Vật lí lớp 12 - Tiết: 25 MẮC NỐI TIẾP MẠCH CÓ R, L, C pdf

Vật lí lớp 12 - Tiết: 25 MẠCH CÓ R, L, C
MẮC NỐI TIẾP
1. Mục tiêu:
a) Về kiến thức:
- Nêu lên được những tính chất chung của
mạch điện xoay chiều mắc nối tiếp.
- Nêu được những điểm cơ bản của phương
pháp giản đồ Fre-nen.
- Viết được công thức tính tổng trở.
- Viết được công thức định luật Ôm cho
đoạn mạch xoay chiều có R, L, C mắc nối tiếp.
- Viết được công thức tính độ lệch pha giữa i
và u đối với mạch có R, L, C mắc nối tiếp.
- Nêu được đặc điểm của đoạn mạch có R,
L, C nối tiếp khi xảy ra hiện tượng cộng hưởng điện.
b) Về kỹ năng:
- Giải được các bài tập đơn giản.
c) Về thái độ:
- Có thái độ nghiêm túc học tập.

2. Chuẩn bị của GV và HS:
a) Chuẩn bị của GV:
- Chuẩn bị thí nghiệm gồm có dao động kí
điện tử (hai chùm tia), các vôn kế và ampe kế, các
phần tử R, L, C.
b) Chuẩn bị của HS:
- Ôn lại phép cộng vectơ và phương pháp
giản đồ Fre-nen để tính tổng hai dao động điều hoà
cùng tần số.

3. Tiến trình bài dạy:

* Ổn định lớp: (1 phút)
a) Kiểm tra bài cũ (5 phút)
Câu hỏi:
- Nêu tác dụng của cuộn cảm, viết biểu thức định
luật ôm cho mạch chỉ có cuộn cảm, công thức định
nghĩa cảm kháng kháng, giải thích các đại lượng
trong công thức.
Đáp án:
- Mạch chỉ có cuộn cảm:
L
U
I
Z
 .
L
Z L

 . (Giải thích
SGK).
Hoạt động 1 (1 phút): Đặt vấn đề.
- Với mạch RLC nối tiếp thì dòng điện và
điện áp trong mạch khác nhau như thế nào?
Hoạt động 2 (15 phút): Tìm hiều về phương
pháp giản đồ Fre-nen
Hoạt động của
GV
Hoạt động
của HS
Kiến thức cơ
bản

- Tại một thời
điểm, dòng điện
trong mạch chạy
- HS ghi nhận
định luật về
điện áp tức
I. Phương
pháp giản đồ
Fre-nen
theo 1 chiều nào đó
 dòng một chiều
 vì vậy ta có thể
áp dụng các định
luật về dòng điện
một chiều cho các
giá trị tức thời của
dòng điện xoay
chiều.
- Xét đoạn mạch
gồm các điện trở
R
1
, R
2
, R
3
… mắc
nối tiếp. Cho dòng
điện một chiều có
cường độ I chạy

qua đoạn mạch 
U hai đầu đoạn
mạch liên hệ như
thời.




U = U
1
+ U
2
+
U
3
+ …





u = u
1
+ u
2
+
u
3
+ …

- Chúng đều
1. Định luật về
điện áp tức thời
- Trong mạch
xoay chiều gồm
nhiều đoạn
mạch mắc nối
tiếp thì điện áp
tức thời giữa
hai đầu của
mạch bằng tổng
đại số các điện
áp tức thời giữa
hai đầu của
từng đoạn mạch
ấy.
u = u
1
+ u
2
+ u
3

+ …

thế nào với U
i
hai
đầu từng đoạn
mạch?

- Biểu thức định
luật đối với dòng
điện xoay chiều?
- Khi giải các mạch
điện xoay chiều, ta
phải cộng (đại số)
các điện áp tức
thời, các điện áp
tức thời này có đặc
điểm gì?
 Ta sử dụng
phương pháp giản
đồ Fre-nen đã áp
dụng cho phần dao
động  biểu diễn
là những đại
lượng xoay
chiều hình sin
cùng tần số.

- HS đọc Sgk
và ghi nhận
những nội
dung của
phương pháp
giản đồ Fre-
nen.
- HS vẽ trong
các trường
hợp đoạn

mạch chỉ có
R, chỉ có C,
chỉ có L và

2. Phương pháp
giản đồ Fre-nen

a. Một đại
lượng xoay
chiều hình sin
được biểu diễn
bằng 1 vectơ
quay, có độ dài
tỉ lệ với giá trị
hiệu dụng của
đại lượng đó.
b. Các vectơ
quay vẽ trong
mặt phẳng pha,
trong đó đã
chọn một
hướng làm gốc
những đại lượng
hình sin bằng
những vectơ quay.
- Vẽ minh hoạ
phương pháp giản
đồ Fre-nen:
cos
1 1

2
x X t



1
X
r

cos(
2 2
2 )
x X t
 
 

2
X
r

+ Trường hợp  >
0

+ Trường hợp  <
0

đối chiếu với
hình 14.2 để
nắm vững
cách vẽ.

và một chiều
gọi là chiều
dương của pha
để tính góc pha.

