Giáo án Vật lý 12 - CÔNG SUẤT CỦA DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU HỆ SỐ CÔNG SUẤT pdf

CÔNG SUẤT CỦA DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU
HỆ SỐ CÔNG SUẤT

I / MỤC TIÊU :
 Nắm được đặc điểm của công suất tức thời, công suất trung bình và
khái niệm hệ số công suất.
 Biết cách tính công suất của dòng điện xoay chiều.
II / CHUẨN BỊ :
1 / Giáo viên :
Đồng hồ điện
2 / Học sinh :
Xem lại giản đồ vectơ của các bài 36 + 37 + 38 + 39, các biểu
thức bài 40 và công thức lượng giác tích thành tổng.
II / GỢI Ý VỀ TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY – HỌC :

Hoạt động của học sinh Hoạt động của giáo viên
Hoạt động 1 :
HS : i = I
o
cost


GV : Viết biểu thức cường độ dòng
điện qua mạch ?
GV : Viết biểu thức hiệu điện thế ở
HS : u = U
o
cos( t +  )

HS : p = ui = U
o

I
o
cost.cos(t + ).
HS : p = UIcos + UIcos(2t + )

Hoạt động 2 :
HS : P =
W
t



HS : Công suất trung bình trong một
chu kỳ .

HS : UIcos

HS : Bằng 0

HS : P = UIcos

Hoạt động 3 :
HS : Hệ số công suất.
HS : Bằng 0
hai đầu đoạn mạch ?
GV : Viết biểu thức công suất tức
thời ?
GV : Hướng dẫn học sinh biến đổi
biểu thức công suất tức thời ?

GV : GV thông báo định nghĩa công
suất trung bình ?
GV : So sánh các công suất trung
bình tính trong thời gian t = T và
tính trong thời gian t >> T ?
GV : Giá trị trung bình của số hạng
thứ nhất trong biểu thức ?
GV : Giá trị trung bình của số hạng
thứ hai trong biểu thức ?
GV : Công suất của dòng điện xoay
chiều trong mạch ?

GV : Giới thiệu ý nghĩa vật lý của
cos ?

HS : Bằng 0

HS : cos =
R
Z

HS : cos = 1

GV : Đối với đoạn mạch chỉ có
cuộn cảm thì cos có giá trị như thế
nào ?
GV : Đối với đoạn mạch chỉ có tụ
điện thì cos có giá trị như thế nào ?

GV : Viết biểu thức xác định hệ số

công suất cos ?
GV : Đối với đoạn mạch RLC xảy
ra hiện tượng cộng hưởng thì cos
có giá trị như thế nào ?

IV / NỘI DUNG :
1. Công suất tức thời
Xét một đoạn mạch xoay chiều có dòng điện i = I
o
cost chạy qua.
Hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch u = U
o
cos(t + ). Công suất tức thời
:
p = ui = U
o
I
o
cost.cos(t + ).
Thay U
o
= U
2
, I
o
= I
2

p = UIcos + UIcos(2t + ) (41.1)
2. Công suất trung bình

Công suất trung bình của dòng điện tính trong một khoảng thời gian
t.
P =
W
t


(41.2)
Nếu t = T thì P là công suất trung bình trong một chu kì. Nếu t >>
T thì công suất trung bình tính được cũng bằng công suất trung bình trong
một chu kì.
Để tính công suất P, ta hãy tính giá trị trung bình của từng số hạng
trong vế phải của biểu thức (41.1). Số hạng thứ nhất không phụ thuộc thời
gian nên sau khi lấy trung bình vẫn có giá trị không đổi, đó là UIcos. Số
hạng thứ hai là hàm tuần hoàn dạng sin của thời gian với chu kì T’ =
2
T
, nên
giá trị trung bình của nó trong thời gian T sẽ bằng không.
Công suất của dòng điện xoay chiều
P = UIcos (41.3)
3. Hệ số công suất
Đối với đoạn mạch chỉ có cuộn cảm thuần
2


 

 
 

, hoặc chỉ có tụ
điện
2


 
 
 
 
, thì cos = 0, công suất P = 0. Các đoạn mạch này không tiêu
thụ điện năng.
Đối với đoạn mạch RLC nối tiếp
cos =
2
RI RI
UI ZI

cos =
R
Z
(41.4)
Nếu trong đoạn mạch xảy ra cộng hưởng hoặc đoạn mạch chỉ có điện
trở thuần thì  = 0, cos = 1.
Với cùng một hiệu điện thế U và cường độ dòng điện I, nếu đoạn
mạch có cos càng lớn thì công suất của dòng điện càng lớn. Nếu cos nhỏ,
để công suất cũng vẫn bằng P, hiệu điện thế là U thì cường độ dòng điện I =
cos
P
U


phải có giá trị lớn. Khi đó dây dẫn phải làm to hơn, hao phí vì nhiệt
tỏa ra trên dây dẫn lớn hơn. Đó là điều ta cần tránh.
V / CỦNG CỐ VÀ DẶN DÒ :
Trả lời câu hỏi 1, 2, 3 và làm bài tập 1, 2
Xem bài 42