7. Cấu trúc luận văn
2.5.1. Giáo án 1: Tiết 24 Bài tập về dòng điện xoay chiều
I. Mục tiêu
1. Mục tiêu kiến thức
- Nắm vững những tính chất chung của mạch điện xoay chiều: + Mạch thuần điện trở.
+ Mạch chỉ có tụ điện.
+ Mạch chỉ có cuộn cảm thuần. + Mạch nối tiếp RLC.
- Hiểu và vận dụng đợc định luật Ôm cho từng loại đoạn mạch, mối quan hệ giữa hiệu điện thế với cờng độ dòng điện.
- Vận dụng để giải các BT về công suất và hiểu rõ về ý nghĩa của hệ số công suất.
2. Mục tiêu kĩ năng
- Giải đợc các bài toán cơ bản về mạch điện xoay chiều RLC mắc nối tiếp. - Rèn luyện kĩ năng lắp ráp mạch điện, quan sát, đọc các giá trị trên dụng cụ TN.
II. Chuẩn bị
1. Giáo viên
- Phiếu học tập để kiểm tra bài cũ (xem phụ lục P1). - Dụng cụ TN:
+ Cho BT1: nguồn xoay chiều (220V – 50Hz), một cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm L, một tụ xoay C có điện dung biến thiên, một đèn dây tóc đã làm mờ các chỉ số, một ampe kế đo dòng xoay chiều có điện trở không đáng kể.
+ Cho BT2: hai hộp đen, một hộp chứa điện trở R, một hộp chứa cuộn cảm L, các hộp có hai đầu ra, ampe kế xoay chiều, nguồn xoay chiều và một tụ C.
2. Học sinh
Nghiên cứu lý thuyết đã học trong bài mạch RLC mắc nối tiếp.
III. Tổ chức hoạt động dạy học
Hoạt động 1: Kiểm tra bài cũ.
Hoạt động của học sinh Trợ giúp của giáo viên
- Trả lời câu hỏi trong phiếu học tập.
- Dùng phiếu học tập (xem phụ lục P1) để kiểm tra.
- Ghi những công thức quan trọng lên góc bảng.
Hoạt động 2: Giải bài tập 1.
* Hoạt động cá nhân
- Cả lớp ghi đề BT và tìm phơng án
BT1: Cho một nguồn điện xoay chiều (biết giá trị hiệu điện thế hiệu dụng U và
giải.
- Một HS lên bảng tóm tắt đề bài và trình bày phơng án giải.
- Cả lớp cùng thảo luận phơng án
mà bạn đa ra, đồng thời tìm phơng án hợp lý.
TL1(trả lời câu hỏi 1): Các giá trị định mức của đèn, gồm hiệu điện thế định mức và công suất định mức.
Uđ = I.Rđ Pđ = I2.Rđ
TL2: Để xác định Uđ và Pđ cần phải xác định giá trị của I và Rđ. Khi đó cần mắc mạch điện nh hình 2.41 TL3: Để điều chỉnh độ sáng của đèn ta cần điều chỉnh tụ xoay C. tần số f), một cuộn dây có độ tự cảm L, một tụ xoay C và một ampe kế.
1. Bằng các dụng cụ trên, hãy trình bày cách xác định các giá trị định mức của một bóng đèn dây tóc đã bị mờ các chỉ số.
2. Thay bóng đèn bằng một điện trở thuần R (R = Rđ). Làm thế nào để ampe kế chỉ giá trị cực đại.
- Gọi một HS lên bảng yêu cầu tóm tắt và đa ra phơng án giải.
- Trình bày các bớc giải BT nh sau:
Câu 1: Cách xác định các giá trị định mức của đèn
* Yêu cầu của BT
CH1: Các giá trị định mức của đèn, đó là những giá trị nào? Đợc tính theo công thức nào?
* Cơ sở lý thuyết
CH2: Để xác định Uđ và Pđ cần phải đo đại lợng nào? Mắc mạch điện nh thế nào?
* Tiến trình giải BT - Thiết kế mạch điện nh hình 2.41 - Lựa chọn dụng cụ TN. * Tiến hành TN - Hớng dẫn HS lắp mạch điện vào bảng. CH3: Để điều chỉnh độ sáng của đèn ta A L u K Hình 2.41 C Đ
TL4: áp dụng định luật Ôm cho đoạn mạch RLC nối tiếp ta có.
Rd2 (ZL ZC)2 U I − + = TL4: Điện trở của đèn là 2 2( 2 )2 I Z Z I U R L C d − − = TL5: Các giá trị định mức của đèn là Uđ = I.Rđ Pđ = I2.Rđ
- Lựa chọn điện trở để thay vào vị trí của đèn.
TL6: Để ampe kế chỉ giá trị cực đại, bằng cách điều chỉnh tụ xoay C. Imax khi Zmin ZL = ZC
C L C L 1 12 ω ω ω = ⇒ = phải làm thế nào? - Hớng dẫn HS điều chỉnh tụ xoay để đèn sáng bình thờng.
- Quan sát và ghi số chỉ của ampe kế, khi đèn sáng bình thờng.
CH4: Cờng độ dòng điện đợc tính theo biểu thức nào?
