BÀI 36 + 37 : DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU VẬT DẪN CÓ ĐIỆN TRỞ THUẦN TRONG MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU CÁC GIÁ TRỊ HIỆU DỤNG pptx

BÀI 36 + 37 : DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU
VẬT DẪN CÓ ĐIỆN TRỞ THUẦN TRONG MẠCH ĐIỆN
XOAY CHIỀU CÁC GIÁ TRỊ HIỆU DỤNG
I / MỤC TIÊU :
 Nắm được khái niệm dòng điện xoay chiều và hiệu điện thế xoay chiều.
Biết cách xác định độ lệch pha giữa dòng điện và hiệu điện thế xoay chiều
theo biểu thức hoặc theo đồ thị biểu diễn chúng.
 Hiểu các đặc điểm của đoạn mạch xoay chiều chỉ có điện trở thuần.
 Nắm được các giá trị hiệu dụng và cách tính công suất tỏa nhiệt của dòng
điện xoay chiều.
II / CHUẨN BỊ :
1 / Giáo viên :
 Dao động kí điện tử hai chùm tia.
 Nguồn điện xoay chiều.
 Một điện trở thuần và một đoạn mạch xoay chiều bất kì ( có thể
gồm một điện trở thuần và một cuộn dây mắc nối tiếp ).
2 / Học sinh :
Xem lại kiến thức hiện tượng cảm ứng điện từ.
III / GỢI Ý VỀ TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY  HỌC :

Hoạt động của học sinh Hoạt động của giáo viên
Hoạt động 1 :
HS : Quan sát mô hình hoặc hình vẽ 36.1
HS : Cho khung dây quay với vận tốc
vừa phải để HS thấy kim vôn kế dao
động sang phải rồi sang trái một cách
tuần hoàn.
HS : e = E
0
cos (  t + 
0

)


HS : T =
2


, f =
2





Hoạt động 2 :
HS : Có cùng tần số với lực cưỡng bức.

HS : Dao động điện cưỡng bức trong
mạch có cùng tần số với tần số dao động
của nguồn.
HS : u và i biến đổi điều hòa cùng tần số

nhưng lệch pha với nhau.

GV : GV có thể dùng mô hình máy
phát điện xoay chiều có nối với một
vôn kế nhạy để minh họa cho nguyên
tắc tạo suất điện động xoay chiều.
GV : Theo định luật cảm ứng điện từ,
trong khung dây xuất hiện một suất

điện động xoay chiều được xác định
như thế nào ?
GV : GV yêu cầu HS nhắc lại các
công thức tính chu kì và tần số của dao
động điều hòa để vận dụng nó cho dao
động điện.

GV : Đặc điểm cơ bản của dao động
cưỡng bức trong cơ học là gì ?
GV : Dao động điện cưỡng bức trong
mạch có đặc điểm gì ?

GV : Hướng dẫn học sinh quan sát
HS : u = U
o
cos( t + 
1
)
i = I
o
cos( t + 
2
)
HS : Giá trị dương của dòng điện chính
là chiều tính hiệu điện thế.


HS : Nêu định nghĩa hiệu điện thế xoay
chiều.
HS : Nêu định nghĩa cường độ dòng điện

xoay chiều.
HS : Vẽ u và 
1

HS : Vẽ i và 
2
HS : Vẽ góc 
HS :  = 
1
 
2


Hoạt động 3 :
HS : I =
R
U


HS : u = U
o
cost

hình ảnh bằng dao động kí hoặc quan
sát đồ thị. GV : Viết biểu thức hiệu
điện thế và cường độ dòng điện xoay
chiều ?
GV : Về biểu thức của dòng điện và
hiệu điện thế, cần cho HS thấy rõ các
đại lượng tức thời là các giá trị đại số

được viết theo một quy ước dấu cụ thể.

GV : Hiệu điện thế xoay chiều là gì ?

GV : Cường độ dòng điện xoay chiều
là gì

GV : Hướng dẫn vẽ giãn đồ vectơ biểu
diễn u và I trên cùng một hệ trục từ đó
rèn luyện HS tìm độ lệch pha giữa
dòng điện và hiệu điện thế.
GV : Độ lệch pha  được xác định
như thế nào ?
GV : Vi
ết biểu thức định luật Ohm
cho đoạn mạch có R đối với dòng điện
HS : i =
cos cos
o
o
U
u
t I t
R R
 
 

HS : Cùng pha

HS : I

0
=
R
U
0


Hoạt động 4 :
HS : i = I
0
cos t

HS : p = Ri
2
= R
2
o
I
cos
2
t

HS : p =
2 2
cos 2
2 2
o o
RI RI
t



HS : Một không đổi và một biến đổi điều
hòa theo thời gian.
HS : P =
2
2
o
RI

HS : I =
2
o
I

HS : Nêu định nghĩa.

một chiều ?
GV : Viết biểu thức hiệu điện thế xoay
chiều ở hai đầu đoạn mạch chứa R ?
GV : Trong từng khoảng thời gian rất
nhỏ, hiệu điện thế và cường độ dòng
điện coi như không đổi, ta có thể áp
dụng định luật Ohm như đối với dòng
điện không đổi ?
GV : Dòng điện trên điện trở thuần R
biến thiên như thế nào so với hiệu điện
thế giữa hai đầu đoạn mạch ?
GV : Biên độ được xác định như thế
nào ?

GV : Viết biểu thức cường độ dòng
điện chạy qua đoạn mạch có điện trở
thuần R ?
GV : Viết biểu thức công suất tỏa
nhiệt tức thời ?
GV : Hướng dẫn học sinh biến đổi
biểu thức ?
GV : Nêu nhận xét đặc điểm 2 số hạng
trên ?
GV : Công suất tỏa nhiệt trung bình
của dòng điện trong thời gian  ?
GV : Hướng dẫn học sinh đi tới biểu
thức cường độ dòng điện hiệu dụng ?
GV : Định nghĩa cường độ dòng điện
hiệu dụng ?
GV : Giới thiệu ampere kế và volt kế ?



IV / NỘI DUNG :
1. Suất điện động xoay chiều
Cho một khung dây có diện tích S quay đều với vận tốc góc  quanh một
trục vuông góc với các đường sức của một từ trường đều có cảm ứng từ
B

. Theo
định luật cảm ứng điện từ, suất điện động biến đổi điều hòa theo thời gian :
e = E
o
cos(t + 

o
) (36.1)
Đó là suất điện động xoay chiều, chu kì và tần số biến đổi của suất điện
động T =
2


, f =
2



2. Hiệu điện thế xoay chiều. Dòng điện xoay chiều
u = U
o
cos(t + 
1
) (36.2)
i = I
o
cos(t + 
2
) (36.3)
Hiệu điện thế biến đổi điều hòa theo thời gian gọi là hiệu điện thế xoay
chiều.
Dòng điện có cường độ biến đổi điều hòa theo thời gian gọi là dòng điện
xoay chiều.
Độ lệch pha của hiệu điện thế xoay chiều đối với dòng điện xoay chiều là 
= 
1

-


2

3. Vật dẫn có điện trở thuần trong mạch điện xoay chiều.

Hình 36.3 Đoạn mạch chỉ có điện trở thuần
Đặt một hiệu điện thế xoay chiều u = U
o
cost vào hai đầu đoạn mạch chỉ
có một điện trở thuần R. Áp dụng định luật Ôm
i =
cos cos
o
o
U
u
t I t
R R
 
 
Như vậy, dòng điện trên điện trở thuần biến thiên đồng pha với hiệu điện
thế giữa hai đầu đoạn mạch và có biên độ xác định bởi :
I
o
=
o
U
R

(36.4)

Hình 36.4 Giản đồ vectơ cho đoạn mạch chỉ có điện trở thuần
4. Các giá trị hiệu dụng
Cho dòng điện xoay chiều có cường độ i = I
o
cost chạy qua đoạn mạch chỉ
có điện trở thuần R. Công suất tỏa nhiệt tức thời có biểu thức :
p = Ri
2
= R
2
o
I
cos
2
t
p =
2 2
cos 2
2 2
o o
RI RI
t


Công suất tỏa nhiệt trung bình của dòng điện trong thời gian  là
P =
2
2

o
RI
(36.5)
Nhiệt lượng tỏa ra trong thời gian  là :
Q =
2
2
o
RI


Cho dòng điện không đổi cường độ I chạy qua điện trở nói trên trong cùng
thời gian  sao cho nhiệt lượng tỏa ra cũng bằng Q, nghĩa là
Q = RI
2
 (36.6)
I =
2
o
I
(36.7)
Cường độ hiệu dụng của dòng điện xoay chiều bằng cường độ của một
dòng điện không đổi, mà khi cho hai dòng điện đó lần lượng đi qua cùng một điện
trở trong những khoảng thời gian bằng nhau đủ dài thì tỏa ra những nhiệt lượng
bằng nhau.
Tương tự suất điện động hiệu dụng
E =
2
o
E

(36.8)
Và hiệu điện thế hiệu dụng
U =
2
o
U
(36.9)

V / CỦNG CỐ VÀ DẶN DÒ :
Trả lời câu hỏi 1, 2, 3 và làm bài tập 1, 2
Xem bài 38