skkn phương pháp giải bài toán về mạch dao động điện từ trong bồi dưỡng học sinh giỏi cấp thpt đạt hiệu quả.
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (311.3 KB, 23 trang )
Sáng kiến kinh nghiệm môn Vật lý
PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TOÁN VỀ MẠCH DAO ĐỘNG ĐIỆN TỪ
TRONG BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI CẤP THPT ĐẠT HIỆU QUẢ
A. ĐẶT VẤN ĐỀ
I. Lời mở đầu.
Đảng ta quan niệm “ Hiền tài là nguyên khí của quốc gia” và rất coi trọng
việc bồi dưỡng nhân tài cho đất nước. Bộ giáo dục và đào tạo cũng có những
chủ trương mới về công tác bồi dưỡng học sinh giỏi . Đó là tiếp tục chú trọng
xây dựng hệ thống các trường chuyên một cách hoàn thiện hơn, khuyến khích
và tôn vinh các học sinh xuất sắc đạt thành tích cao. Vận dụng cách dạy học
phân hoá vào bồi dưỡng học sinh giỏi: Các trường chuyên có thể xây dựng
phân phối chương trình riêng phù hợp với khả năng tiếp thu của học sinh.
Các em học sinh có năng khiếu có thể được học với chương trình có tốc độ
cao hơn học sinh bình thường…
Trong quá trình giảng dạy và bồi dưỡng bộ môn vật lý cho học sinh giỏi,
mục tiêu chính của người dạy là giúp việc học tập những kiến thức về lý
thuyết, hiểu và vận dụng được các lý thuyết chung của vật lý vào những lĩnh
vực cụ thể, một trong những lĩnh vực đó là việc giải bài tập vật lý.
Bài tập vật lý có vai trò đặc biệt quan trọng trong quá trình nhận thức và
phát triển năng lực tư duy của học sinh, giúp cho học sinh ôn tập, đào sâu, mở
rộng kiến thức, rèn luyện kỷ năng, kỷ xảo, ứng dụng vật lý vào thực tiển, phát
triển tư duy sáng tạo.
Đối với việc bồi dưỡng học sinh giỏi môn vật lý THPT thì phần mạch
dao động luôn có mặt trong các đề thi HSG từ cấp trường, cấp tỉnh trở lên.
Đây cũng là một mảng kiến thức quan trọng trong chương trình vật lý phổ
thông.
Với mục đích giúp các em học sinh trong đội tuyển ôn thi học sinh giỏi
cấp THPT có thể hiểu sâu sắc và giải tốt hơn về bài tập mạch dao động điện
từ để có thể tham gia tốt các kỳ thi học sinh giỏi từ cấp tỉnh tôi mạnh dạn
chọn đề tài: “Phương pháp giải bài toán về mạch dao động điện từ trong
bồi dưỡng học sinh giỏi cấp THPT đạt hiệu quả”.
Nguyễn Tố Hữu - THPT Hoàng Lệ Kha - Thanh Hóa
1
Sáng kiến kinh nghiệm môn Vật lý
II. Thực trạng của vấn đề nghiên cứu.
1. Thực trạng.
Phần mạch dao động (khung dao động), dao động điện từ là một phần kiến
thức quan trọng của chương trình Vật lý lớp 12. Trong các đề thi học sinh giỏi
đều có loại bài tập dạng này.
Trong tình hình chung chưa có một tài liệu chuẩn nào trong việc bồi dưỡng
HS giỏi mà chỉ có các sách tham khảo, nên việc các GV được phân công bồi
dưỡng HS giỏi phải tự biên soạn tài liệu để giảng dạy là một việc làm thiết yếu
để có được một kết quả tốt.
2. Hệ quả của thực trạng trên.
Hầu hết, học sinh lớp 12 đều chưa có được một phương pháp giải rõ ràng khi
giải quyết loại bài tập về mạch dao động - dao động điện từ. Hoặc có làm được
thì cũng làm một cách máy móc mà chưa nắm được bản chất của vấn đề. Khi
biến đổi một vài dữ kiện của bài toán để chuyển thành bài toán khác thì học sinh
lại gặp phải nhiều lúng túng.
Trong thực tế giảng dạy, người giáo viên đều biết phần bài tập về mạch dao
động - dao động điện từ không phải là loại bài tập khó hay khó hiểu. Thế nhưng
đối với học sinh thì lại là vấn đề cần xem xét.
Đặc biệt đối với loại bài tập về mạch dao động dành cho đối tượng học sinh
giỏi thì có rất ít các tài liệu hướng dẫn một cách hệ thống, nhất là tài liệu cho
học sinh tham gia thi từ cấp quốc gia.
Tất cả các luận cứ và luận điểm trên cho thấy sự cần thiết của người giáo
viên khi giảng dạy là: phải soạn riêng một hệ thống bài tập với sự phân dạng cụ
thể kèm theo phương pháp giải cho mỗi loại bài tập khác nhau và phù hợp với
đối tượng. Có như thế mới có thể giúp học sinh nắm vững được kiến thức vật lý
cũng như mới có thể tự lực giải quyết được nhiệm vụ của người học sinh trong
các kỳ thi học sinh giỏi.
Nguyễn Tố Hữu - THPT Hoàng Lệ Kha - Thanh Hóa
2
Sáng kiến kinh nghiệm môn Vật lý
B. GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ
I. Các giải pháp thực hiện.
Đề tài được hình thành dựa vào các câu hỏi khoa học sau:
* Để học sinh có thể tự lực giải quyết được bài toán thì phải làm cách nào?
* Việc giúp học sinh có thể dễ dàng nhận dạng được bài toán với phương pháp
đã được hướng dẫn của giáo viên thì người giáo viên cần phải làm gì?
* Việc phân dạng và đưa ra phương pháp giải các loại bài tập có nên là việc làm
cần thiết và thường xuyên của người giáo viên?
Từ các câu hỏi trên, tôi thấy rằng để bồi dưỡng học sinh giỏi nắm vững được
kiến thức phần “Mạch dao động - dao động điện từ” thì cần phải phân dạng và
đưa ra phương pháp giải cho mỗi dạng tương ứng. Điều đó không chỉ giúp học
sinh hiểu được bản chất vật lý của hiện tượng qua mỗi bài toán mà còn giúp học
sinh tự lực giải quyết tốt được nhiệm vụ của mình.
II. Nội dung thực hiện.
A – Lí thuyết cơ bản
1- Mạch dao động: Là hệ thống gồm cuộn cảm có độ tự cảm L mắc nối
tiếp với tụ điện có điện dung C thành mạch kín. Sự phóng điện qua lại của tụ tạo
ra dao động điện từ trong mạch.
2- Điện tích của tụ điện:
Điện tích giữa hai bản của tụ điện biến thiên điều hoà theo:
q = q
0
cos(ωt + ϕ) (Với ω =
LC
1
gọi là tần số góc (rad/s)).
