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 Câuộn cảm trong mạch điện xoay chiều.
- Nắm được khái niệm dung kháng, cảm kháng. Biết cách tính dung kháng, cảm kháng.
Biết Biểu diễn u và i bằng vectơ quay cho đoạn mạch chỉ có tụ điện và đoạn mạch chỉ có
Câuộn cảm thuần.
2) Kĩ năng:
- HS vận dụng tốt được kiến thức vào việc giải các bài toán về mạch có tụ điện và Câuộn
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 trên giấy khổ lớn.
- Chuẩn bị một tụ điện, một Câuộn cảm để bố trí TÁN như hình 27.1; 27.5
2) HS: Ôn tập kiến thức về dao động điện từ với quá trình tích và phóng 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 nêu câu hỏi kiểm tra:
Câu 1. Các giá trị hiệu dụng của dòng điện xoay chiều:
A. được xây dựng dựa trên tác dụng của dòng điện.
B. chỉ được đo bằng Ampe kế xoay chiều.
C. bằng giá trị trung bình chia cho
2
.
D. bằng giá trị cực đại chia cho
2
.
Câu 2. Dòng điện chạy trên đoạn mạch có điện trở R = 100 có Biểu thức
2 2 cos 100

6
i t A


 
 
 
 
. Viết Biểu thức hiệu điện thế đặt vào hai đầu đoạn mạch.
Câu 3. Dòng điện chạy trên đoạn mạch có Biểu thức


2cos 100
i t A


. Viết Biểu thức
điện áp u giữa hai đầu đoạn mạch, Biết điện áp này sớm pha
3

đối với cường độ dòng điện và
có giá trị hiệu dụng là 12V.
+ GV phân tích, phê điểm sau phần trình bày của HS.

Tiết 1. ĐOẠN MẠCH XOAY CHIỀU CHỈ CÓ TỤ ĐIỆN
Hoạt động 2. (10’) KHẢO SÁT THÍ NGHIỆM TÌM HIỂU TÁC 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

Quan sát TÁN, trả lời câu hỏi:
xét.
H
1
. Tác dụng của tụ điện như thế
nào đối với dòng 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
Dòng điện qua tụ điện và điện áp
giữa 2 bản tụ như thế nào?
4) GV tổng kết kết quả TÁN và yêu
cầu HS trả lời câu hỏi C
1
của SGK


- Dòng điện xoay chiều đi qua
được tụ điện.

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


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

-Cường độ dòng 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:
H
1
. Điện tích trên bản M

xác định thế nào?
H
2
. (Với qui ước chiều


Xem SGK, lập các Biểu thức
q, i theo hướng dẫn.

1) Giá trị cường độ dòng điện tức
thời và điện áp.

Giả sử: u = U
0
sint.
dương của dòng điện là
chiều từ A đến M) Xác
định cường độ dòng điện
tức thời qua mạch?
GV lưu ý cho HS:
+
dq
i
dt

đúng cho cả
trường hợp dòng điện chạy
từ M đến A. Khi đó q
giảm,
0

dq
dt

: dòng điện
chạy theo chiều ngược lại.
* Việc xây dựng Biểu thức
lí thuyết phù hợp với kết
quả TÁN.
H
3
Hãy Biểu diễn mối liên
hệ giữa điện áp và cđdđ
bằng các vectơ quay
,
U I
ur r
?

* Hướng dẫn HS xây dựng
công thức định luật Ôm
cho đoạn mạch.

H
4
Nhận xét gì về Biểu
thức
1
C
Z
C



trong công





-Một HS lên bảng thực hiện
Bàiến đổi lượng giác để lập
Biểu thức:
0
0
cos
cos
2
i I t
u U t




 
 
 
 


-Một HS lên bảng vẽ giản đồ
vectơ quay Biểu diễn liên hệ

giữa u và i.



-Xem SGK, thực hiện Bàiến
đổi để có
1
C
Z
C


và
C
U
I
Z



Điện tích trên tụ:
q = Câu = 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)Biểu diễn bằng vectơ quay
O
I
r

x

2


 


U
ur


3)Định luật Ôm đối với đoạn
mạch. Dung kháng:
Từ
0 0
I CU


Bàiến đổi:
I = CÂU.
Đặt
1
C
Z
C


thì
C

U
I
Z

thức
C
U
I
Z

vừa xây dựng?
-Từ khái niệm dung kháng,
quay lại giải thích vì sao
dòng điện không đổi không
“đi qua” được tụ điện.



+ Z
C
giữ vai trò tương tự như điện
trở đối với dòng điện không đổi:
Z
C
: dung kháng.

Tiết 2
Hoạt động 1. (10’) Tìm hiểu: TÁC DỤNG CỦA CÂUỘN CẢM ĐỐI VỚI DĐXC
-GV nêu vấn đề cần tìm
hiểu: Câuộn cảm thuần

không có ảnh hưởng tới
dòng điện không đổi nhưng
có ảnh hưởng thế nào đối
với dòng điện xoay chiều?
Lắp dụng cụ TÁN theo hình
27.5.
H
1
. Hãy mô tả dụng cụ
TÁN. Nêu vai trò của dụng
cụ trong mạch?
H
2
. Độ sáng của đền khi

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


-Tiến hành TÁN theo mô tả
của SGK.



a) TÁN chứng tỏ: Câuộn cảm có
tác dụng cản trở dòng điện xoay
chiều.
Tác dụng cản trở này phụ thuộc
vào độ tự cảm của nó.

khóa K đóng hoặc mở
chứng tỏ Câuộn cảm có tac
1dung5 gì đối với dòng
điện xoay chiều?

-Rút ra kết luận từ kết quả
TÁN.
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 Câuộn cảm
bằng các câu hỏi gợi ý.
H
1
. (Giả sử có DĐXC cường
độ
0
cos
i I t


qua Câuộn
cảm). Suất điện động cảm
ứng xuất hiện trong Câuộn
cảm có Biểu 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 Câuộn cảm
giữ vai trò máy thu điện.
- Nêu câu hỏi C
7
.
- Hướng dẫn HS Bàiến đổi
toán học để có pt:
0
cos
2
u U t


 
 
 
 





- Trả lời câu hỏi.

b) Giả sử:
0
cos
i I t


Dòng điện qua Câuộn cảm làm xuất
hiện sđđ tự cảm:
0
sin
di
e L LI t
dt
 
  

Điện áp giữa 2 điểm A và B:

AB AB
u R i e
 
với R
AB
= 0
u
AB
= -e
0

sin
AB
u LI t
 
 
Hay
H
3
. Nhận xét gì về cđdđ qua
Câuộn cảm?
Có thể kiểm tra kết luận trên
bằng cách cho HS quan sát
trên màn hình dao động kí
điện tử đồ thị Biểu diễn sự
Bàiến đổi của cđdđ và điện
áp.
H
4
. Hãy Biểu diễn quan hệ
giữa điện áp và cđdđ bằng
các vectơ quay.
H
5
. (kết quả TÁN) Tại sao
khi rút lõi sắt khỏi Câuộn
dây 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 mạch
- Cần nhấn mạnh vai trò 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 Câuộn cảm thuần.
Nếu Câuộn cảm có điện trở
thuần thì qui luật liên hệ giữa
- Xem nội dung câu hỏi
C
7
, thảo luận nhóm, trả
lời.

Đọc SGK mục d. Vận
dụng công thức định luật
Ôm cho đoạn mạch và
Biểu thức tính cảm kháng
0
cos
2
u U t


 
 
 
 

Với U
0
= LI
0
.
* Cường độ dòng điện Bàiến thiên
điều hòa cùng tần số nhưng trễ pha
2

đối với điện áp giữa 2 đầu
Câuộn cảm.
c)Biểu diễn bằng vectơ quay
L
U
uur

I
r

O x

d)Định luật Ôm đối với đoạn mạch
chỉ có Câuộn cảm thuần. Cảm
kháng.
Từ công thức U
0
= LI
0
.
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 trò tương tự như điện
điện áp và cđdđ phải khác đi. của Câuộn dây, phân tích.
Khi rút lõi sắt:
- Độ tự cảm L của Câuộn
cảm giảm.
- Cảm kháng Z
L
giảm, do
U không đổi nên I tăng.
trở đối với dòng 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 nhà:.
- 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: