Tài liệu Nhận dạng và phương pháp giải bài toán lệch pha trong mạch điện xoay chiều mắc nối tiếp

Sáng kiến kinh nghiệm năm học 2018- 2019 Tai lieu, luan van1 of 102 I ĐẶT VẤN ĐỀ Lý chọn đề tài Trong trình giảng dạy chương trình vật lý 12 tơi nhận thấy đề thi phần điện xoay chiều thường gặp dạng toán “lệch pha” Đây dạng tốn khó có nhiều cách vận dụng toán học vào cách giải Do học sinh thường gặp nhiều khó khăn việc xác định cách giải, đặc biệt đề thi đại học mơn vật lý hình thức trắc nghiệm nên việc lựa chọn phương pháp giải để tìm đáp số mà khơng q nhiều thời gian điều cần thiết Để giải vấn đề đưa đề tài: “ nhận dạng phương pháp giải toán lệch pha mạch điện xoay chiều mắc nối tiếp” Qua đề tài giúp dễ dàng nhận dạng toán sử dụng phương pháp giải cách nhanh nhất, hợp lý Đối tượng phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu tập vật lý “lệch pha” phạm vi chương dịng điện xoay chiều áp dụng cho chương trình Vật lý lớp 12 Mục tiêu nhiệm vụ nghiên cứu Đối với toán lệch pha mạch điện xoay chiều mắc nối tiếp ta sử dụng giản đồ véctơ để giải Đề tài nhằm xây dựng cho học sinh nhận dạng toán sử dụng phương pháp giải cách nhanh Ta lấy ví dụ sau để thấy rõ điều này: Đặt điện áp u = 180 cos  t (V) (với  không đổi) vào hai đầu đoạn mạch AB hình vẽ R điện trở thuần, tụ điện có điện dung C, cuộn cảm có độ C R A L M B tự cảm L thay đổi Điện áp hiệu dụng hai đầu đoạn mạch MB độ lớn góc lệch pha cường độ dịng điện so với điện áp u L = L1 U 1, cịn L = L2 tương ứng U 2 Biết 1 + 2 =  Tính giá trị U? * Với tốn phương pháp mà tơi đưa giải sau: khoa luan, tieu luan1 of 102 Nhận dạng phương pháp giải toán lệch pha mạch điện xoay chiều mắc nối tiếp Sáng kiến kinh nghiệm năm học 2018- 2019 Tai lieu, luan van2 of 102  1    Vì sin   sin   nên 2 U MB U  s in     U AB 180   ,  s in   U M B  U  U AB 180  Ta có U Từ (1) (2) ta có 180  (1) (2) 8U 180  Suy U = 60V * Ngồi phương pháp tốn cịn giải theo số cách sau mà tham khảo từ đồng nghiệp tài liệu tham khảo Cách 1: U Từ kiện toán ta vẽ giản đồ vectơ hình vẽ U R1 Từ giản đồ vectơ kiện cho ta có hệ thức sau: U  U  U   U  U AB R1 U M B1 M B2 R1 U U AB 2 U M B1 1 M B1 U M B2 R2 M B2 U  8U Từ ta suy : 1802 = ( U)2 + U2 => U = 60V Nhận xét: Đây cách giải tương đối ngắn gọn, nhiên cách vẽ giản đồ vectơ cho toán chung điện áp (thường dùng cho mạch mắc song song) Với cách vẽ giản đồ học sinh không học chương trình phổ thơng nên tiếp cận khó khăn Cách 2: Do 1     nên khoa luan, tieu luan2 of 102 ta n  ta n   Đặt x = ZL  ZC y = ZL  ZC ta có: Nhận dạng phương pháp giải toán lệch pha mạch điện xoay chiều mắc nối tiếp Sáng kiến kinh nghiệm năm học 2018- 2019 Tai lieu, luan van3 of 102 x= ZL  ZC  R R  ZL  ZC (1) y U M B1  Suy ra: 180x U R  x x y R R 2  y  x (*); U M B  180 y   R  y 8U (2) R Từ (1) (2) ta được: x= Thay vào (*) ta U = 60 V Nhận xét: Đây cách giải sử dụng hệ thức lượng giác ta n  ta n   nên tương đối dài Mặt khác cách liên hệ cơng thức tốn học khó khăn Với cách giải hết tương đối nhiều thời gian.Với nhiều đối tượng học sinh khó khăn việc tiếp nhận lới giải Cách 3: Vì 1     nên s in   c o s  U Từ giản đồ vectơ ta có U  s in    U AB    s in   c o s   U  U AB  1 U 2 