Giáo án Vật lý 12 bài 15: Công suất điện tiêu thụ của mạch điện xoay chiều. Hệ số công suất

Bài 15: CÔNG SUẤT ĐIỆN TIÊU THỤ CỦA MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU
HỆ SỐ CÔNG SUẤT
I. MỤC TIÊU
1. Kiến thức:
- Phát biểu được định nghĩa và thiết lập được công thức của công suất trung bình
tiêu thụ trong một mạch điện xoay chiều.
- Phát biểu được định nghĩa của hệ số công suất.
- Nêu được vai trò của hệ số công suất trong mạch điện xoay chiều.
2. Kĩ năng: - Vận dụng được công thức của hệ số công suất đối với mạch RLC
nối tiếp.
3. Thái độ:
II. CHUẨN BỊ
1. Giáo viên:
2. Học sinh: Ôn lại các kiến thức về mạch RLC nối tiếp.
III. HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC
1. Ổn định lớp:
2. Kiểm tra bài cũ:
- Nêu tính chất chung của mạch điện xoay chiều mắc nối tiếp.
- Viết được công thức tính tổng trở.
- Viết được công thức định luật Ôm cho đoạn mạch xoay chiều có R, L, C mắc
nối tiếp.
- Nêu được đặc điểm của đoạn mạch có R, L, C nối tiếp khi xảy ra hiện tượng
cộng hưởng điện.
3. Bài mới :


Hoạt động 1: Tìm hiểu công suất của mạch điện xoay chiều
Hoạt động của GV
- Biểu thức tính công suất điện tiêu thụ trong
mạch điện không đổi là gì?

Hoạt động của HS
U2
P  RI 
 UI
R
2

- Xét mạch điện xoay chiều như hình vẽ.
- Tại một thời điểm t, i trong mạch chạy theo
1 chiều nào đó  xem tại thời điểm t, dòng
điện trong mạch là dòng 1 chiều  công suất
tiêu thụ trong mạch tại thời điểm t?

p = ui
1
[cos(   )
2
 cos(   )]

cos .cos 

- Giá trị trung bình của công suất điện trong 1
chu kì:
P  p  UI �
cos  cos(2t   )�
�
�

- Trong đó cos có giá trị như thế nào?
- Còn cos(2 t   ) là một hàm tuần hoàn của t,

với chu kì bao nhiêu?
- Trong từng khoảng thời gian T/2 hoặc T,
hàm cos(2t + ) luôn có những giá trị bằng
nhau về trị tuyệt đối, nhưng trái dấu tại thời
điểm t, t + T/4

- Vì cos không đổi nên cos  cos
- Chu kì

2 T
2
 (T 
)
2 2


�
�
�
�
T
2T
cos �
2 (t  )   � cos �
(2t 
)  �
4
4
�
�

�
�
 cos(2t     )  cos(2t   )

 Vậy cos(2 t   )  0

 P = UIcos

Hoạt động 2: Tìm hiểu về hệ số công suất
Hoạt động của GV

Hoạt động của HS


- Hệ số công suất có giá trị trong khoảng
nào?
- Y/c HS hoàn thành C2.

- Vì || không vượt quá 900 nên 0  cos  1.
- Chỉ có L: cos = 0
- Gồm R nt L: cos 

R
R2   2L

P = UIcos với cos > 0
I

P
UI cos

- Các thiết bị tiêu thụ điện trong nhà máy
 có L  i nói chung lệch pha  so với u.
P2 1
2
Php  rI  r 2
Khi vận hành ổn định P trung bình giữ
U cos 2
không đổi  Công suất trung bình trong
- Nếu cos nhỏ  Php sẽ lớn, ảnh hưởng đến
các nhà máy?
sản xuất kinh doanh của công ti điện lực.
- Nếu r là điện trở của dây dẫn  công
suất hao phí trên đường dây tải điện?
 Hệ số công suất ảnh hưởng như thế
nào?
- Nhà nước quy định: cos  0,85
- Giả sử điện áp hai đầu mạch điện là:
u=U

2 cost

- Cường độ dòng điện tức thời trong mạch:
i=I

2 cos(t+

)

- Định luật Ôm cho đoạn mạch có biểu

thức?
- Mặt khác biểu thức tìm ?

U

I

R2  ( L 

tan 

1
C
R

L 

1 2
)
C



U
Z


cos 

- Từ đây ta có thể rút ra biểu thức cos?

- Có nhận xét gì về công suất trung bình
tiêu thụ trong mạch?

R
Z

- Bằng công suất toả nhiệt trên R.

IV.CỦNG CỐ: Qua bài này chúng ta cần nắm được
- Định nghĩa và thiết lập được công thức của công suất trung bình tiêu thụ trong
một mạch điện xoay chiều.
- Phát biểu được định nghĩa của hệ số công suất.
- Vai trò của hệ số công suất trong mạch điện xoay chiều.
V.DẶN DÒ:
- Về nhà học bài và xem trước bài mới


- Về nhà làm được các bài tập trong Sgk và sách bài tập
VI. RÚT KINH NGHIỆM