+ Mối liên hệ u, i trong các dạng mạch + Định luật Ôhm trong các mạch điện xoay chiều + Công thức tính cảm kháng, dung kháng + Công thức tính tổng trở mạch RLC nối tiếp + Điều kiện, hệ q[r]
(1)Lò Thị Duyên - Giáo án vật lý lớp 12 ban - THPT Thuận Châu Năm học 2008 - 2009 Ngày soạn: 3/11/2008 Ngày giảng: 5/11/2008 CHƯƠNG III: DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU TIẾT 21: ĐẠI CƯƠNG VỀ DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU I MỤC TIÊU Kiến thức: - Phát biểu định nghĩa dòng điện xoay chiều - Viết biểu thức tức thời dòng điện xoay chiều - Nêu ví dụ đồ thị cường độ dòng điện tức thời, trên đồ thị các đại lượng cường độ dòng điện cực đại, chu kì - Giải thích tóm tắt nguyên tắc tạo dòng điện xoay chiều - Viết biểu thức công suất tức thời dòng điện xoay chiều chạy qua điện trở - Phát biểu định nghĩa và viết biểu thức I, U Kĩ năng: Thái độ: II CHUẨN BỊ Giáo viên: - Mô hình đơn giản máy phát điện xoay chiều - Sử dụng dao động kí điện tử để biểu diễn trên màn hình đồ thị theo thời gian cường độ dòng điện xoay chiều (nếu có thể) Học sinh: Ôn lại: - Các khái niệm dòng điện chiều, dòng điện biến thiên và định luật Jun - Các tính chất hàm điều hoà (hàm sin hay cosin) III HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC Hoạt động ( phút): Giới thiệu nội dung chính chương III - Các nội dung chính chương: + Các tính chất dòng điện xoay chiều + Các mạch điện xoay chiều bản; mạch R, L, C nối tiếp; phương pháp giản đồ Fre-nen + Công suất dòng điện xoay chiều + Truyền tải điện năng; biến áp + Các máy phát điện xoay chiều; hệ ba pha + Các động điện xoay chiều Hoạt động ( phút): Tìm hiểu các khái niệm dòng điện xoay chiều Hoạt động GV Hoạt động HS Kiến thức - Dòng điện chiều không đổi là gì? - Dòng điện chạy theo chiều với I Khái niệm dòng điện cường độ không đổi xoay chiều - HS ghi nhận định nghĩa dòng điện xoay - Là dòng điện có cường độ Dòng điện xoay chiều hình sin chiều và biểu thức biến thiên tuần hoàn với thời gian theo quy luật -Trả lời C1 : - Y/c HS hoàn thành C1 hàm số sin hay cosin, với Dòng điện chạy theo chiều với dạng tổng quát: cường độ không đổi - Dựa vào biểu thức i cho ta biết i = Imcos(t + ) - Cường độ dòng điện thời điểm t điều gì? * i: giá trị cường độ C2 - Y/c HS hoàn thành C2 dòng điện thời điểm t, a 5A; 100 rad/s; 1/50s; 50Hz; /4 rad + Hướng dẫn HS dựa vào phương gọi là giá trị tức thời trình tổng quát: i = Imcos(t + ) b 2 A; 100 rad/s; 1/50s; 50Hz; -/3 i (cường độ tức thời) * Im > 0: giá trị cực đại rad 2 Từ 2 f i (cường độ cực đại) c i = cos(100t ) A T * > 0: tần số góc A; 100 rad/s; 1/50s; 50Hz; 2 T , f 2 rad 2 2 f T C3 f: tần số i T T T 3T T - Y/c HS hoàn thành C3 k k T: chu kì i i = Imcos(t + ) 8 * (t + ): pha i * : pha ban đầu Lop12.net (2) Lò Thị Duyên - Giáo án vật lý lớp 12 ban - THPT Thuận Châu I m I m cos( 2 T ) T Khi t T thì i = Im cos( ) cos Năm học 2008 - 2009 Vậy: i I m cos( t ) rad chọn rad t = i I m cos Im 4 Hoạt động ( phút): Tìm hiểu nguyên tắc tạo dòng điện xoay chiều Hoạt động GV Hoạt động HS - Xét cuộn dây dẫn dẹt hình - HS theo dẫn dắt GV để tìm tròn, khép kín, quay quanh trục cố hiểu nguyên tắc tạo dòng điện xoay định đồng phẳng với cuộn dây đặt chiều r từ trường B có phương với trục quay r B r B r B r n - Biểu thức từ thông qua diện tích S đặt từ trường đều? - Ta có nhận xét gì suất điện động cảm ứng xuất cuộn dây? - Ta có nhận xét gì về cường độ dòng điện xuất cuộn dây? r r = NBScos với ( B, n ) biến thiên theo thời gian t - Suất điện động cảm ứng biến theo theo thời gian - Cường độ dòng điện biến thiên điều hoà cuộn dây xuất dòng điện xoay chiều - Dùng máy phát điện xoay chiều, dựa vào tượng cảm ứng điện từ Nguyên tắc tạo dòng điện xoay chiều? - Thực tế các máy phát điện người ta để cuộn dây đứng yên và cho nam châm (nam châm điện) quay trước cuộn dây đó Ở nước ta f = 50Hz Hoạt động ( phút): Tìm hiểu giá trị dụng Hoạt động GV Hoạt động HS - Dòng điện xoay chiều có tác - HS ghi nhận giá trị hiệu dụng nhiệt dòng điện dụng dòng