Giáo án vật lí lớp 12 - Chương V: Dòng điện xoay chiều.

Tieuthuyet

S.Moderator



Tiết 42: DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU. MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU CHỈ CÓ R


I. MỤC TIÊU :

1. Kiến thức:

- Nắm được khái niệm dòng điện xoay chiều và hiệu điện thế xoay chiều. Biết cách xác định độ lệch pha giữa dòng điện và hiệu điện thế xoay chiều theo biểu thức hoặc theo đồ thị của chúng.

- Hiểu các đặc điểm của đoạn mạch xoay chiều chỉ có điện trở thuần.

- Nắm được các giá trị hiệu dụng và cách tính công suất toả nhiệt của dòng điện xoay chiều.

2. Kỹ năng:

- Nhận biết được tính độ lệch pha giữa cường độ dòng điện và hiệu điện thế xoay chiều.

- Tìm công suất toả nhiệt của dòng điện xoay chiều.

3. Thái độ:

II. CHUẨN BỊ :

1. Giáo viên :

- Dao động ký điện từ 2 chùm tia. (nếu có)

- Hình vẽ đồ thị cường độ dòng điện và hiệu điện thế xoay chiều.

- Nguồn điện xoay chiều, một điện trở thuần và một mạch điện xoay chiều.

2. Học sinh :

- Ôn lại dao động cơ học, dao động điện từ.

III. TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC:

Hoạt động 1: Ổn định tổ chức và vào bài mới.


Hoạt động của HS
Hoạt động của GV
Thực hiện theo yêu cầu của GV

Ổn định lớp
Giới thiệu qua nội dung và mục tiêu chương V
Gv nhận xét.
Hoạt động 2: Suất điện động xoay chiều

Hoạt động của HS
Hoạt động của GV
Kiến thức
+ Quan sát mô hình hoặc hình vẽ 26.1
+ Cho khung dây quay với vận tốc vừa phải để HS thấy kim vôn kế dao động sang phải rồi sang trái một cách tuần hoàn.
e = E0 cos ( w t + j0 )

+ Dùng mô hình máy phát điện xoay chiều có nối với một vôn kế nhạy để minh họa cho nguyên tắc tạo suất điện động xoay chiều.
+ Theo định luật cảm ứng điện từ, trong khung dây xuất hiện một suất điện động xoay chiều được xác định như thế nào ?
+ GV yêu cầu HS nhắc lại các công thức tính chu kì và tần số của dao động điều hòa để vận dụng nó cho dao động điện.

1. Suất điện động xoay chiều
Cho một khung dây có diện tích S quay đều với vận tốc góc w quanh một trục vuông góc với các đường sức của một từ trường đều có cảm ứng từ . Theo định luật cảm ứng điện từ, suất điện động biến đổi điều hòa theo thời gian :
e = Eocos(wt + jo) (1)
Đó là suất điện động xoay chiều, chu kì và tần số biến đổi của suất điện động
T = , f =
Hoạt động 3: Điện áp xoay chiều. Dòng điện xoay chiều
+ Có cùng tần số với lực cưỡng bức.
+ Dao động điện cưỡng bức trong mạch có cùng tần số với tần số dao động của nguồn.
+ u và i biến đổi điều hòa cùng tần số nhưng lệch pha với nhau.
+ Độ lệch pha giữa điện áp ucường độ dòng điện i là:

- Nếu φ > 0 thì u sớm pha (nhanh pha) so với i.
- Nếu φ < 0 thì u trễ pha (chậm pha) so với i.
- Nếu φ = 0 thì u đồng pha (cùng pha) với i.
+ Đặc điểm cơ bản của dao động cưỡng bức trong cơ học là gì ?
+ Dao động điện cưỡng bức trong mạch có đặc điểm gì ?

+ Hướng dẫn học sinh quan sát hình ảnh bằng dao động kí hoặc quan sát đồ thị.
+ Viết biểu thức & định nghĩa về hiệu điện thế và cường độ dòng điện xoay chiều?
Về biểu thức của dòng điện và hiệu điện thế, cần cho HS thấy rõ các đại lượng tức thời là các giá trị đại số được viết theo một quy ước dấu cụ thể.
+ Độ lệch pha j được xác định như thế nào ?
2. Điện áp xoay chiều. Dòng điện xoay chiều
u = Uocos(wt + ju) (2)
i = Iocos(wt + ji) (3)
- Hiệu điện thế biến đổi điều hòa theo thời gian gọi là hiệu điện thế xoay chiều hay còn gọi điện áp xoay chiều
- Dòng điện có cường độ biến đổi điều hòa theo thời gian gọi là dòng điện xoay chiều.
- Độ lệch pha của hiệu điện thế xoay chiều đối với dòng điện xoay chiều là: j = j1 - j2
Chú ý: j = ju - ji

