Xây dựng, soạn thảo và sử dụng hệ thống bài tập chương dòng điện xoay chiều vật lí 12 nhằm phát triển tư duy sáng tạo cho học sinh​

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM NGUYỄN TIẾN ĐẠI XÂY DỰNG, SOẠN THẢO VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP CHƯƠNG "DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU" - VẬT LÍ 12 NHẰM PHÁT TRIỂN TƯ DUY SÁNG TẠO CHO HỌC SINH Ngành: Lý luận phương pháp dạy học mơn Vật Lí Mã số: 8.14.01.11 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Vũ Thị Kim Liên THÁI NGUYÊN - 2018 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đề tài “Xây dựng, soạn thảo sử dụng hệ thống tập chương “Dịng điện xoay chiều" - Vật lí 12 nhằm phát triển tư sáng tạo cho học sinh" kết nỗ lực cố gắng nghiên cứu, tìm tòi, tra cứu tài liệu giúp đỡ, định hướng tận tình PGS.TS Vũ Thị Kim Liên Các kết nêu luận văn hoàn tồn trung thực, chưa cơng bố cơng trình tác giả Tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm với khẳng định Thái Nguyên, tháng năm 2018 Tác giả Nguyễn Tiến Đại i LỜI CẢM ƠN Trong trình hồn thành luận văn này, tác giả nhận giúp đỡ tận tình thầy giáo, bạn bè, đồng nghiệp, gia đình người thân Tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành tới người giúp đỡ tác giả hoàn thành luận văn Tác giả xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới PGS.TS Vũ Thị Kim Liên người tận tình hướng dẫn, động viên giúp đỡ tác giả suốt thời gian nghiên cứu hoàn thành luận văn Tác giả gửi lời cảm ơn sâu sắc tới thầy giáo, cô giáo tổ PPDH Vật lý, khoa Vật lý - Trường Đại học sư phạm Thái Nguyên, giúp đỡ, động viên tác giả suốt thời gian nghiên cứu hoàn thành luận văn Mặc dù tác giả có nhiều cố gắng, song khả có hạn nên luận văn không tránh khỏi khiếm khuyết Tác giả mong thơng cảm đóng góp ý kiến thầy giáo, cô giáo bạn đọc để luận văn hoàn chỉnh Cuối tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn tới ban giám hiệu thầy giáo trường THPT Bình Giang, tổ Lý - Hóa Trường THPT Bình Giang tạo điều kiện thuận lợi suốt thời gian dài học tập nghiên cứu luận văn Thái Nguyên, tháng năm 2018 Tác giả Nguyễn Tiến Đại ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT iv DANH MỤC BẢNG, ĐỒ THỊ, SƠ ĐỒ v MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Mục tiêu đề tài Nhiệm vụ nghiên cứu Khách thể đối tượng nghiên cứu Vấn đề nghiên cứu Giả thuyết khoa học Giới hạn phạm vi nghiên cứu Dự kiến đóng góp đề tài Phương pháp nghiên cứu 10 Dự kiến cấu trúc luận văn Chương CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC XÂY DỰNG, SOẠN THẢO VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP CHƯƠNG "DỊNG ĐIỆN XOAY CHIỀU"- VẬT LÍ 12 NHẰM PHÁT TRIỂN TƯ DUY SÁNG TẠO CHO HỌC SINH 1.1 Tổng quan vấn đề nghiên cứu 1.2 Cơ sở lý luận 1.2.1 Bài tập vật lí 1.2.2 Tư sáng tạo việc phát triển tư sáng tạo cho học sinh 16 1.3 Cơ sở thực tiễn 22 1.3.1 Thực trạng hoạt động dạy học BTVL tập chương "Dòng điện xoay chiều" Vật lí 12 trường Trung học phổ thơng 22 1.3.2 Nguyên nhân, biện pháp đề xuất phương hướng khắc phục khó khăn, trở ngại việc phát triển tư sáng tạo cho HS 26 Kết luận chương 29 iii Chương XÂY DỰNG, SOẠN THẢO VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP CHƯƠNG "DỊNG ĐIỆN XOAY CHIỀU"- VẬT LÍ 12 VÀ MỘT SỐ TIẾN TRÌNH DẠY HỌC BÀI TẬP NHẰM PHÁT TRIỂN TƯ DUY SÁNG TẠO CHO HỌC SINH 30 2.1 Đặc điểm cấu trúc nội dung chương “Dòng điện xoay chiều"- vật lí 12 30 2.1.1 Vị trí chương “Dịng điện xoay chiều" chương trình vật lí trung học phổ thông 30 2.1.2 Sơ đồ cấu trúc nội dung chương “Dịng điện xoay chiều" - vật lí 12 30 2.1.3 Mục tiêu dạy học 32 2.2 Xây dựng, soạn thảo sử dụng hệ thống tập chương "Dịng điện xoay chiều"- vật lí 12 nhằm phát triển tư sáng tạo 33 2.2.1 Xây dựng, soạn thảo sử dụng hệ thống tập 33 Kết luận chương 75 Chương THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 76 3.1 Mục đích thực nghiệm sư phạm 76 3.2 Nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm 76 3.3 Đối tượng, nội dung tiến trình thực nghiệm sư phạm 76 3.3.1 Đối tượng thực nghiệm 76 3.3.2 Nội dung thực nghiệm sư phạm 77 3.3.3 Tiến trình thực nghiệm sư phạm 77 3.4 Đánh giá kết 78 3.4.1 Kết định tính 78 3.4.2 Kết định lượng 78 3.5 Nhận xét kết luận từ thực nghiệm sư phạm 83 Kết luận chương 86 KẾT LUẬN 87 TÀI LIỆU THAM KHẢO 88 PHỤ LỤC iv DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Viết tắt Viết đầy đủ BT Bài tập BTVL Bài tập vật lí GV Giáo viên HS Học sinh PPDH Phương pháp dạy học SGK Sách giáo khoa SBT Sách tập THPT Trung học phổ thông iv DANH MỤC BẢNG, ĐỒ THỊ, SƠ ĐỒ Bảng: Bảng 3.1 Bảng thống kê điểm số kết kiểm tra 79 Bảng 3.2 Bảng phân phối tần suất bảng phân phối tần suất luỹ tích 80 Bảng 3.3 Bảng tham số thống kê 80 Đồ thị: Đồ thị 3.1 Đồ thị phân phối tần suất .82 Đồ thị 3.2 Đồ thị phân phối tần suất luỹ tích 83 Sơ đồ: Sơ đồ 1.1: Phân loại tập vật lí 10 Sơ đồ 2.1: Sơ đồ cấu trúc nội dung chương “Dòng điện xoay chiều” 31 v MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Trong dạy học vật lí, tập giữ vai trị đặc biệt quan trọng Nó vừa phần hữu sách giáo khoa Vật lí, vừa giúp hình thành làm phong phú khái niệm Vật lí, giúp người học phát triển tư thói quen vận dụng kiến thức Vật lí vào thực tiễn Về phương diện giáo dục, việc giải tập Vật lí giúp hình thành phẩm chất cá nhân học sinh tình yêu lao động, trí tị mị, khéo léo, khả tự lực, hứng thú học tập Vì việc rèn luyện, hướng dẫn học sinh giải tập Vật lí biện pháp có hiệu để phát triển tư Vật lí cho học sinh Giải tập Vật lí vừa xem mục đích, vừa phương tiện dạy học, vừa phương pháp đơn giản để kiểm tra, hệ thống hố kiến thức, kỹ thói quen thực hành, cho phép mở rộng làm sâu sắc kiến thức học Đồng thời, với hệ thống hợp lý, tập vật lí hỗ trợ tích cực cho khả phát triển tư sáng tạo hiểu biết tiến trình khoa học tượng tự nhiên Thực tế dạy học vật lí số trường THPT cho thấy chất lượng học tập Vật lí học sinh cịn chưa cao, học sinh chưa có hứng thú học tập đặc biệt đa số học sinh ngại làm tập Bên cạnh đó, việc sử dụng tập nhằm phát triển tư sáng tạo cho học sinh chưa ý khai thác Chương "Dịng điện xoay chiều"trong sách Vật lí 12 cung cấp nhiều kiến thức dòng điện xoay chiều, sở lý thuyết nhiều ứng dụng phổ biến quan trọng đời sống ngành kĩ thuật đại Tuy nhiên, nội dung chương có nhiều cơng thức khó nhớ, nhiều khái niệm trìu tượng, nên việc hiểu biết sâu sắc kiến thức chương nhiều học sinh khó khăn, đặc biệt việc vận dụng để giải tập giải thích tượng thực tế ứng dụng phổ biến đời sống hàng ngày dòng điện xoay chiều em cịn khó khăn Nhằm góp phần khắc phục khó khăn hạn chế việc dạy học tập Vật lí, có tập chương “Dòng điện xoay chiều”, bước nâng cao chất lượng dạy học mơn Vật lí trường THPT, chọn đề tài nghiên cứu: "Xây dựng, soạn thảo sử dụng hệ thống tập chương "Dòng điện xoay chiều" - Vật lí 12 nhằm phát triển tư sáng tạo cho học sinh" Mục tiêu đề tài Xây dựng, soạn thảo sử dụng hệ thống tập ''chương dòng điện xoay chiều'' - Vật lí 12 phù hợp với đối tượng học sinh, sở xây dựng số tiến trình dạy học tập nhằm phát triển tư sáng tạo cho học sinh Nhiệm vụ nghiên cứu Nghiên cứu sở lý luận dạy học đại dạy học tập vật lí, tư sáng tạo mối quan hệ hoạt động giải tập vật lí hình thành lực tư sáng tạo học sinh Nghiên cứu thực trạng dạy học tập vật lí số trường THPT Nghiên cứu xây dựng, soạn thảo sử dụng hệ thống tập dòng điện xoay chiều chương trình vật lí 12 Thiết kế số tiến trình dạy học tập nhằm phát triển lực tư sáng tạo cho học sinh Tiến hành thực nghiệm sư phạm tập xây dựng, từ rút học kinh nghiệm, thành cơng khó khăn mà việc phát triển lực tư sáng tạo cho học sinh thường gặp phải đề xuất hướng khắc phục Khách thể đối tượng nghiên cứu Khách thể nghiên cứu trình dạy học Vật lí lớp 12 THPT Đối tượng nghiên cứu hệ thống tập chương dịng điện xoay chiều vật lí lớp 12 THPT để giảng dạy bồi dưỡng học sinh Vấn đề nghiên cứu Đề tài tập trung vào nghiên cứu vấn đề sau: - Xây dựng, soạn thảo sử dụng hệ thống tập chương dịng điện xoay chiều thuộc chương trình Vật lí 12 - Hướng dẫn học sinh để giúp học sinh hình thành phát triển lực tư sáng tạo giải tập vật lí Giả thuyết khoa học Nếu xây dựng hệ thống tập phù hợp với quan điểm đại dạy học vật lí giúp học sinh hình thành phát triển lực tư sáng tạo Giới hạn phạm vi nghiên cứu - Kiến thức: Chương "Dòng điện xoay chiều"- Vật lí 12 - Địa điểm: Một số trường THPT huyện Bình Giang - tỉnh Hải Dương Dự kiến đóng góp đề tài - Đóng góp lý luận: Làm rõ hồn thiện thêm lí luận việc phát triển tư sáng tạo cho người học thông qua việc dạy học tập xây dựng, soạn thảo sử dụng hệ thống tập vật lí - Đóng góp thực tiễn: Hệ thống tập chương "Dòng điện xoay chiều"được soạn thảo xây dựng theo hướng nâng cao khả tư sáng tạo cho học sinh số tiến trình dạy học tập phù hợp với quan điểm dạy học đại Là tài liệu hữu ích giúp học sinh hứng thú, say mê với môn học nhờ tăng cường khả tự học tư sáng tạo Đồng thời tài liệu tham khảo tốt cho giáo viên học sinh Phương pháp nghiên cứu - Nhóm phương pháp nghiên cứu lý luận: Sưu tầm, đọc nghiên cứu tài liệu lí luận dạy học đại cương, lí luận dạy vật lí, tài liệu tập liên quan đến chương "Dòng điện xoay chiều"đang đề cập, tài liệu thu thập từ nhiều nguồn khác sách báo, tạp chí chun ngành, cơng trình, đề tài nghiên cứu khoa học có nội dung liên quan - Nhóm phương pháp nghiên cứu thực tiễn: Quan sát, điều tra - khảo sát phiếu hỏi, tổng kết kinh nghiệm, xin ý kiến chuyên gia - Nhóm phương pháp thực nghiệm sư phạm Thực nghiệm sư phạm để đánh giá tính khả thi hiệu hệ thống tập chương “Dòng điện xoay chiều” xây dựng, soạn thảo sử dụng việc phát triển tư sáng tạo học sinh - Nhóm phương pháp xử lý thơng tin: Định tính, định lượng, thống kê phân tích thống kê 10 Dự kiến cấu trúc luận văn Ngoài phần mở đầu, kết luận khuyến nghị, tài liệu tham khảo phụ lục, luận văn dự kiến trình bày theo chương: Hoạt động giáo viên Hoạt động học sinh P2 = H.P1 = 9600W P2 = U2I2cos2 => I2 = k = R  Z R R  Z L2 P2 = 60A U cos 2 => R = 83,7 - Theo dõi ghi chép nội dung GV hướng dẫn nhà PHỤ LỤC Kiểm tra lần Bài Một khung dây dẫn phẳng gồm 50 vòng dây, vòng có diện tích 400 cm2 đặt từ trường có cảm ứng từ 0,5 T Lúc t = pháp tuyến khung dây có hướng với véc tơ cảm ứng từ Cho khung dây quay với tốc độ khơng đổi 600 vịng/phút Trục quay khung dây vng góc với đường sức từ a Viết biểu thức từ thơng qua vịng dây theo thời gian b Lập biểu thức suất điện động cảm ứng tức thời khung dây Lấy   3,14 c Nối hai đầu khung dây với điện trở R = 40 Ω Điện trở khung dây khơng đáng kể Tìm cường độ hiệu dụng dòng điện qua điện trở Bài Một đường dây tải điện xoay chiều pha đến nơi tiêu thụ xa km Giả thiết dây dẫn làm nhơm có điện trở suất  = 2,5.10-8 Ω.m có tiết diện 0,5 cm2 Điện áp cơng suất truyền trạm phát điện U = kV, p = 540 kW Hệ số công suất mạch điện cos  = 0,9 Hãy tìm cơng suất hao phí đường dây hiệu suất truyền tải điện Bài Một đoạn mạch chứa hai ba phần tử: tụ điện, điện trở thuần, cuộn cảm mắc nối tiếp Biết điện áp hai đầu đoạn mạch cường độ dòng  điện qua có biểu thức: u  60cos100 t (V) ; i  0,5sin(100  )(A) a) Hỏi