Đang tải... (xem toàn văn)
Hiện tượng tự cảm trong qua cuộn cảm cuộn dây dẫn nhiều mạch điện xoay chiều tăng lên trong cuộn dây vòng, ống dây hình trụ thẳng dài, - Khi có dòng điện i chạy xảy ra hiện tượng tự cả[r]
(1)Tiết: CÁC MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU I MỤC TIÊU 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 trogn mạch điện xoay chiều - Viết công thức tính dung kháng và cảm kháng Kĩ năng: Thái độ: II CHUẨN BỊ Giáo viên: - Một số dụng cụ thí nghiệm dao động kí điện tử, ampe kế, vôn kế, số điện trở, tụ điện, cuộn cảm để minh hoạ Học sinh: di di - Ôn lại các kiến thức tụ điện: q = Cu và i và suất điện động tự cảm e L dt dt III HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC Hoạt động ( phút): Kiểm tra bài cũ Hoạt động GV Hoạt động HS Kiến thức Hoạt động ( phút): Tìm hiểu mối quan hệ i và u mạch điện xoay chiều Hoạt động GV Hoạt động HS Kiến thức - Biểu thức dòng điện xoay chiều - Có dạng: i = Imcos(t + ) - Nếu cường độ dòng điện có dạng? xoay chiều mạch: - Chọn điều kiện ban đầu thích hợp i = Imcost = I cost để = i = Imcost = I cost điện áp xoay chiều - Ta tìm biểu thức u hai hai đầu mạch điện: đầu đoạn mạch u = Umcos(t+ ) - Trình bày kết thực nghiệm và lí - HS ghi nhận các kết = U cos(t+ ) thuyết để đưa biểu thức điện áp hai chứng minh thực nghiệm Với là độ lệch pha và lí thuyết đầu mạch u và i - Lưu ý: Để tránh nhầm lẫn, phương + Nếu > 0: u sớm pha trình điện áp có thể viết: so với i u = Umcos(t+ u/i) + Nếu < 0: u trễ pha || = U cos(t+ u/i) so với i + Nếu = 0: u cùng pha với i Hoạt động ( phút): Tìm hiểu mạch điện xoay chiều có điện trở Hoạt động GV Hoạt động HS Kiến thức - Xét mạch điện xoay chiều có R - Biến thiên theo thời gian t I Mạch điện xoay chiều có điện trở - Trong mạch lúc này có i dòng (dòng điện xoay chiều) điện này nào? ~ - Tuy là dòng điện xoay chiều, - Theo định luật Ohm u i thời điểm, dòng điện i chạy u i R theo chiều xác định Vì đây là R dòng điện kim loại nên theo - Nối hai đầu R vào điện định luật Ohm, i và u tỉ lệ với áp xoay chiều: nào? - Trong biểu thức điện áp u, Um và U - Điện áp tức thời, điện áp cực u = Umcost = U cost là gì? - Theo định luật Ohm đại và điện áp hiệu dụng Trang 1/5 Lop12.net (2) - Dựa vào biểu thức u và i, ta có nhận xét gì? - GV chính xác hoá các kết luận HS - Y/c HS phát biểu định luật Ohm dòng điện chiều kim loại - HS nêu nhận xét: + Quan hệ I và U + u và i cùng pha - HS phát biểu i I 2cos t thì: - Kết luận: Định luật Ohm mạch điện xoay chiều: Sgk u và i cùng pha Hoạt động ( phút): Tìm hiểu mạch điện xoay chiều có tụ điện Hoạt động GV Hoạt động HS - GV làm thí nghiệm sơ đồ hình - HS quan sát mạch điện và 13.3 Sgk ghi nhận các kết thí nghiệm - Ta có nhận xét gì kết thu + Tụ điện không cho dòng được? điện chiều qua + Tụ điện cho dòng điện xoay chiều “đi qua” - Ta nối hai đầu tụ điện vào nguồn điện xoay chiều để tạo nên điện áp u hai tụ điện u U 2cos t R R U Nếu ta đặt: I R i - HS theo hướng dẫn GV để khảo sát mạch điện xoay chiều