Vật lí lớp 12 - Tiết 23: CÁC MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU (2) doc

Vật lí lớp 12 - Tiết 23: CÁC MẠCH ĐIỆN XOAY
CHIỀU (2)
1. Mục tiêu:
a) Về kiến thức:
- Phát biểu được định luật Ôm đối với đoạn
mạch điện xoay chiều chỉ chứa cuộn cảm thuần.
- Phát biểu được tác dụng của cuộn cảm
thuần trogn mạch điện xoay chiều.
- Viết được công thức định luật ôm cho
mạch chỉ có cuận cảm thuần và công thức tính cảm
kháng.
b) Về kỹ năng:
- Vận dụng được kiến thức đã học để giải
một số 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:
- Một số dụng cụ thí nghiệm như dao động
kí điện tử, ampe kế, vôn kế, một số điện trở, cuộn
cảm để minh hoạ.
b) Chuẩn bị của HS:
- Học bài cũ.
- Ôn lại các kiến thức về suất điện động tự
cảm 
di
e L
dt
.
3. Tiến trình bài dạy:

* Ổn định lớp: (1 phút)
a) Kiểm tra bài cũ: (5 phút)
Câu hỏi:
1. Nêu tác dụng của điện trở, viết biểu thức định
luật ôm cho mạch chỉ có điện trở, giải thích các đại
lượng trong công thức.
2. Nêu tác dụng của tụ, viết biểu thức định luật
ôm cho mạch chỉ có tụ, công thức định nghĩa dung
kháng, giải thích các đại lượng trong công thức.
Đáp án:
1. Mạch chỉ có điện trở:
U
I
R

. (Giải thích SGK).
2. Mạch chỉ có tụ:
C
U
I
Z
 .
1
C
Z
C

 . (Giải thích
SGK).

Hoạt động 1 (1 phút): Đặt vấn đề.
- Với mạch chỉ có cuộn cảm thuần thì dòng
điện và điện áp trong mạch khác nhau như thế nào?
Hoạt động 2 (23 phút): Tìm hiểu mạch điện
xoay chiều chỉ có cuộn cảm thuần
Hoạt động của
GV
Hoạt động của
HS
Kiến thức cơ
bản
- Cuộn cảm - HS nghiên cứu
III. Mạch điện
thuần là gì?
(Cuộn cảm thuần
là cuộn cảm có
điện trở không
đáng kể, khi có
dòng điện xoay
chiều chạy qua
cuộn cảm sẽ xảy
ra hiện tượng tự
cảm.)
- Khi có dòng
điện cường độ i
chạy qua cuộn
cảm (cuộn dây
dẫn nhiều vòng,
ống dây hình trụ
thẳng dài, hoặc

hình xuyến…) 
Sgk để trả lời




- Dòng điện qua
cuộn dây tăng
lên  trong
cuộn dây xảy ra
hiện tượng tự
cảm, từ thông
qua cuộn dây:
 = Li

- Từ thông 
biến thiên tuần
hoàn theo t.
xoay chiều chỉ
có cuộn cảm
thuần
- Cuộn cảm
thuần là cuộn
cảm có điện trở
không đáng kể.
1. Hiện tượng
tự cảm trong
mạch điện xoay
chiều
- Khi có dòng

điện i chạy qua
1 cuộn cảm, từ
thông tự cảm
có biểu 1. Yêu
cầu về kiến
thức, kỹ năng,
có hiện tượng gì
xảy ra trong ống
dây?

- Trường hợp i là
một dòng điện
xoay chiều thì 
trong cuộn dây?
- Xét t vô cùng
nhỏ (t  0) 
suất điện động tự
cảm trong cuộn
cảm trở thành gì?

- Y/c HS hoàn
thành C5

- Đặt vào hai đầu
- Trở thành đạo
hàm của i theo t.


- Khi i tăng 
e

tc
< 0, tương
đương với sự
tồn tại một
nguồn điện.
di di
e L L
dt dt
  


AB
di
u ri L
dt
 
- HS ghi nhận và
theo sự hướng
dẫn của GV để
khảo sát mạch
điện này.


tư duy
 = Li
với L là độ tự
cảm của cuộn
cảm.
- Trường hợp i
là một dòng

điện xoay
chiều, suất điện
động tự cảm:
i
e L
t

 


- Khi t  0:
di
e L
dt
 


2. Khảo sát
của một cuộn
thuần cảm (có độ
tự cảm L, điện
trở trong r = 0)
một điện áp xoay
chiều, tần số góc
, giá trị hiệu
dụng U  trong
mạch có dòng
điện xoay chiều

- Điện áp hai đầu
của cảm thuần có
biểu thức như thế
nào?