điện xoay chiều chiều - p biến thiên tuần hoàn theo Lop12.net Kiến thức II Nguyên tắc tạo dòng điện xoay chiều - Xét cuộn dây dẫn dẹt hình tròn, khép kín, quay quanh trục cố định đồng phẳng với cuộn dây đặt r từ trường B có phương với trục quay - Giả sử lúc t = 0, = - Lúc t > = t, từ thông qua cuộn dây: = NBScos = NBScost với N là số vòng dây, S là diện tích vòng - biến thiên theo thời gian t nên cuộn dây xuất suất điện động cảm ứng: d e NBS sin t dt - Nếu cuộn dây kín có điện trở R thì cường độ dòng điện cảm ứng cho bởi: NBS i sin t R Vậy, cuộn dây xuất dòng điện xoay chiều với tần số góc và cường độ cực đại: NBS Im R Nguyên tắc: dựa vào tượng cảm ứng điện từ Kiến thức III Giá trị hiệu dụng - Cho dòng điện xoay chiều i = Imcos(t + ) chạy qua R, công suất tức thời tiêu thụ R p = Ri2 = RI2mcos2(t + ) - Giá trị trung bình p chu (3) Lò Thị Duyên - Giáo án vật lý lớp 12 ban - THPT Thuận Châu - Ta có nhận xét gì công suất p? đó có tên công suất tức thời thời gian Năm học 2008 - 2009 kì: - HS nêu định nghĩa U E U m, E m 2 p RI m2 cos 2 t - Kết tính toán, giá trị trung bình công suất chu kì (công suất trung bình): P p RI m2 - Đưa dạng giống công thức Jun cho dòng điện không đổi: P = RI2 I2 Nếu ta đặt: I m I I m Thì I: giá trị hiệu dụng cường độ dòng điện xoay chiều (cường độ hiệu dụng) * Định nghĩa: (Sgk) Ngoài ra, dòng điện xoay chiều, các đại lượng hiệu điện thế, suất điện động, cường độ điện trường, … là hàm số sin hay cosin thời gian, với các đại lượng này - Cường độ hiệu dụng là gì? Giá trị cực đại Giá trị - Do vậy, biểu thức hiệu điện = hiệu dụng hiệu dung, suất điện động hiệu dụng cho công thức nào? - Lưu ý: Sử dụng các giá trị hiệu dụng đa số các công thức AC có dùng dạng các công thức tương ứng DC + Các số liệu ghi trên các thiết bị điện là các giá trị hiệu dụng + Các thiết bị đo mạch điện xoay chiều chủ yếu là đo giá trị hiệu dụng Hoạt động ( phút): Củng cố vận dụng Hoạt động GV Hoạt động HS Kiến thức Học sinh thảo luận và lên bảng chữa bài tập Bài (trang 66 SGK ) Bài (trang 66 SGK ) Xác định giá trị trung bình theo thời a) ; b) ; c) d ) gian của: a) 2sin100 t b) cos100 t c) 2sin(100 t ) c) 4sin 100 t Bài (trang 66 SGK ) Đèn ghi ( 220V-100W )nối đèn vào mạng xoay chiều U = 220V Tính : a) bóng đèn ? b) I ? c) Điện tiêu thụ đèn Bài (trang 66 SGK ) U2 P R 484 ; I = ( A) P U 11 W = Pt = 100W.h Lop12.net (4) Lò Thị Duyên - Giáo án vật lý lớp 12 ban - THPT Thuận Châu Năm học 2008 - 2009 1giờ 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 Lop12.net Kiến thức (5) Lò Thị Duyên - Giáo án vật lý lớp 12 ban - THPT Thuận Châu Năm học 2008 - 2009 CHƯƠNG III: DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU TIẾT 21: ĐẠI CƯƠNG VỀ DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU I- MỤC TIÊU Kiến thức : Phát biểu định nghĩa dòng điện xoay chiều Viết biểu thức cường độ tức thời dòng điện - Nêu ví dụ đồ thị vủa cường độ dòng điện tức thời ,chỉ trên đồ thị đại lượng I0,chu kỳ - Viết biểu thức công suất tức thời dòng điện xoay chiều chạy qua điện trở - Phát biểu định nghĩa và viết biểu thức dòng điện hiệu dụng , điện áp hiệu dụng Kĩ năng: - Nhận biết Các đại lượng, giá trị dòng điện xoay chiều - Vận dụng công thức xác định I hiệu dụng, suất điện động … II- CHUẨN BỊ 1) Giáo viên: -Mô hình máy phát điện xoay chiều – Sử dụng dao động ký điện tử 2) Học sinh : Ôn lại các khía niệm dòng điện không đổi dòng điện biến thiên và định luật JunLenxơ Ôn lại : tính chất hàm điều hòa ( hàm sin hay cosin) III- TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC Bài : HOẠT ĐỘNG HS NỘI DUNG CƠ BẢN HOẠT ĐỘNG GV r GV : I- NGUYÊN TẮC TẠO RA DÒNG ĐIỆN n XOAY CHIỀU -Dùng máy phát điện quay tay cho HS thấy a) Biểu thức từ thông : cách tạo dòng điện -Cho cuộn dây dẫn có N vòng ,có diện tích S , vòng quay với vận tốc góc từ -Nguyên tắc hoạt động ur dựa vào tượng gì ? trường B có phương vuông góc trục ur ( tượng cảm ứng B quay r ur điện từ ) -Giả sử lúc t = 0: n B -Biểu thức từ thông ? -Lúc t > : t -Nhận xét biến thiên - BS cos NBS cos NBS cos t từ thông ? -Từ thông biến thiên điều hòa b) Biểu thức suất điện độngcảm ứng : -Công thức định luật / Theo định luật Fa-ra-dây: - e = ( đạo hàm từ thông Fa-ra-dây ? d -Biểu thức cường độ cảm theo thời gian ) e NBS sin t -Trả lời C1 : dt ứng cuộn dây Dòng điện chạy theo chiều với e = E0 sin t với E0 = NBS có R ? cường độ không đổi c) Cường độ dòng điện cảm ứng cuộn -Dùng dao động ký điện -Trả lời C2 : dây có R : tử cho HS xem đồ thị a) 5A ; 100 ; rad / s NBS biểu diễn i( t) và u (t) i sin t hay i= I0sin t -Định nghĩa dòng điện R f = 50Hz; xoay chiều ? II- KHÁI NIỆM VỀ DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU b) 2( A) ; 100 rad / s -Trả lời C1 ? a) Định nghĩa : dòng điện xoay chiều hình f = 50Hz ; Nhắc lại định nhgĩa dòng sin là dòng điện có cường độ biến thiên tuần điện không đổi? hoàn với thời gian theo quy luật hàm số c) ; 100 2( A ) rad / s -Ở VN dòng điện có sin hay cosin ,có dạng tổng quát : f = 50Hz ; f =50Hz suy T =0,02s i0 I cos(t ) -Trả lời C3 : -Trả lời C 2? Xác định b)Ý nghĩa các đại lượng: giá trị cực đại ,f , T , pha 1) Đồ thị hình sin i cắt trục tung i : cường độ tức thời điểm có tọa độ : ban đầu các dòng I0 > : cường độ cực đại ( biên độ) T 3T T điện xoay chiều ? T T 2 k k :tần số góc , T = là chu kỳ -Trả lời C3 ?C4? 8 -Đặt vấn đề : 2) Đồ thị kình sin i cắt trục Dòng điện xoay chiều f là tần số hoành tai điểm có tọa độ: 2 có tác dụng nhiệt T t là pha i và là pha ban đầu thì i = I0 Vậy ta có : dòng điện không đổi Khi T = III- GIÁ TRỊ HIỆU DỤNG chạy qua R Tìm giá R Lop12.net i = I cost (6) Lò Thị Duyên - Giáo án vật lý lớp 12 ban - THPT Thuận Châu trị giá trị cường độ 2 T dòng điện xoay chiều gây i I cos T =I0 tác dụng nhiệt thời gian dài ? Suy : cos cos 00 4 Công thức công suất tỏa nhiệt tức thời ? -công thức hạ bậc : cos 2 cos - cos 2t -công thức công suất dòng điện không đổi? -So sánh (1) và ( 2) suy công thức liên hệ cường độ dòng điện không đổi và giá trị hiệu dụng củ a dòng điện xoay chiều ? -Định nghĩa cường độ hiệu dụng ? Suy : Khi t = thì ta có : I i I cos( ) I0 2 -Trả lời C4: Điện tiêu thụ dỏng đi65n xoay chiều trên r tính W = P t ( t = h ) - p = Ri2 - P =RI2 - I I0 -Trả lời C5 : U0 = 220 2V 311(V ) -Trả lời C5 ? Năm học 2008 - 2009 1) Thiết lập công thức: -Cho dòng điện xoay chiều chạy qua đọan mạch có R : i I cos t -Công suất tỏa nhiệt tức thời p = Ri2 = RI o2 cos t RI o2 RI o2 cos 2t p= 2 -Công suất tỏa nhiệt trung bình chu kỳ có giá trị : P = RI p RI 02 cos t (1) -Công suất dòng điện không đổi : P =RI2 (2) I2 -So sánh (1) và ( 2) : I I I : gọi là cường độ hiệu dụng I 2) Định nghĩa : Cường độ hiệu dụng dòng điện xoay chiều là đại lượng có giá trị cường độ dóng điệnkhông đổi , cho qua cùng điện trở R thì công suất tiêu thụ R dòng điện không đổi công suất trung bình tiêu thụ R dòng điện xoay chiều nói trên 3) Giá trị hiệu dụng : giatricucdai Giá trị hiệu dụng = U U = U : hiệu điện hiệu dụng 4) CHÚ Ý: - Số liệu ghi trên các thiết bị điện là các giá trị hiệu dụng -Độ trên các dụng cụ đo lường là giá trị hiệu dụng : Ampe kế ( I ) –Vôn kế ( U ) IV-CỦNG CỐ : Bài (trang 66 SGK ) Xác định giá trị trung bình theo thời gian của: a) 2sin100 t b) cos100 t c) 2sin(100 t ) c) 4sin 100 t a) ; b) ; c) d ) Bài (trang 66 SGK ) Đèn ghi ( 220V-100W )nối đèn vào mạng xoay chiều U = 220V Tính : a) bóng đèn ? b) I ? c) Điện tiêu thụ đèn 1giờ U2 P R 484 ; I = ( A) P U 11 W = Pt = 100W.h Lop12.net (7) Lò Thị Duyên - Giáo án vật lý lớp 12 ban - THPT Thuận Châu Năm học 2008 - 2009 DẶN DÒ : Xem bài “Các mạch điện xoay chiều” Ngày soạn: 7/11/2008 TIẾT 22 Ngày giảng: 11/11/2008 CÁC MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU I- MỤC TIÊU Kiến thức : - Phát biểu định luật Ôm đoạn mạch xoay chiều :chỉ có điện trở ; có tụ điện ;chỉ có cuộn cảm - Phát biểu tác dụng tụ điện , cuộn cảm dòng điện xoay chiều - Viết công thức tính dung kháng , cảm kháng Kĩ năng: Xác định mạch điện, Vận dụng giải các bài tập mạch điện có R,L C II- CHUẨN BỊ 1) Giáo viên : Chuẩn