- Cho HS đọc và ghi số chỉ của ampe kế. CH4: Hãy tính điện trở của đèn.
CH5: Xác định các giá trị định mức của đèn.
Câu 2: Thay đèn bằng một điện trở thuần có giá trị bằng Rđ.
CH6: Làm thế nào để ampe kế chỉ giá trị cực đại?
- Hớng dẫn HS điều chỉnh tụ xoay C và quan sát số chỉ của ampe kế.
- Cho HS so sánh kết quả lý thuyết với thực nghiệm.
* Lu ý:
- Trong quá trình thực hiện việc giải BT trên, cần để cho HS thực hiện các thao tác lắp ráp và đo đạc TN. GV đóng vai trò là ngời quan sát, chỉ đạo tháo gỡ những khó khăn (nếu có) mà HS gặp phải.
- Hết sức cẩn thận với nguồn điện có điện áp cao, rất nguy hiểm. Phải mắc hoàn chỉnh mạch điện mới đóng công tắc.
Hoạt động 3: Giải BT2. - Hoạt động cá nhân.
- Cả lớp ghi đề và tìm phơng án giải. - Từng cá nhân tìm phơng án giải,
BT2: Có hai hộp đen giống nhau, một hộp chứa điện trở, một hộp chứa cuộn cảm thuần, biết điện trở thuần có giá trị
sau đó hội ý theo nhóm.
- Một HS lên bảng tóm tắt đề ra và trình bày phơng án giải.
- Cả lớp cùng thảo luận phơng án mà bạn đa ra, đồng thời tìm phơng án hợp lý.
- HS phải nắm đợc cơ sở lý thuyết. TL7: cơ sở lý thuyế để giải BT này là dựa vào định luật Ôm:
Z U I =
TL8: dựa vào giá trị của I ta có thể biết đợc giá trị của Z.
I nhỏ thì Z lớn và ngợc lại.
TL9: Thiết kế mạch điện nh hình 2.42
- Đóng khoá K, quan sát số chỉ của ampe kế và ghi lại số chỉ của ampe kế là I1.
gần bằng cảm kháng (R ≈ ZL). Mỗi hộp có hai đầu ra. Cho các dụng cụ: ampe kế xoay chiều có điện trở không đáng kể, nguồn xoay chiều có giá trị hiệu dụng không đổi và một tụ điện. Hãy xác định các thiết bị điện chứa trong mỗi hộp.
- Gọi một HS lên bảng tóm tắt đề ra và trình bày phơng án giải.
- GV tổng hợp và hớng dẫn HS thực hiện.
- Các bớc tiến hành:
* Yêu cầu của BT: sử dụng ampe kế, nguồn xoay chiều, tụ điện. Xác định dụng cụ điện chứa trong hộp đen.
* Tiến hành giải BT:
CH7: Để giải BT trên cần phải dựa vào cơ sở lý thuyết nào?
CH8: Căn cứ vào giá trị của I ta có thể biết đợc đại lợng nào?
CH9: Để có thể biết đợc giá trị của I cần phải thiết kế mạch điện nh thế nào?
- Hớng dẫn HS thiết kế và lắp ráp mạch điện. A K u C X Hình 2.42
- Thay hộp đen X bằng hộp đen Y. Đóng khoá K, quan sát và ghi số chỉ của ampe kế là I2.
TL10: Dựa vào số chỉ của ampe kế trong hai lần đo. Ta có:
+ Nếu I1 > I2 thì hộp đen X chứa cuộn cảm, hộp đen Y chứa điện trở. + Nếu I1 < I2 thì hộp đen X chứa điện trở, hộp đen Y chứa cuộn cảm.
* Giải thích.
CH10: Căn cứ vào số chỉ của ampe kế I1, I2. Hãy xác định dụng cụ điện chứa trong hộp đen.
- Yêu cầu HS rút ra kết luận và giải thích.
Hoạt động 4: Hớng dẫn và ra BT về nhà.
Bài tập 1: Có ba hộp đen giống nhau, đợc đóng kín, có hai đầu ra. Trong hộp
có chứa một linh kiện điện (R, L, C). Hãy xác định trong hộp đen chứa linh kiện gì và thông số điện của các linh kiện đó. Đợc sử dụng các dụng cụ: nguồn xoay chiều (220V-60Hz), nguồn một chiều, đồng hồ đo vạn năng.
Bài tập 2: Trong một nhà xởng có một đờng dây tải điện ba pha mắc hình sao
(ba dây pha, một dây trung hoà), đợc đặt ngầm trong bê tông, chỉ để lộ các đầu dây ra ngoài (Hình 2.43). Hãy tìm cách xác định điểm đầu và điểm cuối của mỗi dây với các dụng cụ sau:
- Một bóng đèn (220V-25W). - Nguồn xoay chiều (220V-50Hz). - Các đoạn dây dẫn.
* Nhận xét: Qua bài học này HS đã đợc rèn luyện các thao tác t duy trí tuệ và t duy toán học đồng thời kết hợp các thao tác t duy vật chất cụ thể. Các em đợc thực hiện các thao tác thực hành. Đặc biệt bài toán “hộp đen” có tác dụng to lớn trong việc bồi dỡng t duy sáng tạo.