Bài 28. MẠCH R, L, C MẮC NỐI TIẾP CỘNG HƯỞNG ĐIỆN docx

Bài 28.
MẠCH R, L, C MẮC NỐI TIẾP
CỘNG HƯỞNG ĐIỆN
I. Mục tiêu:
1) Kiến thức:
- Xác định tổng trở của mạch R, L, C mắc nối tiếp, mối quan hệ giữa điện áp và
cđdđ thông qua góc lệch pha .
- Hiên tượng cộng hưởng điện và điều kiện để xảy ra hiện tượng cộng hưởng.
2) Kĩ năng:
- Bàiết cách vẽ giản đồ vec tơ nghiên cứu đoạn mạch RLC.
- Vận dụng tốt công thức được xây dựng trong bài.
II. Chuẩn bị:
1) GV:
- Bố trí một mạch RLC trên mặt bảng thẳng đứng để làm TN.
- Một nguồn điện xoay chiều.
- Vôn kế đo điện áp trên mỗi phần tử.
2) HS: Ôn tập kiến thức về R, L, C trong mạch xoay chiều. Phương pháp giản đồ
Frenen cho mỗi đoạn mạch.
II. Tổ chức các hoạt động dạy học:
Hoạt động 1. (10’) Kiểm tra:
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung
- GV dùng nội dung này để ôn tập kiến
thức, xây dựng vấn đề mới ở mục 1
(SGK) về: Các giá trị tức thời.
Cu hỏi kiểm tra:
H
1
. Với dịng điện qua R hoặc L hoặc C
có Bàiểu thức
0
cos( )

i I t


. Hy viết
Bàiểu thức điện áp 2 đầu mỗi phần tử,
nêu mối quan hệ giữa điện áp và cđdđ
cho mỗi trường hợp?

H
2
. Hy nu cc cơng thức p dụng cho
đoạn mạch một chiều mắc nối tiếp?
-GV giới thiệu: các công thức trên vẫn
áp dụng được cho dịng điện xoay chiều
với các giá trị tức thời. Nêu yêu cầu của
nội dung bài học.
H
3
. (Theo qui luật của dao động tổng
hợp). Điện áp 2 đầu mạch AB như thế
nào?


HS được kiểm tra
thực hiện yêu cầu
trên bảng.

HS ghi lại hai cơng
thức:
I = I
1
+I
2
+…+I
n

U = U
1
+U
2
+…+U
n

1) Cc gi trị tức thời:

Giả sử dịng điện có cường độ:
0
cos( )
i I t



Bàiều thức điện áp tức thời 2 đầu mỗi
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





  
 
   
 
 
 
   
 
 

Điện áp tức thời giữa hai đầu mạch AB.

u = u
R
+ u
L
+ u
C
.
u: là điện áp Bàiến thiên điều hịa với tần
số gĩc.


-Thảo luận nhóm, dự
đoán kết quả: u Bàiến
thiên điều hịa với tần
số gĩc .
Hoạt động 2. (20’) Tìm hiểu: GIẢN ĐỒ FRE-NEN. QUAN HỆ GIỮA DÒNG ĐIỆN
VÀ ĐIỆN ÁP.
-Hướng dẫn HS vẽ v trình
by về gin đồ Frenen cho
đoạn mạch.Nêu câu hỏi:
H
1
. Góc hợp bởi các vectơ
, ,
R L C
U U U
  
với trục Ox
vào thời điểm t= 0 như thế
nào?

- Gọi 1 HS lên bảng vẽ
giản đồ Frenen cho đoạn
mạch.
(HS cĩ thể tiến hnh 1 trong
2 qui tắc tổng hợp vectơ)
H
2
. Từ giản đồ Frenen, lập
Bàiểu thức xác định điện
áp hiệu dụng 2 đầu mạch?

- Vẽ các vectơ
, ,
R L C
U U U
  
và vec tơ
tổng
U

theo qui tắc
hình bình hnh.






-Lập Bàiểu thức 28.3
SGK.

a) Giản đồ Frenen:

u
R
 U
R
;u
L
 U
L
;u
C
 U
C
; vào
thời điểm t = 0, góc hợp bởi các
vec tơ
, ,
R L C
U U U
  
với trục Ox lần
lượt là: 0;
2

;
2


.