3- Suất điện động cảm ứng:
Suất điện động cảm ứng trong cuộn dây L (có r = 0):
e = u =
C
q
=
C
q
0
cos(ωt + ϕ)
(q là điện tích giữa hai bản tụ tại thời điểm t, u là điện áp tức thời giữa 2 bản tụ).
4- Cường độ dòng điện:
Cường độ dòng điện chạy trong cuộn dây L biến thiên điều hoà theo:
i = q' = -ωq
0
sin(ωt + ϕ) = ωq
0
cos(ωt + ϕ +
2
π
) = I
0
cos(ωt + ϕ +
2
π
)
với I
0
= ωq
0
là cường độ dòng cực đại.
5- Chu kì - Tần số của mạch dao động: T = 2π
LC
và f =
T
1
=
LC
π
2
1
Nguyễn Tố Hữu - THPT Hoàng Lệ Kha - Thanh Hóa
3
Sáng kiến kinh nghiệm môn Vật lý
6- Năng lượng của mạch dao động là năng lượng điện từ bằng tổng năng
lượng điện trường của tụ C và năng lượng từ trường của cuộn cảm L.
* Năng lượng điện trường của tụ C ở thời điểm t
W
đ
=
C
q
2
2
=
C
q
2
2
0
cos
2
(ωt + ϕ)
* Năng lượng từ trường ở cuộn cảm L ở thời điểm t: W
t
=
2
1
Li
2
⇒ W
t
=
2
1
2
0
LI
sin
2
(ωt + ϕ) và
C
q
2
2
0
=
2
1
2
0
LI
* Năng lượng dao động của mạch (năng lượng điện từ):
Nếu mạch không có điện trở thì năng lượng điện từ của mạch được bảo
toàn và bằng năng lượng cung cấp ban đầu:
=+=
CL
WWW
C
q
CULI
C
q
LiCuLi
2
0
2
0
2
0
2
222
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
===+=+
+ Tại thời điểm
1
ii =
:
=
=
⇒==⇔−=
=
C
W
u
CWq
Cu
C
q
WWWW
Li
W
C
C
CLC
L
2
2
22
2
22
2
1
+ Tại thời điểm
11
uuqq =∪=
:
=⇒=⇔−=
==
L
W
i
Li
WWWW
Cu
C
q
W
L
LCL
C
2
2
22
2
2
1
2
1
Nếu mạch dao động có điện trở thì năng lượng điện từ của mạch sẽ giảm dần
vì toả nhiệt và dao động điện từ sẽ tắt dần. Nếu sau một chu kì, mạch được bù
đắp phần năng lượng bị tiêu hao thì trong mạch sẽ có dao động điện từ duy trì.
B – Phần kiến thức mở rộng và nâng cao:
1. Có hai cách cơ bản để cấp năng lượng ban đầu cho
mạch dao động:
* Cấp năng lượng điện ban đầu
Ban đầu khóa K ở chốt (1), tụ điện được tích điện
(nếu thời gian đủ dài) đến hiệu điện thế bằng suất điện
động E của nguồn. Năng lượng điện mà tụ tích được là
2
CE
2
1
W =
.
Nguyễn Tố Hữu - THPT Hoàng Lệ Kha - Thanh Hóa
4
E
CL
K
(2)
(1)
Sáng kiến kinh nghiệm môn Vật lý
Chuyển khóa K sang chốt (2), tụ phóng điện qua cuộn dây. Năng lượng điện
chuyển dần thành năng lượng từ trên cuộn dây mạch dao động.
Như vậy hiệu điện thế cực đại trong quá trình dao động
chính là hiệu điện thế ban đầu của tụ U
0
= E, năng lượng
điện ban đầu mà tụ tích được từ nguồn chính là năng
lượng toàn phần (năng lượng điện từ) của mạch dao động
2
CE
2
1
W =
.
* Cấp năng lượng từ ban đầu
Ban đầu khóa K đóng, dòng điện qua cuộn dây không đổi và có cường độ
(định luật Ôm cho toàn mạch):
r
E
I
0
=
Năng lượng từ trường trên cuộn dây không đổi và bằng:
2
2
0
r
E
L
2
1
LI
2
1
W
==
Cuộn dây không có điện trở thuần nên hiệu điện thế hai đầu cuộn dây (cũng
chính là hiệu điện thế giữa hai bản tụ điện) bằng không. Tụ chưa tích điện.
Khi ngắt khóa K, năng lượng từ của cuộn dây chuyển hóa dần thành năng
lượng điện trên tụ điện mạch dao động.
Như vậy, với cách kích thích dao động như thế này, năng lượng toàn phần
(năng lượng điện từ) đúng bằng năng lượng từ ban đầu của cuộn dây
2
r
E
L
2
1
W
=
, cường độ dòng điện cực đại trong mạch dao động đúng bằng
cường độ dòng điện ban đầu qua cuộn dây
r
E
I
0
=
.
2. Các công thức và phương trình:
Đối với bài toán về mạch dao động dùng để làm đề thi trong các kỳ thi học
sinh giỏi thì thường mạch sẽ có nhiều hơn 01 tụ điện và nhiều hơn 01 cuộn
cảm. Khi đó L và C là các giá trị tương đương cho nhiều phần tử
- Định luật ôm cho đoạn mạch tổng quát:
AB
AB
AB
R
eu
i
+
=
Trong đó
e
có thể là suất điện động(e > 0) hoặc suất phản điện(e < 0).
- Định luật KiếcSốp :
+ Định luật KiếcSốp I (dòng điện tại mỗi nút):
( ) ( )
∑∑
==
=
m
K
Ra
K
n
i
vao
i
ii
11
+ Định luật KiếcSốp II (điện áp mạch vòng):
∑∑
==
=
m
K
K
n
i
ii
eRi
11
Nguyễn Tố Hữu - THPT Hoàng Lệ Kha - Thanh Hóa
5
E,r
CL
K
Sáng kiến kinh nghiệm môn Vật lý
- Nếu mạch không có điện trở thuần và bỏ qua hao phí do bức xạ điện từ thì :
∑∑
+
2
2
2
1
2
1
KK
i
i
iL
c
q
=const
C – Phân dạng bài tập và phương pháp giải
Dạng 1: XÁC ĐỊNH CHU KỲ DAO ĐỘNG CỦA MẠCH
* Phương pháp giải toán:
- Viết các định luật KiếcSốp I và II: + Dòng điện tại mỗi nút.
+ Điện áp các mạch vòng
- Chú ý: tụ phóng điện làm xuất hiện dòng điện i ở cuộn cảm thì i = -q
’
, còn nếu
tụ đang nạp điện từ dòng i thì i = q
’
- Lấy đạo hàm các phương trình rồi kết hợp đưa về dạng phương trình vi phân
của điện tích q hoặc cường độ dòng điện i.
- Suy ra chu kỳ dao động của mạch.
* Các bài toán giải mẫu
Bài 1.1:
Cho mạch điện: hai tụ C
1
và C
2
có cùng
điện dung C; cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm
L; nguồn có suất điện động E; bỏ qua điện trở
thuần của nguồn, dây nối, khoá K. Ban đầu
khoá K ở chốt a, sau đó đóng sang chốt b. Hãy
viết biểu thức của điện tích trên các bản tụ C
1
,
C
2
phụ thuộc vào thời gian khi đóng K sang
chốt b. Chọn gốc thời gian lúc K đóng vào chốt
b. Từ đó suy ra chu kỳ dao động của mạch.
