Vật lí lớp 12 - Tiết: 22 CÁC MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU (1) ppsx

Vật lí lớp 12 - Tiết: 22 CÁC MẠCH ĐIỆN
XOAY CHIỀU (1)
1. Mục tiêu:
a) Về kiến thức:
- Phát biểu được định luật Ôm đối với đoạn
mạch điện xoay chiều thuần điện trở.
- Phát biểu được định luật Ôm đối với đoạn
mạch điện xoay chiều chỉ chứa tụ điện.
- Phát biểu được tác dụng của tụ điện trong
mạch điện xoay chiều.
- Viết được công thức định luật ôm cho
mạch chỉ có điện trở, tụ điện và công thức tính dung
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, tụ điện
để minh hoạ.
b) Chuẩn bị của HS:
- Ôn lại các kiến thức về tụ điện: q = Cu và

dq
i
dt
.

3. Tiến trình bài dạy:
* Ổn định lớp: (1 phút)
a) Kiểm tra bài cũ: (5 phút)
Câu hỏi:
- Thế nào là dòng điện xoay chiều? Viết công
thức dòng điện xoay chiều, công thức cường độ dòng
điện hiệu dụng và giải thích các đại lượng trong công
thức.
Đáp án:
- ĐN: SGK.
- BT:


0
os t+
i I C
 
 (+ GT).
-
0
2
I
I 
(+ GT)
Hoạt động 1 (1 phút): Đặt vấn đề.
- Do tính chất của các mạch điện khác nhau
mà nhìn chung u và i không đồng pha với nhau. Vậy
dòng điện và điện áp trong các mạch điện khác nhau
như thế nào?
Hoạt động 2 (10 phút): Tìm hiểu mối quan hệ

giữa i và u trong mạch điện xoay chiều
Hoạt động của
GV
Hoạt động của
HS
Kiến thức cơ
bản
- Biểu thức của - Có dạng: i = - Nếu cường
dòng điện xoay
chiều có dạng?
- Chọn điều kiện
ban đầu thích hợp
để  = 0  i =
I
m
cost = I
2
cost

- Ta sẽ đi tìm biểu
thức của u ở hai
đầu đoạn mạch.
- Trình bày kết quả
thực nghiệm và lí
thuyết để đưa ra
biểu thức điện áp
hai đầu mạch.
- Lưu ý: Để tránh
nhầm lẫn, phương
trình điện áp có thể

I
m
cos(t + )





- HS ghi nhận
các kết quả
chứng minh
bằng thực
nghiệm và lí
thuyết.
độ dòng điện
xoay chiều
trong mạch:
i = I
m
cost =
I
2
cost
 điện áp
xoay chiều ở
hai đầu mạch
điện:
u = U
m
cos(t+

)
=
U
2
cos(t+ )

Với  là độ
lệch pha giữa
u và i.
+ Nếu  > 0: u
viết:
u = U
m
cos(t+ 
u/i
)

= U
2
cos(t+ 
u/i
)

sớm pha  so
với i.
+ Nếu  < 0: u
trễ pha || so
với i.
+ Nếu  = 0: u
cùng pha với i.

Hoạt động 3 (10 phút): Tìm hiểu mạch điện
xoay chiều chỉ có điện trở
Hoạt động của
GV
Hoạt động của
HS
Kiến thức cơ
bản
- Xét mạch điện
xoay chiều chỉ có
R.
- Trong mạch lúc
này sẽ có i 
dòng điện này như
- Biến thiên
theo thời gian t
(dòng điện
xoay chiều)

- Theo định
I. Mạch điện
xoay chiều chỉ
có điện trở

~

u
i
R

thế nào?
- Tuy là dòng điện
xoay chiều, nhưng
tại một thời điểm,
dòng điện i chạy
theo một chiều xác
định. Vì đây là
dòng điện trong
kim loại nên theo
định luật Ohm, i
và u tỉ lệ với nhau
như thế nào?
- Trong biểu thức
điện áp u, U
m
và U
là gì?
- Dựa vào biểu
thức của u và i, ta
có nhận xét gì?
luật Ohm
u
i
R





- Điện áp tức

thời, điện áp
cực đại và điện
áp hiệu dụng.
- HS nêu nhận
xét:
+ Quan hệ giữa
I và U.
+ u và i cùng
pha.

- HS phát biểu.
- Nối hai đầu R
vào điện áp
xoay chiều:
u = U
m
cost =
U
2
cost
- Theo định
luật Ohm
cos
2
u U
i t
R R

 
Nếu ta đặt:

U
I
R


thì:
cos
2
i I t


- Kết luận:
1. Định luật
Ohm đối với
mạch điện
xoay chiều:
Sgk
- GV chính xác
hoá các kết luận
của HS.
- Y/c HS phát biểu
định luật Ohm đối
với dòng điện một
chiều trong kim
loại.
2. u và i cùng
pha.
Hoạt động 4 (13 phút): Tìm hiểu về mạch điện
xoay chiều chỉ có tụ điện
Hoạt động của

GV
Hoạt động của
HS
Kiến thức cơ
bản
- GV làm thí
nghiệm như sơ
đồ hình 13.3
Sgk.

- HS quan sát
mạch điện và ghi
nhận các kết quả
thí nghiệm.
+ Tụ điện không
II. Mạch điện
xoay chiều chỉ
có tụ điện
1. Thí nghiệm
- Kết quả:
- Ta có nhận xét
gì về kết quả thu
được?





