nay là công việc không dễ. Chính vì lí do đó tôi xin được chọn một chuyên đề “ Chinh phục bài toán Điện xoay chiều” để giúp các em có kinh nghiệm giải được các bài tập khó, tự tin bước vào kì thi quan trong trong đời, đạt được kêt quả mà các em, gia đình và Thầy, Cô mong đợi.

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VĨNH PHÚC TRƯỜNG THPT CHUYÊN VĨNH PHÚC  - CHUYÊN ĐỀ CHINH PHỤC BÀI TOÁN ĐIỆN XOAY CHIỀU NĂM HỌC 2015 – 2016 Người biên soạn: Nguyễn Duy Đạo G.V Trường THPT Chuyên Vĩnh Phúc Vĩnh Phúc, tháng 11 năm 2015 I Đặt vấn đề: Trong năm gần đây, kì thi THPT Quốc gia liên tục có đơỉ hình thức, nội dung cấu trúc Sự phân hóa chất lượng học sinh thể đề thi rõ ràng, đặc biệt đôi với học sinh giỏi Đối với chương trình lớp 12 phần điện xoay chiều chiếm tỉ lệ cao dung lượng kiến thức lẫn chất lương nâng cao Bài toán Điện xoay chiều thật đa dạng phức tạp, đòi hỏi nhiều kĩ biến đổi, công thức giải nhanh phong phú khó nhớ sách giáo khoa viết sơ sài, sách tham khảo viết khơng thống nhất, gây hoang mang cho nhiều học sinh Vậy để giải tập Điện xoay chiều vừa khó lạ đề thi THPT Quốc gia cơng việc khơng dễ Chính lí tơi xin chọn chun đề “ Chinh phục toán Điện xoay chiều” để giúp em có kinh nghiệm giải tập khó, tự tin bước vào kì thi quan trong đời, đạt kêt mà em, gia đình Thầy, Cô mong đợi Vấn đề nêu chuyên đề tất vấn đề quan phần giúp em hiểu sâu Điện xoay chiệu rèn luyện tốt kĩ giải tốn khó Tuy nhiều thiếu xót, nhiều vấn đề chưa đề cập tỉ mỉ tập vận dụng chưa cập nhật đầy đủ mong Thầy, Cơ góp ý Xin trân thành cảm ơn II Nội dung: Bài 1: Mạch điện AB gồm đoạn mạch AM nối tiếp MB Đặt vào hai đầu mạch u  150 2cos100t (V) Điện áp hai đầu đoạn AM sớm pha cường độ dòng  Đoạn MB có tụ điện có điện dung C thay đổi Điều chỉnh C để tổng điện áp hiệu dụng  U AM  U MB  max Khi điện áp hiệu dụng hai60o điện góc đầu tụ điện A 150 V B 75 V C 200 V D 75 V Giải: - Vẽ giản đồ vectơ - Áp dụng định lí hàm số sin: U AM U MB U AM  U MB U    sin  sin  sin   sin  sin 60 o 2U 2U    (sin   sin )  2sin( ).cos( ) � U AM  U MB  2 3 4U 120o     � U AM  U MB  sin cos( )  2U.cos( ) 2     cos0 �     60o  U AM  U MB  max � cos Vậy tam giác AMB � UC = U = 150 V ur U AM o A 30  ur U M o 60 ur U MB  Mở rộng: Nếu đề cho điện áp hai đầu đoạn mạch AM lệch pha với dòng điện  tam giác AMB cân M � UAM = UMB Mở rộng 1: Đặt điện áp u U cos t (U ω không đổi) vào hai đầu đoạn mạch mạch góc khác gồm cuộn dây tụ điện mắc nối tiếp Biết cuộn dây có hệ số cơng suất 0,97 tụ điện có điện dung C thay đổi Điều chỉnh C để tổng điện áp hiệu dụng cuộn dây tụ điện có giá trị lớn Khi tỉ số cảm kháng dung kháng mạch điện có giá trị gần giá trị sau đây? A 0,26 B 0,86 C 0,52 D 0,71 Mở rộng 2: Đặt điện áp u U cos t (U ω không đổi) vào