bị dao động ký điện tử ampe kế , vôn kế , điện trở , tụ điện , cuộn cảm Lop12.net (8) Lò Thị Duyên - Giáo án vật lý lớp 12 ban - THPT Thuận Châu 2) Học sinh : Ôn lại các công thức tụ điện : q = Cu ; i Năm học 2008 - 2009 dq dt ; suất điện động tự cảm : e = L di dt III- TIẾN TRÌNH GIẢNG DẠY 1) Kiểm tra bài cũ : - Câu hỏi:Định nghĩa cường độ hiệu dụng dòng điện? Biểu thức? - Trả lời: (Trong bài) 2) Bài :( TIẾT 22 ) Hoạt đông (10 phút) Ổn định, kiểm tra, vào bài HOẠT ĐỘNG CỦA GV HOẠT ĐỘNG CỦA HS - Kiểm tra sĩ số - Báo học sinh vắng - Kiểm tra bài cũ: - Trả bài + Dòng điện xoay chiều? Biểu thức cường độ tức thời? + Giá trị hiệu dụng? Cường độ hiệu dụng, hiệu điện hiệu dụng? - Quan hệ u, i các mạch điện? Biểu thứ xác định cường độ, hiệu điện tức thời? Hoạt động (5 phút )Tìm hiểu mạch điện xoay chiều HOẠT ĐỘNG CỦA GV HOẠT ĐỘNG CỦA HS NỘI DUNG Mạch điện xoay chiều A B - Biểu thức dòng điện xoay chiều có dạng? - Chọn điều kiện ban đầu thích hợp để = i = Imcost = I cost - Tìm biểu thức u hai đầu đoạn mạch - Trình bày kết thực nghiệm và lí thuyết để đưa biểu thức điện áp hai đầu mạch - Để tránh nhầm lẫn, phương trình điện áp có thể viết: u = U0cos(t+ u/i) = U cos(t+ u/i) i - Có dạng: i = I0cos(t + ) :u : Mạch - HS ghi nhận các kết chứng minh thực nghiệm và lí thuyết Nếu cho dòng điện xoay chiều có dạng : i I cos t I cos t Thì : u U cos(t ) U 2cos (t ) : là độ lệch pha u và i Nếu u sớm pha i Nếu u trễ pha i Nếu u và i cùng pha Hoạt động 3( 10 phút) Mạch có R HOẠT ĐỘNG CỦA GV HOẠT ĐỘNG CỦA HS - Trong mạch lúc này - Biến thiên theo thời gian t dòng điện này nào? (dòng điện xoay chiều) - Tuy là dòng điện xoay chiều, thời - Tỉ lệ với Theo định điểm, dòng điện i chạy theo luật Ohm chiều xác định Vì đây là u i dòng điện kim loại nên R theo định luật Ohm, i và u - Điện áp tức thời, điện áp cực nào? đại và điện áp hiệu dụng - Trong biểu thức điện áp u, U0 và U là gì? - Trả lời C1 - u và i cùng pha Lop12.net NỘI DUNG I MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU CHỈ CÓ ĐIỆN TRỞ ~ i u R Quan hệ u và i : Hai đầu R có u U cos t u U Định luật Ôm : i cos t R R U0 Đặt : I R Thì i I cos t Hay i I cos t u, i cùng pha u,i u(t) i(t) (9) Lò Thị Duyên - Giáo án vật lý lớp 12 ban - THPT Thuận Châu - Dựa vào biểu thức u và i, ta có nhận xét gì? - GV chính xác hoá các kết luận HS - Phát biểu định luật Ohm dòng điện chiều kim loại - GV làm thí nghiệm sơ đồ hình 13.3 Sgk - Ta có nhận xét gì kết thu được? Năm học 2008 - 2009 - HS phát biểu Định luật Ôm : U I R Hoạt động ( 15 phút) Mạch có C - HS quan sát mạch điện và ghi II MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU CHỈ CÓ nhận các kết thí nghiệm TỤ ĐIỆN + Tụ điện không cho dòng điện Thí nghiệm : chiều qua + + Tụ điện cho dòng điện xoay chiều “đi qua” I= C A - Nguồn điện chiều : I = B :u i I= C + - Ta nối hai đầu tụ điện vào nguồn điện xoay chiều để tạo nên điện áp u hai tụ điện - 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 - Cường độ dòng điện thời điểm t xác định công thức nào? - Khi t và q vô cùng nhỏ q trở thành gì? t - HS theo hướng dẫn GV để khảo sát mạch điện xoay chiều có tụ điện - Tụ điện tích điện - Bản bên trái tích điện dương - Biến thiên theo thời gian t - HS ghi nhận cách xác định i mạch q i t - Đạo hàm bậc q theo thời gian - A - Nguồn điện xoay chiều : I * Kết luận : Dòng xoay chiều có thể tồn mạch điện có chứa tụ điện Khảo sát mạch điện xoay chiều có tụ : a Cho hiệu điện xoay chiều đầu tụ C: u U cos t = U cos t Điện tích trái tụ : q = Cu = C U cos t - Ở thời điểm t trái tích điện + điện tích tụ tăng lên Sau khoảng thời gian t lượng điện q tích tụ tăng thêm q i t - Khi t và q vô cùng nhỏ : dq i CU sin t dt i U C cos(t ) b) Nếu đặt : I = U C sin cos( ) Lop12.net Ta có : i I cos(t ) u U cos t Và : -Nếu lấy pha ban đầu dòng điện = thì : i I cos t (10) Lò Thị Duyên - Giáo án vật lý lớp 12 ban - THPT Thuận Châu - Ta nên đưa dạng tổng quát i = I0cos(t + ) để tiện so sánh, –sin cos - Nếu lấy pha ban đầu i biểu thức i và u viết lại nào? Năm