Hoạt động 4: Đoạn mạch chỉ có R
Hs thành lập theo sự hướng dẫnNếu đặt vào 2 đầu đoạn mạch chỉ có R: u = thì biểu thức của i như thế nào?
3. Đoạn mạch xoay chiều chỉ có điện trở thuần.
Nối hai đầu R vào điện áp xoay chiều u =
Xét thời gian rất ngắn coi như dòng điện không đổi
i===
Vậy i và u cùng pha.
(4)
+ p = Ri2 = Rcos2wt
p =

+ = vì (







+ Q = RI2t


* Cường độ hiệu dụng của dòng điện xoay chiều bằng cường độ của một dòng điện không đổi, mà khi cho hai dòng điện đó lần lượt đi qua cùng một điện trở trong những khoảng thời gian bằng nhau đủ dài thì tỏa ra những nhiệt lượng bằng nhau.
+
Tác dụng nhiệt, tác dụng giữa hai cuộn dây điện có dòng điện đi qua. Các tác dụng này phụ thuộc bình phương cường độ dòng điện
+ Cho dòng điện xoay chiều có cường độ i = Iocoswt chạy qua đoạn mạch chỉ có điện trở thuần R thì có biểu thức công suất tỏa nhiệt tức thời?
+ Công suất toả nhiệt trung bình trong 1 chu kỳ?
Thông báo đó cũng là công suất tỏa nhiệt trung bình của dòng điện trong thời gian t rất lớn so với T, vì phần thời gian lẻ so với chu kỳ là rất nhỏ.
+ Nhiệt lượng tỏa ra trong thời gian t ?
+ Nếu dòng điện không đổi cường độ I chạy qua điện trở nói trên trong cùng thời gian t sao cho nhiệt lượng tỏa ra cũng bằng Q.
+ Vậy I = hãy nêu khái niệm cường độ hiệu dụng của dòng điện xoay chiều.

+ C4: Nêu ví dụ về tác dụng của dòng điện không phụ thuộc vào chiều của dòng điện. tác dụng này phụ thuộc như thế nào về cường độ dòng điện?


4. Các giá trị hiệu dụng
Cho i = Iocoswt
Công suất tỏa nhiệt tức thời có biểu thức :
p = Ri2 = Rcos2wt
p =
Công suất tỏa nhiệt trung bình của dòng điện trong thời gian t là
P = (5)
Nhiệt lượng tỏa ra trong thời gian t là :
Q =
Cho dòng điện không đổi cường độ I chạy qua điện trở nói trên trong cùng thời gian t sao cho nhiệt lượng tỏa ra cũng bằng Q, nghĩa là
Q = RI2t (6)
thì I = (7)
Tương tự suất điện động hiệu dụng
E = (8)
Và hiệu điện thế hiệu dụng
U = (9)
Hoạt động 5: Biểu diễn véc tơ quay
x = Acos(wt + j)
+ Chọn trục Ox nằm ngang
lập với trục Ox một góc bằng pha ban đầu j
A: tỉ lệ với biên độ của dao động
+ Nhắc lại cách biểu diễn vectơ quay của đại lượng dao động điều hoà.
+ Biểu diễn vectơ quay của u, i trên cùng giản đồ
u = Uocos(wt + ju)
i = Iocos(wt + ji)
+ Biểu diễn vectơ quay của u, i trên cùng giản đồ với trục Ox trùng trục i.
5. Biểu diễn bằng vectơ quay:
Các đại lượng điện i, u cũng được biểu diễn bằng các vetơ quay ,
+ Trường hợp đoạn mạch chỉ có R:




Hoạt động 6 : Củng cố,dặn dò

Hoạt động của HS
Hoạt động của GV
Thực hiện theo yêu cầu của giáo viên
Hs ghi nhớ nhiệm vụ học tập
Bài tập về nhà: Các bài tập 1- 4/ 123 SGK
Xem lại kiến thức về phần tụ điện, cuộn cảm…
Củng cố kiến thức:
Nhắc lại nội dung chính của bài học
Bài tập về nhà: Các bài tập 1- 4/ 146 SGK
Đọc lại các kiến thức về tụ điện, cuộn cảm, mạch điện có nguồn điện…
IV .Rút kinh nghiệm:

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………………




Tiết 43 : MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU CHỈ CÓ TỤ ĐIỆN, CUỘN CẢM





I. MỤC TIÊU:

1. Kiến thức:


- Hiểu các tác dụng của tụ điện, cuộn cảm trong mạch điện xoay chiều.

- Nắm được khái niệm dung kháng, cảm kháng. Biết cách tính dung kháng, cảm kháng và vẽ giản đồ vectơ cho mạch điện chỉ có tụ điện và cuộn thuần cảm.

2. Kĩ năng:

- Tính được dung kháng, cảm kháng trong mạch xoay chiều.

- Giải bài tập có tụ điện, cuộn cảm trong mạch xoay chiều.

3. Thái độ:

- Tình cảm: có hứng thú với bộ môn.

II. CHUẨN BỊ:

1. Chuẩn bị của thầy:


- Thí nghiệm tụ điện, cuộn cảm trong mạch xoay chiều.

- Hình vẽ giản đồ vectơ; hình vẽ 27.2 và 27.7.

2. Chuẩn bị của trò: Làm bài tập SGK

III. TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC:

Hoạt động 1: Ổn định tổ chức và vào bài mới.