đoạn mạch có phần tử nào? Tính dung kháng, cảm kháng điện trở phần tử b) Tính cơng suất tiêu thụ đoạn mạch ĐÁP ÁN VÀ BIỂU ĐIỂM Bài 1(3 điểm) a) Theo giả thiết, diện tích vịng dây S = 400 cm2 = 4.10-2 m2, số vòng dây N = 50 vòng, cảm ứng từ B = 0,05T = 5.10-2 T, tốc độ quay rôto 0,5đ n = 600 vịng/ phút = 10 vịng/s Vào thời điểm t, góc pháp tuyến khung dây cảm ứng từ   2 nt từ thơng qua vòng dây là: 0,5đ 1  BS cos  BS cos2 nt  2.103cos20 t (Wb) 0,5đ b) Vì khung dây có N vịng giống nên khung có suất điện động: e  N d 1  NBS 2 n sin 2 nt  6, 28sin 20 t (V) dt c) Suất điện động hiệu dụng là: E  E0 6,28   4,4 V 2 Cường độ hiệu dụng là: I  E  0,11 A R 0,5đ 0,5đ 0,5đ Bài 2(2 điểm) Dây điện có chiều dài tổng cộng l = km = 6000 m nên có điện trở: l 6.103  R    2,5.10 3 Ω S 0,5.104 Cường độ dòng điện dây: I  P  100(A) U cos  Cơng suất hao phí đường dây: p  RI  30kW Hiệu suất truyền tải điện là:   p  p  94,4 % p 0,5đ 0,5đ 0,5đ 0,5đ Bài 3(5 điểm) a) Trước hết, cần tìm độ lệch pha điện áp so với cường độ dòng điện Muốn vậy, ta biến đổi biểu thức cường độ dòng điện:   i  0,5sin 100 t    0,5cos 100 t   (A) 6 3   1đ So sánh biểu thức u i, ta thấy điện áp sớm pha góc    so với cường độ dịng điện Đoạn mạch có tính dung kháng nên gồm cuộn cảm điện trở mắc nối tiếp 0,5đ Từ giả thiết ta có: U0 = 60 V, I0 = 0,5 A Từ đó, suy giá trị hiệu dụng: U U0 60 I 0,5  (V ); I   ( A) 2 2 0,5đ U Theo định luật Ôm, tổng trở đoạn mạch là: Z  I  120() Gọi ZL cảm kháng cuộn cảm, R điện trở ta có phương trình sau: Z  R2  Z L2  120 Ω 0,5đ ZL  R 0,5đ tan   Giải hệ phương trình ta được: R = 60 Ω, ZL = 60  104() 1đ b) Công suất tiêu thụ đoạn mạch là: p  UIcos  60 0,5  cos  7,5 W 2 1đ PHỤ LỤC Kiểm tra lần Gồm trở R = 100 Ω, cuộn cảm C L R Bài 1: Cho mạch điện hình vẽ: M A N B L tụ điện C mắc nối tiếp Biết điện áp hiệu dụng hai đầu điện trở, cuộn cảm, tụ điện UR = 50 V, UL = 50 V, UC = 87,5 V; tần số dịng điện 50Hz a) Tính độ tự cảm cuộn cảm điện dung tụ điện b) Tính tổng trở đoạn mạch AB điện áp hiệu dụng UAB c) Vẽ giản đồ Fre-nen Căn vào giản đồ để: tìm độ lệch pha điện áp hai điểm A N so với điện áp hai điểm M B; tìm lại UAB Bài 2: Cho mạch điện hình vẽ: gồm biến trở, cuộn cảm A C L R M N B có độ tự cảm L = 159 mH tụ điện có điện dung C = 31,8 µF Đặt vào hai đầu AB điện áp xoay chiều: u  200 cos100 t (V) Điều chỉnh cho điện trở biến trở có giá trị 85 Ω a Tính tổng trở cơng suất tiêu thụ đoạn mạch b Viết biểu thức cường độ dòng điện tức thời đơạn mạch c Viết biểu thức điện áp hai điểm A M Cần điều chỉnh cho điện trở biến trở có giá trị để cơng suất biến trở đạt cực đại? Tính giá trị cực đại Bài 3: (5điểm) Cho mạch điện hình vẽ: M A Hiệu điện uAB = 200cos(100t); tụ điện C N B L R C = 10-4/ 2 (F) Cuộn dây cảm, có L thay đổi; điện