Bài 27. MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU CHỈ CÓ TỤ ĐIỆN, CUỘN CẢM doc

Bài 27.
MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU
CHỈ CÓ TỤ ĐIỆN, CUỘN CẢM

I. Mục tiêu:
1) Kiến thức:
- Hiểu được các tác dụng của tụ điện và của cuộn cảm trong mạch điện xoay
chiều.
- Nắm được khái niệm dung kháng, cảm kháng. Bàiết cách tính dung kháng, cảm
kháng. Bàiết Bàiểu diễn u và i bằng vectơ quay cho đoạn mạch chỉ có tụ điện và
đoạn mạch chỉ có cuộn cảm thuần.
2) Kĩ năng:
- HS vận dụng tốt được kiến thức vào việc giải các bài toán về mạch có tụ điện và
cuộn cảm bằng cách áp dụng công thức được xây dựng trong bài và phương pháp
vectơ quay.
II. Chuẩn bị:
1) GV:
- Vẽ hình 27.1, 27.7 SGK trn giấy khổ lớn.
- Chuẩn bị một tụ điện, một cuộn cảm để bố trí TN như hình 27.1; 27.5
2) HS: Ôn tập kiến thức về dao động điện từ với quá trình tích v phĩng điện của tụ
điện; bài Hiện tượng tự cảm SGK lớp 11.
II. Tổ chức các hoạt động dạy học:
Tiết 1.
Hoạt động 1. (10’) KIỂM TRA BÀI CŨ.
+ GV nu cu hỏi kiểm tra:
Cu 1. Cc gi trị hiệu dụng của dịng điện xoay chiều:
A. được xây dựng dựa trên tác dụng của dịng điện.
B. chỉ được đo bằng Ampe kế xoay chiều.
C. bằng gi trị trung bình chia cho
2
.

D. bằng giá trị cực đại chia cho
2
.
Cu 2. Dịng điện chạy trên đoạn mạch có điện trở R = 100 cĩ Bàiểu thức
2 2 cos 100
6
i t A


 
 
 
 
. Viết Bàiểu thức hiệu điện thế đặt vào hai đầu đoạn mạch.
Cu 3. Dịng điện chạy trên đoạn mạch cĩ Bàiểu thức


2cos 100
i t A


. Viết Bàiểu
thức điện áp u giữa hai đầu đoạn mạch, Bàiết điện áp này sớm pha
3

đối với cường độ
dịng điện và có giá trị hiệu dụng là 12V.
+ GV phân tích, phê điểm sau phần trình by của HS.

Tiết 1. ĐOẠN MẠCH XOAY CHIỀU CHỈ CÓ TỤ ĐIỆN

Hoạt động 2. (10’) KHẢO ST THÍ NGHIỆM TÌM HIỂU TC DỤNG CỦA TỤ ĐIỆN
ĐỐI VỚI DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU.
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung
1) GV mắc mạch điện như hình
27.1. Đóng khóa K. gọi HS nhận
xét.
H
1
. Tác dụng của tụ điện như thế
nào đối với dịng điện xoay chiều?
(nhìn thấy đèn Đ sáng)
2) Gv thay tụ điện bằng dây dẫn, gọi
HS nhận xét.
H
2
. Đèn Đ sáng hơn, chứng tỏ điều
gì?
3) Cho HS xem giản đồ sóng (hình
27.2)
H
3
Dịng điện qua tụ điện và điện áp
giữa 2 bản tụ như thế nào?
4) GV tổng kết kết quả TN v Yêu
cầu HS trả lời cu hỏi C
1
của SGK
Quan st TN, trả lời cu hỏi:

- Dịng điện xoay chiều đi qua
được tụ điện.



-Tụ điện có tác dụng cản trở
dịng điện.
HS quan sát giản đồ sóng, thảo
luận nhóm, trình by kết quả: i
nhanh pha hơn u một gĩc
2




TN chứng tỏ:
-Tụ điện cho dịng điện xoay chiều
“đi qua” đồng thời có tác dụng
cản trở dịng điện xoay chiều,
nghĩa là có điện trở.

-Cường độ dịng điện Bàiến đổi
tuần hoàn và sớm pha
2

so với
điện áp giữa 2 bản tụ.