Phương pháp giải:
- Khi K đóng vào chốt a tụ C
1
được tích điện đến điện tích q
0
= CE và bản dương
của tụ được nối với K.
- Khi đóng K vào chốt b, tụ C
1
phóng điện vào trong mạch C
2
L, trong mạch có
dòng điện
i = - q
1
′
. Dòng điện chạy qua cuộn dây, làm cho trong cuộn dây xuất
Nguyễn Tố Hữu - THPT Hoàng Lệ Kha - Thanh Hóa
6
b
k
E
C
1
C
2
L
K
k
a
k
Sáng kiến kinh nghiệm môn Vật lý
hiện suất điện động tự cảm
e = Li = - Lq
1
c
′ ′′
. Xét thời điểm tụ C
1
đang phóng điện
và suất điện động tự cảm đóng vai trò suất phản điện: e
c
= u
1
+ u
2
⇒
q q q + q
1 2 1 2
- Lq = + =
1
C C C
1 2
′′
Tại nút b: q
1
- q
2
= q
0
⇒
q
2
= q
1
- q
0
thay vào phương trình trên ta được:
q
2
0
q = - (q - )
1 1
LC 2
′′
- Phương trình có nghiệm:
q
2
0
q = cos t + 1
1
2 LC
÷
⇒
q
2
0
q = cos t - 1
2
2 LC
÷
Vậy chu kỳ dao động: T = 2π
2
LC
Bài 2.1:
Trong mạch: tụ điện có điện dung là C, hai cuộn dây
L
1
và L
2
có độ tự cảm lần lượt là L
1
= L, L
2
= 2L; điện trở của
các cuộn dây và dây nối không đáng kể. ở thời điểm t = 0,
không có dòng qua cuộn L
2
, tụ điện không tích điện còn
dòng qua cuộn dây L
1
là I
1
.
a. Tính chu kì của dao động điện từ trong mạch.
b. Lập biểu thức của cường độ dòng điện qua mỗi
cuộn dây theo thời gian.
Phương pháp giải:
a. Kí hiệu và quy ước chiều dương của các dòng như hình vẽ và gọi q là điện
tích bản tụ nối với B. Lập hệ:
i
C
= i
1
+ i
2
(1)
L
'
1
i
-2L
'
2
i
= 0 (2)
L
'
1
i
= q/C (3)
i = - q’ (4)
Đạo hàm hai vế của (1), (2) và (3):
i”
C
= i”
1
+ i”
2
(1’)
Li”
1
- 2Li”
2
= 0 (2’)
Li”
1
= - i
C
/C (3’) ⇒ i”
C
=
C
i
LC2
3
−
.
Phương trình chứng tỏ i
C
dao động điều hoà với
LC2
3
=
ω
Vậy chu kỳ dao động: T = 2π
3
2LC
Nguyễn Tố Hữu - THPT Hoàng Lệ Kha - Thanh Hóa
7
L
2
L
1
C
A
B
L
2
L
1
C
D
A
B
i
1
i
C
Sáng kiến kinh nghiệm môn Vật lý
b. i
C
= I
0
cos(ωt +ϕ) (5) Từ (2) ⇒ (Li
1
- 2Li
2
)’= const
i
1
- 2i
2
= const. Tại t = 0 thì i
1
= I
1
, i
2
= 0 ⇒ i
1
- 2i
2
= I
1
(6)
i
1
+ i
2
= i
C
= I
0C
cos(ωt +ϕ). Giải hệ: i
1
=
3
I
1
+
3
I2
C0
cos(ωt +ϕ).
i
2
=
3
I
C0
cos(ωt +ϕ) -
3
I
1
; u
AB
= q/C =L
'
1
i
= -
3
I2
C0
LCωsin(ωt +ϕ).
Tại thời điểm t = 0: i
1
= I
1
; i
2
= 0; u
AB
= 0: Giải hệ: I
0C
= I
1
; ϕ = 0;
=> i
1
=
3
I
1
+
3
I2
1
cos
LC2
3
t ; i
2
=
3
I
1
cos
LC2
3
t -
3
I
1
* Bài toán tự giải
Bài 3.1
Trong mạch dao động LC trên hình vẽ, khi khoá K
ngắt, điện tích trên tụ thứ nhất có điện dung C
1
bằng
q
0
, còn tụ thứ hai có điện dung C
2
không tích điện.
Tính tần số dao động riêng của mạch. Tính điện tích
cực đại trên tụ C
2
? Bỏ qua điện trở thuần của mạch.
Đáp số:
21
21
0
CLC
CC +
=
ω
; q
2max =
21
20
CC
Cq
+
.
Dạng 2: ĐÓNG, NGẮT KHÓA K Ở MỘT THỜI ĐIỂM BẤT KỲ
* Phương pháp giải toán:
+ Gọi
'CC vµ
lần lượt là điện dung của bộ tụ trước và sau khi đóng ngắt khóa
K. Khi đó, năng lượng dao động của mạch trước và sau khi đóng ngắt khóa lần
lượt là: W =
2
2
0
CU
; W
’
=
2
2'
0
'
UC
+ Đóng ngắt khoá K sẽ làm thay đổi cấu trúc của mạch dao động và đồng thời
có thể làm thay đổi năng lượng của mạch.
+ Thời điểm đóng khoá dòng cực đại (hoặc điện tích bằng 0) thì tụ không mang
năng lượng nên không làm mất năng lượng:
'C
W
'UW
'U'C
W'W
2
2
0
2
0
=⇒=⇔=
+ Thời điểm đóng khoá K điện tích trên tụ
1
C
bị mất là
1
q
(hoặc hiệu điện thế
1
u
) thì năng lượng bị mất tương ứng với phần năng lượng ở trong tụ bị mất
1
C
. Do
đó, năng lượng của mạch sau khi đóng khóa là:
'C
'W
'U'W
'U'C
C
q
W'W
2
22
2
1
2
1
=⇒=⇔−=
* Các bài toán giải mẫu
Bài 1.2:
Nguyễn Tố Hữu - THPT Hoàng Lệ Kha - Thanh Hóa
8
K1
1
K
2
a
i
h
m
k
2
r
L
2
L
1
Sáng kiến kinh nghiệm môn Vật lý
Cho mạch điện: các cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm L
1
;
L
2
. Ban đầu các khóa K
1
và K
2
mở. Pin có suất điện động
E
và điện trở trong r. Đóng K
1
cho đến khi dòng qua L
1
đạt I
0
thì đóng tiếp K
2
.
a. Tính dòng I
1
; I
2
qua các cuộn dây khi đã ổn định.
b. Giải lại trong trường hợp đóng đồng thời cả K
1
và K
2
.
Phương pháp giải:
a. Khi t = t
0
→ i
1
= I
0
Lúc t > t
0
có dòng điện qua 2 cuộn dây là i
1
; i
2
⇒ L
1
1
di
dt
= L
2
2
di
dt
hay L
1
1
di
dt
- L
2
2
di
dt
= 0 ⇔ L
1
i
1
- L
2
i
2
= const
+ Với t = t
0
→ L
1
i
1
= L
1
I
0
= const ⇒ L
1
i
1
- L
2
i
2
= L
1
I
0
+ Khi ổn định L
1
I
1
- L
2
I
2
= L
1
I
0
và I
1
+ I
2
=
r
E
⇒ I
1
=
( )
2 1 0
1 2
1 2
L L I
L L
r L L
+
+
+
E
; I
2
=
( )
1 1 0
1 2
1 2
L L I
L L
r L L
-
+
+
E
b. Nếu đồng thời đóng cả 2 khóa thì I
0
= 0
⇒ I
1
=
( )
2
1 2
L
r L L+
E
; I
2
=
( )
1
1 2
L
r L L+
E
Bài 2.2
Cho mạch điện: điện trở thuần R, tụ
điện C, hai cuộn cảm lí tưởng L
1
= 2L, L
2
= L và các khóa K
1
, K
2
được mắc vào
một nguồn điện không đổi (có suất điện
động
ε
,điện trở trong r = 0). Ban đầu K
1
đóng, K
2
ngắt. Sau khi dòng điện trong
mạch ổn định thì đóng K
2
, ngắt K
1
. Tính hiệu điện thế cực đại ở tụ và I
L2
max?
Phương pháp giải:
+K
1
đóng, K
2
ngắt, dòng điện ổn định qua L
1
:
R
I
ε
=
0
K
1
ngắt, K
2
đóng: Vì 2 cuộn mắc song song
u
L1
= u
L2
= u
AB
==> - 2L (i
1
– I
0
) = Li
2
⇔
2L (I
0
– i
1
) =Li
2
(1)
222
2
2
2
2
2
2
2
1
2
0
CU
LiLi
LI
++=
(2)
I
C
= i
1
– i
2
⇒
U
Cmax
⇔
I
C
= 0
⇔
i
1
= i
2
= I (3)
(2) và (3)
⇒
22
0
2
2
2
1
2
0
2
0
3222 LILILiLiLICU −=−−=
Nguyễn Tố Hữu - THPT Hoàng Lệ Kha - Thanh Hóa
9
Sáng kiến kinh nghiệm môn Vật lý
(1)
⇒
LILiLiLI 322
120
=+=
⇒
3
2
0
I
I =
⇒
C
L
RC
L
IULICU
3
2
3
2
3
2
00
2
0
2
0
ε
==⇒=
+ Khi tụ điện phóng hết điện thì I
1
và I
2
cực đại
22
2
2
2
2
max2
2
max1
2
0
LILILI
+=
(4)
(1)
⇒
2L (I
0
– I
1max
) = LI
2max
⇒
I
0
– I
1max
=
2
1
I
2max
(5)
(4)
⇒
2
max2
2
max1
2
0
22 LILILI +=
⇒
2
max2
2
max1
2
0
22 III +=
⇒
2
max2max10max10
))((2 IIIII =+−
⇒
I
0
+ I
1max
= I
2max
(6)
(5)(6)
⇒
I
2max
=
0
3
4
I
=
R3
4
ε
* Bài toán tự giải
Bài 3.2
Trong mạch dao động được mô tả trên Hình vẽ xuất hiện
các dao động tự do khi khoá K đóng. Tại thời điểm h.đ.t.
trong tụ điện với điện dung
1
C
đạt giá trị cực đại
0
U
, ta
mở khoá K. Hãy xác định giá trị của dòng điện trong
mạch, khi h.đ.t. của tụ điện với điện dung
1
C
sẽ bằng
không với điều kiện
12
CC >
.
DẠNG 3: MẠCH DAO ĐỘNG CÓ CHỨA ĐIÔT
* Phương pháp giải toán:
- Dạng bài toán này, ta cần chú ý đến đặc điểm của điôt chỉ cho dòng điện
chạy theo một chiều xác định.
- Chú ý trạng thái dừng của mạch sẽ được thiết lập ở một thời điểm nào đó
do có sự chặn dòng điện của điôt.
- Thường sử dụng định luật bảo toàn năng lượng trong loại mạch điện này.
* Các bài toán giải mẫu
Bài 1.3
Trong mạch: các cuộn cảm
1
L
và
2
L
được nối với nhau qua một điôt lý tưởng D.
Tại thời điểm ban đầu khoá K mở, còn tụ điện với
điện dung C được tích điện đến hiệu điện thế
0
U
.
Sau khi đóng khoá một thời gian, hiệu điện thế
Nguyễn Tố Hữu - THPT Hoàng Lệ Kha - Thanh Hóa
10
Sáng kiến kinh nghiệm môn Vật lý
trên tụ điện trở nên bằng không. Hãy tìm dòng điện chạy qua cuộn cảm
1
L
tại
thời điểm đó. Sau đó tụ điện được tích điện lại đến một h.đ.t. cực đại nào đó.
Xác định h.đ.t. cực đại đó.
Phương pháp giải:
Sau khi đóng khoá
K
ta có một mạch dao động bao gồm tụ điện với điện
dung C và cuộn cảm với độ tự cảm
1
L
. Tụ điện bắt đầu phóng điện, và khi hiệu
điện thế của nó trở nên bằng không thì năng lượng ban đầu của tụ điện được
chuyển hoàn toàn sang năng lượng từ trường của cuộn cảm. Nếu tại thời điểm
này dòng điện chạy qua cuộn cảm bằng
L
I
thì:
22
2
1
2
0
L
IL
CU
=
.
Từ đây ta nhận được dòng điện phải tìm
1
0
L
C
UI
L
=
.
Đó là dòng điện cực đại chạy qua cuộn cảm
1
L
, sau đó nó bắt đầu giảm, một
phần của nó được tích điện cho tụ, một phần chạy qua cuộn cảm
2
L
. Giả sử tại
một thời điểm nào đó dòng điện
1
I
chạy qua cuộn cảm ứng thứ nhất còn dòng
điện
2
I
chạy qua cuộn cảm ứng thứ hai. Khi đó theo định luật Ohm đối với
mạch chứa cả hai cuộn cảm ta có thể viết:
.0
2
2
1
1
=+
dt
dI
L
dt
dI
L
Nghiệm của phương trình này có dạng
AILIL =+
2211
.
với A là một hằng số. Ta có thể tìm A từ các điều kiện ban đầu. Tại thời điểm
khi dòng điện chạy qua cuộn cảm
1
L
đã đạt giá trị cực đại và bằng
10
/ LCU
thì
dòng điện qua cuộn
2
L
bằng không, do đó
CLUA
10
=
.
Khi đó nghiệm có dạng
CLILIL
102211
U=+
.