R1 M B1 U I R2 U M B2 U Suy ra: ta n   U AB  s in   U U AB   U  180  0V Nhận xét: Đây cách giải dùng giãn đồ vé tơ ghép chung cho hai trường hợp kết hợp với hệ thức lượng giác s in   c o s  1     Với cách vẽ giãn đồ vectơ học sinh dễ tiếp cận tương đối phức tạp Hơn cần phải kết hợp hệ thức lượng giác biến đổi toán học nên cách giải hết tương đối nhiều thời gian khoa luan, tieu luan3 of 102 Nhận dạng phương pháp giải toán lệch pha mạch điện xoay chiều mắc nối tiếp Sáng kiến kinh nghiệm năm học 2018- 2019 Tai lieu, luan van4 of 102 Giả thuyết khoa học Đối với toán lệch pha mạch điện xoay chiều mắc nối tiếp ta ln sử dụng phương pháp vẽ giản đồ véc tơ Tuy nhiên để giải toán nhanh có nhiều trường hợp sử dụng phương pháp khác hiệu nhiều Khi gặp tốn lệch pha việc mà ta nghỉ đến sử dụng phương pháp giải hiệu Phương pháp nghiên cứu: Để thực mục tiêu nhiệm vụ nêu q trình hồn thiện đề tài tơi áp dụng chủ yếu phương pháp sau: Phương pháp điều tra số liệu tập liên quan đề thi, sách tham khảo, điều tra kiến thức kỹ làm tập dạng học sinh, điều tra đề tài mà tác giả khác nói vấn đề mức độ khai thác đến đâu sau dùng phương pháp phân tích tổng hợp kiểm tra đánh vấn đàm thoại (lấy ý kiến đồng nghiệp học sinh) nhằm hoàn thiện đề tài Tính đề tài: Đề tài đưa nhận dạng tốn từ sử dụng phương pháp giải cách nhanh Đề tài xây dựng phương pháp giải tốn “vng pha” dịng điện xoay chiều Đề tài xây dựng sở vận dụng công thức tốn học hệ thức lượng giác Đó phương pháp sử dụng hệ thức lượng giác: cos 1  cos   , 2 sin   sin   2 1      Đề tài giúp ta nhận biết sử dụng phương pháp giãn đồ véc tơ quy tắc hình bình hành sử dụng quy tắc đa giác Đề tài dành cho đối tượng học sinh lớp 12 chuẩn bị thi vào đại học Đây tài liệu tham khảo phục vụ cho giảng dạy học tập trường phổ thông khoa luan, tieu luan4 of 102 Nhận dạng phương pháp giải toán lệch pha mạch điện xoay chiều mắc nối tiếp Sáng kiến kinh nghiệm năm học 2018- 2019 Tai lieu, luan van5 of 102 II GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ Cơ sở lý thuyết Cho mạch điện xoay chiều mắc nối tiếp L,r=0 R gồm điện trở R, cuộn cảm có độ tự C cảm L tụ điện có điện dung C nhình vẽ Biết cường độ dòng điện mạch i  I c o s  t ( A ) điện áp hai đầu mạch điện A u U B M M c o s (  t   ) (V ) Trong I cường độ hiệu dụng, U điện áp hiệu dụng hai đầu mạch  độ lệch pha điện áp hai đầu mạch cường độ dòng điện Gọi ZL cảm kháng cuộn cảm ZC dung kháng tụ điện Bây ta cần thiết lập hệ thức liên hệ đại lượng sử dụng đề tài Các công thức thiết lập dựa vào việc vẽ giản đồ vectơ Giả sử ZL  ZC U U U ta có giản đồ vectơ sau: L L U LC LC UC U  U I R  UC U Giản đồ theo quy tắc hình bình hành R I Giản đồ theo quy tắc đa giác Từ giản đồ vectơ ta có hệ thức sau:  UR R  cos   U Z  UL UC U LC Z  ZC    L  s in   U U Z  UL U   ta n   UR  C khoa luan, tieu luan5 of 102  ZL  ZC R Nhận dạng phương pháp giải toán lệch pha mạch điện xoay chiều mắc nối tiếp Sáng kiến kinh nghiệm năm học 2018- 2019 Tai lieu, luan van6 of 102 *Lưu ý: Các hệ thức cho    ZC (Z L )   (Z L ),  ZC áp dụng cho mạch điện xoay chiều mắc nối tiếp riêng lẻ Trong Toán học ta biết,    2   : U R UR  1 2  2  c o s   c o s   U U    2 2 U LC  s