- Ta nối hai đầu
tụ điện vào một

nguồn điện xoay
chiều để tạo nên
điện áp u giữa
hai bản của tụ
điện.


cho dòng điện
một chiều đi qua.
+ Tụ điện cho
dòng điện xoay
chiều “đi qua”.



- HS theo hướng
dẫn của GV để
khảo sát mạch
điện xoay chiều
chỉ có tụ điện.



- Tụ điện sẽ được
+ Tụ điện
không cho
dòng điện một
chiều đi qua.
+ Dòng điện
xoay chiều có

thể tồn tại
trong những
mạch điện có
chứa tụ điện.
2. Khảo sát
mạch điện
xoay chiều chỉ
có tụ điện




~

u
i
C
A
B

- Có hiện tượng
xảy ra ở các bản
của tụ điện?
- Giả sử trong
nửa chu kì đầu,
A là cực dương
 bản bên trái
của tụ sẽ tích
điện gì?
- Ta có nhận xét

gì về điện tích
trên bản của tụ
điện?
 Độ biến thiên
điện tích q cho
phép ta tính i
trong mạch.
tích điện.

- Bản bên trái
tích điện dương.


- Biến thiên theo
thời gian t.

- HS ghi nhận
cách xác định i
trong mạch.


q
i
t




- Đạo hàm bậc

a. - Đặt điện áp
u giữa hai bản
của tụ điện:
u = U
m
cost =
U
2
cost
- Điện tích bản
bên trái của tụ
điện:
q = Cu =
CU
2
cost

- Giả sử tại
thời điểm t,
dòng điện có
chiều như hình,
điện tích tụ


- Cường độ dòng
điện ở thời điểm
t xác định bằng
công thức nào?
- Khi t và q
vô cùng nhỏ

q
t



trở thành gì?




- Ta nên đưa về
dạng tổng quát i
= I
m
cos(t + )
để tiện so sánh,
nhất của q theo
thời gian.
- HS tìm q’




cos
( )
2
sin

 
  

- HS viết lại biểu
thức của i và u (i
nhanh pha hơn u
điện tăng lên.
- Sau khoảng
thời gian t,
điện tích trên
bản tăng q.
- Cường độ
dòng điện ở
thời điểm t:
q
i
t




- Khi t và q
vô cùng nhỏ
2
dq
i CU sin t
dt

 
  
hay:
cos
2 ( )
2
i CU t

 
 
b. Đặt: I =
UC
–sin



cos







- Nếu lấy pha
ban đầu của i
bằng 0  biểu
thức của i và u
được viết lại như
thế nào?

góc

/2

u
chậm pha hơn i
góc /2)






- So sánh với
định luật Ohm,
có vai trò tương
tự như điện trở R
trong mạch chứa
điện trở.
- Là đơn vị của
điện trở ().
thì cos
2 ( )
2
i I t



 

và u =
U
2
cost
- Nếu lấy pha
ban đầu của i
bằng 0
thì
cos
2
i I t


và cos
2 ( )
2
u U t


 

- Ta có thể
viết:
1
U
I

C

 và đặt
1
C
Z
C



thì:
C
U
I
Z


trong đó Z
C
gọi
là dung kháng

- Z
C
đóng vai trò
gì trong công
thức?

 Z
C
có đơn vị
là gì?
1
C
Z
C


- Dựa vào biểu
thức của u và i,
ta có nhận xét
gì?
- Nói cách khác:
Trong mạch điện
xoay chiều, tụ
1
1
. .
( ) . .
C A s
F s s
V C


 

   
 

 

- Trong mạch
chứa tụ điện,
cường độ dòng
điện qua tụ điện
sớm pha /2 so
với điện áp hai
đầu tụ điện (hoặc
điện áp ở hai đầu
tụ điện trễ pha
/2 so với cường
độ dòng điện).
- Biểu hiện sự
cản trở dòng điện
xoay chiều.

- Từ
1
C
Z
C

 ta
của mạch.

- Định luật
Ohm: (Sgk)
c. So sánh pha
dao động của u

và i
+ i sớm pha
/2 so với u
(hay u trễ pha
/2 so với i).


3. Ý nghĩa của
dung kháng
+ Z
C
là đại
lượng biểu
hiện sự cản trở
điện là phần tử
có tác dụng làm
cho cường độ
dòng điện tức
thời sớm pha /2
so với điện áp
tức thời.
- Dựa vào biểu
thức định luật
Ohm, Z
C
có vai
trò là điện trở
trong mạch chứa
tụ điện  hay
nói cách khác nó

là đại lượng biểu
hiện điều gì?
- Khi nào thì
dòng điện qua tụ
thấy: Khi  nhỏ
(f nhỏ)  Z
C
lớn
và ngược lại.
- Vì dòng điện
không đổi (f = 0)
 Z
C
=   I =
0
dòng điện xoay
chiều của tụ
điện.
+ Dòng điện
xoay chiều có
tần số cao (cao
tần) chuyển
qua tụ điện dễ
dàng hơn dòng
điện xoay
chiều tần số
thấp.
+ Z
C
cũng có

tác dụng làm
cho i sớm pha
/2 so với u.
dễ dàng hơn?


- Tại sao tụ điện
lại không cho
dòng điện không
đổi đi qua?
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 trong sgk.
- Làm bài tập trong sgk.
* RÚT KINH NGHIỆM