1. DAO ĐỘNG ĐIỆN TỪ TRONG MẠCH LC.
CỘNG HƯỞNG ĐIỆN
I. Mục tiờu: 1) Kiến thức:
- Xỏc định tổng trở của mạch R, L, C mắc nối tiếp, mối quan hệ giữa điện ỏp và cđdđ thụng qua gúc lệch pha ϕ.
- Hiờn tượng cộng hưởng điện và điều kiện để xảy ra hiện tượng cộng hưởng. 2) Kĩ năng:
- Biết cỏch vẽ giản đồ vec tơ nghiờn cứu đoạn mạch RLC. - Vận dụng tốt cụng thức được xõy dựng trong bài. II. C huẩn bị :
1) GV:
- Bố trớ một mạch RLC trờn mặt bảng thẳng đứng để làm TN. - Một nguồn điện xoay chiều.
- Vụn kế đo điện ỏp trờn mỗi phần tử.
2) HS: ễn tập kiến thức về R, L, C trong mạch xoay chiều. Phương phỏp giản đồ Frenen cho mỗi đoạn mạch.
III. Tổ chức cỏc hoạt động dạy học:
Hoạt động 1. (15’) Tỡm hiểu mạch điện RLC mắc nối tiếp:
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung
- GV dựng nội dung này để ụn tập kiến thức, xõy dựng vấn đề mới ở mục 1 (SGK) về: Cỏc giỏ trị tức thời.
Cõu hỏi kiểm tra:
H1. Với dũng điện qua R hoặc L
HS được kiểm tra thực hiện yờu cầu trờn bảng.
1) Cỏc giỏ trị tức thời:
Giả sử dũng điện cú cường độ:
0cos( )
i I= ωt
ĐỊNHĐỊNH ĐỊNH
hoặc C cú biểu thức i I= 0cos( )ωt
. Hĩy viết biểu thức điện ỏp 2 đầu mỗi phần tử, nờu mối quan hệ giữa điện ỏp và cđdđ cho mỗi trường hợp?
H2. Hĩy nờu cỏc cụng thức ỏp
dụng cho đoạn mạch một chiều mắc nối tiếp?
-GV giới thiệu: cỏc cụng thức trờn vẫn ỏp dụng được cho dũng điện xoay chiều với cỏc giỏ trị tức thời. Nờu yờu cầu của nội dung bài học.
H3. (Theo qui luật của dao động
tổng hợp). Điện ỏp 2 đầu mạch AB như thế nào?
HS ghi lại hai cụng thức: I = I1+I2+…+In
U = U1+U2+…+Un
-Thảo luận nhúm, dự đoỏn kết quả: u biến thiờn điều hũa với tần số gúc ω. phần tử. 0 0 0 0 0 0 0 0 0 cos( ); cos ; 2 cos ; 2 R AM R R L MN L L L C NB C C C u u U t U I R u u U t U I Z u u U t U I Z ω π ω π ω = = = = = + ữ = = = − ữ =
Điện ỏp tức thời giữa hai đầu mạch AB. u = uR + uL + uC.
Hoạt động 2. (25’) Tỡm hiểu: GIẢN ĐỒ FRE-NEN. QUAN HỆ GIỮA DềNG ĐIỆN VÀ ĐIỆN ÁP.
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung
-Hướng dẫn HS vẽ và trỡnh bày về giàn đồ Frenen cho đoạn mạch.Nờu cõu hỏi:
H1. Gúc hợp bởi cỏc vectơ
, ,
R L C
U U Uuuur uur uuur với trục Ox vào thời điểm t= 0 như thế nào? - Gọi 1 HS lờn bảng vẽ giản đồ Frenen cho đoạn mạch. (HS cú thể tiến hành 1 trong 2 qui tắc tổng hợp vectơ)
H2. Từ giản đồ Frenen, lập
biểu thức xỏc định điện ỏp hiệu dụng 2 đầu mạch?
H3 Điện ỏp hiệu dụng 2 đầu
một phần tử trong đoạn mạch RLC nối tiếp cú thể lớn hơn điện ỏp hiệu dụng giữa 2 đầu đoạn mạch được khụng? Cho VD?
H4. Nờu nhận xột về đại
lượng Z (biểu thức 28.5)?
- Vẽ cỏc vectơ U U Uuuur uur uuurR, L, C và vec tơ tổng Uur theo qui tắc hỡnh bỡnh hành. -Lập biểu thức 28.3 SGK. - Suy nghĩ cỏ nhõn, thảo luận nhúm tỡm VD: Chọn L và C sao cho: 200 400 200 L C R U V U V U V = = = Khi đú U =200 2V; UC > U -Nhận xột về đại lượng Z. 2) Giản đồ Frenen:
a) Biểu diễn giản đồ vộc tơ quay:
- uR ↔ UR;uL ↔ UL;uC ↔ UC; vào thời điểm t = 0, gúc hợp bởi cỏc vec tơ
, ,
R L C
U U Uuuur uur uuur với trục Ox lần lượt là: 0;
2π ; π ;
2π π −
b) Định luật ễm cho đoạn mạch RLC nối
tiếp. Tổng trở
( )2
2
R L C
U = U + U −U với UR = IR; UL = IZL; UC = IZC.
( )2 2 L C U I R Z Z = + − Đại lượng 2 ( )2 L C Z= R + Z −Z đúng vai trũ tương tự như điện trở đối với dũng điện khụng đổi: tổng trở của đoạn mạch.
UI I
Z
=
Hoạt động 3. (5’) củng cố - dặn dũ:
* GV: Hướng dẫn HS sử dụng cụng thức tớnh Z, I, ϕ của mạch RLC nối tiếp. Vận dụng cho từng trường hợp đặc biệt của đoạn mạch chỉ cú 1 phần tử R, L, C hoặc 2 phần tử RL, LC, RC.
IV. Rỳt kinh nghiệm – Bổ sung:
………………………………………………………………………………………………………………… ………. ………………………………………………………………………………………………………………… ………. ………………………………………………………………………………………………………………… ……….
ĐỊNHĐỊNH ĐỊNH
………………………………………………………………………………………………………………… ……….
Tiết 47
III. Tổ chức cỏc hoạt động dạy học:
Hoạt động 1 (10’) Tỡm hiểu: QUAN HỆ GIỮA PHA CỦA DềNG ĐIỆN VÀ ĐIỆN ÁP.
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung
H1. Trờn giản đồ vectơ; gúc ϕ
được xỏc định thế nào?
- GV giới thiệu qui luật liờn hệ về pha của điện ỏp và cđdđ bằng nội dung được ghi ở cột phụ: Nếu u U= 0cos(ω ϕt+ u) thỡ
0cos( u )
i I= ω ϕ ϕt+ − với ϕ
được xỏc định từ cụng thức (28.6)
Lập biểu thức tớnh độ lệch pha của điện ỏp so với cđdđ. Nhận ra sự lệch pha của u và i theo cỏc gỏi trị của ZL và ZC
c) Độ lệch pha của điến ỏp so với cường độ dũng điện. tan L C L C R U U Z Z U R ϕ= − = − + ϕ > 0 ; ZL > ZC thỡ i trễ pha so với u. + ϕ < 0; ZL < ZC thỡ u trễ pha so với i.
Hoạt động 2. (10’) Tỡm hiểu: CỘNG HƯỞNG ĐIỆN.
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung
Gợi ý HS tỡm hiểu hiện tượng cộng hưởng:
H1. Để I đạt cực đại, cần cú điều
kiện gỡ?
- Hướng dẫn HS lập luận, tỡm điều kiện để cú cộng hưởng điện: khi nghiờn cứu đoạn mạch xoay chiều, ta quan tõm đến 4 đại lượng: Z, U, I, ϕ, hỡnh 28.4 đề cập đến sự liờn hệ giữa cỏc đại lượng trờn.
H2. Khi cú cộng hưởng điện, cỏc
đại lượng trờn đạt giỏ trị thế nào?
H3 Trong trường hợp nào khi
tăng dần điện dung C của tụ điện trong đoạn mạch RLC mắc nối tiếp thỡ cđdđ hiệu dụng tăng rồi giảm?
- Quan sỏt hỡnh 28.4. Tỡm hiểu sự phụ thuộc của cđdđ vào tần số gúc.
- Đọc SGK, ghi nhận kết quả và điều kiện để xảy ra hiện tượng cộng hưởng. - Trả lời. Nếu 1 L C ω ω > + Khi tăng C thỡ 1 C ω giảm, khi đú (ZL-ZC) giảm → Z giảm thỡ I tăng. + Khi I vượt quỏ Imax thỡ lại giảm.
3) Cộng hưởng điện
- Giữ nguyờn giỏ trị của U, thay đổi ω đến giỏ trị sao cho
1 0 L C ω ω
− = thỡ xảy ra hiện tượng cụng hưởng điện. Khi đú: Z = Zmin = R max U I I R = = UL = UC; ϕ = 0 * Để cú cộng hưởng điện: ZL = ZC 1 1 L C LC ω ω ω = ⇒ = Hoạt động 3. (20’) củng cố
Hoạt động của giỏo viờn Hoạt động của học sinh Nội dung cơ bản
Hướng dẫn học sinh vẽ giĩn đồ vộc tơ cho đoạn mạch AB
Hướng dẫn học sinh vẽ giĩn đồ vộc tơ cho đoạn mạch.
Vẽ giĩn đồ vộc tơ.
Dựa và giĩn đồ vộc tơ tớnh UL và UR.
Vẽ giĩn đồ vộc tơ.
Dựa và giĩn đồ vộc tơ tớnh UR và UC.