in   s in    U L C1  1  U U  2 Cơng thức tính công suất mạch điện sử dụng đề tài: P  U I cos   R I  U R R Ta có:  U RI với cos   U R  U R Z U  U  I  I    U cos  U Z  Z   I   P  U I c o s   cos    R R R cos   R Z  cos    Z Công thức độ lệch pha: ta n (    )  ta n   ta n  1  ta n  ta n  Nhận dạng phương pháp Dạng 1: Nếu toán cho 1      U R ta liên hệ đến hệ thức cos 1  cos   2 Các tốn ví dụ: R Ví dụ Cho mạch điện xoay chiêu RLC có R thay đổi hình vẽ Khi R  R1 điện áp hiệu dụng hai đầu điện trở lệch pha điện áp dòng điện điện trở U R2  khoa luan, tieu luan6 of 102 5U R1 U R1 L,r=0 C , 1 độ Khi B A R  R2 điện áp hiệu dụng hai đầu , độ lệch pha điện áp dòng điện 2 Biết điện áp Nhận dạng phương pháp giải toán lệch pha mạch điện xoay chiều mắc nối tiếp Sáng kiến kinh nghiệm năm học 2018- 2019 Tai lieu, luan van7 of 102 hiệu dụng hai đầu mạch không đổi R2  1    Tìm hệ số cơng suất ứng với R1 ? Giải Vì  1    cos 1  cos   nên ta có 2 (1) Ta có: cos 1  U R1 , U U cos   Từ (1) (2) ta : R2 U U cos 1   R2 5U R1 Suy cos   cos   15 cos 1 2 (2) 15 R Ví dụ Cho mạch điện xoay chiều có tần số f thay đổi hình vẽ Khi f = f1 điện áp hiệu L,r= C B M M dụng hai đầu điện áp hai đầu mạch dòng điện  , f = f2 điện áp hiệu dụng hai đầu đoạn mạch AM đoạn mạch AM điện 2 1     U  ' AM 3U AM U AM A độ lệch pha độ lệch pha điện áp hai đầu mạch dòng Biết điện áp hiệu dụng hai đầu mạch U có giá trị khơng đổi Tìm 1 2 ? Giải: Vì 1    Mặt khác ta có: cos 1  cos   nên cos 1  Từ (1) (2) ta có khoa luan, tieu luan7 of 102  U AM U cos 1  ; cos   ; cos   U (1) ' AM U ;U ' AM  3U AM  cos   cos 1 (2) Nhận dạng phương pháp giải toán lệch pha mạch điện xoay chiều mắc nối tiếp Sáng kiến kinh nghiệm năm học 2018- 2019 Tai lieu, luan van8 of 102 Vì   1          1         2      1               nên suy Ví dụ Cho mạch điện xoay chiều có tần số f R L,r=0 C thay đổi hình vẽ Khi f = f1 cơng suất tiêu thụ đoạn mạch P1 độ lệch pha điện áp hai đầu mạch dòng điện 1, f = f2 cơng suất tiêu thụ đoạn mạch điện áp hai đầu mạch dịng điện giá trị khơng đổi PM a x  0 W  1    Tìm  P2  P1  (W ) B M M độ lệch pha Biết điện áp hiệu dụng hai đầu mạch U có Khi thay đổi tần số f cơng suất cực đại mạch 2 2 A ? Giải: Ta có cơng thức tính cơng suất P  U cos  Ta suy hệ phương trình: R   PM a x    P1     P2   P   2 U   0W R U cos 1 R U R cos  2 P1  Suy P2  P1  Mặt khác U R ( c o s   c o s  )  c o s   c o s   1    khoa luan, tieu luan8 of 102  2 nên cos 1  cos   2 (1) (2) Nhận dạng phương pháp giải toán lệch pha mạch điện xoay chiều mắc nối tiếp Sáng kiến kinh nghiệm năm học 2018- 2019 Tai lieu, luan van9 of 102 53  1   (ra d )   cos1  0, 180     cos  0,8    ( r a d )  180 Từ (1) (2) ta được: Ví dụ Cho mạch điện xoay chiều hình vẽ Gọi U đoạn nạch AN, U MB điện áp hiệu dụng hai đầu đoạn mạch MB, độ dòng điện, L,r=0 điện áp hiệu dụng hai đầu AN C B N M độ lệch pha điện áp hai đầu đoạn mạch AN cường  AN độ lệch pha điện áp hai đầu đoạn mạch MB cường độ  MB dòng điện Biết: A R U AN  2U MB   AN   M B  Tìm hệ số cơng suất mạch AN mạch MB? Giải Vì  AN   M B   nên co s  AN  co s  M B  2 (1) Mặt khác ta có co s AN  U U R cos MB  AN Từ (1) (2) ta có: cos AN U U  Suy R MB Dạng 2: Nếu toán cho liên hệ đến hệ thức co s AN cos MB cos MB  1      U MB U AN  (2) 2  U L U C U LC ta sin   sin   2 Các tốn ví dụ: Ví dụ Đoạn mạch xoay chiều AB mắc nối thứ tự gồm biến trở R, cuộn cảm có độ tự cảm L tụ điện có điện dung C Điểm M nằm biến trở R cuộn cảm Điện áp hiệu dụng hai đầu mạch AB có giá trị khơng đổi 50V Khi khoa luan, tieu luan9 of 102 Nhận dạng phương pháp giải toán lệch pha mạch điện xoay chiều mắc nối tiếp Sáng kiến kinh nghiệm năm học 2018- 2019 Tai lieu, luan van10 of 102 điện áp hiệu dụng hai đầu mạch MB R  R1 mạch dòng điện điện U Khi R  R2 , độ lệch pha điện áp hai đầu điện áp hiệu dụng hai đầu mạch MB , độ lệch pha điện áp hai đầu mạch dòng điện điện 2 1 U =  /2 U Xác định hệ số công suất mạch AB  U  0V 2 Biết 1 + R  R1 ? Giải: Vì 1      nên sin   sin   2 (1) C L,r =0 R Mạch điện mắc hình vẽ A B M M Từ giả thiết tốn cho ta có hệ thức sau: s in   U1 U  AB U1 50 ; s in   U U Ta có s in   U1 U AB AB  U  U1 50  ;U 50 U  U   U  U  0V Từ (1) (2) ta có:  U  0V (2) Suy U  cos 1   0V  0,8 Ví dụ Đặt điện áp xoay chiều có điện áp hiệu dụng khơng đổi 150V vào đoạn mạch mạch AMB Đoạn mạch AM chứa điện trở R, đoạn mạch MB chứa tụ điện có điện dung C mắc nối tiếp với cuộn cảm có độ tự cảm L thay đổi Biết sau thay đổi độ tự cảm L điện áp hiệu dụng hai đầu mạch MB tăng 2 lần dòng điện mạch trước sau thay đổi lệch pha góc  / Tìm điện áp hiệu dụng hai đầu mạch AM chưa thay đổi L ? Giải: R Mạch điện vẽ sau: A khoa luan, tieu luan10 of 102 C M L B Nhận dạng phương pháp giải toán lệch pha mạch điện xoay chiều mắc nối tiếp 10 Sáng kiến kinh nghiệm năm học 2018- 2019 Tai lieu, luan van11 of 102 Gọi 1 2 độ lệch pha điện áp cường độ dòng điện trước sau thay đổi độ tự cảm L Vì sau thay đổi L điện áp hiệu dụng hai đầu mạch MB tăng 2 lần   1   nên ta có:   s in   s in   1  U MB U MB 8U  s in      U U U   2U M B  s in   U  Ta lại có U A2 M U MB U AB  U 1 U MB AM  100 MB  U  0V 2V Ví dụ Cho mạch điện xoay chiều có tần số f thay L,r=0 R C đổi hình vẽ Khi f = f1 điện áp hiệu dụng hai đầu đoạn mạch MB U MB  0V độ lệch pha điện áp hai đầu mạch dòng điện 1, A f = f2 điện áp hiệu dụng hai đầu đoạn mạch MB pha điện áp hai đầu mạch dịng điện mạch U có giá trị không đổi   1   2 B M M U ' MB  0V độ lệch Biết điện áp hiệu dụng hai đầu Tìm điện áp hai đầu điện trở U R f = f1 f = f2 ? Giải: Vì   1   Mặt khác ta có nên sin   sin   2 U MB 30  s in     U U  '  s in   U M B   U U khoa luan, tieu luan11 of 102 (1) (2) Nhận dạng phương pháp giải toán lệch pha mạch điện xoay chiều mắc nối tiếp 11 Sáng kiến kinh nghiệm năm học 2018- 2019 Tai lieu, luan van12 of 102 Từ (1) (2) ta có: - f  f1 Khi U - '2 R U  Suy U  0V  U R  0V ta có:  U MB  U '2  40 ta có: f  f1 2 U  U MB  U R Khi U 30  U ' R  0V Ví dụ Cho mạch điện xoay chiều hình vẽ Gọi U AB AB, U MB  AB , M B điện áp hiệu dụng hai đầu mạch MB, độ lệch dòng điện điện áp hai đầu đoạn mạch AB mạch MB Biết Tìm  AB  MB L,r R điện áp hiệu dụng hai đầu đoạn mạch A U C B M M AB  3U MB  AB   M B   ? Giải: Vì  AB   M B  T a có  nên s in  A B  s in  M B  U LC  s in  A B   U AB  U LC   s in  M B   s in  M B  U M B   U  3U M B  AB  Từ (1) (2) ta có hệ: khoa luan, tieu luan12 