học 2008 - 2009 - HS viết lại biểu thức i và u u U cos(t ) (i nhanh pha u góc /2 u chậm pha i góc /2) c) Định luật Ôm: U I Với dung kháng : Z C ZC C d) So sánh pha dao động u và i : - So sánh với định luật Ohm, có vai trò tương tự điện trở R mạch chứa điện trở - Là đơn vị điện trở () u,i i(t) u(t) t 1 - 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? - Tác dụng tụ? - Khi nào thì dòng điện qua tụ dễ dàng hơn? C A..s ( F )1 s s V C - 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 - Từ ZC ta thấy: Khi C nhỏ (f nhỏ) ZC lớn và ngược lại - Vì dòng điện không đổi (f = 0) ZC = I = i sớm pha u góc 3) Ý nghĩa dung kháng : - Dung kháng là đại lượng biểu cản trở dòng điện xoay chiều tụ điện - Nếu C càng lớn Zc càng nhỏ , dòng điện bị cản trở càng ít - Nếu ( f ) càng lớn Zc càng mhỏ ,dòng điện bị cản trở càng ít - Tại tụ điện lại không cho dòng điện không đổi qua? Hoạt động 5.( 5phút) Củng cố, vận dụng, giao nhiệm vụ - Bài tập 2, 3,Sách Giáo Khoa - Xem bài tập 4, 5, 6, 7, 8, 9sách giáo khoa; bài tập sách bài tập - Bài mới: Liên hệ u, i trong mạch cảm? - Suy nghĩ làm - Ghi bài tập - Ghi bài soạn Ngày soạn: 13/11/2008 Tiết 23 Hoạt đông (10 phút) Ổn định, kiểm tra, vào bài HOẠT ĐỘNG CỦA GV - Kiểm tra sĩ số - Kiểm tra bài cũ: + Quan hệ u, i mạch trở, dung? + Định luật Ôm cho mạch trở, dung? Ngày giảng: 15/11/2008 HOẠT ĐỘNG CỦA HS - Báo học sinh vắng - Trả bài Lop12.net (11) Lò Thị Duyên - Giáo án vật lý lớp 12 ban - THPT Thuận Châu Năm học 2008 - 2009 - Tìm hiểu quan hệ u, i mạch cảm Hoạt động ( 20 phút) Mạch cảm HOẠT ĐỘNG CỦA GV -Nêu khái niệm cuộn dây cảm HOẠT ĐỘNG CỦA HS - Cuộn dây cảm: có R không đáng kể NỘI DUNG III MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU CHỈ CÓ CUỘN CẢM THUẦN Cuộn dây cảm: có R không đáng kể A B ~ i u L - Suất điện động tự cảm? -Tìm biểu thức i và u đoạn mạch xoay chiều có cuộn dây cảm ? -Tác dụng cuộn cảm dòng điện xoay chiều ? -Trả lời C5 ? A L r B e L Hiện tượng tự cảm mạch điện xoay chiều : Khi có dòng điện i chạy qua cuộn dây thì từ thông có biểu thức : Li Với i là dòng điện xoay chiều biến thiên tuần hoàn theo t suất điện động tự cảm : i di e L Khi t Thì : e L t dt Khảo sát mạch điện xoay chiều có cuộn cảm a Giả sử dòng điện chạy cuộn dây có dạng: i I cos t r = di u L LI sin t dt i t i I cos t uL di LI sin t dt u U cos(t ) - Trả lời C5 Điện Avà B là : u iRAB e r = Nên : u = - e - Định luật Ôm : I U ZL -Định luật Ôm cho đoạn mạch có cuộn dây càm ? - i trễ pha uL góc -Nhận xét pha i và uL? -Ý nghĩa cảm kháng ? Hay : u LI cos(t ) b) Nếu đặt : U = LI U I L Ta có : u U cos(t ) c Định luật Ôm: U I Với cảm kháng: Z L L ZL d So sánh pha dao động u và i : u(t) u,i i(t) t i trễ pha u góc Ý nghĩa cảm kháng : - Cảm kháng đặc trưng cho tính cản trở dòng điện xoay chiều cuộn cảm - Khi L lớn và ZL lớn , dòng điện bị cản trở càng nhiều - R làm yếu dòng điện hiệu ứng Jun còn - Phát biểu Lop12.net (12) Lò Thị Duyên - Giáo án vật lý lớp 12 ban - THPT Thuận Châu Năm học 2008 - 2009 cuộn cảm làm yếu dòng điện định luật Len-xơ Hoạt động ( 10 phút) Hệ thống, so sánh dạng mạch Giáo viên yêu cầu học sinh so sánh mạch Mạch có R Mạch có C Mạch có L i I cos t u U cos t R I u,i U R u(t) u U cos(t ) ZC C u U cos(t ) Z L L U ZC i(t) u(t) I I i(t) u,i t u,i i nhanh pha u i(t) t u, i cùng pha U ZL u(t) i chậm pha u t Hoạt động 5.( 5phút) Củng cố, vận dụng, giao nhiệm vụ HOẠT ĐỘNG CỦA GV - Bài tập 4, 5, 6, ,8, sách giáo khoa HOẠT ĐỘNG CỦA HS - Suy nghĩ làm - Bài tập nhà bài tập sách bài tập - Ghi bài tập - Bài mới: Chuẩn bị tiết bài tập - Ghi bài soạn IV Một số kinh nghiệm rút từ bài dạy Lop12.net (13) Lò Thị Duyên - Giáo án vật lý lớp 12 ban - THPT Thuận Châu Năm học 2008 - 2009 Ngày soạn: 17/11/2008 Ngày giảng: 21/11/2008 TIẾT 24 BÀI TẬP I-MỤC TIÊU 1.Kiến thức -Viết biểu thức từ thông –suất điện động cảm ứng xoay chiều –biểu thức cường độ dòng điện xoay chiều – Tính các giá trị hiệu dụng – công suất trung bình dòng điện xoay chiều -Viết u và i ,định luật Ôm cho các loại đoạn mạch xoay chiều Kĩ năng: -Vận dụng kiến thức giải bài tập - Rèn luyện kỹ giải bài tập tự luận - Rèn luyện khả tư độc lập giải bài tập trắc nghiệm II- TIẾN TRÌNH GIẢNG DẠY Bài : Cho mạch điện xoay chiều có cuộn dây cảm L = 0,636H Điện áp đầu cuộn dây là : u 200cos(100 t ) (v) di L di - dt dt di = -L di Với L = L +L U = - (L1 +L2 ) dt dt Suy : ZL = L = L1 + L2 = Z L1 Z L Z L ( L1 L2 ) a) Viết biểu thức i ? Tính I ? vẽ giản đồ véctơ ? b) Nếu f tăng lần thì I thay đổi nào ? HD : a) ZL = 200 I0 = i 1cos(100 t U = U1 + U2 = -L1 U0 1(A); ZL ) (A) I / L / / b) I L Bài : Cho đoạn mạch xoay chiều có tụ điện biết C = 31,8 F Điện áp đầu tụ là : u 200 cos(100 t ) (V) ZC 1 1 và C C1 C2 C q q vì q = q1 = q2 C1 C2 1 q với u C C1 C2 C 1 Suy : Z C C C1 C2 Z C Z C1 Z C u = u1 + u2 = HD: a) ZC = 100 ; I0 = 2 (A) Câu ( trang 74 SGK ) CMR : Khi hai tụ điện C1 và C2 mắc nối tiếp thì điện dung tương đương có dung kháng : HD : Khi C1 và C2 mắc nối tiếp thì : a) Viết biểu thức i ? Tính I ? vẽ giản đồ véctơ? b) Nếu f tăng lần thì I thay đổi nào ? i 2 cos(100 t Câu ( trang 74 SGK ) CMR : Khi dây cảm L1 và L2 mắc nối tiếp mạch điện xoay chiều thì cuộn cảm tương đương có cảm kháng : Z L ( L1 L2 ) HD : ) ( A) I / 2 f / CU f / b) 2 I 2 fCU f Bài 3: Cho mạch điện xoay chiều có tụ C Điện áp đầu tụ : u 220 cos120 t ( V) Biết I = 0,5 (A) a) Tính điện dung C ? b) Muốn I/ = 0,8 (A) thì tần số f / ? HD: a) ZC = 440 suy : C = 6,03.10-6 ( F ) DẶN DÒ : I/ 0,8 b) f f 60 96 (Hz) I 0,5 / IV Mét sè kinh nghiÖm rót tõ bµi d¹y Lop12.net Xem bài Mạch có R, L, C nối tiếp (14) Lò Thị Duyên - Giáo án vật lý lớp 12 ban - THPT Thuận Châu Năm học 2008 - 2009 Ngày soạn: 23/11/2008 TIẾT25 Ngày giảng: 25/11/2008 MẠCH CÓ R, L,C, MẮC NỐI TIẾP I- MỤC TIÊU Kiến thức: -Nêu lên tính chất chung mạch điện xoay chiều mắc nối tiếp -Nêu điểm phương pháp giản đồ Fre-nen –Viết công thức tổng trở Viết công thức định luật Ôm cho đoạn mạch xoay chiều có R,L,C mắc nối tiếp Viết công thức tính độ lệch pha dòng điện và điện áp có R,L,C nối tiếp Nêu đặc điểm đoạn mạch có R,L,C nối tiếp xảy cộng hưởng điện Kĩ năng: - Vận dụng kiến thức giải bài tập mạch R,L,C mắc nối tiếp II- CHUẨN BỊ Giáo viên: - Chuẩn bị thí nghiệm gồm có dao động kí điện tử (hai chùm tia), các vôn kế và ampe kế, các phần tử R, L, C Học sinh: - Ôn lại phép cộng vectơ và phương pháp giản đồ Fre-nen để tính tổng hai dao động điều hoà cùng tần số III TIẾN TRÌNH BÀI DẠY: Hoạt động ( phút) Ổn định, kiểm tra HOẠT ĐỘNG CỦA GV HOẠT ĐỘNG CỦA HS - Ổn định, kiểm tra sĩ số - Báo học sinh vắng - Kiểm tra: - Trả bài + Mối liên hệ u, i mạch có R, C, L? + Định luật Ôhm cho dạng mạch? - Vào bài: Mối liên hệ u, i mạch R, L, C nối tiếp? Cường độ dòng điện mach xác định thê nào? Hoạt động 2: ( 10 phút) Phương pháp giản đồ Frenen HOẠT ĐỘNG CỦA GV HOẠT ĐỘNG CỦA HS NỘI DUNG - Trong mạch nối tiếp nhiều - Bằng tổng I PHƯƠNG PHÁP GIẢN ĐỒ FRENEN phần tử, điện áp hai đầu Định luật điện áp tức thời : mạch tính nào? Trong mạch điện xoay chiều gồm nhiều đoạn mạch mắc nối tiếp thì điện áp tức thời hai - Trong mạch điện xoay - Vẫn chiều ta có áp dụng đầu mạch tổng đại số các điện áp tức thời hai đầu đọan mạch nguyên lý này? u = u1 + u2 + u3 + … - Biểu thức u và i đoạn - Nhắc lại mối quan hệ mạch R,L,C nối tiếp ? Mối u và i đoạn mạch liên hệ u, i? có R , có L, có C - Nhắc lại cách biểu diễn - Học sinh nhắc lại dao động điều hoà vectơ quay? - Biểu diễn các véctơ cho -urBiểu r diễn các véctơ các đoạn mạch có R , U ; I trên giản đồ véctơ có L, có C Phương pháp giản Fre-nen : ur Mạch Các vétơquay U r và I R uuur r UR I u, i cùng pha C u trễ pha uuur UC Định luật Ôm UR = IR r I UC = IZC so với i L U sớm pha Lop12.net so với i r I UL = IZL (15) Lò Thị Duyên - Giáo án vật lý lớp 12 ban - THPT Thuận Châu Năm học 2008 - 2009 Hoạt động ( 15 phút) Mạch R L C nối tiếp HOẠT ĐỘNG CỦA GV HOẠT ĐỘNG CỦA HS -Mối liên hệ u, i, tổng trở mạch RLC nối tiếp nào ta khảo sát mạch Biểu thức u cho các đoạn mạch có R , có L, có C ? - Học sinh viết biểu thức -Biểu uuur uurdiễn uuurcác véctơ U R ;U L ;U C trên cùng giản đồ véctơ ? + Giả sử UC > UL (ZC > ZL) r UL r UR O r U LC -Dựa vào giản đồ lập công thức tính U ? A r I + Giả sử UC < UL (ZC < ZL) r UL r U r UR r I r UC -Tổng trở Z toàn mạch ? C B r UC O L - đầu L : uL U OL cos(t ) r U R Giả sử cho dòng điện đoạn mạch có biểu thức : i I cos t Ta viết biểu thức các điện áp tức thời: - đầu R : uR U OR cos t r U LC NỘI DUNG II MẠCH CÓ R,L,C MẮC NỐI TIẾP Định luật Ôm cho đoạn mạch có R,L,C mắc nối tiếp-Tổng trở : Z R (Z L ZC )2 - đầu C : uc U OC cos(t ) -Hiệu điện đoạn mạch AB : u uR uL uC u U cos(t ) -Phương ur uuur pháp uur giản uuur đồ Fre-nen: U U R U L UC -Theo giản đồ : U U R2 (U L U C ) U U I 2 Z R (Z L ZC ) -Tổng trở mạch : Z R (Z L ZC )2 U I -Định luật Ôm ? Z Hoạt động 4:( phút) Độ lệch pha u, i Cộng hưởng điện HOẠT ĐỘNG CỦA GV HOẠT ĐỘNG CỦA HS -Thành lập công thức tính ? - Dựa vào giảng đồ tính U U C Z L ZC tan L UR R - Nếu ZL > ZC :u sớm pha - So sánh ZL và ZC có i ( tính cảm kháng ) trường hợp nào xảy ? - Nếu ZL < ZC :u trễ pha i ( tính dung kháng ) -Xét tính chất mạch điện theo - Nếu : ZL = ZC : u và i trường hợp đó ? cùng pha - Khi ZL = ZC điều gì xảy ra? - Khi đó = u cùng pha i Tổng trở Z = R Imax -Điều kiện cộng hưởng? -ĐK : ZL = ZC Lop12.net -Định luật Ôm : I U Z NỘI DUNG Độ lệch pha điện áp và dòng điện : U U C Z L ZC tan L UR R - Nếu ZL > ZC :u sớm pha i ( tính cảm kháng ) - Nếu ZL < ZC :u trễ pha i ( tính dung kháng ) - Nếu : ZL = ZC : u và i cùng pha ( cộng hưởng điện ) Cộng hưởng điện : a ĐKCH : ZL = ZC LC (16) Lò Thị Duyên - Giáo án vật lý lớp 12 ban - THPT Thuận Châu - Hệ cộng hưởng? U U Z R + u, i cùng pha + I max Hoạt động (5 phút) Giao nhiệm vụ HOẠT ĐỘNG GV - Bài tập 2, 3, 4, sách giáo khoa - Suy nghĩ làm - Về nhà làn bài tập 6, 7, 8, 9, 1011, 12 SGK - Ghi bài tập - Làm bài t ập sách bài tập - Chuẩn bị tiết bài tập IV Mét sè kinh nghiÖm rót tõ bµi d¹y Lop12.net Năm học 2008 - 2009 hay LC b Hệ : U U + I max Z R + u, i cùng pha HOẠT ĐỘNG HS (17) Lò Thị Duyên - Giáo án vật lý lớp 12 ban - THPT Thuận Châu Ngày soạn: 11/2008 Năm học 2008 - 2009 Ngày giảng: 27/11/2008 Tiết 26: CÔNG SUẤT TIÊU THỤ CỦA MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU HỆ SỐ CÔNG SUẤT I MỤC TIÊU Kiến thức - Phát biểu định nghĩa và thiết lập công thức công suất trung bình tiêu thụ mạch điện xoay chiều - Phát biểu định nghĩa hệ số công suất - Nêu vai trò hệ số công suất mạch điện - Viết công thức hệ số công suất mạch RLC nối tiếp Kĩ năng: Vận dụng kiến thức giải bài tập mạch xoay chiều II CHUẨN BỊ Giáo viên: - Yêu cầu học sinh ôn lại các kiến thức mạch RLC nối tiếp Học sinh: - Ôn lại các công thức mạch RLC nối tiếp III TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC Hoạt động ( 10 phút) Ổn định, kiểm tra HOẠT ĐỘNG CỦA GV HOẠT ĐỘNG CỦA HS - Ổn định, kiểm tra sĩ số - Báo học sinh vắng - Kiểm tra: - Trả bài + Mối liên hệ u, i các dạng mạch + Định luật Ôhm các mạch điện xoay chiều + Công thức tính cảm kháng, dung kháng + Công thức tính tổng trở mạch RLC nối tiếp + Điều kiện, hệ cộng hưởng điện - Vào bài: Công suất dòng điện xoay chiều theo công thức nào? Hoạt động ( 10 phút) Công suất cảu mạch điện xoay chiều HOẠT ĐỘNG CỦA GV HOẠT ĐỘNG CỦA HS NỘI DUNG I CÔNG SUẤT CỦA MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU - Nhắc lại công thức tính công suất P= UI Biểu thức công suất : dòng điện không đổi ? - Xét đoạn mạch điện xoay có dòng điện : - Tại thời điểm i có chiều, p = ui = U o I o cos t.cos(t ) cường độ xác định Tính công suất i I cos t - Dùng công thức nhân lượng giác p= UI[ cos cos(2t )] Điện áp đầu đoạn mạch : tính p? u U cos(t ) p = 2UI cos t.cos(t ) - Công suất tức thời : =UI[ cos cos(2t )] p = ui = U o I o cos t.cos(t ) p = 2UI cos t.cos(t ) =UI[ cos cos(2t )] - Tính gia trị trung bình công P = p UI [cos cos(2t )] - Công suất trung bình suất P = UI cos P = p UI [cos cos(2t )] - Công suất có thể nhận giá trị nào? - Sử dụng thiết bị điện ta nên chọn loại có công suất lớn hay nhỏ - Điện tiêu thụ? P = UI cos Tuỳ theo cos mà P đại, giá trị dương, W = P t (J) cos : gọi là hệ số công suất Điện tiêu thụ mạch điện: W = P t (J) Hoạt động 4:( 15 phút) Hệ số công suất HOẠT ĐỘNG CỦA GV HOẠT ĐỘNG CỦA HS Lop12.net NỘI DUNG II HỆ SỐ CÔNG SUẤT CỦA (18) Lò Thị Duyên - Giáo án vật lý lớp 12 ban - THPT Thuận Châu r U r U Năm học 2008 - 2009 r U L LC O r UR r I r UC - Dựa vào giản đồ vétơ lập công thức tính cos ? - Suy công thức tính P? So sánh với công suất toả nhiệt trên R? -Tính cos bảng 15-1( C2 ) - Trong các mạch điện xoay chiều đã học mạch nào có ? P ? - Đoạn mạch nào có ?P? cos UR R U Z P = UI cos = RI2 Công suất mạch RLC nối tiếp công suất toả nhiệt trên R cos P max = UI Đoạn mạch có R, đoạn mạch xảy cộng hưởng điện - Nhận xét gì công suất tiêu thu mạch RLC nối tiếp? GV nhấn mạnh : Tụ điện và cuộn dây cảm không tiêu thụ điện cos P =0 Đoạn mạch có L , đoạn mạch có C, đoạn mạch có L và C (R = 0) Các đoạn mạch này không tiêu thụ điện - Từ công thức tính P suy cường độ dòng điện trên đường dây tải? I P U cos - Công suất hao phí trên dây tải? - Làm giảm hao phí? - Làm nào tăng U? Ta tìm hiểu bài sau - Sử dụng các thiết bị ta nên chọn thiết bị có hệ số công suất lớn hay nhỏ? * Suy hệ cộng hưởng điện? Php = rI2 = MẠCH ĐIỆN Biểu thức hệ số công suất : U R cos R với U Z cos P = UI cos = RI2 Công suất mạch RLC nối tiếp công suất toả nhiệt trên R * Các trường hợp đặt biệt : cos P max = UI Đoạn mạch có R, đoạn mạch xảy cộng hưởng điện - Giảm r tăng S tốn kém (không chọn) - Tăng hệ số cos - Tăng U - Lớn cos P =0 Đoạn mạch có L , đoạn mạch có C, đoạn mạch có L và C (R = 0) Các đoạn mạch này không tiêu thụ điện Tầm quan trọng hệ số công suất quá trình cung cấp và sửdụng điện : - Công suất tiêu thụ trung bình các thiết bị điện nhà máy: P = UI cos Với cos >0 - Cường độ hiệu dụng : I P2 r U cos P U cos - Công suất hao phí trên đường dây tải điện : Php = rI2 = P2 r U cos - Nếu cos nhỏ thì Php lớn phải bố trí cho cos lớn ( nhỏ ) dùng tụ C cho cos 0,85 cos = Hoạt động 5.(10 phút) Củng cố Giao nhiệm vụ HOẠT ĐỘNG GV - Làm bài tâp sách bài tâp 2, 3, 4, 5, SGK - Suy nghĩ làm - Làm bài tập bài 15 sách bài tập, chuẩn bị tiết bài tập - Ghi bài tập IV Mét sè kinh nghiÖm rót tõ bµi d¹y Lop12.net HOẠT ĐỘNG HS (19) Lò Thị Duyên - Giáo án vật lý lớp 12 ban - THPT Thuận Châu Lop12.net Năm học 2008 - 2009 (20) Lò Thị Duyên - Giáo án vật lý lớp 12 ban - THPT Thuận Châu Năm học 2008 - 2009 Ngày soạn: 29/11/2008 Ngày giảng: 1/12/2008 TIẾT 27: BÀI TẬP I MỤC TIÊU: Kiến thức - Củng cố các kiến thức: + Mối liên hệ u, i các dạng mạch + Định luật Ôhm các mạch điện xoay chiều + Công thức tính cảm kháng, dung kháng + Công thức tính tổng trở mạch RLC nối tiếp + Điều kiện, hệ cộng hưởng điện Kĩ năng: - Vận dụng kiến thức giải bài tập - Rèn luyện kỹ giải bài tập - Rèn luyện khả tư độc lập giải bài tập trắc nghiệm II CHUẨN BỊ: Giáo viên: - Giải các bài tập sách giáo khoa, sách bài tập để tìm phương pháp tối ưu cho dạng bài tập để hướng dẫn học sinh cho giải nhanh, chính xác - Chuẩn bị thêm số câu hỏi trắc nghiệm để học sinh tự rèn luyện Học sinh: - Xem lại các kiến thức các mạch điện xoay chiều, mạch RLC nối tiếp - Chuẩn bị các bài tập sách giáo khoa, sách bài tập III TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC Hoạt động ( 10 phút) Ổn định, kiểm tra HOẠT ĐỘNG CỦA GV HOẠT ĐỘNG CỦA HS - Ổn định, kiểm tra sĩ số - Báo học sinh vắng - Kiểm tra: - Trả bài + Mối liên hệ u, i các dạng mạch + Định luật Ôhm các mạch điện xoay chiều + Công thức tính cảm kháng, dung kháng + Công thức tính tổng trở mạch RLC nối tiếp + Điều kiện, hệ cộng hưởng điện Hoạt động 2: ( 10 phút) Hệ thống kiến thức Mạch có R Mạch có C Mạch có L Mạch RLC nối tiếp i I cos t u U cos t R I U R u U cos(t ) ZC C I u U cos(t ) Z L L Z R (Z L ZC )2 u chậm pha i I U I ZL U ZC u, i cùng pha u U cos(t ) u nhanh pha i Lop12.net U R (Z L ZC )2 U Z U L U C Z L ZC UR R - Nếu ZL > ZC :u sớm pha i ( tính cảm kháng ) - Nếu ZL < ZC :u trễ pha i ( tính dung kháng ) - Nếu : ZL = ZC : tan (21)