c. Góc giữa hai
vectơ quay
bằng độ lệch
pha giữa hai đại
lượng xoay
chiều tương
ứng.

d. Phép cộng
đại số các đại
2
X
r

1
X
r



+

2
X
r

1
X
r



+

lượng xoay
chiều hình sin
(cùng f) được
thay thế bằng
phép tổng hợp
các vectơ quay
tương ứng.
e. Các thông tin
về tổng đại số
phải tính được
hoàn toàn xác
định bằng các
tính toán trên
giản đồ Fre-nen
tương ứng.
Hoạt động 3 (18 phút): Tìm hiểu mạch có R, L,
C mắc nối tiếp
Hoạt động của
GV
Hoạt động của
HS

Kiến thức cơ
bản
- Trong phần
này, thông qua
phương pháp
giản đồ Fre-nen
để tìm hệ thức
giữa U và I của
một mạch gồm
một R, một L
và một C mắc
nối tiếp.
- Hướng dẫn
HS vẽ giản đồ
Fre-nen trong
cả hai trường
hợp: U
C
> U
L

(Z
C
> Z
L
) và
- HS vận dụng
các kiến thức về
phương pháp
giản đồ Fre-nen

để cùng giáo
viên đi tìm hệ
thức giữa U và
I.







II. Mạch có R, L,
C mắc nối tiếp
1. Định luật Ôm
cho đoạn mạch có
R, L, C mắc nối
tiếp. Tổng trở

- Điện áp tức thời
hai đầu đoạn
mạch:
u = U
2
cost
- Hệ thức giữa
các điện áp tức
thời trong mạch:
u = u
R
+ u

L
+ u
C

R
C
A
B
L

U
C
< U
L
(Z
C
<
Z
L
)
- Dựa vào hình
vẽ (1 trong hai
trường hợp để
xác định hệ
thức giữa U và
I.
- Có thể hướng
dẫn HS vẽ giản
đồ Fre-nen theo
kiểu đa giác

lực (nếu cần).
- Y/c HS về
nhà tìm hệ thức
liên hệ giữa U
và I bằng giản
đồ còn lại.









+ Giả sử U
C
>
U
L
(Z
C
> Z
L
)

- Biểu diễn bằng
các vectơ quay:
R L C
U U U U
  
r r r r

Trong đó:
U
R
= RI, U
L
= Z
L
I,
U
C
= Z
C
I

- Theo giản đồ:
2 2 2
2 2 2
( )
R LC
L C
U U U
R Z Z I
 

 
  
 

- Nghĩa là:
2 2
( )
L C
U U
I
Z
R Z Z
 
 

(Định luật Ôm
trong mạch có R,
O


L
U
r

C
U
r

LC
U

r

R
U
r

U
r

I
r












- Đối chiếu với
định luật Ôm
trong đoạn
mạch chỉ có R

2 2
( )

L C
R Z Z  đón
















L, C mắc nối
tiếp).
với
2 2
( )
L C
Z R Z Z  

gọi là tổng trở
của mạch.
2. Độ lệch pha
giữa điện áp và

dòng điện
tan
LC
R
U
U


- Nếu chú ý đến
dấu:
tan
L C L C
R
U U Z Z
U R

 
 
+ Nếu Z
L
> Z
C

 > 0: u sớm pha
so với i một góc
.
g vai trò là điện
trở  gọi là
tổng trở của
mạch, kí hiệu

là Z.
- Dựa vào giản
đồ  độ lệch
pha giữa u và i
được tính như
thế nào?



- Chú ý: Trong
công thức bên
 chính là độ
lệch pha của u

+ Giả sử U
C
<
U
L
(Z
C
< Z
L
)

- Tính thông
qua tan
với tan
LC
R

U
U


- Nếu chú ý đến
dấu:
tan
L C L C
R
U U Z Z
U R

 
 






+ Nếu Z
L
< Z
C



 < 0: u trễ pha
so với i một góc
.

3. Cộng hưởng
điện
- Nếu Z
L
= Z
C
thì
tan = 0   = 0
: i cùng pha với u.

- Lúc đó Z = R 
I
max

U
I
R


1
L
C



 Gọi đó là hiện
O


L
U
r

C
U
r

LC
U
r

R
U
r

U
r

I
r

đối với i (

u/i
)

- Nếu Z
L
= Z
C
,
điều gì sẽ xảy
ra?
(Tổng trở của
mạch lúc này
có giá trị nhỏ
nhất).



- Khi đó  = 0
 u cùng pha i.
Tổng trở Z = R
 I
max

Z
L
= Z
C

tượng cộng
hưởng điện.
- Điều kiện để có
cộng hưởng điện
là:
1
L C
Z Z L
C


  

Hay
2
1
LC






- Điều kiện để
cộng hưởng

điện xảy ra là
gì?
c) Củng cố, luyện tập: (3 phút)
- GV nhắc lại kiến thức trọng tâm của bài
học.
d) Hướng dẫn học sinh tự học ở nhà: (2 phút)
- Trả lời câu hỏi trong sgk.
- Làm bài tập trong sgk.
* RÚT KINH NGHIỆM