H
3
Điện áp hiệu dụng 2
đầu một phần tử trong
đoạn mạch RLC nối tiếp
có thể lớn hơn điện áp hiệu
dụng giữa 2 đầu đoạn
mạch được không? Cho
VD?






H
4
. Nu nhận xét về đại
lượng Z (Bàiểu thức 28.5)?

H
5
. Trên giản đồ vectơ;
góc  được xác định thế
nào?

- GV giới thiệu qui luật
liên hệ về pha của điện áp
và cđdđ bằng nội dung



- Suy nghĩ c nhn, thảo
luận nhĩm tìm VD:
Chọn L v C sao cho:
200
400
200
L
C
R
U V
U V
U V









Khi đó
200 2
U V


;
U
C
> U





-Nhận xét về đại lượng
Z.





b) Định luật Ôm cho đoạn mạch
RLC nối tiếp. Tổng trở
 
2
2
R L C
U U U U  
với
U
R
= IR; U
L
= IZ

L
; U
C
= IZ
C
.
 
2
2
L C
U
I
R Z Z

 

Đại lượng

 
2
2
L C
Z R Z Z  
đóng vai trị
tương tự như điện trở đối với dịng
điện không đổi: tổng trở của đoạn
mạch.
U
I
Z



c) Độ lệch pha của điến áp so với
cường độ dịng điện.
tan
L C L C
R
U U Z Z
U R

 
 

+  > 0: i trễ pha so với u.
được ghi ở cột phụ:
Nếu
0
cos( )
u
u U t
 
 
thì
0
cos( )
u
i I t
  
  

với  được xác định từ
công thức (28.6)


-Lập Bàiểu thức tính
độ lệch pha của điện
áp so với cđdđ. Nhận
ra sự lệch pha của u v i
theo cc gi trị của Z
L
v
Z
C



+  < 0: u trễ pha so với i.
Hoạt động 3. (5’) Tìm hiểu: CỘNG HƯỞNG ĐIỆN.
Gợi ý HS tìm hiểu hiện
tượng cộng hưởng:
H
1
. Để I đạt cực đại, cần
có điều kiện gì?
- Hướng dẫn HS lập luận,
tìm điều kiện để có cộng
hưởng điện: khi nghiên
cứu đoạn mạch xoay
chiều, ta quan tâm đến 4
đại lượng: Z, U, I, , hình

28.4 đề cập đến sự liên hệ
giữa các đại lượng trên.
H
2
. Khi có cộng hưởng
điện, các đại lượng trên
- Quan st hình 28.4. Tìm
hiểu sự phụ thuộc của
cđdđ vào tần số góc.







* Giữ nguyên giá trị của U, thay
đổi  đến giá trị sao cho
1
0
L
C


 
thì xảy ra hiện tượng
công hưởng điện. Khi đó: Z =
Z
min
= R

max
U
I I
R
 

U
L
= U
C
;  = 0

* Để có cộng hưởng điện:
Z
L
= Z
C

đạt giá trị thế no?
H
3
Trong trường hợp nào
khi tăng dần điện dung C
của tụ điện trong đoạn
mạch RLC mắc nối tiếp
thì cđdđ hiệu dụng tăng
rồi giảm?


- Đọc SGK, ghi nhận kết

quả và điều kiện để xảy ra
hiện tượng cộng hưởng.
- Trả lời. Nếu
1
L
C




+ Khi tăng C thì
1
C


giảm, khi đó (Z
L
-Z
C
)
giảm  Z giảm thì I tăng.
+ Khi I vượt quá I
max
thì
lại giảm.
1
1
L
C
LC





 

Hoạt động 4. (5’) củng cố - dặn dị:
* GV: Hướng dẫn HS sử dụng cơng thức tính Z, I,  của mạch RLC nối tiếp. Vận
dụng cho từng trường hợp đặc Bàiệt của đoạn mạch chỉ có 1 phần tử R, L, C hoặc 2
phần tử RL, LC, RC.
* HS: Ghi nội dung tổng hợp, những Yêu cầu chuẩn bị ở nh. Xem lại cch tính cơng
suất của dịng điện không đổi.
III. Rút kinh nghiệm – Bổ sung: