Vật lí lớp 12 - Tiết: 21 ĐẠI CƯƠNG VỀ DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU docx

Vật lí lớp 12 - Tiết: 21 ĐẠI CƯƠNG VỀ DÒNG
ĐIỆN XOAY CHIỀU
1. Mục tiêu:
a) Về kiến thức:
- Phát biểu được định nghĩa dòng điện xoay
chiều.
- Viết được biểu thức tức thời của dòng điện
xoay chiều.
- Nêu được ví dụ về đồ thị của cường độ
dòng điện tức thời, chỉ ra được trên đồ thị các đại
lượng cường độ dòng điện cực đại, chu kì.
- Giải thích tóm tắt nguyên tắc tạo ra dòng
điện xoay chiều.
- Viết được biểu thức của công suất tức thời
của dòng điện xoay chiều chạy qua một điện trở.
- Phát biểu được định nghĩa và viết được
biểu thức của I, U.
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, chăm chỉ học tập.

2. Chuẩn bị của GV và HS:
a) Chuẩn bị của GV:
- Mô hình đơn giản về máy phát điện xoay
chiều.
- Sử dụng dao động kí điện tử để biểu diễn
trên màn hình đồ thị theo thời gian của cường độ
dòng điện xoay chiều (nếu có thể).
b) Chuẩn bị của HS:

Ôn lại:
- Các khái niệm về dòng điện một chiều,
dòng điện biến thiên và định luật Jun.
- Các tính chất của hàm điều hoà (hàm sin
hay cosin).

3. Tiến trình bài dạy:
* Ổn định lớp: (1 phút)
a) Kiểm tra bài cũ: (0 phút) Kiểm tra trong khi
giảng.
b) Dạy nội dung bài mới:
Hoạt động 1 (1 phút): Giới thiệu về những nội
dung chính trong chương III
- Các nội dung chính trong chương:
+ Các tính chất của dòng điện xoay chiều.
+ Các mạch điện xoay chiều cơ bản; mạch
R, L, C nối tiếp; phương pháp giản đồ Fre-nen.
+ Công suất của dòng điện xoay chiều.
+ Truyền tải điện năng; biến áp.
+ Các máy phát điện xoay chiều; hệ ba pha.
+ Các động cơ điện xoay chiều.
Hoạt động 2 (10 phút): Tìm hiểu các khái niệm
về dòng điện xoay chiều
Hoạt động của
GV
Hoạt động của
HS
Kiến thức cơ
bản
- Dòng điện 1

chiều không đổi là
gì?

 Dòng điện xoay
chiều hình sin.



- Dựa vào biểu
thức i cho ta biết
- Dòng điện
chạy theo một
chiều với cường
độ không đổi.
- HS ghi nhận
định nghĩa dòng
điện xoay chiều
và biểu thức.

- Cường độ dòng
điện tại thời
điểm t.
I. Khái niệm
về dòng điện
xoay chiều
- Là dòng
điện có
cường độ
biến thiên
tuần hoàn với

thời gian theo
quy luật của
hàm số sin
hay cosin,
điều gì?
- Y/c HS hoàn
thành C2.
+ Hướng dẫn HS
dựa vào phương
trình tổng quát: i =
I
m
cos(t + )
Từ
2
2 f
T

 
 


2
T



,
2
f






- Y/c HS hoàn
thành C3.
i = I
m
cos(t + )

cos
2
( )
8
m m
T
I I
T


 


cos cos
( ) 1 0
4


  

C2
a. 5A; 100
rad/s; 1/50s;
50Hz; /4 rad
b. 2
2
A; 100
rad/s; 1/50s;
50Hz; -/3 rad
c. i =
5
2
cos(100t 
) A
 5
2
A; 100
rad/s; 1/50s;
50Hz;   rad
C3
1.
3
8 4 2 8 2
T T T T T
k k
   

2. Khi
8

T
t

thì i
với dạng tổng
quát:
i = I
m
cos(t
+ )
* i: giá trị của
cường độ
dòng điện tại
thời điểm t,
được gọi là
giá trị tức
thời của i
(cường độ
tức thời).
* I
m
> 0: giá
trị cực đại
của i (cường
độ cực đại).

4
rad



 
 chọn
4
rad


 

= I
m

Vậy:
cos
( )
4
m
i I t


 

 t = 0 
cos
4
2
m
m
I
i I


 

*  > 0: tần
số góc.
2
2 f
T

 
 

f: tần số
của i.
T: chu kì
của i.
* (t + ):
pha của i.
* : pha ban
đầu
Hoạt động 3 (15 phút): Tìm hiểu nguyên tắc tạo
ra dòng điện xoay chiều
Hoạt động của
GV
Hoạt động
của HS
Kiến thức cơ bản

- Xét một cuộn - HS theo sự
II. Nguyên tắc
dây dẫn dẹt hình

tròn, khép kín,
quay quanh trục
cố định đồng
phẳng với cuộn
dây đặt trong từ
trường đều
B
r
có
phương  với
trục quay.