hai đầu đoạn mạch AB gồm cuộn dây tụ điện mắc nối tiếp Biết cuộn dây có hệ số cơng suất 0,86 tụ điện có điện dung C thay đổi Điều chỉnh C để tổng điện áp hiệu dụng cuộn dây tụ điện có giá trị lớn Khi hệ số cơng suất mạch điện AB có giá trị gần giá trị sau đẩy? A 0,26 B 0,86 C 0,52 D 0,71 Mở rộng 3: Mạch điện AB gồm đoạn AM đoạn MB nối tiếp, đoạn AM gồm điện trở R tụ điện mắc nối tiếp, đoạn MB có cuộn cảm có I B độ tự cảm L thay đổi Điện áp xoay chiều hai đầu đoạn mạch AB ổn định u  220 6cos(100t)(V) , biết điện áp hai đầu đoạn mạch AM trễ pha dòng điện mạch góc  Điều chỉnh L để tổng điện áp hiệu dụng (UAM + UMB) có giá trị lớn Khi điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn cảm có giá trị A 440 V B 220 V C 220 V D 220 V Bài 2: Cho mạch điện xoay chiều mắc nối thứ tự gồm điện trở R, tụ điện C cuộn cảm có độ tự cảm L thay đổi Khi L = Lo điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn cảm đạt cực đại ULmax Khi L = L1 L = L2 điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn cảm có giá trị UL = kULmax Gọi cos1 , cos 2 cos o hệ số công suất mạch độ tự cảm L1, L2 Lo Biết cos 1  cos2  2k Giá trị cos o A B C D B ur U A u r U ur U L max ur o U R A ur UC o ur U RC ur U RC + Khi L = Lo ULmax: U sin o ur U L1 ur UC o M M LỜI GIẢI U L max  ur 1 U R B (1) + Khi L = L1 L = L2 UL1 = UL2 = UL UL sinφ +1 0,5π - φ o  U = sinφ o (2) U U L L Từ (1) (2) � sinφ + 0,5π - φ  = U Lmax  k o � sin  1  0,5  o   k � cos  1  o   k (3) Mặt khác, ta có: 1  2  2o   2 � � k � � Từ (3) suy ra: cos � �   2 � �1  2 � cos � � � 2k � � � � � Theo đề cos 1  cos2  2k � cos � � cos o k  2k � cos o  2 Mở rộng: Đặt điện áp u U cos t (V ) (U0 không đổi) vào hai đầu đoạn mạch mắc nối tiếp gồm điện trở R, tụ điện có điện dung C, cuộn cảm có độ tự cảm L thay đổi Khi L=L1 điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn cảm có giá trị ULmax điện áp hai đầu mạch sớm pha dòng điện mạch 0,235α (0 ZLY) + Thay vào (4) có: PXY = 23,9 W  Chọn C III Kết luận: Qua thời gian giảng dạy tơi thấy thu kết tốt em hứng thú làm say mê hưởng ứng đón nhận nội dung kiến thức Một số em đạt điểm tuyệt đối kì thi THPT Quốc gia ... cho nhiều học sinh Vậy để giải tập Điện xoay chiều vừa khó lạ đề thi THPT Quốc gia công việc không dễ Chính lí tơi xin chọn chuyên đề “ Chinh phục toán Điện xoay chiều để giúp em có kinh nghiệm... học sinh giỏi Đối với chương trình lớp 12 phần điện xoay chiều ln chiếm tỉ lệ cao dung lượng kiến thức lẫn chất lương nâng cao Bài toán Điện xoay chiều thật đa dạng phức tạp, đòi hỏi nhiều kĩ... đình Thầy, Cơ mong đợi Vấn đề nêu chuyên đề tất vấn đề quan phần giúp em hiểu sâu Điện xoay chiệu rèn luyện tốt kĩ giải tốn khó Tuy nhiều thiếu xót, nhiều vấn đề chưa đề cập tỉ mỉ tập vận dụng