có tụ điện Kiến thức II Mạch điện xoay chiều có tụ điện Thí nghiệm - Kết quả: + Tụ điện không cho dòng điện chiều qua + Dòng điện xoay chiều có thể tồn mạch điện có chứa tụ điện Khảo sát mạch điện xoay chiều có tụ điện A ~ i B u C - Có tượng xảy các tụ điện? - Giả sử nửa chu kì đầu, A là cực dương bên trái tụ tích điện gì? - Ta có nhận xét gì điện tích trên tụ điện? Độ biến thiên điện tích q cho phép ta tính i mạch - Tụ điện tích điện a - Đặt điện áp u hai tụ điện: - Bản bên trái tích điện dương u = Umcost = U cost - Điện tích bên trái tụ điện: - Biến thiên theo thời gian t q = Cu = CU cost - HS ghi nhận cách xác định i mạch q t - Cường độ dòng điện thời điểm t xác định công thức nào? q - Khi t và q vô cùng nhỏ trở t thành gì? - Đạo hàm bậc q theo thời gian - HS tìm q’ - Ta nên đưa dạng tổng quát i = Imcos(t + ) để tiện so sánh, –sin cos sin cos( ) i - Giả sử thời điểm t, dòng điện có chiều hình, điện tích tụ điện tăng lên - Sau khoảng thời gian t, điện tích trên tăng q - Cường độ dòng điện thời điểm t: q i t - Khi t và q vô cùng nhỏ dq i CU 2sin t dt hay: i CU 2cos(t ) b Đặt: I = UC Trang 2/5 Lop12.net (3) i I 2cos(t ) - HS viết lại biểu thức i và và u = U cost u (i nhanh pha u góc /2 - Nếu lấy pha ban đầu u chậm pha i góc /2) i thì - Nếu lấy pha ban đầu i biểu thức i và u viết lại nào? thì i I 2cost u U 2cos(t ) - Ta có thể viết: U I và đặt ZC C C U I thì: ZC và - ZC đóng vai trò gì công thức? ZC có đơn vị là gì? ZC C - Dựa vào biểu thức u và i, ta có nhận xét gì? - Nói cách khác: Trong mạch điện xoay chiều, tụ điện là phần tử có tác dụng làm cho cường độ dòng điện tức thời sớm pha /2 so với điện áp tức thời - Dựa vào biểu thức định luật Ohm, ZC có vai trò là điện trở mạch chứa tụ điện hay nói cách khác nó là đại lượng biểu điều gì? - Khi nào thì dòng điện qua tụ dễ dàng hơn? - So sánh với định luật Ohm, có vai trò tương tự điện trở R mạch chứa điện trở - Là đơn vị điện trở () 1 C A..s ( F )1 s s C V - Trong mạch chứa tụ điện, cường độ dòng điện qua tụ điện sớm pha /2 so với điện áp hai đầu tụ điện (hoặc điện áp hai đầu tụ điện trễ pha /2 so với cường độ dòng điện) - Biểu cản trở dòng điện xoay chiều đó ZC gọi là dung kháng mạch - Định luật Ohm: (Sgk) c So sánh pha dao động u và i + i sớm pha /2 so với u (hay u trễ pha /2 so với i) Ý nghĩa dung kháng + ZC là đại lượng biểu cản trở dòng điện xoay chiều tụ điện + Dòng điện xoay chiều có - Từ ZC ta thấy: Khi tần số cao (cao tần) chuyển C qua tụ điện dễ dàng nhỏ (f nhỏ) ZC lớn và dòng điện xoay chiều tần ngược lại - Tại tụ điện lại không cho dòng - Vì dòng điện không đổi (f = 0) số thấp điện không đổi qua? + ZC có tác dụng làm ZC = I = cho i sớm pha /2 so với u Hoạt động ( phút): Tìm hiểu mạch điện xoay chiều có cuộn cảm Hoạt động GV Hoạt động HS Kiến thức - Cuộn cảm là gì? - HS nghiên cứu Sgk để trả lời III Mạch điện xoay chiều có cuộn cảm (Cuộn cảm là cuộn cảm có điện trở không đáng kể, có dòng điện - Cuộn cảm là cuộn cảm có điện trở không xoay chiều chạy qua cuộn