- Biểu thức từ
thông qua diện
tích S đặt trong
từ trường đều?


dẫn dắt của
GV để tìm
hiểu nguyên
tắc tạo ra dòng
điện xoay
chiều.

tạo ra dòng điện
xoay chiều
- Xét một cuộn
dây dẫn dẹt hình
tròn, khép kín,
quay quanh trục
cố định đồng
phẳng với cuộn
dây đặt trong từ
trường đều
B
r
có
phương  với trục
quay.

- Giả sử lúc t = 0,






B

r
B
r
B
r
r
n

- Ta có nhận xét
gì về suất điện
động cảm ứng
xuất hiện trong
cuộn dây?




- Ta có nhận xét
gì về về cường
độ dòng điện
xuất hiện trong
cuộn dây?




 = NBScos
với
( , )
B n



r
r

  biến
thiên theo thời
gian t.

- Suất điện
động cảm ứng
biến theo theo
thời gian.




- Cường độ
dòng điện biến

= 0
- Lúc t > 0   =
t, từ thông qua
cuộn dây:
 = NBScos =
NBScost
với N là số vòng
dây, S là diện tích
mỗi vòng.
-  biến thiên

theo thời gian t
nên trong cuộn
dây xuất hiện suất
điện động cảm
ứng:
d
e NBS sin t
dt
 

  
- Nếu cuộn dây
 Nguyên tắc
tạo ra dòng điện
xoay chiều?
- Thực tế ở các
máy phát điện
người ta để cuộn
dây đứng yên và
cho nam châm
(nam châm điện)
quay trước cuộn
dây đó. Ở nước
ta f = 50Hz.
thiên điều hoà
 trong cuộn
dây xuất hiện
dòng điện
xoay chiều.

- Dùng máy
phát điện xoay
chiều, dựa vào
hiện tượng
cảm ứng điện
từ.
kín có điện trở R
thì cường độ dòng
điện cảm ứng cho
bởi:
NBS
i sin t
R



Vậy, trong cuộn
dây xuất hiện
dòng điện xoay
chiều với tần số
góc  và cường
độ cực đại:
m
NBS
I
R


Nguyên tắc: dựa
vào hiện tượng

cảm ứng điện từ.
Hoạt động 4 (13 phút): Tìm hiểu về giá trị hiện
dụng
Hoạt động của
GV
Hoạt động của
HS
Kiến thức cơ
bản
- Dòng điện xoay
chiều cũng có tác
dụng nhiệt như
dòng điện một
chiều.



- Ta có nhận xét gì
về công suất p?
 do đó có tên
công suất tức thời.



- HS ghi nhận
giá trị hiệu
dụng của dòng
điện xoay
chiều.

- p biến thiên
tuần hoàn theo
thời gian.





III. Giá trị
hiệu dụng
- Cho dòng
điện xoay
chiều i =
I
m
cos(t + )
chạy qua R,
công suất tức
thời tiêu thụ
trong R
p = Ri
2
=
RI
2
m
cos
2
(t +

)
- Giá trị trung
bình của p

trong 1 chu kì:
cos
2 2
m
p RI t


- Kết quả tính
toán, giá trị
trung bình của
công suất trong
1 chu kì (công
suất trung
bình):
2
1
2
m
P p RI
 
- Đưa về dạng
giống công
thức Jun cho
dòng điện
không đổi:

P = RI
2

Nếu ta đặt:



- Cường độ hiệu
dụng là gì?
- Do vậy, biểu thức
hiệu điện thế hiệu
dung, suất điện
động hiệu dụng
cho bởi công thức
như thế nào?
- Lưu ý: Sử dụng
các giá trị hiệu
dụng đa số các
công thức đối với
AC sẽ có dùng
dạng như các công
thức tương ứng

- HS nêu định
nghĩa.
2
m
U
U 
,

2
m
E
E 

2
2
2
m
I
I 
Thì
2
m
I
I 

I: giá trị hiệu
dụng của
cường độ dòng
điện xoay
chiều (cường
độ hiệu dụng)
* Định nghĩa:
(Sgk)
2. Ngoài ra,
đối với dòng
điện xoay
chiều, các đại
lượng như hiệu

điện thế, suất
điện động,
của DC.
+ Các số liệu ghi
trên các thiết bị
điện là các giá trị
hiệu dụng.
+ Các thiết bị đo
đối với mạch điện
xoay chiều chủ yếu
cũng là đo giá trị
hiệu dụng.
cường độ điện
trường, …
cũng là hàm số
sin hay cosin
của thời gian,
với các đại
lượng này





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 sgk.
- Làm bài tập sbt.
Giá tr

ị
hiệu dụng
Giá trị cực đại
2


=


* RÚT KINH NGHIỆM