Hoạt động 3. (25’) KHẢO SÁT LÍ THUYẾT QUAN HỆ GIỮA ĐIỆN ÁP VÀ CƯỜNG
ĐỘ DÒNG ĐIỆN

GV nêu vấn đề (Bàiếu
thức 27.1). Hướng dẫn
bằng câu hỏi gợi ý:


1) Giá trị cường độ dịng điện
tức thời và điện áp.
H
1
. Điện tích trên bản
M xác định thế nào?
H
2
. (Với qui ước chiều
dương của dịng điện là
chiều từ A đến M) Xác
định cường độ dịng điện
tức thời qua mạch?
GV lưu ý cho HS:
+
dq
i
dt

đúng cho cả
trường hợp dịng điện
chạy từ M đến A. Khi
đó q giảm,
0
dq

dt

:
dịng điện chạy theo
chiều ngược lại.
* Việc xy dựng Bàiểu
thức lí thuyết ph hợp
với kết quả TN.
H
3
Hy Bàiểu diễn mối
lin hệ giữa điện áp và
cđdđ bằng các vectơ
quay
,
U I
 
?

* Hướng dẫn HS xây
dựng công thức định
Xem SGK, lập các Bàiểu
thức q, i theo hướng dẫn.






-Một HS lên bảng thực

hiện Bàiến đổi lượng giác
để lập Bàiểu thức:
0
0
cos
cos
2
i I t
u U t




 
 
 
 


-Một HS lên bảng vẽ giản
đồ vectơ quay Bàiểu diễn
liên hệ giữa u và i.



-Xem SGK, thực hiện

Giả sử: u = U
0
sint.

Điện tích trên tụ:
q = Cu = C U
0
sint.
0
cos
dq
i
dt
i CU t
 



Đặt
0 0
I CU


khi đó:
0
0
cos
cos
2
i I t
u U t





 
 
 
 

2)Bàiểu diễn bằng vectơ quay
O
I

x

2


 


U



3)Định luật Ôm đối với đoạn
mạch. Dung kháng:
luật Ôm cho đoạn mạch.

H
4
Nhận xt gì về Bàiểu
thức

1
C
Z
C


trong
cơng thức
C
U
I
Z

vừa xy
dựng?
Bàiến đổi để có
1
C
Z
C


v
C
U
I
Z


-Từ khi niệm dung khng,
quay lại giải thích vì sao
dịng điện không đổi không
“đi qua” được tụ điện.



Từ
0 0
I CU


Bàiến đổi:
I = CU.
Đặt
1
C
Z
C


thì
C
U
I
Z

+ Z
C
giữ vai trị tương tự như

điện trở đối với dịng điện không
đổi: Z
C
: dung khng.

Tiết 2
Hoạt động 1. (10’) Tìm hiểu: TC DỤNG CỦA CUỘN CẢM ĐỐI VỚI DĐXC
-GV nêu vấn đề cần tìm
hiểu: Cuộn cảm thuần
không có ảnh hưởng tới
dịng điện không đổi
nhưng có ảnh hưởng thế
nào đối với dịng điện
xoay chiều?
Lắp dụng cụ TN theo hình

-Lắp dụng cụ TN theo
hình 27.5, theo hướng dẫn
của GV.



a) TN chứng tỏ: cuộn cảm cĩ tc
dụng cản trở dịng điện xoay
chiều.
Tc dụng cản trở này phụ thuộc
vào độ tự cảm của nó.
27.5.
H
1

. Hy mơ tả dụng cụ
TN. Nu vai trị của dụng
cụ trong mạch?
H
2
. Độ sáng của đền khi
khóa K đóng hoặc mở
chứng tỏ cuộn cảm cĩ tac
1dung5 gì đối với dịng
điện xoay chiều?
-Tiến hnh TN theo mơ tả
của SGK.



-Rút ra kết luận từ kết quả
TN.
Hoạt động 2. (25’) KHẢO SÁT LÍ THUYẾT QUAN HỆ GIỮA ĐIỆN ÁP VÀ CƯỜNG
ĐỘ DÒNG ĐIỆN
Hướng dẫn HS viết pt hiệu
điện thế 2 đầu cuộn cảm
bằng các câu hỏi gợi ý.
H
1
. (Giả sử có DĐXC
cường độ
0
cos
i I t




qua cuộn cảm). Suất điện
động cảm ứng xuất hiện
trong cuộn cảm có Bàiểu
thức thế nào?
H
2
. Công thức định luật
Ôm viết cho đoạn mạch có
máy thu thế nào? Áp dụng
cho đoạn mạch với cuộn
cảm giữ vai trị my thu




- Trả lời cu hỏi.





b) Giả sử:
0
cos
i I t


Dịng điện qua cuộn cảm làm xuất

hiện sđđ tự cảm:
0
sin
di
e L LI t
dt
 
  


Điện áp giữa 2 điểm A và B:

điện.
- Nu cu hỏi C
7
.
- Hướng dẫn HS Bàiến đổi
toán học để có pt:
0
cos
2
u U t


 
 
 
 

H

3
. Nhận xt gì về cđdđ qua
cuộn cảm?
Cĩ thể kiểm tra kết luận trn
bằng cch cho HS quan st
trn mn hình dao động kí
điện tử đồ thị Bàiểu diễn
sự Bàiến đổi của cđdđ và
điện áp.
H
4
. Hy Bàiểu diễn quan hệ
giữa điện áp và cđdđ bằng
các vectơ quay.
H
5
. (kết quả TN) Tại sao
khi Rút li sắt khỏi cuộn dy
thì độ sáng của đèn tăng
lên?
Hướng dẫn HS trả lời câu
hỏi bằng việc xem SGK,
mục xây dựng công thức
định luật Ôm cho đoạn




- Xem nội dung cu hỏi
C

7
, thảo luận nhĩm, trả
lời.












AB AB
u R i e
 
với R
AB
= 0
u
AB
= -e
0
sin
AB
u LI t
 
 

Hay
0
cos
2
u U t


 
 
 
 

Với U
0
= LI
0
.
* Cường độ dịng điện Bàiến thiên
điều hịa cng tần số nhưng trễ pha
2

đối với điện áp giữa 2 đầu
cuộn cảm.
c)Bàiểu diễn bằng vectơ quay
L
U



I



O x

d)Định luật Ôm đối với đoạn
mạch chỉ có cuộn cảm thuần.
Cảm kháng.
Từ cơng thức U
0
= LI
0
.
mạch
- Cần nhấn mạnh vai trị
của Z
L
trong mạch xoay
chiều, lưu ý trong việc sử
dụng điện ở các vật tiêu
thụ điện.
- Sự lệch pha như trên chỉ
đúng với cuộn cảm thuần.
Nếu cuộn cảm có điện trở
thuần thì qui luật lin hệ
giữa điện áp và cđdđ phải
khác đi.


Đọc SGK mục d. Vận
dụng công thức định

luật Ôm cho đoạn
mạch và Bàiểu thức
tính cảm kháng của
cuộn dây, phân tích.
Khi rút li sắt:
- Độ tự cảm L của
cuộn cảm giảm.
- Cảm khng Z
L
giảm,
do U không đổi nên I
tăng.
Bàiến đổi
0 0
2 à 2
U U v I I
 
, đặt:
L
Z L

 thì
L
U
I=
Z

Z
L
đóng vai trị tương tự như điện

trở đối với dịng điện không đổi:
cảm kháng.
Hoạt động 3. (10’) Vận dụng - củng cố:
* GV
+ Nêu câu hỏi và bài tập củng cố bài học. Hướng dẫn HS thực hiện trên lớp và ở nhà:
- Bài tập trắc nghiệm 1, 2, 3 SGK trang 151.
- Bài tập tự luận 4, 5, 6 SGK trang 152
+ Yêu cầu chuẩn bị ở nh:.
- Ôn tập nội dung của 3 đoạn mạch xoay chiều chỉ có R, L, C. Tìm hiểu đặc điểm
của hiểu điện thế, cđdđ trong mạch RLC nối tiếp.
- Giải bài tập về các loại đoạn mạch trong SBT.

III. Rút kinh nghiệm – Bổ sung: