8. Các chữ viết tắt trong đề tài
4.2.4. Bài 29: Công suất của dòng điện xoay chiều Hệ số công suất
a) Mục tiêu bài học
Mục tiêu kiến thức
+ Nắm được đặc điểm của công suất tức thời, công suất trung bình. + Nêu được khái niệm hệ số công suất và ý ngh a của nó.
+ Biết cách áp dụng các công thức để làm một bài tập trắc nghiệm khách quan nhiều lựa chọn.
Kỹ năng
+ Xây dựng được các biểu thức của các đại lượng vật lý b ng logic toán học. + Rèn luyện kỹ năng giải bài tập trắc nghiệm khách quan nhiều lựa chọn.
b) Chuẩn bị của giáo viên và học sinh
Giáo viên
+ Chuẩn bị TN ảo b ng CP605 đo công suất dòng điện xoay chiều.
Phiếu học tập
Câu 1. Kết luận nào sau đây là đúng khi nói về công suất tức thời của dòng điện xoay chiều?
A. Công suất tức thời luôn là một h ng số.
B. Công suất tức thời biến thiên điều hòa theo thời gian. C. Công suất tức thời biến thiên tuyến tính theo thời gian. D. Công suất tức thời biến thiên theo qui luật hàm số mũ.
Câu 2. Hệ số công suất đạt giá trị lớn nhất khi A. trong mạch xảy ra hiện tượng cộng hưởng điện.
B. tần số của điện áp đặt vào hai đầu đoạn mạch đạt giá trị lớn nhất. C. tần số của điện áp đặt vào hai đầu đoạn mạch đạt giá trị nhỏ nhất. D. nhiệt lượng tỏa ra trong mạch nhỏ nhất.
Câu 3. Hệ số công suất của dòng điện xoay chiều nào trong các đoạn mạch dưới đây có giá trị b ng 0 ?
A. Mạch điện chỉ có điện trở thuần. B. Mạch điện chỉ có cuộn cảm thuần.
C. Mạch điện gồm điện trở thuần và tụ điện mắc nối tiếp.
Câu 4. Kết luận nào sau đây đúng khi nói về sự ảnh hưởng của hệ số công suất đối với sự hao phí điện khi truyền tải điện năng đi xa ?
A. Hệ số công suất càng lớn thì hao phí điện năng càng lớn. B. Hệ số công suất càng lớn thì hao phí điện năng càng nhỏ. C. Hệ số công suất càng lớn thì hao phí điện năng không thay đổi.
D. Sự tăng hoặc giảm hệ số công suất không làm ảnh hưởng đến sự hao phí điện
Câu 5. Công suất của dòng điện xoay chiều trên một đoạn mạch RLC nối tiếp nhỏ hơn tích UI là do?
A. Một phần điện năng tiêu thụ trong mạch B. Trong cuộn dây có dòng điện cảm ứng
C. Điện áp giữa hai đầu đoạn mạch và cường độ dòng điện biến đổi lệch pha D. Có hiện tượng cộng hưởng trên đoạn mạch
Câu 6. Hệ số công suất của đoạn mạch xoay chiều b ng 0 trong trường hợp nào sau đây? A. Đoạn mạch chỉ có điện trở thuần
B. Đoạn mạch có điện trở b ng 0 C. Đoạn mạch không có tụ điện D. Đoạn mạch không có cuộn cảm
Câu 7. Hệ số công suất trong mạch điện xoay chiều gồm R,L,C mắc nối tiếp với ZL=ZC A. b ng 0 B. b ng 1 C. phụ thuộc R D. phụ thuộc L C Z Z
Câu 8. Hệ số công suất của mạch R,L,C mắc nối tiếp b ng? A. RZ B. Z ZL C. Z R D. Z ZC Học sinh
+ Ôn tập lại kiến thức về mạch nối tiếp và phương pháp giản đồ Fre-nen. + Công thức xác định công suất tiêu thụ của dòng điện một chiều.
c)Tiến trình xây dựng kiến thức
Các cơ hội định hướng HĐNT của HS khi áp dụng phương pháp GQVĐ
+ C ộ 1: GV định hướng HS GQVĐ sử dụng công thức tính công suất của dòng điện không đổi để tính công suất tức thời của dòng điện xoay chiều. Tiếp tục định hướng dựa vào câu trả lời của HS. dùng phép biến đổi lượng giác suy ra biểu thức tính công suất tức thời.
+ C ộ 2: GV định hướng cho HS xác định hệ số công suất b ng các câu hỏi gợi mở: với đoạn mạch RLC, điện năng chỉ tiêu thụ trên R. nhận xét gì về giá trị của hệ số công suất?. Khi nào hệ số công suất đạt giá trị cực đại?.
Trong mạch điện xoay chiều, điện áp tức thời,cường độ tức thời,…luôn biến thiên theo thời gian t. Vậy tính công suất tiêu thụ trong mạch điện theo cách nào?
Công suất tức thời
UI UI t
p cos cos 2
Công suất trung bình
cos UI p Hệ số công suất Z R cos
- Khi xãy ra cộng hưởng: 0;cos 0
- Bài tập áp dụng - Bài tập về nhà
d) Tiến trình dạy học:
Hoạt động 1 (8 phút): Ổn định tổ chức, kiểm tra bài cũ
B ì ì HS ẩ ị ở .
Hoạt động của HS Hoạt động của GV
- Cán bộ lớp báo cáo với GV về tình hình của lớp.
- Lắng nghe câu hỏi của GV
- Yêu cầu cán bộ lớp cho biết tình hình của lớp.