of 102 s in  A B (1) (2)    s in  A B   AB  2    s in  A B  s in  M B           s in  M B  s in  A B  s in     MB MB   Nhận dạng phương pháp giải toán lệch pha mạch điện xoay chiều mắc nối tiếp 12 Sáng kiến kinh nghiệm năm học 2018- 2019 Tai lieu, luan van13 of 102 Dạng 3: Sử dụng ta n  ta n      1    Ta thường sữ dụng phương pháp toán cho hai mạch điện có chung  điện trở R lệch pha góc Các tốn ví dụ: Ví dụ 1: Cho đoạn mạch AB gồm hai đoạn R mạch AM MB mắc nối tiếp Đoạn mạch AM có điện trở 50  mắc nối tiếp với cuộn cảm có độ tự cảm L  dung thay đổi Đặt điện áp  (H )  C1 so với điện áp hai đầu mạch AM Tính C M M A B Đoạn mạch mạch MB có tụ điện với điện u  U c o s1 0  t  V chỉnh điện dung tụ điện đến giá trị L,r=0  vào hai đầu mạch AB Điều cho điện áp hai đầu mạch AB lệch pha C1 ? Giải Ta có Z L   L  100 Vì điện áp hai đầu mạch AB lệch pha  so với điện áp hai đầu mạch AM nên ta n  ta n  A M     Z C  125  C  ZL  ZC R  ZL R 5  1  100  Z C 100  1 50 50 F  Ví dụ 2: Cho đoạn mạch xoay chiều mắc nối thứ tự gồm cuộn cảm có độ tự cảm L   (H), điện trở R tụ điện C  ,1   m F  Biết điện áp hai đầu mạch chứa RL vuông pha so với điện áp hai đầu đoạn mạch chứa RC Tính R? Giải khoa luan, tieu luan13 of 102 Nhận dạng phương pháp giải toán lệch pha mạch điện xoay chiều mắc nối tiếp 13 Sáng kiến kinh nghiệm năm học 2018- 2019 Tai lieu, luan van14 of 102 Vì điện áp hai đầu mạch chứa RL vuông pha so với điện áp hai đầu đoạn mạch chứa RC nên ta có : L ta n  R L ta n  R C    L  R   R  C  1 R  200 C Ví dụ 3: Cho đoạn mạch điện xoay chiều mắc nối tiếp gồm cuộn dây có điện trở 30 , độ tự cảm L  0,   H  tụ điện có điện dung C Tần số dòng điện f=50Hz Biết điện áp hai đầu cuộn dây vuông pha với điện áp hai đầu mạch Tìm điện dung C? Giải Vì điện áp hai đầu mạch chứa RL vuông pha so với điện áp hai đầu đoạn mạch nên ta có : ta n  R L ta n      C  ,1  L L  R  C  1 R (m F ) Ví dụ 4: Xét mạch điện xoay chiều tần số f=50Hz gồm cuộn dây có điện trở 50 , độ tự cảm L mắc nối tiếp với tụ điện có điện dung C Biết điện áp hai đầu mạch hai đầu cuộn dây có giá trị hiệu dụng lệch pha góc  Tìm điện dung C? Giải Vì U U RL  Z  Z RL  R  ZL  ZC   R  Z L  ZC  2Z L (1) Vì điện áp hai đầu mạch chứa RL điện áp hai đầu đoạn mạch lệch pha góc  nên ta có : ta n  R L ta n     khoa luan, tieu luan14 of 102 ZL ZL  ZC  1 R R (2) Nhận dạng phương pháp giải toán lệch pha mạch điện xoay chiều mắc nối tiếp 14 Sáng kiến kinh nghiệm năm học 2018- 2019 Tai lieu, luan van15 of 102 Từ (1) (2) ta có Z C  R  100  C  4 10  H Dạng 4: Bài toán cho độ lệch pha hai điện áp lệch pha góc     1 Ta sữ dụng công thức ta n (    )  ta n   ta n  1  ta n  ta n  Ta thường sử dụng phương pháp tốn cho biết có độ lệch pha     1 hai đầu mạch toán thường chứa ẩn số Các tốn ví dụ: Ví dụ 1: Đặt điện áp xoay chiều vào hai đầu đoạn mạch AB gồm hai đoạn mạch AM MB mắc nối tiếp Đoạn AM gồm điện trở R  100 3 mắc nối tiếp với cuộn cảm có cảm kháng ZL, đoạn MB có tụ điện có dung kháng Z C  200  Biết điện áp hai đầu đoạn mạch AM điện áp hai đầu đoạn mạch AB lệch pha  Tính ZL? Giải Ta có: ta n  A M  ZL R ZL  100 ; ta n  A B  ZL  ZC  R Z L  200 100 Vì điện áp hai đầu đoạn mạch AM điện áp