8. Đúng gúp của luận văn
2.2.2.Nội dung dạy học chương
* Nhúm kiến thức thứ nhất: Đại cương về dũng điện xoay chiều,nghiờn cứu dũng điện xoay chiều trong cỏc loại đoạn mạch xoay chiều:Chỉ cú R,chỉ cú L,chỉ cú C và đoạn mạch RLC mắc nối tiếp về cỏc phương diện:Sự lệch pha giữa dũng điện và điện ỏp hai đầu đoạn mạch,tổng trở,cụng suất tiờu thụ của đoạn mạch theo phương phỏp giản đồ vộc tơ và định luật ễm cho từng đoạn
mạch.Ngoài ra trong đoạn mạch RLC mắc nối tiếp cũn nghiờn cứu hiện tượng cộng hưởng điện.
* Nhúm kiến thức thứ hai:Cỏc mỏy điện,chỳng ta xột ba loại mỏy điện :mỏy phỏt điện xoay chiều,động cơ điện và mỏy biến ỏp:Cả ba loại mỏy này đều nghiờn cứu về nguyờn tắc hoạt động,cấu tạo và hoạt động từng mỏy.Với động cơ điện ta nghiờn cứu động cơ khụng động bộ ba pha,cũn mỏy phỏt điện nghiờn cứu mỏy phỏt điện xoay chiều một pha và ba pha.
* Nhúm kiến thức thứ ba:Sự truyền tải điện năng đi xa nghiờn cứu vai trũ của mỏy biến ỏp trong sự truyền tải điện năng đi xa và nguyờn tắc truyền
2.3. CẤU TRÚC LOGIC CỦA CHƯƠNG “DềNG ĐIỆN XOAY CHIỀU”
Dòng điện xoay chiều Dòng điện xoay chiều
một pha
Sự truyền tải điện năng
Các đoạn mạch điện xoay chiều Cường độ dòng điện xoay chiều Điện áp xoay chiều Suất điện động xoay chiều Các giá trị hiệu dụng Công suất dòng điện xoay chiều
Đoạn mạch chỉ có R Đoạn mạch chỉ có L Đoạn mạch chỉ có C
Máy phát điện xoay chiều môt pha Động cơ điện xoay chiều ba pha Máy biến áp - Nguyên tắc hoạt động - Cấu tạo - Hoạt động Nguyên tắc truyền tải điện năng Dòng điện xoay chiều ba pha Đại cương về dòng điện xoay chiều Máy phát điện xoay chiều ba pha Đoạn mạch RLC mắc nối tiếp Mắc tam giác Mắc hình sao
Hiện tượng cộng hư ớng điện - Tổng trở
- Độ lệch pha - Định luật Ôm - Công suất tiêu thụ
Grap nội dung của chơng “Dòng điên xoay chiều“
2.4.MỘT SỐ KIỂU TèNH HUỐNG Cể VẤN ĐỀ ĐIỂN HèNH TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG”DềNG ĐIỆN XOAY CHIỀU”
* Tỡnh huống lựa chọn:
-Khi học bài dũng điện xoay chiều chỉ cú cuộn thuần cảm.
Một học sinh lý luận như sau:Đặt vào hai đầu của một cuộn thuần cảm một điện ỏp xoay chiều u = U 2cosωt.Tuy là dũng điện xoay chiều,nhưng tại một thời điểm dũng điện i chạy theo một chiều xỏc định.Vỡ cuộn dõy cũng là kim loại,nờn theo định luật ễm i và u tỷ lệ thuận với nhau.Và nếu gọi đại lượng cản trở dũng điện xoay chiều của cuộn cảm là RL theo định luật ễm
i = t i I t R U R U L L l
L = 2cosω ⇒ = 2cosω ,và học sinh đú kết luận u và i trựng pha. -Giỏo viờn làm thớ nghiệm:
Ở đay ta sử dụng một điện ỏp cú chốt ở giữa và cú một vụn kế và một ampe kế cú bảng chia độ hai chiều.Khi dịch nhẹ nhàng con chạy của biến trở chuyển động qua lại điểm giữa của điện
ỏp,quan sỏt được kim của vụn kế đạt tới vạch “khụng” hoặc vach “ cực đại” trờn bảng chia độ sớm hơn
kim của ampe kế một phần tư chu kỳ trờn cơ sở đú ta cú kết quả u = U 2cosωt. ) 2 cos( 2 ω −π =I t i .
Học sinh hiểu ra vấn đề khụng thể lựa chọn Phương ỏn 1.
-Gv hỏi:Vấn đề là phải tỡm ra phương phỏp xột mạch điện xoay chiều chỉ cú cuộn cảm.
-GV gợi ý cho học sinh:dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ ở lớp 11 để chứng minh được biểu thức điện ỏp hai đầu cuộn thuần cảm là u=Ldtdi
Nếu cho rằng dũng điện cảm ứng trong cuộn dõy cú dạng i= I 2cosωt thỡ u=Ldtdi =-ωLI 2sinωt. Suy ra : ) 2 cos( 2 ) 2 cos( 2 ω π ω π ω + = + = LI t U t u .
Kết luận:Bằng thực nhiệm và lý thuyết ta đó chứng minh được điện ỏp hai đầu cuộn thuần cảm nhanh pha hơn dũng điện là π2 đến đõy HS tỡm được biểu thức
định luật ễm: LUω và cũng từ đõy tỡm được biểu thức đặc trưng cho sự cản trở dũng điện xoay chiều của cuộn cảm là ZL=Lω được gọi là cảm khỏng.
* Tỡnh huống ứng dụng vào thực tiễn :Tỡm hiểu bài toỏn về truyền tải điện năng - Vào bài học giỏo viờn đặt vấn đề:Hiện nay trờn thế gới đang đứng trước nguy (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
cơ thiếu hụt về năng lượng nờn phõn phối và truyền tải điện năng là một bài toỏn cực kỳ quan trọng đối với mọi quốc gia.Trong bài toỏn đú một vấn đề được đặt ra là:Làm thế nào để giảm tối đa sự hao phớ trờn đường dõy tải điện. - GV sử dụng hỡnh vẽ 16-1 SGK hướng dẫn HS lập biểu thức: A + - R V L
Phao phớ= 2 2 . phỏt phỏt U r
P và nờu vấn đề:Trong biểu thức đú Pphỏt là hoàn toàn xỏc định.Hóy nờu phương ỏn để giảm cụng suất hao phớ.
-HS ứng dụng kiến thức vào thực tiễn như sau:
Để làm giảm Phao phớ thỡ hoặc giảm r hoặc tăng điện ỏp nơi phỏt.
Nhận xột:từ cụng thức R=ρSl nhận thấy để giảm điện trở r thỡ phải thay chất liệu làm dõy dẫn(vớ dụ thay dõy đồng bằng dõy bạc,vàng hoặc dõy siờu dẫn) thỡ quỏ tốn kộm.Nếu khụng thỡ phải tăng tiết diện của dõy(nghĩa là tăng khối lượng kim
loại,tăng khối lượng cột điện để chống đừ dõy cú tiết diện lớn hơn....) thỡ cũng rất tốn kộm.Trong khi đú nếu tăng điện ỏp nơi phỏt thỡ đem lại hiệu quả rừ rệt,vỡ nếu tăng u lờn 10 lần thỡ hao phớ giảm đi 100 lần.
Với những phõn tớch trờn trong quỏ trỡnh truyền tải điện năng đi xa lỳc bắt đầu đưa dũng điện lờn đường dõy thỡ phải tăng điện ỏp,khi mđến nơi tiờu thụ phải giảm điện ỏp.Như vậy trong quỏ trỡnh truyền tải điện năng phải sử dun gj những thiết bị đổi điện.
*Tỡnh huống ứng dụng vào thực tiễn : Tỡm hiểu nguyờn tắc hoạt động của mỏy biến ỏp:
-GV trỡnh diễn :sau khi giới thiệu cấu tạo của mỏy biến ỏp,GV dựng hỡnh 16-2 SGK để đặt vấn đề:Ta biết là cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp của cỏch điện đối với nhau.
Nếu ta mắc nguồn điện một chiều khụng đổi vào cuộn N1(sơ cấp,với điều kiện là khụng bị đoản mạch) thỡ cuộn sơ cấp cú dũng điện I1.Nếu cuộn thứ cấp kớn thỡ ở cuộn thứ cấp cú xuất hiện dũng điện khụng?