cảm xảy đáng kể tượng tự cảm.) - Khi có dòng điện cường độ i chạy - Dòng điện qua cuộn dây Hiện tượng tự cảm qua cuộn cảm (cuộn dây dẫn nhiều mạch điện xoay chiều tăng lên cuộn dây vòng, ống dây hình trụ thẳng dài, - Khi có dòng điện i chạy xảy tượng tự cảm, từ qua cuộn cảm, từ thông hình xuyến…) có tượng thông qua cuộn dây: tự cảm có biểu thức: gì xảy ống dây? = Li = Li - Trường hợp i là dòng điện xoay - Từ thông biến thiên tuần với L là độ tự cảm cuộn cảm chiều thì cuộn dây? hoàn theo t - Trường hợp i là dòng - Xét t vô cùng nhỏ (t 0) suất - Trở thành đạo hàm i điện xoay chiều, suất điện điện động tự cảm cuộn cảm trở theo t Trang 3/5 Lop12.net (4) thành gì? - Y/c HS hoàn thành C5 e A r động tự cảm: - Khi i tăng etc < 0, tương đương với tồn nguồn điện di di e L L dt dt B i di dt - HS ghi nhận và theo hướng dẫn GV để khảo sát mạch điện này e L - Khi t 0: e L i t di dt uAB ri L - Đặt vào hai đầu cuộn cảm (có độ tự cảm L, điện trở r = 0) điện áp xoay chiều, tần số góc , giá trị hiệu dụng U mạch có dòng điện xoay chiều Khảo sát mạch điện xoay chiều có cuộn cảm A B ~ i u L - Điện áp hai đầu cảm có biểu thức nào? - Hướng dẫn HS đưa phương trình u dạng cos uL di LI 2sin t dt Hay u LI 2cos( t ) Vì sin cos( ) - Đối chiếu với phương trình tổng quát u điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn cảm? u U 2cos( t ) U = LI - ZL đóng vai trò gì công thức? - So sánh với định luật Ohm, có vai trò tương tự điện trở R mạch chứa điện trở - Là đơn vị điện trở () 1 V V s A A s - Trong đoạn mạch có cuộn cảm thuần: i trễ pha /2 so với u, u sớm pha /2 so với i ZL có đơn vị là gì? e ZL L di dt - Dựa vào phương trình i và u có nhận xét gì pha chúng? i = I cost u U 2cos( t ) Hoặc - Đặt vào hai đầu L điện áp xoay chiều Giả sử i mạch là: i = I cost - Điện áp tức thời hai đầu cuộn cảm thuần: di u L LI 2sin t dt Hay u LI 2cos( t ) a Điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn cảm: U = LI U I Suy ra: L Đặt ZL = L Ta có: I U ZL Trong đó ZL gọi là cảm kháng mạch - Định luật Ohm: (Sgk) b Trong đoạn mạch có cuộn cảm thuần: i trễ pha /2 so với u, u sớm pha /2 so với i u = U cost i I 2cos( t ) - Tương tự, ZL là đại lượng biểu điều gì? - Với L không đổi, dòng điện xoay chiều có tần số lớn hay bé cản trở lớn dòng điện xoay chiều - Lưu ý: Cơ chế tác dụng cản trở dòng - Biểu cản trở dòng điện xoay chiều - Vì ZL = L nên f lớn ZL lớn cản trở nhiều Ý nghĩa cảm kháng + ZL là đại lượng biểu cản trở dòng điện xoay chiều cuộn cảm + Cuộn cảm có L lớn cản trở nhiều dòng điện xoay chiều, là dòng điện xoay chiều cao tần Trang 4/5 Lop12.net (5) điện xoay chiều R và L khác hẳn Trong R làm yếu dòng điện hiệu ứng Jun thì cuộn cảm làm yếu dòng điện định luật Len-xơ cảm ứng từ Hoạt động ( phút): Giao nhiệm vụ nhà Hoạt động GV Hoạt động HS - Nêu câu hỏi và bài tập nhà - Ghi câu hỏi và bài tập nhà - Yêu cầu: HS chuẩn bị bài sau - Ghi chuẩn bị cho bài sau IV RÚT KINH NGHIỆM + ZL có tác dụng làm cho i trễ pha /2 so với u Kiến thức Trang 5/5 Lop12.net (6)