Vật lý 12 Phân ban: BÀI 38 : TỤ ĐIỆN TRONG MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU pps

BÀI 38 : TỤ ĐIỆN TRONG MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU

I / MỤC TIÊU :
 Hiểu các tác dụng của tụ điện trong mạch điện xoay chiều.
 Nắm được khái niệm dung kháng. Biết cách tính dung kháng và vẽ giản đồ
vectơ cho đoạn mạch chỉ có tụ điện.
II / CHUẨN BỊ :
Nên chuẩn bị tụ có dung kháng cùng bậc độ lớn với điện trở của đèn để dễ
quan sát hiện tượng đèn sáng lên khi thay tụ bởi dây dẫn. Nếu không có dao động
kí hai chùm tia thì GV cần vẽ trước đồ thị biểu diễn hiệu điện thế và cường độ
dòng điện qua tụ theo thời gian trên giấy to hoặc trên bảng.
III / GỢI Ý VỀ TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY  HỌC :

Hoạt động của học sinh Hoạt động của giáo viên
Hoạt động 1 :
HS : Học sinh mắc mạch điện.

HS : Đèn sáng.

HS : Dòng điện.

GV : Hướng dẫn học sinh cách mắc sơ
đồ như hình 38.1
GV : Sau khi đóng khóa K ta thấy đèn
như thế nào ?
GV : Hiện tượng này chứng tỏ trong

HS : Sáng hơn.

HS : Tụ điện có tác dụng cản trở đối với
dòng điện xoay chiều.

HS : u và i biến thiên điều hòa cùng tần
số và lệch pha /2 đối với hiệu điện thế.
Hoạt động 2 :
HS : u = U
o
sint

HS : q = Cu = CU
o
sint.

HS : i =
( sin )
o
d
CU t
dt


CU
o
cost
Hay i = I
o
cost (38.2)
Với I
o
= CU
o
là biên độ của

dòng điện qua tụ điện.
HS : u = U
o
sint = U
o
cos(t -
2

)
HS :
2


mạch xuất hiện cái gì ?
GV : Nếu tụ điện bằng dây dẫn thì độ
sáng của đèn như thế nào ?
GV : Hiện tượng này chứng tỏ điều gì ?

GV : Hướg dẫn học sinh quan sát dao
động ký điện tử ?

GV : Viết biểu thức hiệu điện thế giữa
hai bản của tụ điện ?
GV : Viết biểu thức điện tích tức thời
trên bản của tụ điện nối vào điểm M ?
GV : Với quy ước : u > 0 nếu điện thế
của điểm M lớn hơn điện thế của điểm
N, i > 0 nếu dòng điện chạy từ M đến
N. Hãy tìm biểu thức của cường độ
dòng điện trong mạch ?

GV : Hướng dẫn học sinh biến đổi biểu
thức hiệu điện thế giữa 2 bản của tụ
điện ?
Hoạt động 3 :
HS : Bằng 0


HS : 
2



HS : Học sinh tự vẽ giãn đồ vectơ.

Hoạt động 4 :
HS : Giống nhau.


HS : R
HS : Cản trở dòng điện
GV

:
So sánh pha của u và i ?

GV : Tại thời điểm t = 0, vectơ quay

I

biểu diễn cường độ dòng điện i =

I
o
cost hợp với trục Ox một góc bao
nhiêu ?
GV : Tại thời điểm t = 0, vectơ quay

C
U biểu diễn hiệu điện thế u =
U
o
cos(t -
2

) hợp với trục Ox một góc
bao nhiêu ?

GV : Em hãy so sánh biểu thức định
luật Ôm cho đoạn mạch một chiều chỉ
có điện trở R ?
GV : Vai trò của Z
C
giống đại lượng
nào ?
GV : Nêu ý nghĩa của Z
C
?

IV / NỘI DUNG :
1. Thí nghiệm

Hình 38.1 Sơ đồ thí nghiệm nghiên cứu tác dụng của tụ điện trong mạch điện xoay
chiều
2. Giá trị tức thời của cường độ dòng điện và hiệu điện thế
Giả sử giữa hai bản tụ điện M và N có hiệu điện thế xoay chiều :
u = U
o
sint (38.1)
Điện tích trên bản M ở thời điểm t là :
q = Cu = CU
o
sint.
Quy ước chiều dương của dòng điện là chiều từ A tới B thì i =
dq
dt
do đó :
i =
( sin )
o
d
CU t
dt


CU
o
cost
hay i = I
o
cost (38.2)
với I

o
= CU
o
là biên độ của dòng điện qua tụ điện.
Vì u = U
o
sint = U
o
cos(t -
2

) nên ta thấy dòng điện qua tụ điện sớm pha
2

đối với hiệu điện thế.
3. Giản đồ vectơ
Như vậy, trên giản đồ vectơ cho đoạn mạch chỉ có tụ điện, vectơ
U

lập với
vectơ
I

một góc
2

theo chiều âm (xem Hình 38.4)

Hình 38.4 Giản đồ vectơ cho đoạn mạch chỉ có tụ điện và pha ban đầu của dòng
điện bằng không

4. Định luật Ôm cho đoạn mạch có tụ điện. Dung kháng.
Chia hai vế của biểu thức I
o
= CU
o
cho
2
ta có :
I = U
Nếu đặt
Z
C
=
1
C

(38.3)
Thì :
I =
C
U
Z
(38.4)
Đối với dòng điện xoay chiều tần số góc , đại lượng Z
C
giữ vai trò tương tự
như điện trở đối với dòng điện không đổi và được gọi là dung kháng của tụ điện.
Đơn vị của dung kháng cũng là đơn vị của điện trở.
V / CỦNG CỐ VÀ DẶN DÒ :
Trả lời câu hỏi 1, 2, 3 và làm bài tập 1, 2

Xem bài 39