Khi hiệu điện thế của tụ điện đạt giá trị cực đại, dòng qua tụ điện sẽ bằng không,
còn dòng chung đi qua hai cuộn cảm ta sẽ ký hiệu là
12
I
. Sử dụng mối liên hệ
như trên ta có thể viết
( )
CLUILL
101221
=+
khi đó
21
10
12
LL
CLU
I
+
=
.
Giả sử hiệu điện thế cực đại trên tụ điện bằng
m
U
. Vì trong mạch không có mất
mát năng lượng nên tại thời điểm bất kỳ ta đều có thể sử dụng định luật bảo toàn
năng lượng. Năng lượng toàn phần của mạch điện bằng
2/
2
0
CU
. Tại thời điểm
khi tụ điện tích điện lại và hiệu điện thế của nó đạt giá trị cực đại, phần năng
lượng tập trung trong tụ điện bằng:
2
2
1
mc
CUW =
,
phần còn lại sẽ tập trung trong các cuộn cảm:
Nguyễn Tố Hữu - THPT Hoàng Lệ Kha - Thanh Hóa
11
Sáng kiến kinh nghiệm môn Vật lý
( )
21
2
01
2
1221
2
1
2
1
LL
CUL
ILLW
L
+
=+=
.
Theo định luât bảo toàn năng lượng:
21
2
01
22
0
2
1
2
1
2
1
LL
CUL
CUCU
m
+
+=
=>
21
2
0
LL
L
UU
m
+
=
.
Bài 2.3
Khi khoá K đóng, tụ điện với điện dung
FC
µ
20=
được tích điện đến hiệu điện thế
VU 12
0
=
, suất điện
động của nguồn (ăcqui)
V5=E
, độ tự cảm của cuộn
dây
HL 2=
, D là một điôt lý tưởng.
a. Tính dòng điện cực đại trong mạch sau khi đóng
khoá K.
b. Tính hiệu điện thế của tụ điện sau khi đóng khoá K.
Phương pháp giải:
Do trong mạch có cuộn cảm nên ngay sau khi đóng khoá K dòng điện sẽ bằng
không, sau đó dòng điện sẽ tăng dần, và tại một thời điểm nào đó, nó sẽ đạt cực
đại. Khi dòng điện trong mạch cực đại suất điện động cảm ứng trong cuộn cảm
sẽ bằng không, và theo định luật Ohm đối với mạch kín hiệu điện thế của tụ điện
trong trường hợp này phải bằng suất điện động của nguồn. Ta ký hiệu hiệu điện
thế này bằng
)(
11
E=UU
và sẽ tìm giá trị của dòng điện cực đại. Để làm điều đó
ta sử dụng định luật bảo toàn năng lượng. Trong thời gian thiết lập dòng điện
cực đại, điện lượng đã chạy qua mạch bằng:
( )
1010
UUCCUCUq −=−=∆
.
Để dịch chuyển điện lượng này ngược với s.đ.đ. của nguồn, phải thực hiện một
công:
( )
10
UUCqA −=∆= EE
.
Sự có mặt dòng điện cực đại
m
I
trong cuộn cảm dẫn đến xuất hiện năng lượng
của từ trường
2
2
1
mL
LIW =
.
Hiệu năng lượng của tụ điện tại trạng thái đầu và trạng thái cuối bằng tổng của
công đã thực hiện và năng lượng của cuộn cảm:
( )
2
10
2
1
2
0
2
1
2
1
2
1
mL
LIUUCWACUCU +−=+=− E
.
=>
( )
A
L
C
UI
m
022,0
0
≈−= E
.
b. Sau khi đạt giá trị cực đại, dòng điện trong mạch sẽ giảm và cuối cùng sẽ
bằng không. Do dòng điện không thể chạy theo chiều ngược lại (do điôt cản trở)
Nguyễn Tố Hữu - THPT Hoàng Lệ Kha - Thanh Hóa
12
Sáng kiến kinh nghiệm môn Vật lý
nên một trạng thái dừng sẽ được thiết lập: Dòng điện bằng không, còn trên tụ
điện hiệu điện thế có giá trị không đổi nào đó được ký hiệu bởi
K
U
. Ta có thể
tìm hiệu điện thế này theo định luật bảo toàn năng lượng. Trong suốt thời gian từ
lúc đóng khoá K đến lúc thiết lập trạng thái dừng, sự biến đổi năng lượng của tụ
điện đã được dùng để làm dịch chuyển toàn bộ điện lượng chạy ngược với suất
điện động của nguồn điện:
( )
KK
UUCCUCU −=−
0
22
0
2
1
2
1
E
.
Biến đổi phương trình trên, thu được:
( )( )
02
00
=+−−
KK
UUUU E
.
Phương trình này có hai nghiệm. Nghiệm thứ nhất:
0
UU
K
=
ứng với trạng thái
ban đầu ngay sau khi đóng khoá K. Nghiệm thứ hai bằng:
VUU
K
22
0
−=−= E
,
trong đó dấu trừ cho biết tụ điện được nạp điện lại và hiệu điện thế được thiết
lập sẽ ngược dấu với hiệu điện thế ban đầu.
* Bài toán tự giải
Bài 3.3
Cho mạch dao động như hình vẽ, các điốt coi như không
có điện trở thuần C=310pF; L
1
=
5
π
H; L
2
=
7
π
H. Tính chu kỳ
dao động của mạch.
DẠNG 4: VIẾT BIỂU THỨC CÁC ĐẠI LƯỢNG BIẾN ĐỔI
THEO THỜI GIAN TRONG MẠCH
* Phương pháp giải toán:
- Viết các định luật KiếcSốp I và II: + Dòng điện tại mỗi nút.
+ Điện áp các mạch vòng
- Lấy đạo hàm các phương trình rồi kết hợp đưa về dạng phương trình vi phân
của q hoặc i dạng X
’’
+ ω
2
X = 0
- Suy ra nghiệm của phương trình vi phân của q hoặc i dạng X = A.cos(ωt +φ)
* Các bài toán giải mẫu
Bài 1.4
Cho mạch dao động: tại thời điểm ban đầu khoá K mở
và tụ điện C
1
có điện tích Q
0
, còn tụ C
2
không tích điện.
Hỏi sau khi đóng khoá K thì điện tích các tụ điện và
Nguyễn Tố Hữu - THPT Hoàng Lệ Kha - Thanh Hóa
13
Sáng kiến kinh nghiệm môn Vật lý
cường độ dòng điện trong mạch biến đổi theo thời gian như thế nào? Coi C
1
=
C
2
= C và L đã biết.
Phương pháp giải:
- Xét tại thời điểm t, giả sử dòng điện có chiều và các tụ tích điện như hình vẽ.
i = - q
1
/
= q
2
/
(1)
e = - L
dt
di
= - Li
/
(2)
+ q
1
+ q
2
= Q
0
(3)
- Áp dụng định luật Ôm :
C
q
C
q
21
−
- Li
/
= 0
⇒
C
q
1
2
+ Lq
1
//
-
C
Q
0
= 0
⇒
q
1
//
+
LC
Q
LC
q
0
1
2
−
= 0 (4)
Đặt x =
LC
Q
LC
q
0
1
2
−
⇒
x
//
=
2
//
1
LC
q
⇒
q
1
//
=
2
LC
x
//
thay vào (4) :
2
LC
.x
//
+ x = 0
Hay x
//
+
LC
2
x = 0
⇒
x = X
0
.cos(
).
2
ϕ
+t
LC
=> q
1
=
2
0
Q
+
0
2
X
LC
. cos(
).
2
ϕ
+t
LC
=> i = -
/
1
q
=
2
LC
0
X
. sin(
).
2
ϕ
+t
LC
Áp dụng điều kiện ban đầu: t = 0
⇒
=
=
0
)0(
01
i
=> Q
0
=
2
0
Q
+
0
2
X
LC
. cosφ ; 0 =
2
LC
0
X
. sinφ
⇒
φ = 0; X
0
=
LC
Q
0
Vậy: q
1
=
2
0
Q
+
2
0
Q
.cos
LC
2
.t
⇒
i =
LC
Q
2
0
sin(
LC
2
.t )
Bài 2.4
Cho mạch dao động như hình vẽ. Ban đầu tụ C
1
tích điện
đến hiệu điện thế U
0
= 10(V), còn tụ C
2
chưa tích điện,
các cuộn dây không có dòng điện chạy qua. Biết L
1
=
10mH; L
2
= 20mH; C
1
= 10nF ; C
2
= 5nF. Sau đó khoá K
đóng. Hãy viết biểu thức dòng điện qua mỗi cuộn dây.
Bỏ qua điện trở thuần của mạch.
Nguyễn Tố Hữu - THPT Hoàng Lệ Kha - Thanh Hóa
14
Sáng kiến kinh nghiệm môn Vật lý
Phương pháp giải:
- Xét tại thời điểm t, bộ tụ được vẽ lại và dòng điện qua các cuộn dây có
chiều như hình vẽ.
−=
=
+=−=
+=−=
)4(
)3(
)2(
)1(
/
/
222
/
111
qi
C
q
u
iLeu
iLeu
b
AB
AB
AB
- Áp dụng định luật KiếcSốp cho các mạch vòng
và nút:
+=
==
)6(
)5(
21
'
22
'
11
iii
iLiL
C
q
b
Từ (6) ta suy ra: i
/
= i
1
/
+ i
2
/
⇔
- q
//
= +
bb
CL
q
CL
q
21
+
⇒
q
//
+
)
11
(
1
21
LLC
b
+
q = 0
Hay q
//
+
2121
21
)(
)(
LLCC
LL
+
+
q = 0
⇒
q = Q
0
.cos[
2121
21
)(
)(
LLCC
LL
+
+
. t +
ϕ
]
Tại t = 0
⇒
01
)0( UCq =
; i(0) = 0
⇒
001
QUC =
cosφ ; 0 = sinφ
⇒
001
QUC =
; φ = 0
Vậy q = C
1
U
0
.cos [
2121
21
)(
)(
LLCC
LL
+
+
.t ] (7)
⇒
i = C
1
U
0
2121
21
)(
)(
LLCC
LL
+
+
.sin(
2121
21
)(
)(
LLCC
LL
+
+
.t) (8)
Từ (5) L
1
i
1
/
= L
2
i
2
/
⇒
L
1
i
1
= L
2
i
2
và i
2
=
2
1
L
L
.i
1
(9)
Thay vào (6) ta được:
i
1
=
21
2
LL
L
+
i = C
1
U
0
).
)(
(sin.
))((
2121
21
12121
2
t
LLCC
LL
LCCLL
L
+
+
++
i
2
=
21
1
LL
L
+
i = C
1
U
0
).
)(
(sin.
))((
2121
21
22121
1
t
LLCC
LL
LCCLL
L
+
+
++
Thay số ta được: i
1
=
3
2
.10
-3
.sin10
5
t (A) =
3
2
.sin10
5
t (mA)
i
2
=
3
1
.sin10
5
t (mA)
* Bài toán tự giải
Nguyễn Tố Hữu - THPT Hoàng Lệ Kha - Thanh Hóa
15
Sáng kiến kinh nghiệm môn Vật lý
Bài 3.4
Cho mạch điện như hình bên. Các phần tử trong mạch đều là lí tưởng .
a. Đóng khóa K , tìm I
max
trong cuộn dây và U
1max
trên tụ điện C
1
.
b. Khảo sát sự biến thiên điện tích của tụ điện khi đóng khóa K .
DẠNG 5: MẠCH DAO ĐỘNG KÉP
* Phương pháp giải toán:
- Mạch dao động kép hay còn gọi là mạch dao động liên kết. Loại mạch này
thường được sử dụng trong các kỳ thi học sinh giỏi từ cấp quốc gia trở lên.
- Trước khi viết các phương trình dòng điện, điện tích, hiệu điện thế cần giả
thiết chiều dòng điện chạy trong mạch ở một thời điểm t bất kỳ thể hiện trên
hình vẽ.
- Chú ý các mối quan hệ theo chiều dòng điện : i = -q
’
; u = -e ; e = -Li
’
- Viết các quan hệ hiệu điện thế độc lập theo mỗi nhánh.
- Viết các quan hệ dòng điện tại mỗi nút mạch.
- Áp các điều kiện ban đầu lúc t = 0 để xác định các giá trị cụ thể của biên độ
và pha ban đầu.
- Lưu ý phương trình vi phân dạng (q
1
’’
+ q
2
’’
)+
2
ϖ
(q
1
+q
2
)= 0 luôn có nghiệm:
(q
1
+q
2
)=Acos(ωt + φ)
* Các bài toán giải mẫu
Bài 1.5
Cho một mạch điện gồm 2 tụ điện, mỗi tụ có điện
dung C, nối với 3 cuộn cảm, một cuộn có độ tự
cảm L
0
, còn hai cuộn kia mỗi cuộn có độ tự cảm L
Ban đầu trong các đoạn mạch đều không có dòng
điện và các tụ tích điện như sau: bản A
1
mang điện
tích Q
1
= Q, bản B
2
mang điện tích Q
2
= Q.
Đóng khoá K
1
và K
2
cùng một lúc.
Hãy viết biểu thức các cường độ dòng điện i
1
, i
2
và i
3
theo thời gian.
Phương pháp giải:
- Gọi q
1
, q
2
là điện tích lần lượt trên các bản A
1
và B
2
và dòng điện có chiều như
hình vẽ tại thời điểm t:
i
1
= - q
1
/
(1)
i
2
= - q
2
/
(2)
i
1
+ i
2
= i
3
(3)
Nguyễn Tố Hữu - THPT Hoàng Lệ Kha - Thanh Hóa
16
Sáng kiến kinh nghiệm môn Vật lý
Áp dụng định luật Kiếc Sốp cho các nhánh:
+ Nhánh MA
1
NM:
C
q
1
- Li
1
/
- L
0
i
3
/
= 0 (4)
+ Nhánh MB
2
NM:
C
q
2
- Li
2
/
- L
0
i
3
/
= 0 (5)
+ Lấy (4) trừ (5) : (q
1
– q
2
)
C
1
+ L (i
2
/
- i
1
/
) = 0
⇔
(q
1
//
- q
2
//
) +
LC
1
(q
1
– q
2
) = 0
Phương trình vi phân có nghiệm:
q
1
– q
2
= A.cos(
1
.