-HS cú thể trả lời ???
-GV tiến hành thớ nghiệm:Kết quả là ở cuộn thứ cấp I2=0.
-GV núi tiếp:Nếu mắc nguồn xoay chiều vào cuộn sơ cấp và dũng điện trong cuộn sơ cấp là i=I0Sinωt hỏi:Nếu cuộn thứ cấp kớn thỡ ở trong cuộn thứ cấp cú xuất hiện dũng điện khụng?
-HS chua tự tin trong việc lựa chọn cõu trả lời ?
-GV làm thớ nghiệm:Kết quả ở cuộn thứ cấp I2≠0.Tại soa vậy?
-HS dựng kiến thức về hiện tượng cảm ứng điện từ để giải quyết vấn đề này:Dũng xoay chiều trong cuộn sơ cấp gõy ra sự biến thiờn từ thụng qua mỗi cuộn dõy của cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp là như nhau.Gọi từ thụng này là:
t ω cos 0 Φ =
Φ ,từ thụng qua cuộn sơ cấp và thứ cấp lần lượt là:
t N1 0cosω 1 = Φ Φ t N2 0cosω 2 = Φ Φ
Trong cuộn sơ cấp xuất hiện suất điện động cảm ứng e2 là: e2=- N t
dt
dΦ= 2ωΦ0sinω .Nếu cuộn thứ cấp kớn thỡ cuộn thứ cấp cú I2≠0
.Dũng điện xoay chiều trong cuộn thứ cấp cú cựng tần số với dũng điện ở cuộn sơ cấp,cú điều này là do từ thụng qua mỗi vũng dõy của cuộn thứ cấp và sơ cấp là như nhau.
2.5. THỰC TRẠNG DẠY HỌC CHƯƠNG “DềNG ĐIỆN XOAY CHIỀU” Ở MỘT SỐ TRƯỜNG THPT HUYỆN QUỲNH LƯU
Qua tỡm hiểu ở cỏc trường phổ thụng trờn địa bàn huyện Quỳnh Lưu, tụi nhận thấy: + Về giảng dạy của giỏo viờn:
- Phương phỏp dạy học được sử dụng nhiều nhất vẫn là thuyết trỡnh,thụng bỏo tri thức của giỏo viờn vẫn là phương phỏp dạy học được sử dụng quỏ nhiều,dẫn đến tỡnh trạng hạn chế hoạt động tớch cực của học sinh.
- Nhiều GV đó cú nhiều cải tiến trong phương phỏp dạy học nhằm tạo ra khụng khớ hoạt động tớch cực của học sinh trong giờ học. Tuy vậy tớnh tớch cực học tập chủ yếu của học sinh chủ yếu thể hiện ở sự tớch cực bờn ngoài mà chưa phải là tớch cực trong tư duy. Sở dĩ như vậy là vỡ cỏc phương phỏp mà giỏo viờn sử dụng vẫn chưa thực sự đổi mới, cũn nặng về diễn giải, giải thớch hơn là kớch thớch tỡm tũi.
-Việc sử dụng phương tiện dạy học mới,cụng nghệ thụng tin chỉ bước đầu thực hiện một số trường,Cỏc thớ nghiệm hầu hết được mụ tả như trong sỏch giỏo khoa và từ đú rỳt ra kết luận mà khụng làm thớ nghiệm. Hoặc cỏc thớ nghiệm đều do giỏo viờn làm và dưới dạng minh họa kiến thức, chứ khụng phải để xõy dựng kiến thức chưa sử dụng thớ nghiệm để ỏp dụng phương phỏp dạy học giải quyết vấn đề.
+ Về học tập của học sinh: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Động cơ,thỏi độ học tập của nhiều học sinh chưa thật tốt.Học sinh võvx quen với lối học thụ động,chưa sẵn sàng tham gia một cỏch tớch cực,chủ động vào cỏc nội dung học tập.
+ Về thiết bị dạy học:
Hiện nay cỏc trường đều cú tương đối đầy đủ thiết bị, dụng cụ thớ nghiệm tuy nhiờn cũng rất ớt được sử dụng, hoặc sử dụng chua thật hiệu quả.
