Đặt vấn đề: Trong đời sống và kỹ thật, khi cần sử dụng tụ điện, nếu ta không sẵn có tụ điện có giá trị điện dung và hiệu điện thế tối đa cho phép sử dụng phù hợp yêu cầu, ta có thể tận dụng các tụ điện có sẵn bằng cách ghép các tụ thành một bộ tụ điện. Có hai cách ghép tụ cơ bản là ghép nối tiếp và ghép song song. Lí thuyết về hai cách ghép này chúng ta đã nghiên cứu ở tiết học trước, hôm nay chúng ta sẽ vận dụng lí thuyết đó vào việc giải các bài tập về ghép tụ điện để củng cố lý thuyết và hiểu rõ sự cần thiết, cũng như hiểu được tác dụng của từng cách ghép tụ.
A. Kiểm tra sự chuẩn bị của học sinh (củng cố kiến thức).
Giáo viên nêu yêu cầu, đặt các câu hỏi vấn đáp học sinh. Sau câu trả lời của mỗi học sinh, giáo viên yêu cầu học sinh khác nhận xét rồi xác nhận độ chính xác của kiến thức, vẽ hình và ghi tóm tắt nội dung ở góc phải của bảng.
GV: Các tụ được nối với nhau như thế nào thì gọi là ghép song
GV: Nêu công thức xác định điện tích và hiệu điện thế của bộ tụ
điện theo các đại lượng tương ứng của mỗi tụ.
GV: Nêu công thức tính điện dung của tương đương của bộ gồm n
tụ điện ghép song song với nhau.
GV: Chốt lại nội dung các vấn đề vừa hỏi.
Các tụ được nối với nhau như thế nào thì gọi là ghép nối
tiếp?
GV: Nêu công thức xác định điện tích và hiệu điện thế của bộ tụ
điện theo các đại lượng tương ứng của mỗi tụ.
GV: Nêu công thức tính điện dung của tương đương của bộ gồm n
tụ điện ghép nối tiếp với nhau.
GV: So sánh điện dung của bộ tụ điện và hiệu điện thế đặt vào bộ
tụ điện với các giá trị tương ứng ở mỗi tụ điện trong bộ ở mỗi cách ghép tụ.
HS: Ghép song song thì làm tăng điện dung, không thay đổi hiệu
điện thế đặt vào bộ tụ còn ghép nối tiếp thì làm giảm điện dung nhưng hiệu điện thế đặt vào bộ tụ lớn hơn hiệu điện thế đặt vào mỗi tụ.
GV lưu ý học sinh cách tính điện dung của bộ tụ trong trường hợp các tụ có điện dung bằng nhau.
B. Tiến trình hướng dẫn giải bài tập:
Giáo viên giới thiệu bài tập (Nên chuẩn bị sẵn trên giấy to và dán
lên bảng).
GV: Hãy tóm tắt đầu bài? (Gọi một học sinh lên bảng tóm tắt đề
bài, yêu cầu những học sinh khác theo dõi và cho ý kiến nhận xét)
HS: Thực hiện yêu cầu. Bước 2.
* Hướng dẫn HS tìm phương hướng giải câu 1 và 2.
GV: Dựa vào kiến thức nào để tính điện dung của bộ 3 tụ điện
ghép song song và bộ 3 tụ ghép nối tiếp?
HS: Dựa vào công thức tính điện dung của bộ tụ điện.
Bước 3. Hướng dẫn học sinh trình bày cụ thể bài tập (gọi hai học sinh
lên bảng trình bày, mỗi học sinh trình bày một ý; các học sinh khác làm vào giấy nháp).
Bước 4. Hướng dẫn HS nhận xét kết quả và sau đó xác nhận kết quả đúng. * Hướng dẫn HS tìm phương hướng giải câu 3.a.
GV: Để tính được điện dung của bộ tụ điện trước hết ta phải xác định được các tụ ghép với nhau theo cách nào. Hãy cho biết cách ghép các tụ điện trong mạch (cho học sinh thảo luận theo bàn để tìm câu trả lời)?
Với câu hỏi này, học sinh khá, giỏi có thể trả lời được ngay nhưng học sinh trung bình, yếu có thể không trả lời được. Giáo viên tiếp tục hướng dẫn. GV: Dựa vào hình vẽ hãy chia bộ tụ ban đầu thành các nhóm mà trong mỗi nhóm các tụ chỉ ghép với nhau theo một cách (hoặc nối tiếp, hoặc song song), sau đó xác định cách ghép các nhóm với nhau và viết sơ đồ ghép tụ. Các em hãy áp dụng vào bài tập.
GV: Bây giờ làm thế nào để tính được điện dung của bộ tụ điện?
HS: Tính điện dung tương của C1 và C2 rồi sau đó tính điện dung của bộ tụ (coi C12 nối tiếp với C3).
Bước 3. Hướng dẫn học sinh trình bày cụ thể bài tập (gọi một học sinh
lên bảng trình bày; các học sinh khác làm vào giấy nháp).
Bước 4. Hướng dẫn HS nhận xét kết quả và sau đó xác nhận kết quả đúng.
GV: Đây là loại bài tập tính điện dung của bộ tụ điện, qua phân tích và giải bài tập cụ thể này các em có thể đưa ra phương pháp chung để giải bài tập loại này không?
HS: Để giải bài tập loại này, chúng ta tiến hành các bước cơ bản sau:
Bước 1: Xác định cách ghép tụ (ghép nối tiếp hay song song, nếu
mạch tụ ghép hỗn hợp thì phải chia mạch thành các nhóm nhỏ mà trong mỗi nhóm các tụ ghép với nhau chỉ theo một cách ghép cơ bản: hoặc nối tiếp, hoặc song song). Viết sơ đồ ghép tụ.
Bước 2: Vận dụng công thức tính điện dung tương đương của bộ tụ
để tìm mối quan hệ giữa cái đã cho và cái cần tìm. Chú ý theo sơ đồ ghép tụ, ta tính điện dung tương đương từ nhóm ở trong tính dần ra.
Bước 3: Luận giải, tìm ra kết quả.
GV: Xác nhận lại các bước giải trên.
* Hướng dẫn HS tìm phương hướng giải câu 3.b
GV: Dựa vào kiến thức nào để tính điện tích và hiệu điện thế của
HS: Dựa vào công thức tính điện tích của bộ tụ, công thức liên hệ
giữa các điện tích của các tụ trong bộ và điện tích của bộ tụ, công thức liên hệ giữa hiệu điện thế và điện tích ở mỗi tụ.
Với học sinh trung bình và yếu có thể không trả lời được, giáo viên hướng dẫn các em nhìn vào sơ đồ ghép tụ và tính các đại lượng trên từ ngoài tính dần vào.
Bước 3. Hướng dẫn học sinh trình bày cụ thể bài tập (gọi một học sinh
lên bảng trình bày; các học sinh khác làm vào giấy nháp).
Bước 4. Hướng dẫn HS nhận xét kết quả và sau đó xác nhận kết quả đúng.
Chú ý rằng bài toàn này có giá trị đặc biệt (C1 = C2 = C3 /2) nên nếu học sinh vận dụng điều này để tính toán thì giáo viên vẫn phải định hướng để học sinh rút ra phương pháp chung cho các trường hợp khác. Còn nếu học sinh dùng phương pháp chung để tính toán thì giáo viên lại phải chỉ cho các em cách tính theo giá trị đặc biệt này.
(Câu 3.c và 3.d chỉ đưa ra với học sinh khá, giỏi để các em độc lập suy nghĩ và nêu hướng giải).