2
di
u L LI sin t
dt
 
  
Hay
cos
2 ( )
2
u LI t

 
 
Vì cos
( )
2
sin

 

  


cos
2 ( )
u U t
 
 

 U = LI

- So sánh với
định luật Ohm,
có vai trò tương
tự như điện trở
mạch điện xoay
chiều có cuộn
cảm thuần

- Đặt vào hai
đầu L một điện
áp xoay chiều.
Giả sử i trong
mạch là:
i = I
2
cost
- Điện áp tức
thời hai đầu
cuộn cảm

thuần:
2
di
u L LI sin t
dt
 
  
Hay
~

u
i
L
A
B
- Hướng dẫn HS
đưa phương trình
u về dạng cos.




- Đối chiếu với
phương trình
tổng quát của u
 điện áp hiệu
dụng ở hai đầu
cuộn cảm?

- Z

L
đóng vai trò
gì trong công
thức?
R trong mạch
chứa điện trở.
- Là đơn vị của
điện trở ().
V V1
A
A
s
s
 
 
  
 
 
 
 

- Trong đoạn
mạch chỉ có một
cuộn cảm thuần:
i trễ pha /2 so
với u, hoặc u
sớm pha /2 so
với i.

cos
2 ( )
2
u LI t

 
 
a. Điện áp hiệu
dụng ở hai đầu
cuộn cảm: U =
LI
Suy ra:

U
I
L


Đặt Z
L
=
L
Ta có:

L
U
I
Z



Trong đó Z
L

gọi là cảm
kháng của
mạch.
- Định luật



 Z
L
có đơn vị
là gì?
L
e
Z L
di
dt
 
 
 
 
 
 
 
 

- Dựa vào
phương trình i và
u có nhận xét gì
về pha của
chúng?
i = I
2
cost 
cos
2 ( )
2
u U t


 
Hoặc
u = U
2
cost 
- Biểu hiện sự
cản trở dòng
điện xoay chiều.
- Vì Z
L
= L
nên khi f lớn 
Z
L
sẽ lớn  cản
trở nhiều.

Ohm: (Sgk)
b. Trong đoạn
mạch chỉ có
một cuộn cảm
thuần: i trễ pha
/2 so với u,
hoặc u sớm pha
/2 so với i.




3. Ý nghĩa của
cảm kháng
+ Z
L
là đại
lượng biểu hiện
sự cản trở dòng
cos
2 ( )
2
i I t


 

- Tương tự, Z
L
là

đại lượng biểu
hiện điều gì?
- Với L không
đổi, đối với dòng
điện xoay chiều
có tần số lớn hay
bé sẽ cản trở lớn
đối với dòng điện
xoay chiều.
- Lưu ý: Cơ chế
tác dụng cản trở
dòng điện xoay
chiều của R và L
khác hẳn nhau.
Trong khi R làm
yếu dòng điện do
điện xoay chiều
của cuộn cảm.
+ Cuộn cảm có
L lớn sẽ cản trở
nhiều đối với
dòng điện xoay
chiều, nhất là
dòng điện xoay
chiều cao tần.
+ Z
L
cũng có
tác dụng làm
cho i trễ pha

/2 so với u.
hiệu ứng Jun thì
cuộn cảm làm
yếu dòng điện do
định luật Len-xơ
về cảm ứng từ.
Hoạt động 3 (10 phút): Mở rộng bài toán
Hoạt động của
GV
Hoạt động của
HS
Kiến thức cơ
bản
- Nếu cuộn cảm có
điện trở thuần khác
0 thì làm thế nào?
- Suy nghĩ, trả
lời câu hỏi.
4. Lưu ý: Nếu
cuộn cảm có
điện trở thuần
khác 0 thì có
thể thay thế
bằng cuộn
cảm có điện
trở thuần bằng
0 mắc nối tiếp
với điện trở
thuần có giá
trị bằng điện

trở thuần của
cuộn cảm ban
đầu.
c) Củng cố, luyện tập: (3 phút)
- GV nhắc lại kiến thức trọng tâm.
d) Hướng dẫn học sinh tự học ở nhà: (2 phút)
- Trả lời câu hỏi còn lại trong sbt.
- Làm bài tập còn lại trong sbt.
* RÚT KINH NGHIỆM