1
ϕ
+t
LC
) (6)
+ Lấy (4) cộng (5) : (q
1
+ q
2
)
C
1
- L(i
1
/
+ i
2
/
) – 2L
0
i
3
/
= 0
Thay (1), (2) và (3) vào ta được:
(q
1
+ q
2
)
C
1
+ L(q
1
//
+ q
2
//
) + 2L
0
(q
1
//
+ q
2
//
) = 0
⇔
(q
1
//
+ q
2
//
) +
)2(
1
0
LLC +
.(q
1
+ q
2
) = 0
⇒
q
1
+ q
2
= B.cos(
2
0
.
)2(
1
ϕ
+
+
t
CLL
) (7)
Từ (6) và (7): - i
1
+ i
2
= -
LC
A
sin(
LC
1
t + φ
1
) (8)
- i
1
– i
2
= -
( )
0
2LLC
B
+
sin(
( )
0
2
1
LLC +
t + φ
2
) (9)
Từ (6) và (7) ta có:
q
1
=
2
A
cos(
LC
t
+
1
ϕ
) +
2
B
cos(
)2(
0
LLC
t
+
+
2
ϕ
) (10)
q
2
= -
2
A
.cos(
LC
t
+
1
ϕ
) +
2
B
cos(
)2(
0
LLC
t
+
+
2
ϕ
) (11)
Từ (8) và (9) ta được:
i
1
=
LC
A
2
sin(
LC
t
+
1
ϕ
) +
)2(2
0
LLC
B
+
sin(
)2(
0
LLC
t
+
+
2
ϕ
) (12)
i
2
= -
LC
A
2
sin(
LC
t
+
1
ϕ
) +
)2(2
0
LLC
B
+
sin(
)2(
0
LLC
t
+
+
2
ϕ
) (13)
Áp dụng điều kiện ban đầu: lúc t = 0 thì:
=
=
=
=
0)0(
0)0(
)0(
)0(
2
1
2
1
i
i
Thay vào (10), (11), (12), (13) được hệ:
Nguyễn Tố Hữu - THPT Hoàng Lệ Kha - Thanh Hóa
17
Sáng kiến kinh nghiệm môn Vật lý
Q =
2
A
cosφ
1
+
2
B
cosφ
2
; Q = -
2
A
cosφ
1
+
2
B
cosφ
2
LC
A
2
sin
1
ϕ
+ sin
2
ϕ
= 0 ; -
LC
A
2
sin
1
ϕ
+
)2(2
0
LLC
B
+
sin
2
ϕ
= 0
Giải hệ: 2Q = Bcosφ
2
;
Acos φ
1
= 0
)2(
0
LLC
B
+
sin
2
ϕ
= 0 ;
LC
A
sin φ
1
= 0
Rút ra: φ
2
= 0 ; B = 2Q và A = 0
Thay kết quả trên vào (12) và (13): i
1
= i
2
=
)2(
0
LLC
Q
+
cos(
)2(
0
LLC
t
+
-
2
π
)
i
3
=
)2(
2
0
LLC
Q
+
cos(
)2(
0
LLC
t
+
-
2
π
)
Bài 2.5
Giữa hai điểm A và B có ba đoạn mạch điện
mắc song song. Mỗi đoạn mạch đều có một tụ
điện điện dung C; có hai đoạn mạch chứa cuộn
cảm có độ tự cảm L; tất cả các cuộn cảm và dây
nối đều có điện trở thuần bằng không; bỏ qua
ảnh hưởng của từ trường giữa các cuộn cảm.
Kí hiệu q
1
, q
2
, q
3
lần lượt là điện tích của bản A
1
,
A
2
, A
3
của tụ điện; i
1
, i
2
, i
3
lần lượt là cường độ
dòng điện đi từ các bản A
1
, A
2
, A
3
của tụ điện tới A (chiều dương được chọn là
chiều của mũi tên trên hình vẽ).
a. Viết biểu thức phụ thuộc vào thời gian của cường độ dòng điện i
2
trong đoạn
mạch không chứa cuộn cảm.
b. Chứng tỏ rằng cường độ dòng điện trong mỗi đoạn mạch có chứa cuộn cảm là
tổng của hai số hạng biến đổi điều hoà theo thời gian. Tính các tần số góc đó.
Phương pháp giải:
a. Theo hình vẽ,ta có: i
1
= -
dt
dq
1
(1) ; i
2
= -
dt
dq
2
(2) ; i
3
= -
dt
dq
3
(3)
u
AB
= V
A
– V
B
=
C
q
1
- L
dt
di
1
(4)
u
AB
=
C
q
2
(5)
u
AB
=
C
q
3
- L.i
3
/
(6)
Tại nút A: i
1
+ i
2
+ i
3
= 0
→
i
2
= - i
1
– i
3
(7)
Nguyễn Tố Hữu - THPT Hoàng Lệ Kha - Thanh Hóa
18
Sáng kiến kinh nghiệm môn Vật lý
(4) và (5) cho:
C
q
1
- Li
1
/
=
C
q
2
(8)
(5) và (6) cho:
C
q
3
- Li
3
/
=
C
q
2
(9)
(8) và (9) suy ra:
C
31
+
- L
dt
iid )(
31
+
= 2
C
q
2
Chú ý đến (7) và hệ quả của (7):
q
2
= - q
1
– q
3
+ K ( K là hằng số )
Biến đổi phương trình trên thành:
L i
2
/
= 3
C
q
2
+
C
K
Lấy đạo hàm theo thời gian hai vế của phương trình này ta được phương trình
vi phân :
Li
2
//
= -
C
i
2
3
→
i
2
//
+
LC
3
i
2
= 0 (10)
Chứng tỏ i
2
biến đổi điều hoà theo thời gian với tần số góc
LC
3
2
=
ω
(11);
Nghĩa là ta có: i
2
= B.cos(
22
ϕω
+t
) (12)
b. Trừ (8) và (9) vế với vế ta có:
C
31
−
- L
dt
iid )(
31
−
= 0 (13)
đặt i
4
= i
1
– i
3
(14) ta có : i
4
= -
dt
iid )(
31
−
Lấy đạo hàm (13) theo thời gian ta được phương trình (vi phân) :
Li
4
//
+
C
i
4
= 0
→
i
4
//
+
LC
1
i
4
= 0 (15)
Rút ra: i
4
= A.cos(
11
ϕω
+t
) (16)
Với
LC
1
1
=
ω
(17)
Từ (7) và (14) ta thu được:
i
1
= - ½ (i
2
– i
4
) =
2
A
cos(
11
ϕω
+t
) -
2
B
cos(
22
ϕω
+t
) (18)
i
3
= - ½ (i
2
+ i
4
) = -
2
A
cos(
11
ϕω
+t
) -
2
B
cos(
22
ϕω
+t
) (19)
với
LC
1
1
=
ω
;
LC
3
2
=
ω
* Bài toán tự giải
Bài 3.5
Hai tụ điện có điện dung
CC;C2C
21
==
, ban
đầu mỗi tụ được tích điện đến hiệu điện thế cực đại
Nguyễn Tố Hữu - THPT Hoàng Lệ Kha - Thanh Hóa
19
Sáng kiến kinh nghiệm môn Vật lý
U
0
. Cùng một lúc người ta đóng cả hai khóa K
1
và K
2
. Biết hai cuộn dây thuần
cảm có độ tự cảm
L2L;LL
21
==
mắc như hình vẽ.
a. Tính dòng điện cực đại qua mỗi cuộn cảm.
b. Sau bao nhiêu lâu từ lúc đóng 2 khóa, dòng điện qua cuộn cảm đạt cực đại.
Phương pháp: Giải tương tự bài 1.5
C. KẾT LUẬN
1. Kết quả nghiên cứu.
Sau khi thực hiện đề tài, tôi nhận thấy nội dung đề tài đã khẳng định một số
vấn đề sau:
* Việc phân loại và đưa ra phương pháp giải các bài toán về “Mạch dao động -
dao động điện từ” nhằm phát triển nâng cao năng lực tư duy cho học sinh, rèn
luyện kỹ năng vận dụng giải bài tập vật lý cho đối tượng học sinh giỏi
* Đề tài này có thể làm tài liệu tham khảo tốt cho giáo viên giảng dạy vật lý và
học sinh THPT trong nhiệm vụ bồi dưỡng, ôn thi học sinh giỏi. Dựa trên cơ sở
đề tài giáo viên có thể sáng tác các bài tập hoặc dạng bài tập theo chủ ý của
mình.
* Đề tài có thể tạo ra một cái nhìn thông suốt về bài toán mạch dao động điện từ
cho học sinh, đồng thời học sinh sẽ không gặp phải những khó khăn khi giải một
bài toán mạch dao động LC.
* Đề tài đã được sử dụng trong việc bồi dưỡng học sinh giỏi THPT trong các kỳ
thi học sinh giỏi cấp tỉnh và thi chọn đội tuyển HSG Quốc gia đạt một số kết quả
nhất định.
2. Kiến nghị, đề xuất
Qua thực tiễn ôn luyện, bồi dưỡng học sinh giỏi, chúng tôi thấy :
* Nếu học sinh có kiến thức cơ bản tốt, có tố chất thông minh mà không được
bồi dưỡng nâng cao tốt thì sẽ ít hiệu quả hoặc không có hiệu quả. Đồng thời giáo
viên phải tự soạn thảo chương trình bồi dưỡng một cách hợp lý, khoa học, sáng
tạo. Ngoài ra giáo viên cần tập cho các em có phương pháp tự học, tự đọc và tự
nghiên cứu tài liệu ở nhà.
* Việc chủ động tự soạn thảo chương trình bồi dưỡng (hệ thống kiến thức và bài
tập với sự phân dạng cụ thể kèm theo phương pháp giải cho mỗi loại bài tập
khác nhau) là một việc làm hết sức quan trọng và cần thiết của người giáo viên
trong việc đào tạo, bồi dưỡng học sinh giỏi ở trường phổ thông.
* Nên tổ chức các hội thảo, chuyên đề giao lưu cho giáo viên dạy bồi dưỡng học
sinh giỏi môn Vật lý để các giáo viên có điều kiện học tập, trao đổi kinh nghiệm,
thảo luận để tìm ra những phương pháp bồi dưỡng học sinh giỏi hiệu quả nhất.
XÁC NHẬN CỦA
Thanh Hóa, ngày 05 tháng 05 năm 2013
Nguyễn Tố Hữu - THPT Hoàng Lệ Kha - Thanh Hóa
20
Sáng kiến kinh nghiệm môn Vật lý
THỦ TRƯỞNG ĐƠN VỊ
Tôi xin cam đoan đây là SKKN của
mình viết, không sao chép nội dung của
người khác.
Nguyễn Tố Hữu
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Sách giáo khoa Vật lí 12 Nâng cao - NXB Giáo dục.
2. Sách giáo viên Vật lí 12 Nâng cao - NXB Giáo dục .
3. Sách Bài tập Vật lí 12 Nâng cao - NXB Giáo dục .
4. Tuyển tập các bài toán cơ bản & nâng cao Vật lí trung học phổ thông-
Tác giả: Vũ Thanh Khiết. NXB ĐHQG Hà nội.
5. Các bài toán vật lý chọn lọc. Tác giả PGS-TS Vũ Thanh Khiết.
6. Chuyên đề bồi dưỡng học sinh giỏi vật lý THPT. Tác giả PGS-TS Vũ
Thanh Khiết.
7. Bài toán cơ sở vật lý. Tác giả Lương Duyên Bình -Nguyễn Quang Hậu.
8. Giải toán Vật lí 12. Tác giả: Bùi Quang Hân. NXB Giáo dục.
9. Tuyển tập bài tập vật lý nâng cao.Tác giả PGS-TS Vũ Thanh - Nguyễn
Thế Khôi.
10. Tạp chí vật lý và tuổi trẻ.
Nguyễn Tố Hữu - THPT Hoàng Lệ Kha - Thanh Hóa
21
Sáng kiến kinh nghiệm môn Vật lý
MỤC LỤC
Mục Nội dung Trang
Đặt vấn đề 1
I Lời mở đầu 1
II Thực trạng của vấn đề nghiên cứu 2
1 Thực trạng 2
2 Hệ quả của thực trạng trên 2
Giải quyết vấn đề 3
I Các giải pháp thực hiện 3
II Nội dung thực hiện 3
A Lý thuyết cơ bản 3
B Phần kiến thức mở rộng và nâng cao 4
C Phân dạng bài tập và phương pháp giải 6
1 Dạng 1: Xác định chu kỳ dao động của mạch 6
Phương pháp giải toán 6
Các bài toán giải mẫu 6
2 Dạng 2: Đóng, ngắt khóa K ở một thời điểm bất kỳ 8
Phương pháp giải toán 8
Các bài toán giải mẫu 8
3 Dạng 3: Mạch dao động có chứa điôt 10
Phương pháp giải toán 10
Các bài toán giải mẫu 10
4 Dạng 4: Viết biểu thức các đại lượng biến đổi 13
Phương pháp giải toán 13
Các bài toán giải mẫu 13
5 Dạng 5: Mạch dao động kép 16
Phương pháp giải toán 16
Nguyễn Tố Hữu - THPT Hoàng Lệ Kha - Thanh Hóa
22
Sáng kiến kinh nghiệm môn Vật lý
Các bài toán giải mẫu 16
Kết luận 20
1 Kết quả nghiên cứu 20
2 Kiến nghị, đề xuất 20
Nguyễn Tố Hữu - THPT Hoàng Lệ Kha - Thanh Hóa
23