hai đầu đoạn mạch AB lệch pha  nên suy ta n (  )       1  ta n  A M  ta n  A B  ta n  A M ta n  A B  Ta có: 0 0 1 0   Z L  200Z L   Z L  200Z L  30000   Z L  300 Ví dụ 2: Đặt điện áp xoay chiều vào hai đầu đoạn mạch AB gồm cuộn dây có điện trở kháng R  100  , cuộn cảm có cảm kháng ZL, mắc nối tiếp với tụ điện có dung Z C  200  Biết điện áp hai đầu cuộn dây điện áp hai đầu đoạn mạch AB lệch pha 5 12 khoa luan, tieu luan15 of 102 Tính ZL? Nhận dạng phương pháp giải toán lệch pha mạch điện xoay chiều mắc nối tiếp 15 Sáng kiến kinh nghiệm năm học 2018- 2019 Tai lieu, luan van16 of 102 Giải ZL ta n  d  Ta có: ZL  R ; ta n  AB 100 ZL  ZC   Z L  200 R 100 Vì điện áp hai đầu đoạn cuộn dây điện áp hai đầu đoạn mạch AB lệch 5 pha nên suy 12     1  5 12 Ta có: ta n ( 5 )  12 ta n  d  ta n  A B  ta n  d ta n  A B 1 0   Z L  200 Z L  2 1 0     ZL    0 (  )     Z L  200Z L  10000 2 0 0  Ví dụ 3: Đặt điện áp xoay chiều vào hai đầu đoạn mạch AB gồm cuộn dây có điện trở R , cuộn cảm có cảm kháng ZL=  , mắc nối tiếp với tụ điện có điện dung thay đổi Khi dung kháng mạch góc  Z C  100 Z C  200 dịng điện Tính điện trở R ? Giải Ta có Z  ta n   L    ta n   Z L   Z C1  R 50 R  ZC2   50 R R Ta có: 50 ta n (  )  ta n   ta n   ta n  ta n   R  50  R  50 R  50 50 1 R R 3 Dạng 5: Sử dụng công thức tổng hợp dao động Nếu + u  u1  u ta có U  U1  U khoa luan, tieu luan16 of 102 Nhận dạng phương pháp giải toán lệch pha mạch điện xoay chiều mắc nối tiếp 16 Sáng kiến kinh nghiệm năm học 2018- 2019 Tai lieu, luan van17 of 102  U1 U + U + ta n  u  2  2U 1U co s      U s in   U s in  U 1c o s   U c o s  Lưu ý: phương pháp tổng hợp dao động ta sử dụng máy tính cầm tay Các tốn ví dụ: Ví dụ 1: Đoạn mạch mắc nối tiếp AMB Biết u M B  0 c o s ( 0 t + ) V c o s (1 0  t+  / )V u AM  0 , Viết biểu thức điện áp hai đầu đoạn mạch AB? Giải Vì u  u1  u Ta có U ta n  u  suy U  U1  U 2  U1  U  U 1U c o s       U  U s in   U s in   u  U 1c o s   U c o s  2 (V )  U  0 (V )  Vậy biểu thức điện áp hai đầu mạch AB u A B  0 c o s (1 0  t+  /2 )V Chú ý: dùng máy tính casio ta tìm biểu thức Ví dụ 2: Một đoạn mạch AB gồm điện trở R mắc nối tiếp với cuộn dây Biết điện áp hai đầu mạch có biểu thức dây có biểu thức c o s ( 0  t+ u AB  u d  c o s ( 0  t+   )V điện áp hai đầu cuộn )V Tìm biểu thức điện áp hai đầu điện trở R? Giải Vì u  uR  ud Ta có U R2 U suy U U khoa luan, tieu luan17 of 102 d U  2U U R d Ud  U co s    d R U Ud  U R  60 (V )  U 0R  (V ) Nhận dạng phương pháp giải toán lệch pha mạch điện xoay chiều mắc nối tiếp 17 Sáng kiến kinh nghiệm năm học 2018- 2019 Tai lieu, luan van18 of 102 ta n  u  R U s in   U d s in  d U cos  U d cos d  u  R Vậy biểu thức điện áp hai đầu điện trở R u R  c o s (1 0  t)V Chú ý: dùng máy tính casio ta tìm biểu thức Dạng 6: Sử dụng giản đồ véc tơ Để sử dụng phương pháp vẽ giản đồ véc tơ ta thường có hai cách Đó là: phương pháp vẽ véc tơ theo quy tắc hình bình hành phương pháp vẽ véc tơ theo quy tắc đa giác Đối với phương pháp vẽ giản đồ véc tơ ta thường sử dụng hệ thức lượng tam giác sau: Với tam giác vuông: a  h    h   b  b  c c b h b’ c’  b c ,  b  a b ,  2 c , a Với tam giác thường: A c b C  a  b  c  2bc cos A   a