Vật lý 12 Phân ban: BÀI 41 : CÔNG SUẤT CỦA DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU HỆ SỐ CÔNG SUẤT ppt

BÀI 41 : CÔNG SUẤT CỦA DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU
HỆ SỐ CÔNG SUẤT

I / MỤC TIÊU :
 Nắm được đặc điểm của công suất tức thời, công suất trung bình và khái
niệm hệ số công suất.
 Biết cách tính công suất của dòng điện xoay chiều.
II / CHUẨN BỊ :
1 / Giáo viên :
Đồng hồ điện
2 / Học sinh :
Xem lại giản đồ vectơ của các bài 36 + 37 + 38 + 39, các biểu thức bài
40 và công thức lượng giác tích thành tổng.
II / GỢI Ý VỀ TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY – HỌC :

Hoạt động của học sinh Hoạt động của giáo viên
Hoạt động 1 :
HS : i = I
o
cost


GV : Viết biểu thức cường độ dòng
điện qua mạch ?
GV : Viết biểu thức hiệu điện thế ở hai
HS : u = U
o
cos(

t +


)

HS : p = ui = U
o
I
o
cost.cos(t + ).
HS : p = UIcos + UIcos(2t + )

Hoạt động 2 :
HS : P =
W
t



HS : Công suất trung bình trong một
chu kỳ .

HS : UIcos

HS : Bằng 0

HS : P = UIcos

Hoạt động 3 :
HS : Hệ số công suất.
HS : Bằng 0
đầu đoạn mạch ?

GV : Viết biểu thức công suất tức thời ?

GV : Hướng dẫn học sinh biến đổi biểu
thức công suất tức thời ?

GV : GV thông báo định nghĩa công
suất trung bình ?
GV : So sánh các công suất trung bình
tính trong thời gian t = T và tính trong
thời gian t >> T ?
GV : Giá trị trung bình của số hạng thứ
nhất trong biểu thức ?
GV : Giá trị trung bình của số hạng thứ
hai trong biểu thức ?
GV : Công suất của dòng điện xoay
chiều trong mạch ?

GV : Giới thiệu ý nghĩa vật lý của cos
?
GV : Đối với đoạn mạch chỉ có cuộn

HS : Bằng 0

HS : cos =
R
Z

HS : cos = 1

cảm thì cos


có giá trị như thế nào ?
GV : Đối với đoạn mạch chỉ có tụ điện
thì cos có giá trị như thế nào ?
GV : Viết biểu thức xác định hệ số công
suất cos ?
GV : Đối với đoạn mạch RLC xảy ra
hiện tượng cộng hưởng thì cos có giá
trị như thế nào ?

IV / NỘI DUNG :
1. Công suất tức thời
Xét một đoạn mạch xoay chiều có dòng điện i = I
o
cost chạy qua. Hiệu điện
thế giữa hai đầu đoạn mạch u = U
o
cos(t + ). Công suất tức thời :
p = ui = U
o
I
o
cost.cos(t + ).
Thay U
o
= U
2
, I
o
= I

2

p = UIcos + UIcos(2t + ) (41.1)
2. Công suất trung bình
Công suất trung bình của dòng điện tính trong một khoảng thời gian t.
P =
W
t


(41.2)
Nếu t = T thì P là công suất trung bình trong một chu kì. Nếu t >> T thì
công suất trung bình tính được cũng bằng công suất trung bình trong một chu kì.
Để tính công suất P, ta hãy tính giá trị trung bình của từng số hạng trong vế
phải của biểu thức (41.1). Số hạng thứ nhất không phụ thuộc thời gian nên sau khi
lấy trung bình vẫn có giá trị không đổi, đó là UIcos. Số hạng thứ hai là hàm tuần
hoàn dạng sin của thời gian với chu kì T’ =
2
T
, nên giá trị trung bình của nó trong
thời gian T sẽ bằng không.
Công suất của dòng điện xoay chiều
P = UIcos (41.3)
3. Hệ số công suất
Đối với đoạn mạch chỉ có cuộn cảm thuần
2


 


 
 
, hoặc chỉ có tụ điện
2


 
 
 
 
, thì cos = 0, công suất P = 0. Các đoạn mạch này không tiêu thụ điện
năng.
Đối với đoạn mạch RLC nối tiếp
cos =
2
RI RI
UI ZI

cos =
R
Z
(41.4)
Nếu trong đoạn mạch xảy ra cộng hưởng hoặc đoạn mạch chỉ có điện trở
thuần thì  = 0, cos = 1.
Với cùng một hiệu điện thế U và cường độ dòng điện I, nếu đoạn mạch có
cos càng lớn thì công suất của dòng điện càng lớn. Nếu cos nhỏ, để công suất
cũng vẫn bằng P, hiệu điện thế là U thì cường độ dòng điện I =
cos
P
U


phải có giá
trị lớn. Khi đó dây dẫn phải làm to hơn, hao phí vì nhiệt tỏa ra trên dây dẫn lớn
hơn. Đó là điều ta cần tránh.
V / CỦNG CỐ VÀ DẶN DÒ :
Trả lời câu hỏi 1, 2, 3 và làm bài tập 1, 2
Xem bài 42