Giáo án Vật lý 12 bài 12: Đại cương về dòng điện xoay chiều

CHƯƠNG III
DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU
BÀI 12:

ĐẠI CƯƠNG VỀ DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU

1- MỤC TIÊU CẦN ĐẠT

a. Về kiến thức
- Phát biểu được định nghĩa 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.
- Phát biểu được định nghĩa và viết được biểu thức của I, U.

b. Về kỹ năng
- Viết được biểu thức của công suất tức thời của dòng điện xoay chiều chạy qua
một điện trở.
- Viết được biểu thức tức thời của dòng điện xoay chiều.

c. Về thái độ
- Rèn luyện phong cách làm việc khoa học, độc lập nghiên cứu, tác phong lành
mạnh và có tính tập thể.
2. CHUẨN BỊ

a.Giáo viên
- 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).

- Giáo án, tài liệu tham khảo
b.Học sinh
- Các khái niệm về dòng điện một chiều, dòng điện biến thiên và định luật Jun-lenxơ.
- Các tính chất của hàm điều hoà (hàm sin hay cosin).
- Sách, vở ghi và đồ dùng học tập đúng quy định

3- Tiến trình dạy học
a. Kiểm tra bài cũ: “Không - kết hợp với bài giảng”
– Thay vào đó giáo viên giới thiệu nội dung chính trong chương III
Trong chương III
+ Các tính chất của dòng điện xoay chiều.
+ Các mạch điện xoay chiều cơ bản; mạch R, L, C nối tiếp; ph.pháp giản đồ Frenen.
+ 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.

b. Bài giảng mới
HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN VÀ HỌC SINH

Hoạt động 1: “ Nghiên cứu về dòng điện
xoay chiều”

NỘI DUNG


GV: Yêu cầu hs nhắc lại khái niệm về dòng I- KHÁI NIỆM VỀ DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU
điện một chiều không đổi.
HS: Tại chỗ thực hiện yêu cầu của gv
GV: Dựa vào biểu thức i cho ta biết điều gì?

* Dòng điện xoay chiều: Là dòng điện có
cường độ biến thiên tuần hoàn với thời gian
HS: Thực hiện yêu cầu của gv
theo quy luật của hàm số sin hay cosin, với
GV: Giải thích ý nghĩa các đại lượng có trong dạng tổng quát:
biểu thức
i = I0cos(t + ) (1)
GV : Y/c HS hoàn thành C2.
* i: giá trị của cường độ dòng điện tại thời
+ Hướng dẫn HS dựa vào phương trình tổng
điểm t, được gọi là giá trị tức thời của i
quát: i = I0cos(t + )
(cường độ tức thời).
Từ   2 f 
 T

2
T

* I0 > 0: giá trị cực đại của i (cường độ cực
đại).

2

, f

2

*  > 0: tần số góc.

  2 f 

2
T

GV : Y/c HS hoàn thành C3.

f: tần số của i.

HS : Thực hiện yêu cầu của gv

T: chu kì của i.

GV : Khái quát vấn đề
1.

T T
T 3T
T
 K  K
8 4
2
8
2

2. Khi t 

T
thì i = I0
8


Vậy: i  I mcos(t  )
4

 t = 0  i  I mcos

 Im

4
2

* (t + ): pha của i.
* : pha ban đầu


i = I0cos(t + )
 2 T

I 0  I 0 cos
 
 T 8



 cos(  )  1 cos 0
4




   � rad  chọn    rad
4

4

Hoạt động 2: “ Tìm hiểu nguyên tắc tạo
ra dòng điện xoay chiều”
GV:Thuyết trình như sgk
Xét một cuộn dây dẫn dẹt hình tròn, khép kín,
quay quanh trục cố định đồng phẳng với cuộn
r
dây đặt trong từ trường đều B có phương 
với trục quay.
HS: Lắng nghe và ghi nhớ
II- NGUYÊN TẮC TẠO RA DÒNG ĐIỆN XOAY
CHIỀU

- Xét một cuộn dây dẫn dẹt hình tròn, khép
kín, quay quanh trục cố định đồng phẳng với
r
cuộn dây đặt trong từ trường đều B có
phương  với trục quay.
GV: Em hãy viết biểu thức của từ thông qua
vòng dây (t > 0)
HS: Tại chỗ thực hiện yêu cầu của gv
GV: Sửa sai nếu có
“ = NBScos = NBScost”
HS : Lắng nghe và ghi nhớ

*

*
**
**
** *
** *
**
**
**
**
**
**
**
**
**
**
**
**


GV: Khi từ thông biến thiên theo thời gian thì
trong vòng dây xuất hiện một suất điện động
cảm ứng có giá trị như thế nào?
HS: Tại chỗ trả lời
GV: Nhận xét và khái quát vấn đề
“ e  N B S sin  t Suất điện động cảm ứng
biến thiên điều hòa theo thời gian”
HS: Lắng nghe và ghi nhớ
GV : Nếu vòng dây kín có điện trở R thì
cường độ dòng điện cảm ứng có giá trị như
thế nào ?

HS : Tại chỗ trả lời
GV : Nhận xét và khái quát vấn đề
HS : Ghi nhớ

**
** *
**
**
**
**
**
**
**
**
**
**
**
**
**
**
**
**
**
**
**
**
**
**
**
**

- Giả sử lúc t = 0,  = 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:
e 

d
  '  N B S sin  t
dt

- Nếu cuộn dây kín có điện trở R thì cường
độ dòng điện cảm ứng cho bởi:
GV : Vậy để tạo ra dòng điện xoay chiều dựa
trên cơ sở nào ?

i

N B S
sin  t
R

HS : Trả lời
GV : Nhận xét và khái quát vấn đề
HS : Ghi nhớ

Hoạt động 3: “ Nghiên cứu giá trị hiệu
dụng”

Vậy, trong cuộn dây xuất hiện dòng điện
xoay chiều với tần số góc  và cường độ cực
đại:
I0 

N BS
R

GV: Thuyết trình như sgk
Vậy nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều


Xét đoạn mạch xoay chiều có điện trở R(HV)

B

*
*

*

***

dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ.

•

III – GIÁ TRỊ HIỆU DỤNG

Khi có dòng điện xoay chiều qua đoạn dây
dẫn có điện trở dây dẫn nóng lên có hiệu ứng
tỏa nhiệt Jun- LenXo. Khi đó nhiệt lượng tỏa Cho dòng điện xoay chiều i  I cos( t   )
0
ra trong dây dẫn chính là điện năng tiêu thụ
trong R
chạy qua R, công suất tức thời tiêu thụ trong
R
GV : Thuyết trình về công suất tức thời, công
suất, công suất trung bình trong một chu kì.
p = Ri2 = RI20cos2(t + )
HS : Lắng nghe và ghi nhớ

- Giá trị trung bình của p trong 1 chu kì:

GV : Nếu đặt giá trị cực đại là I :
I2 

I 02
2

Hay I  I 0

Đại lượng I 

- Kết quả tính toán, giá trị trung bình của
công suất trong 1 chu kì (công suất trung
bình):

2

I0
2

p  R I 02 cos 2  t

gọi là cường độ hiệu dụng

1
2

P = p  R I 02

Vậy cường độ hiệu dụng của dòng điện xoay
chiều là gì?
HS: Tại chỗ trả lời
GV: Khái quát và yêu cầu hs học sgk
HS: Nhận nhiệm vụ học tập

- Đưa về dạng giống công thức Jun cho dòng

điện không đổi:
P = RI2

I 02
GV: Ngoài giá trị cường độ hiệu dụng còn có Nếu ta đặt: I 
2
2

một số giá trị khác như cường độ điện trường,
hiệu điện thế, điện tích… cũng là hàm sin hay
cosin của thời gian, nên chúng cũng là các giá
Giá trị hiệu
dụng***********
*********

Giá trị cực
đại***********
******

Hay I 

I0
2


trị hiệu dụng. Nói chung

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, cường độ điện trường, … cũng là hàm
số sin hay cosin của thời gian, với các đại
lượng này

Giá trị hiệu
dụng***********
*********

Giá trị cực
đại***********
******

c. Củng cố - dặn dò:
GV: Hệ thống nội dung bài giảng và nêu câu hỏi củng cố trong sgk
HS : Thực hiện yêu cầu của gv
d. Hướng dẫn học ở nhà :
GV : - Học bài theo câu hỏi sgk và phần ghi nhớ.
- Dặn hs về làm bài tập số 3 đến bài tập 10(66- sgk) và bài tập trong sbt(18,19)
- Đọc trước bài các mạch điện xoay chiều.
HS : Lắng nghe và nhận nhiệm vụ học tập