trở R = 100 a Tính Z, I, P, Cos viết biểu thức i L = 1/ (H) b Tìm L để cơng suất tiêu thụ mạch cực đại c Tìm L để UNB cực đại tính giá trị cực đại ĐÁP ÁN VÀ BIỂU ĐIỂM Bài 1(3,5điểm) a) Vì I  UR UL  nên: R ZL - Cảm kháng: Z L  R 0,25đ UL  100 Ω UR - Độ tự cảm: L  Z L  0,318 H  0,25đ 0,25đ Tương tự, ta có: - Dung kháng: ZC  R UC  175 Ω UR - Điện dung tụ điện: C   18,2 µF  ZC 0,25đ 0,25đ b) Vì AB đoạn mạch RLC nối tiếp nên có tổng trở: Z  R2   Z L  ZC   125() 0,25đ U AB  I Z  50 125  62,5 V 100 S 0,25đ c) Giản đồ Fre-nen vẽ hình vẽ 0,5đ đó: P O U AN  U R  U L U MB  U L  U C 0,25đ Q Xét tam giác vng OSP có OP = UR, SP = UL Ta có: U  tan   L   1  UR 0,25đ Góc tạo hai véc tơ U MB U AN 1  Véc tơ U AN lập với véc tơ U MB góc N sớm pha   3 0,25đ 3 theo chiều dương Vậy điện áp A 3 so với điện áp M B 0,25đ U AB  OP   OQ   U R2  U L U C   502  50  87,5  62,5(V) 0,25đ 2 2 Bài 2:(3 điểm) a  100() C 0,25đ Cảm kháng cuộn cảm là: Z L   L  50() 0,25đ Dung kháng tụ điện là: ZC  Tổng trở đoạn mạch là: Z  R   Z L  ZC   100() 0,25đ Công suất tiêu thụ đoạn mạch là: P  RI  R U2 R   Z L  ZC   200  340(W) 0,25đ b) Dòng điện biến đổi với tần số góc tần số góc điện áp   100 rad/s Do để viết biểu thức i(t) cường độ dòng điện, ta phải tìm biên độ I0 độ lệch pha I0   u so với i U0  2 (A) Z tan   0,25đ Z L  ZC        (rad) ZC 0,25đ Biểu thức cường độ dòng điện là:  i  I0cos t     2cos 100 t   (A) 6  0,25đ c) Biểu thức điện áp hai điểm A,M Tổng trở đoạn mạch AM là: Z AM  R2  Z L2  100 Ω Biên độ điện áp đoạn mạch AM là: U AM0  Z AM I0  200 (V) 0,25đ 0,25đ Độ lệch pha điện áp uAM với dòng điện mạch là: tan  AM  ZL      (rad) R 0,25đ Biểu thức điện áp hai điểm A, M là: uAM   U AM0 cos 100 t    AM       200 2cos 100 t   3   0,25đ Trước hết ta lập cơng thức tính cơng suất tiêu thụ biến trở theo điện trở R biến trở Ta có: P  RI  RU R   Z L  ZC   U2  Z  ZC  R L  U2 Z L  ZC 0,25đ R (Áp dụng bất đẳng thức Cauchy cho số mẫu) Vậy PMax  U2 = 400 (W) Z L  ZC 0,25đ  Z  ZC   R  Z  Z R L L C = 50 Ω R Bài 3: (3,5điểm) a Khi L = 1/ (H) ZL = 2fL = 100 (); 0,25đ ZC = 1/(2fC) = 200 () 2 Tổng trở: Z  R  (Z L  ZC )  100 2() 0,25đ Cường độ dòng điện: I = U/ Z = 1(A) Công suất: P = UI Cos = I2.R = 100 (W) Hệ số công suất: Cos = R/ Z = 0,707 0,25đ 0,25đ 0,25đ Độ lệch pha i u: tan = (ZL – ZC )/ R = -1   = - /4 Vậy i = Cos(100t + /4)(A) b Để công suất mạch cực đại xẩy tượng cộng hưởng  ZL = ZC = 200 => L = 2/ (H) 0,25đ 0,25đ 0,25đ c Tìm L để UL đạt cực đại U L  I Z L  UL  U Thay giá trị tổng trở vào ta được: Z L Z UZ L R  Z L2  2Z L ZC  ZC2  U U   R2  ZC2  Z12  2ZC Z1  y L L 0,5đ U L max  y  ymin X ymin  Z  C ZL R  Z C (tại đỉnh pa bol) 0,5đ R R  ZC2 R  ZC2 2,5 ZL    250  L  (H ) Khi X ZC  Vậy ULMax = U/ ymin = 100 10 = 316 (V) 0,25đ 0,25đ PHỤ LỤC HỆ THỐNG BÀI TẬP TỰ GIẢI Bài 1: Dịng điện xoay chiều hình sin chạy qua đoạn mạch có biểu thức có biểu  thức cường độ i  I cos(t  ) , I0 > Tính từ lúc t = 0(s) điện lượng chuyển qua tiết diện thẳng dây dẫn đoạn mạch thời gian nửa chu kì dịng điện Đáp số: Ta có : 0,5T   I sin(t  ) q       dq   q   i.dt   I cos(t  ) => i   dt  2I  Bài 2: Cho mạch hình vẽ: Điện trở R, cuộn dây cảm L tụ C mắc nối tiếp Các vơn kế có điện trở lớn, V1 Chỉ R V L C UR=5(V), V2 UL=9(V), V U=13(V) Hãy tìm số V3 biết mạch có tính dung kháng? V1 V2 V3 Đáp số: UC = 21(V) số vơn kế V3 Bài 3: Một đoạn mạch AB gồm hai đoạn mạch AM MB mắc nối tiếp Đoạn mạch AM gồm điện trở R mắc nối tiếp với tụ điện C có điện dung thay đổi được, đoạn mạch MB cuộn dây cảm có độ tự cảm L Thay đổi C để điện áp hiệu dụng đoạn mạch AM đạt cực đại thấy điện áp hiệu dụng hai đầu điện trở cuộn dây UR = 100 V, UL = 100V Tính điện áp hiệu dụng hai đầu tụ điệ Đáp số: UC = 200(V) ( loại nghiệm âm) Bài 4: Đoạn mạch AB gồm hai đoạn mạch AM MB mắc nối tiếp Đoạn AM gồm điện trở R1 = 40() mắc nối tiếp với tụ điện có điện dung C = 10 3 (F), đoạn mạch 4 MB gồm điện trở R2 mắc với cuộn cảm Đặt vào A, B điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng tần số khơng đổi điện áp tức thời hai đầu đoạn mạch AM 7 MB là: u AM  50 cos(100 t  )(V) uMB  150cos100 t (V) 12 Tính hệ số cơng suất đoạn mạch AB Đáp số : Cosφ = R1  R2 ( R1  R )  ( Z L  Z C )  0,84 Bài 5: Cho mạch điện xoay chiều mắc nối thứ tự: điểm A, cuộn dây, điểm E, tụ điện, điểm B Có vơn kế V mắc vào hai điểm E B Điện áp hai  đầu mạch uAB = 60 cos100 t     (V) Điều chỉnh giá trị điện dung C tụ điện 6 để vôn kế V giá trị cực đại 100V Viết biểu thức điện áp uAE π  Đáp số : uAE  80 cos 100πt   V  3 Bài 6: Cho mạch điện hình vẽ: Biết L =  (H), C = 2.10  A L R C B 4 (F), uAB = 200cos100t(V) R phải có giá trị để cơng suất toả nhiệt R lớn ? Tính cơng suất Đáp số : R = 50  => Pmax = 200W Bài 7:Cho mạch điện xoay chiều gồm ba phần tử mắc nối tiếp R = 20(), L = 0,  (H ) , C = A (F) 400 R L M C B Cuộn cảm điện trở Cho biết điện áp tức thời hai đầu đoạn mạch u = 100cos100  t (V) a, Viết biểu thức cường độ dòng điện tức thời b, Xác định UAM, công suất tiêu thụ mạch c, Điện áp hiệu dụng hai đầu đoạn mạch không đổi Cho tần số góc thay đổi, với giá trị  mạch có cộng hưởng dịng điện Viết biểu thức cường độ dịng điện Đáp số:  a) i = 2,5 cos(100  t + ) (A) b)UAM = IZAM = 50 (V); P = I2R = (2,5)220 = 125 (W) c)i = cos100  2t (A) Bài 8: Cho mạch điện xoay chiều hình vẽ Điện dung C có giá trị thay đổi cuộn dây cảm Điều chỉnh giá trị C ghi lại số lớn vơn kế thấy UCmax = 3ULmax Khi UCmax gấp lần URmax? Đáp số: U C m ax  U R m ax C Bài 9: Cho mạch điện hình vẽ: A R M N X B  UAB = cost; uAN = 180 2cos(100 t  )(V) ZC = 90(); R = 90(); uAB = 60 2cos(100 t )(V) a Viết biểu thức uAB(t) b Xác định X Biết X đoạn mạch gồm hai ba phần tử (RO, Lo (thuần), CO) mắc nối tiếp Đáp số: a Biểu thức uAB(t):  uAB= 190 2cos(100 t  +0,1 )(V) = 190 cos 100 t  0, 4  (V ) b Trong X chứa hai phần tử X phải chứa RO LO => RO=30(  ) ;  L0  10 0,3  (H) 100  Bài 10: Cho mạch điện chứa ba linh kiện ghép nối tiếp: A a X M * Y N * Z B R, L (thuần) C Mỗi linh kiện chứa hộp kín X, Y, Z Đặt vào hai đầu A, B mạch điện hiệu điện xoay chiều u  2cos2 ft (V) Khi f = 50Hz, dùng vôn kế đo UAM = UMN = 5V; UNB = 4V; UMB = 3V Dùng oát kế đo công suất mạch P = 1,6W Khi f  50Hz số ampe kế giảm Biết RA  O; RV   a Mỗi hộp kín X, Y, Z chứa linh kiện ? b Tìm giá trị linh kiện Đáp số: a) X chứa R, Y chứa cuộn cảm có độ tự cảm L điện trở r Z chứa C b) f  50Hz số (a) giảm f = 50Hz mạch có cộng hưởng điện R UA   25() I 0,2 20 0,2  L   (H)  U NB 100   ZL  ZC    15()   I 0,2 10 3 C    20.100 2 U r U MB    15()  r  I I 0,2 (F ) Bài 11: Trong trình truyền tải điện từ máy phát điện đến nơi tiêu thụ, công suất nơi tiêu thụ (tải) giữ không đổi Khi hiệu điện hiệu dụng hai đầu tải U độ giảm đường dây 0,1U Giả sử hệ số công suất nơi tiêu thụ Để hao phí truyền tải giảm 100 lần so với trường hợp đầu phải nâng hiệu điện hai đầu máy phát điện lên đến bao nhiêu? Đáp số:Cần phải nâng hiệu điện hai đầu máy phát điện lên đến U2= 10,01U Bài 12: Một máy phát điện cung cách mạch ngồi cơng suất P1 = 2MW, hiệu điện hai cực máy phát U1 = 2000V Tính cường độ dịng điện hiệu dụng máy cung cấp, biết hiệu điện pha với cường độ dòng điện Dòng điện đưa vào cuộn sơ cấp máy biến có hiệu suất H = 97,5% Cuộn sơ cấp có N1 = 160 vịng, cuộn thứ cấp có N2= 1200 vòng Dòng điện cuộn thứ cấp dẫn đến nơi tiêu thụ băng dây dẫn có điện trở R = 10 Tính hiệu điện thế, cơng suất nơi tiêu thụ hiệu suất tải điện Đáp số: I1 = P1 = 1000A U1 U2= N2 UI U1 = 15000V; I2 = H 1 = 130A; U = I2R = 1300V; N1 U2 U3 = U2 - U = 13700V; P3 = U3I3 = 1781000W; Ht = P3 = 89% P1 MỘT SỐ HÌNH ẢNH THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM ... tư? ?ng ứng - Năng lực tư sáng tạo 2.2 Xây dựng, soạn thảo sử dụng hệ thống tập chương "Dịng điện xoay chiều" - vật lí 12 nhằm phát triển tư sáng tạo 2.2.1 Xây dựng, soạn thảo sử dụng hệ thống tập. .. 29 iii Chương XÂY DỰNG, SOẠN THẢO VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP CHƯƠNG "DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU"- VẬT LÍ 12 VÀ MỘT SỐ TIẾN TRÌNH DẠY HỌC BÀI TẬP NHẰM PHÁT TRIỂN TƯ DUY SÁNG TẠO CHO HỌC SINH ... bày chương 29 Chương XÂY DỰNG, SOẠN THẢO VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP CHƯƠNG "DỊNG ĐIỆN XOAY CHIỀU"- VẬT LÍ 12 VÀ MỘT SỐ TIẾN TRÌNH DẠY HỌC BÀI TẬP NHẰM PHÁT TRIỂN TƯ DUY SÁNG TẠO CHO HỌC SINH 2.1