8. Đúng gúp của luận văn
2.1.4.Cỏc loại mỏy điện xoay chiều
Cỏc loại mỏy điện hoạt động hoàn toàn giống nhau dú là dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ
2.1.4.1.Mỏy phỏt điện xoay chiều một pha
- Cấu tạo :Gồm hai phần chớnh là phần cảm và phần ứng
Phần cảm là nam chõm điện hoặc nam chõm vĩnh cửu tạo ra từ trường. Phần ứng là cuộn dõy tạo ra suất điện động cảm ứng.
Một trong hai phần cố định gọi là Stato,phần cũn lại quay quanh trục gọi là Rụto.
Nếu rụto cú p cặp cực,tốc độ quay của rụto là n(v/s) thỡ tần số của suất điện động xuất hiện trong cuộn dõy Stato là f = p.n
2.1.4.2.Mỏy phỏt điện xoay chiều ba pha
N2
- Dũng điện xoay chiều ba pha là hệ thống ba dũng điện xoay chiều gõy bởi ba suất điện động xoay chiều cựng tần số,cựng biờn độ,nhưng lệch pha nhau từng đụ một là 23π
- Mỏy phỏt điện xoay chiều ba pha cú cấu tạo như mỏy phỏt điện xoay chiều một pha hoạt động theo cỏch hai nhưng Stato cú
ba cuộn dõy riờng rẽ ,hoàn toàn giống nhau quấn trờn ba lừi thộp đặt lệch 1200 như hỡnh vẽ. Khi roto quay cỏc suất điện động cảm ứng trong ba cuộn dõy cú cựng biờn độ cựng
tần số nhưng lệch pha nhau 23π (hỡnh vẽ0
* Cỏch mắc hỡnh sao,cỏch mắc tam giỏc:
- Cỏch mắc hỡnh sao: Trong cỏch mắc này ba điểm cuối B1,B2,B3 của ba cuộn dõy nối với dõy trung hoà rồi nối với ba điểm đầu A1,A2,A3 với ba đường dõy cũn lại của hệ thống tải điện hỡmh vẽ
Trong cỏh mắc này: Ud = 3Up.
- cỏch mắc tam giỏc:Nối điểm đàu của cuộn này với điểm cuối của cuộn kia, nối ba điểm đú với ba đường dõy tải điện Trong cỏch mắc này: Ud = Up
2.1.4.3.Động cơ khụng đồng bộ ba pha:
- Cỏc phần chớnh của động cơ như hỡnh vẽ Stato gồm ba cuộn dõy giống hệt nhau
quấn trờn lừi thộp kỹ thuật điện đặt lệch nhau 1200
trờn vũng trũn Rụto lồng súc
-Hoạt động của động cơ khụng đồng bộ ba pha: Khi dũng điện ba pha chạy qua ba cuộn dõy của Stato,từ trường quay tỏc dụng lờn dũng điện cảm ứng trong khung dõy của rụto làm cho rụto quay.
* Động cơ khụng đồng bộ hai pha:
Cấu tạo và hoạt động giống động cơ khụng đồng bộ ba pha,chỉ khỏc là Stato gồm hai cuộn dõy đặt lệch nhau 900 một trong hai cuộn dõy mắc nối tiếp với tụ điện sau đú cả hai cuộn nối với dũng điện một pha
* Động cơ đồng bộ ba pha:
Đụng cơ đồng bộ ba pha giống với động cơ khụng đồng bộ ba pha chỉ khỏc là rụto là một nam chõm điện do đú khi hoạt động do tỏc dụng của từ trường
1 B r 2 Br 3 Br (1) (2) A2 A3 A1 B1 B3 B2 AB 2 A1 A3 B1 + – ∼ A B Rụto Stato Vành khuyờn Chổi quột
Sơ đồ mỏy phỏt 1 pha cú 3 cặp cực. Rụto là nam chõm điện.
quay lờn từ trường của rụto nờn tốc độ quay của rụto cú cựng với tốc độ quay với tốc độ của từ trường quay.
* Động cơ đồng bộ hai pha:
Động cơ đồng bộ hai pha giống động cơ khụng đồng bộ hai pha chỉ khỏc rụto là nam chõm điện.
2.2. MỤC TIấU DẠY HỌC CHƯƠNG “DềNG ĐIỆN XOAY CHIỀU” 2.2.1.Mục tiờu dạy học chương[19.42] (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Để vận dụng lý thuyết dạy học GQVĐ vào xõy dựng tiến trỡnh dạy học một số kiến thức trong chương “Dũng điện xoay chiều” thỡ trước hết phải tỡm hiểu mục tiờu dạy học của chương (xem bảng 2.1).
Chủ đề Mức độ cần đạt Ghi chỳ 3.Dũng điện Xoay chiều a,Dũng điện xoay chiều. Điện ỏp xoay chiều . Cỏc giỏ trị hiệu dụng của dũng điện xoay chiều. b. Định luật ễm đối với mạch điện xoay chiều cú RLC mắc nối tiếp. c,Cụng suất của dũng điện xoay chiều.Hệ số cụng suất Kiến thức
- Viết được biểu thức của cường độ dũng điện và điện ỏp tức thời
-Phỏt biểu được định nghĩa và viết được cụng thức tớnh giỏ trị trị hiệu dụng của cường độ dũng điện,của điện ỏp -Viết được cỏc cụng thức tớnh cảm khỏng,dung khỏng và tổng trở của mạch cú R,L,C mắc nối tiếp và nờu được đơn vị đo cỏc đại lượng này.
-Viết được cỏc hệ thức của cảu định luật ễm đối với đoạn mạch RLC nối tiếp(đối với cỏc giỏ trị hiệu dụng và độ lệch pha)
-Viết được cụng thức tớnh cụng suất điện và tớnh hệ số cụng suất của đoạn mạch RLC nố tiếp
-Nờu được lý do tại sao cần phải tăng hệ số cụng suất ở nơi tiờu thụ điện.
-Nờu được những đặc điểm của đoạn mạch RLC nối tiếp khi xảy ra hiện tượng cộng hưởng điện.
Kỹ năng
-Vẽ được giản đồ Fre-nen cho đoạn mạch RLC nối tiếp. -Giải thớch được cỏc bài tập đối với đoạn mạch RLC nối tiếp.
-Giải thớch được nguyờn tắc hoạt động cảu mỏy phỏt điện xoay chiều,động cơ điện xoay chiều ba pha và mỏy biến ỏp.
-Tiến hành thớ nghiệm để khảo sỏt đoạn mạch RLC nối tiếp. -Gọi tắt là đoạn mạch RLC nối tiếp -Định luật ễm Đúi với đoạn mạch RLC nối tiếp biểu thị mối quan hệ giữa u và i
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: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
-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
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? (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
-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:
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.