+ Nguyờn nhõn của tỡnh hỡnh trờn
Đứng về phương diện là một GV dạy THPT, qua phõn tớch và tỡm hiểu tụi thấy tỡnh trạng trờn cú nguyờn nhõn khỏch quan và nguyờn nhõn chủ quan.
Nguyờn nhõn khỏch quan
- Cơ sở vật chất, dụng cụ thớ nghiệm của nhà trường cũn thiếu thốn khụng đồng bộ, độ chớnh xỏc kộm, số học sinh trong lớp đụng dẫn độn khú khăn trong việc triển khai cỏc bài học cú yờu cầu thớ nghiệm.
- Một số trường cú phũng học bộ mụn nhưng chưa đạt tiờu chuẩn nờn việc thực hiện một giờ dạy yờu cầu cú sự hỗ trợ của cỏc phương tiện dạy học, đặc biệt là cỏc phương tiện dạy học hiện đại rất khú khăn và mất nhiều thời gian.
- Áp lực thành tớch, ỏp lực thi cử, cỏch thức thi cử cũn nhiều nặng nề, chưa hợp lý,mang tớnh hỡnh thức,tạo ra tỡnh trạng đối phú của GV và HS. GV chủ yếu chỉ lo nhồi nhột kiến thức cho HS mà ớt quan tõm đến việc rốn luyện khả năng tư duy sỏng tạo cho HS
Nguyờn nhõn chủ quan
- Việc dạy học theo phương phỏp thuyết trỡnh, diễn giảng đó thành thúi quen của đa số GV và từ đú tạo ra tõm lý thụ động trong nhận thức của HS.
- Năng lực chuyờn mụn cũng như nghiệp vụ sư phạm của một số GV khụng đạt yờu cầu, khụng đủ khả năng tỡm tũi sỏng tạo cỏch truyền thụ trong cỏc giờ dạy. Khả năng tiếp thu của khỏ đụng HS cũn yếu, khụng thể tự mỡnh tỡm tũi nghiờn cứu mà thường thụ động chờ đợi
- Số tiết dạy trong tuần của giỏo viờn thường nhiều,đời sống của một bộ phận giỏo viờn cũn khú khăn,nờn giỏo viờn ớt cú thời gianđầu tư thoả đỏng cho việc đổi mới PPDH..
2.6. CHUẨN BỊ CÁC ĐIỀU KIỆN CẦN THIẾT CHO TRIỂN KHAI DẠY HỌC CHƯƠNG “DềNG ĐIỆN XOAY CHIỀU” THEO ĐỊNH HƯỚNG DẠY HỌC GQVĐ
2.6.1. “Vấn đề hoỏ” nội dung dạy học chương “Dũng điẹn xoay chiều”
Theo quan điểm dạy học giải quyết vấn đề thỡ nội dung dạy học phải được sắp xếp thành một chuỗi cỏc vấn đề nhận thức và thể hiện bằng cỏc cõu hỏi nhận thức mà khi học sinh trả lời sẽ thu được cỏi mới
* Dũng điện xoay chiều:Thế nào là dũng điện một chiều khụng đổi,vấn đề này đó nghiờn cứu ở lớp 11.
Tuy nhiờn dũng điện mà chỳng ta đang sử dụng là dũng điện xoay chiều vậy những đặc trưng,những tớnh chất cơ bản và những ứng dụng của dũng điện xoay chiều là gỡ?
* Nguyờn tắc tạo ra dũng điện xoay chiều:” Vấn đề hoỏ kiến thức”
Muốn cú dũng điện một chiều khụng đổi ta phải cú nguồn điện một chiều đú là pin,ắc quy mà suất điện động của nú là một hằng số.
Muốn cú dũng điện xoay chiều thỡ nguồn điện này phải như thế nào?Suất điện động của nú là hằng số hay biến thiờn,biến thiờn theo quy luật nào.Hóy dựng kiến thức cỏch tạo ra suất điện động cảm ứng đó học ở lớp 11 để giải quyết vấn đề tạo ra dũng điện xoay chiều?