- Nêu câu hỏi:
Hoạt động 2(2 phút): Tiếp nhận nhiệm vụ học tập
Hoạt động của HS Hoạt động của GV
-HS nhận thức về giá trị của bài học - Đặt vấn đề: Đối với mạch điện xoay chiều mắc nối tiếp có 3 phần tử R,L,C thì việt xác định công suất không đơn giản là dùng 1 vôn kế 1 ampe kế, vì mạch xoay chiều hoàn toàn khác mạch một chiều bỡi các đại lượng trong mạch xoay chiều biến thiên điều hòa từ đó dẫn đến khái niệm công suất tức thời và công suất trung bình.
Hoạt động 3(15 phút): Tìm hiểu Công suất tức thời, Công suất trung bình
N ặ g ấ ứ ấ ì
Hoạt động của HS Hoạt động của GV
- HS suy ngh thảo luận Ta có ui U I t t p 0 0cos .cos t UI UI t t UI p 2 cos cos cos . cos . 2
- Dựa vào công thức tính công suất tức thời:
- GV giới thiệu HS có thể sử dụng công thức tính công suất của dòng điện không đổi để tính công suất tức thời của dòng điện xoay chiều.
- Nếu một đoạn mạch có dòng điện
t I
i 0cos và điện áp hai đầu đoạn mạch )
cos( 0
U t
u thì công suất tức thời được xác định b ng biểu thức nào ?
- Công suất tức thời của dòng điện xoay chiều biến đổi tuần hoàn quanh giá trị trung bìnhUIcos với tần số b ng hai lần tần số của dòng điện
- Suy luận từ cos2t tìm được
Hz
100 2
- Công suất trung bình
t W P
+Nếu t=T thì P là công suất trung bình của dòng điện xoay chiều trong một chu kỳ.
+Đó cũng là công suất trung bình khi t>>T
- Trong mỗi chu kỳ biến đổi
2 2 T hàm cos2t nhận các giá trị khác nhau tại thời điểm t và
2 1 T nên tổng của chúng. 0 2 2 cos 2 cos t t 2 cos2 0 cos t t Ta được PUIcos
giác suy ra biểu thức tính công suất tức thời.
- Nêu câu hỏi: công suất tức thời biến đổi theo quy luật nào?. Đối với dong điện tần số 50Hz, công suất biến đổi tuần hoàn là bao nhiêu lần 1s?
- Yêu cầu HS đọc hai mục SGK, GV nêu định ngh a rồi yêu cầu HS tìm hiểu, so sánh công suất trung bình trong một chu kỳ với công suất trung bình trong thời gian t>>T
- GV hướng dẫn HS lấy giá trị trung bình của từng số hạng UIcosvà t UIcos 2 . - GV hướng dẫn HS chứng minh 2 0 cos t UI
Hoạt động 4(4 phút): Tìm hiểu Hệ số công suất
Nê k ấ ý ĩ .
Hoạt động của HS Hoạt động của GV
- Thực hiện biến đổi ghi nhận - Ta có 2 RI P (1) cos UI P (2) - Đọc và trả lời câu hỏi C2 - Vẽ giảng đồ vecto và tínhcos
- Đại lượng costrong biểu thức tính công suất của dòng điện xoay chiều gọi là hệ số công suất.
- GV giới thiệu: với đoạn mạch RLC, điện năng chỉ tiêu thụ trên R.
IZ IR U UR cos Z R cos
- Trả lời câu hỏi: hệ số công suất có giá trị từ 0 đến 1.
- Hệ số công suất đạt giá trị cực đại khi cos 1, khi đoạn mạch xãy ra hiện tượng cộng hưởng điện.
- Trả lời câu hỏi: Ta có:
cos
U P
I , khi hệ số công suất giảm thì cường độ dòng điện trong mạch phải tăng để công suất tiêu thụ không đổi.Khi đó hao phí về nhiệt trên dây dẫn sẽ lớn.Đó là điều nên tránh.
- 1 HS đọc câu C3 - 1 HS khác trả lời
- Đo công suất của dòng điện trên đoạn mạch xoay chiều b ng cách
+ Đo U, , cos.
- Đo điện năng A, thời gian t, tính P theo công thức
t A P
- Yêu cầu HS đọc và trả lời câu hỏi C2.
-Nêu câu hỏi: nhận xét gì về giá trị của hệ số công suất?. Khi nào hệ số công suất đạt giá trị cực đại?.
- Lưu ý: trường hợpcos 0, ở mạch RLC vẫn có sự chuyển đổi năng lượng điện từ trường.
- Nêu câu hỏi: nhận xét gì về hao phí điện năng trên dây dẫn khi hệ số công suất giảm. Biết r ng công suất tiêu thụ trên đoạn mạch và điện áp hai đầu đoạn mạch không thay đổi
- Yêu cầu HS đọc và trả lời câu hỏi C3 SGK.
Hoạt động 5(7 phút): vận dụng, củng cố
Hoạt động của HS Hoạt động của GV
- Đọc phiếu học tập suy ngh .
- Đọc các câu hỏi và bài tập trong SGK.Suy ngh , chon đáp án đúng cho câu trắc nghiệm, giải các bài tập tự luận.
- Ghi tóm tắc nội dung bài học.
- Yêu cầu HS trả lời câu hỏi trong phiếu học tập.
- Yêu cầu HS trả lời các câu hỏi và làm các bài tập trong SGK.
- Nhận xét đánh giá tiết dạy.
Hoạt động 6(3 phút): Hướng dẫn về nhà
Hoạt động của HS Hoạt động của GV
- Ghi bài tập về nhà
- Ghi nhớ lời dạy của GV
- Giao bài tập về nhà cho HS:làm các câu hỏi và bài tập còn lại trong phiếu học tập và trong SGK, sách bài tập.
- Dặn HS chuẩn bị cho tiết sau: Máy phát điện xoay chiều.
Rút kinh nghiệm: --- --- --- --- --- --- --- --- ---