Hoạt động của HS
Hoạt động của GV
Thực hiện theo yêu cầu của GV

Ổn định lớp
Kiểm tra bài cũ :
1. Công thức liên hệ giữa giá trị hiệu dụng và giá trị cực đại của các đại lượng điện xoay chiều.
2. Mối quan hệ u và i trong đoạn mạch chỉ có R.
Gv nhận xét.
Hoạt động 2: Mối liên hệ u và i trong đoạn mạch xoay chiều chỉ có tụ điện.

Hoạt động của HS
Hoạt động của GV
Kiến thức
+ Giữa hai bản tụ là chất cách điện nên không cho dòng diện đị qua
+ Tụ điện cho dòng điện xoay chiều qua nhưng cũng cản trở dòng điện xoay chiều.
+ u trễ pha hơn i






+ Điện tích trên bản M ở thời điểm t là: q = Cu = CUosinwt.

+ i =

+Hs K: i = Iocoswt
với Io = wCUo , i sớm pha hơn u vì u Uosinwt = Uocos(wt -)

+C2: Vì điện tích trên hai bản tụ luôn bằng nhau về độ lớn và trái dấu.


+ Hs TB lên bảng biểu diễn





+ Xem sách thảo luận nhóm rút ra kết luận
Chia hai vế của biểu thức Io=wCUo cho ta có :
I = wCU
I = ZC giữ vai trò tương tự như điện trở đối với dòng điện không đổi
+ Phát biểu:



+ C5: ZC phụ thuộc vào C và
+ Mô tả thí nghiệm SGK
C1: Giải thích tại sao tụ điện không cho dòng điện 1 chiều đi qua.
+ Dựa vào độ sáng của bóng đèn nhận xét tác dụng của tụ điện đối với dòng điện xoay chiều?
+ Dựa vào đồ thị 27.2 nhận xét độ lệch pha của u so i

+ Giả sử giữa hai bản tụ điện M và N có hiệu điện thế xoay chiều: u = Uosinwt thì biểu thức của q như thế nào?

+ Biểu thức i tức thời theo định nghĩa?
+ Mối quan hệ của u và i?





C2: Giải thích tại sao khi có dòng điện đi từ A đến M thì cũng có dòng điện cùng cường độ đi từ N đến B?

+ Biểu diễn vectơ quay của u và i trên trục chuẩn là trục i
Có thể biểu diễn bằng



+ Hướng dẫn hs thành lập công thức tính dung kháng.
Từ
Nếu đặt Zc = viết lại biểu thức và nhận xét C4?

C4: dựa vào công thức (4) phát biểu định luật Ôm đối với đoạn mạch xoay chiều chỉ có C.

C5: Dung kháng phụ thuộc vào yếu tố nào?
1. Đoạn mạch xoay chiều chỉ có tụ điện.
a) Thí nghiệm
SGK
Nhận xét: Tụ điện cho dòng điện xoay chiều qua nhưng cũng cản trở dòng điện xoay chiều.
b) Giá trị tức thời của cường độ dòng điện và điện áp
Giả sử giữa hai bản tụ điện M và N có hiệu điện thế xoay chiều: u = Uosinwt (1)
Quy ước chiều dương của dòng điện là chiều từ A tới B thì i= = CwUocoswt
hay i = Iocoswt (2)
với Io = wCUo là biên độ của dòng điện qua tụ điện.
i qua tụ điện sớm pha đối với u.

c) Biểu diễn bằng vectơ quay:







d) Định luật Ôm cho đoạn mạch có tụ điện. Dung kháng.
Nếu đặt ZC = (3)
Thì : I = (4)
- Đối với dòng điện xoay chiều tần số góc w, đại lượng ZC giữ vai trò tương tự như điện trở đối với dòng điện không đổi và được gọi là dung kháng của tụ điện.
- Đơn vị của dung kháng cũng là đơn vị của điện trở.
Hoạt động 3 : Củng cố,dặn dò

Hoạt động của HS
Hoạt động của GV
Thực hiện theo yêu cầu của giáo viên
Hs ghi nhớ nhiệm vụ học tập
Bài tập về nhà: Các bài tập 1- 4/ 123 SGK
Củng cố kiến thức:
-Nhắc lại nội dung chính của bài học
Trả lời câu hỏi C3: Nếu quy ước chiều dòng điện ngược lại thì pha của i so với u như thế nào?
+ i = - Iocoswt vậy i sớm pha so với u là
Tác dụng chính của tụ điện đối với dòng điện xoay chiều.
Nhận xét quan hệ u và i trong đoạn mạch xoay chiều chỉ có C
Bài tập về nhà: Các bài tập 1- 4/ 146 SGK


IV .Rút kinh nghiệm:


………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
- Nguồn : Tổng hợp
 

Đính kèm

Bài Trước

Giáo án vật lý lớp 12 - Chương IV: Dao động và sóng điện từ.

Bài Tiếp

Giáo án vật lí lớp 12 - Chương VI : Sóng ánh sáng.
Top