* Giỏ trị hiệu dụng:thực nghiệm chứng tỏ rằng,dũng điện xoay chiều cũng cú hiệu ứng toả nhiệt Jun-Lenxow như dũng điện một chiều,giả sử i=I0Cosωt là dũng điện tức thời chạy qua R,I0 là biờn độ của dũng điện.Mà cụng suất toả nhiệt ở mạch điện một chiều cũng qua điện trở R như mạch điện xoay chiều núi trờn là P = I2R. Hóy tỡm cụng suất trung bỡnh của dũng điện xoay chiều và so sỏnh với cụng suất toả nhiệt của dũng điện một chiều để tỡm giỏ trị hiệu dụng?
* Mạch điện xoay chiều chỉ cú điện trở thuần R:Như ta đó biết giũa dũng điện và điện ỏpcủa dũng điện xoay chiều thường là lệch pha so với nhau.Vậy với mạch chỉ cú R thỡ pha của u và i so với nhau như thế nào?R là đại lượng cản trở dũng điện một chiều,cũn nếu mạch điện xoay chiều chỉ cú R thỡ nú cú cản trở dũng điện xoay chiều khụng?Và nếu nú cản trở thỡ cường độ hiệu dụng trong mạch chỉ cú R tuõn theo quy luật nào(cú đỳng như dạng định luật ễm khụng)?
* Mạch điện xoay chiều chỉ cú cuộn thuần cảm:Một cuộn dõy dẫn cú R≈0 mắc vào nguồn điện một chiều thỡ cú hiện tượng đoản mạch(khụng cú sự cản trở dũng điện ),nếu cuộn dõy đú mắc vào nguồn điện xoay chiều thỡ cú sự cản trở dũng điện khụng?Nếu cú thỡ pha của u và i so với nhau như thế nào.Nếu cú sự cản trở dũng điện thỡ đại lượng cản trở đú phụ thuộc vào vào yếu tố nào và dũng điện hiệu dụng trong mạch cú tỷ lệ thuận với điện ỏp hai đầu cuộn dậy khụng?
* Mạch điện xoay chiều chỉ cú tụ điện:Như ta đó biết tụ điện trong mạch điện một chiều khụng cho dũng điện khụng đỏi một chiều đi qua(vỡ mạch hở)
x - +
Đốn khụng sỏng C
Nhưng nếu mắc tụ điện vào mạch điện xoay chiều như hỡnh vẽ
thỡ thấy đốn sỏng.Như vậy tụ cho dũng điện xoay chiều “truyền” qua.Vậy với tụ điện mắc vào nguồn xoay chiều thỡ dũng điện “ qua” được tụ.Vấn đề đặt ra là tụ điện cho dũng điện xoay chiều “truyền qua” nhưng nú cú cản trở dũng điện xoay chiều khụng?nếu cản trở thỡ đại lượng cản trở đú phụ thuộc vào yếu tố nào và phụ thuộc như thế nào,và bõy giờ pha của u và i so với nhau thế nào?Cuờng độ hiệu dụng qua tụ cú tỷ lệ thuận với điện ỏp hai đầu tụ nữa khụng?
* Mạch điện cú R,L,C mắc nối tiếp:Trong bài trước chỳng ta tỡm hiểu về đặc điểm mạch chỉ cú R,L hoặc C. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Nếu trong mạch gồm hai trong ba phần tử hoặc cả ba phần tử thỡ điện ỏp tức thời cả đoạn mạch so với điện ỏp trờn ba phần tử liờn hệ với nhau theo quy luật nào?Điện ỏp hiệu dụng cả đoạn so với điện ỏp hiệu dụng của ba phần tử liờn hệ với nhau theo quy luật nào?Đại lượng cản trở dũng điện được xỏc đinh bằng biểu thức nào?Cường độ dũng điện trong đoạn mạch cú tỷ lệ thuận với điện ỏp của cả đoạn khụng?Làm thế nào để xỏc định pha của u đối với i?
* Hiện tượng cộng hưởng điện: Ta đó biết biểu thức định luật ễm đối với đoạn mạch R,L,C mắc nối tiếp: I = 2 ( 1 )2
C L R U ω ω− + .
Nếu U,R khụng đổi,một trong ba đại lượng L,C và ω thay đổi thỡ sẽ xẩy ra hiện tượng gỡ?
Vớ dụ nếu ω,C khụng đổi chỉ thay đổi L thỡ biểu thức ( 1 )
C L
ω ω−
sẽ cú lỳc bằng khụng lỳc đú dũng điện trong mạch cú đặc điểm gỡ?