b c    s in B s in C  s in A B a 2 - Phương pháp vẽ véc tơ theo quy tắc hình bình hành: phương pháp hiệu với tán mạch điện có điện trở R đồng thời liên quan đến điện áp bắt chéo Khi sử dụng phương pháp ta không nên vẽ véc tơ tổng Chỉ nên vẽ véc tơ điện áp bắt chéo để tính điện áp thành phần U U R  U L UC khoa luan, tieu luan18 of 102  ; ta n   U L UC U R ; cos   U U R ,U L ,U C áp dụng hệ thức R U Nhận dạng phương pháp giải toán lệch pha mạch điện xoay chiều mắc nối tiếp 18 Sáng kiến kinh nghiệm năm học 2018- 2019 Tai lieu, luan van19 of 102 Các tốn ví dụ phương pháp vẽ véc tơ theo quy tắc hình bình hành: Ví dụ 1: Cho mạch điện hình vẽ Biết điện áp hiệu dụng U  (V ) AM U NB 200  (V ) L,r Điện A R C B N M áp tức thời đoạn AN đoạn NB lệch pha 900 Tìm điện áp hiệu dụng hai đầu mạch MN? Giải: Từ giản đồ véc tơ áp dụng hệ thức h  b c , , U U L tam giác vng ta có: U R  150 150 200 U  R ? Suy ra: 150 200 AN U R 200 /  0 (V ) UC I U MB Ví dụ 2: Cho mạch điện hình vẽ Biết điện áp hiệu dụng U MB  , 5U AN R L  L,r R C Tính hệ số cơng suất C A đoạn mạch AB? B N M Giải: Ta có: R  L C  U AN U  Z L Z C  U  U MB R  U L U U L a AN  C  c o s  = ,8  ta n   ,    s in   , U R  I UC U  U  U R  0, 75a cos   0, a C  , a s in   , a  c o s   L  a cos   0,8a khoa luan, tieu luan19 of 102 U U R U  U R  (U U  0,864 R L MB U C ) Nhận dạng phương pháp giải toán lệch pha mạch điện xoay chiều mắc nối tiếp 19 Sáng kiến kinh nghiệm năm học 2018- 2019 Tai lieu, luan van20 of 102 - Phương pháp vẽ véc tơ theo quy tắc đa giác thực hiệu mạch có phần tử trở lên mà không liên quan đến điện áp bắt chéo R Với cách vẽ hình nét so với quy tắc hình bình hành Đặc biệt trường hợp vẽ véc tơ tổng Các tốn ví dụ phương pháp vẽ véc tơ theo quy tắc đa giác : Ví dụ 1: Cho mạch điện hình vẽ Đặt vào hai đầu U= U (V ) U AN MB L,r M A Biết điện áp hiệu dụng  0V C R mạch điện áp xoay chiều có điện áp hiệu dụng B N Điện áp tức thời hai đầu mạch AN MB lệch pha  Tính B điện áp hiệu dụng hai đầu mạch AN? 30 Giải: 90 Từ giãn đồ véc tơ ta có: U L 90 A cân có góc đáy AM B 30    30 30 0 M 90  U I R UC U U  AN R cos  60 (V ) N U r Ví dụ 2: Cho mạch điện hình vẽ Đặt vào hai đầu mạch điện áp xoay chiều có điện áp hiệu dụng U= (V ) Điện áp tức thời hai đầu mạch AM MB lệch pha  Điện áp tức thời hai đầu mạch AB MB lệch pha  Tính điện áp hiệu dụng hai đầu mạch AM? Giải: Từ giãn đồ véc tơ ta có: AM B cân M (vì: B ABM  60  30 0  30 ) 30 Theo định lý hàm số sin ta có: U R s in 0  120 s in 0  U R  80 (V ) A 30 M U U 60 L I R UC N khoa luan, tieu luan20 of 102 0V U r Nhận dạng phương pháp giải toán lệch pha mạch điện xoay chiều mắc nối tiếp 20 Tai lieu, luan van21 of 102 Sáng kiến kinh nghiệm năm học 2018- 2019 Vấn đề thực tiễn Trong trình giảng dạy đúc rút kinh nghiệm thân hồn thành chun đề Qua giúp học sinh nhận dạng toán lệch pha cách nhanh Số liệu điều tra, kết thực đề tài: Để kiểm chứng ưu điểm đề tài tơi khảo sát hai nhóm học sinh cách đưa hai tốn “lệch pha” dịng điện xoay chiều Kết cho thấy sau: Trước thực đề tài: Nhóm Số lượng Điểm Điểm từ đến Điểm Số lượng Tỷ lệ Số lượng Tỷ lệ Số lượng Tỷ lệ Nhóm I 22 31,8% 10 45,5% 22,7% Nhóm II 16 0% 10 62.5% 37,5% Sau thực đề tài: Nhóm Số lượng Điểm Điểm từ đến Điểm Số lượng Tỷ lệ Số lượng Tỷ lệ Số lượng Tỷ lệ Nhóm I 22 12 54,5% 10 45,5% 0% Nhóm II 16 31,3% 11 87.5% 0% Qua số liệu đề tài thực giúp em học sinh có cách nhìn đơn giản toán Vật lý đặc biệt toán lệch pha mạch điện xoay chiều mắc nối tiếp khoa luan, tieu luan21 of 102 Nhận dạng phương pháp giải toán lệch pha mạch điện xoay chiều mắc nối tiếp 21 Tai lieu, luan van22 of 102 Sáng kiến kinh nghiệm năm học 2018- 2019 III KẾT LUẬN Trên kinh nghiệm tơi q trình giảng dạy Vật lý 12 phần “bài tốn lệch pha dịng điện xoay chiều” - Qua q trình thực đề tài tơi thấy tiếp nhận học sinh có hứng thú, nhận dạng phương pháp giải nhanh chóng - Với đề tài kênh giáo viên có cách dạy cho học sinh, có nhiều lựa chọn việc đề kiểm tra đánh giá học sinh Mở rộng đề tài: hạn chế mặt thời gian tài liệu nên tơi chưa đưa nhiều dạng tốn mà giới hạn phần “ lệch pha” dòng điện xoay chiều Đề tài mở rộng cho cho việc giải toán “lệch pha” tốn “ Dao động điều hịa”, “ Sóng học”, tốn chuyển động phân học Kiến nghị đề xuất: đề tài cơng nhận tơi xin đề nghị phổ biến rộng rãi để dùng làm tài liệu tham khảo cho học sinh đồng nghiệp dạy học vật lý Trong trình xây dựng đề tài dù có nhiều cố gắng khơng thể tránh thiếu sót hạn chế Rất mong đóng góp ý kiến, bổ sung đồng nghiệp để viết hoàn chỉnh Tôi xin chân thành cảm ơn./ khoa luan, tieu luan22 of 102 Nhận dạng phương pháp giải toán lệch pha mạch điện xoay chiều mắc nối tiếp 22 Tai lieu, luan van23 of 102 Sáng kiến kinh nghiệm năm học 2018- 2019 IV – TÀI LIỆU THAM KHẢO Bí ơn luyện thi đại học môn vật lý- Điện xoay chiều Tác giả: Chu Văn Biên Nhà xuất Đại học quốc gia Hà Nội Cẩm nang ôn luyện thi đại học môn vật lý- Tập Tác giả: Nguyễn Anh Vinh Nhà xuất Đại học sư phạm Đề thi tuyển sinh Đại Học khối A A1 năm 2014 đề thi quốc gia năm Các trang mạng Internet: - Thuvienvatly.com - Violet.vn Đề thi thử Đại học năm trường Đại Học Vinh khoa luan, tieu luan23 of 102 Nhận dạng phương pháp giải toán lệch pha mạch điện xoay chiều mắc nối tiếp 23 Tai lieu, luan van24 of 102 Sáng kiến kinh nghiệm năm học 2018- 2019 V MỤC LỤC TT NỘI DUNG I ĐẶT VẤN ĐỀ 1 Lý chọn đề tài Đối tượng phạm vi nghiên cứu Mục tiêu nhiệm vụ nghiên cứu Giả thuyết khoa học Phương pháp nghiên cứu Tính đề tài II GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ Cơ sở lý thuyết Nhận dạng phương pháp giải Vấn đề thực tiễn 21 Số liệu điều tra, kết thực đề tài 21 III KẾT LUẬN 22 IV TÀI LIỆU THAM KHẢO 23 khoa luan, tieu luan24 of 102 Trang Nhận dạng phương pháp giải toán lệch pha mạch điện xoay chiều mắc nối tiếp 24 ... , 1 độ Khi B A R  R2 điện áp hiệu dụng hai đầu , độ lệch pha điện áp dòng điện 2 Biết điện áp Nhận dạng phương pháp giải toán lệch pha mạch điện xoay chiều mắc nối tiếp Sáng kiến kinh nghiệm... số liệu đề tài thực giúp em học sinh có cách nhìn đơn giản toán Vật lý đặc biệt toán lệch pha mạch điện xoay chiều mắc nối tiếp khoa luan, tieu luan21 of 102 Nhận dạng phương pháp giải toán lệch. .. 21 Số liệu điều tra, kết thực đề tài 21 III KẾT LUẬN 22 IV TÀI LIỆU THAM KHẢO 23 khoa luan, tieu luan24 of 102 Trang Nhận dạng phương pháp giải toán lệch pha mạch điện xoay chiều mắc nối tiếp