Giáo án Vật lý 12 bài 19: Thực hành: Khảo sát mạch điện xoay chiều có R,L,C mắc nối tiếp

BÀI 19
THỰC HÀNH: KHẢO SÁT ĐOẠN MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU
CÓ R, L, C MẮC NỐI TIẾP
I. MỤC TIÊU
1. Kiến thức:
- Phát biểu và viết được các công thức tính cảm kháng, dung kháng, tổng trở,
cường độ dòng điện hiệu dụng I, hệ số công suất cosϕ trong đoạn mạch điện
xoay chiều có R, L, C mắc nối tiếp.
- Vận dụng phương pháp giản đồ Fre-nen để biểu diễn các điện áp trong các loại
đoạn mạch điện xoay chiều mắc nối tiếp.
2. Kĩ năng:
- Sử dụng được đồng hồ đa năng hiện số để đo điện áp xoay chiều: lựa chọn
đúng phạm vi đo, đọc đúng kết quả đo, xác định đúng sai số đo.
- Vận dụng được phương pháp giản đồ Fre-nen để xác định L, r của ống dây,
điện dung C của tụ điện, góc lệch ϕ giữa cường độ dòng điện i và điện áp u ở
từng phần tử của đoạn mạch.
3. Thái độ: Trunng thực, khách quan, chính xác và khoa học.
II. CHUẨN BỊ
1. Giáo viên:
- Nhắc HS tìm hiểu nội dung bài thực hành, ôn lại các kiến thức liên quan về
dòng điện xoay chiều, đặc biệt và phương pháp giản đồ Fre-nen.
- Trả lời câu hỏi trong phần “Tóm tắt lí thuyết” để định hướng việc thực hành.
- Chuẩn bị đủ và kiểm tra cận thận các dụng cụ cần cho từng nhóm thực hành.
- Tiến hành lắp thử mạch, đo, vẽ giản đồ theo nội dung bài thực hành trong Sgk
để phát hiện các điểm cần điều chỉnh và rút ra các kinh nghiệm cần lưu ý.


- Lập danh sách các nhóm thực hành gồm 3 - 4 HS.
2. Học sinh: Trước ngày làm thực hành cần:
- Đọc bài thực hành để định rõ mục đích và quy trình thực hành.
- Trả lời câu hỏi phần Tóm tắt lí thuyết để định hướng việc thực hành.

- Trả lời câu hỏi ở cuối bài để biết cách dùng đồng hồ đa năng hiện số và luyện
cách vẽ giản đồ Fre-nen.
- Chuẩn bị 1 compa, 1 thước 200mm và 1 thước đo góc và lập sẵn ba bảng để
ghi kết quả theo mẫu ở phần báo cáo thực hành trong Sgk.
III. HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC
Hoạt động 1 ( phút): Kiểm tra bài cũ.

I- Mạch dao động
1. Một cuộn cảm có độ tự cảm L mắc
nối tiếp với một tụ điện có điện dung C
thành một mạch điện kín gọi là mạch
dao động

C

L

- Muốn cho mạch dao động hoạt động
thì ta tích điện cho tụ điện rồi cho nó
phóng điện trong mạch (Hình 31.3)

Hình 31.2

ξ

+
‫׀‬

C

+

q

L


Hình 31.3
II- DAO ĐỘNG ĐIỆN TỪ TRONG II- DAO ĐỘNG ĐIỆN TỪ TRONG MẠCH
MẠCH DAO ĐỘNG
DAO ĐỘNG
HĐ2: Định luật biến thiên điện tích
1. Định luật biến thiên điện tích cúa tụ điện và
cúa tụ điện và cường độ dòng điện cường độ dòng điện trong một mạch dao động lí
trong một mạch dao động lí tưởng
tưởng
GV:
+ C1: Có thể coi đường cong trên màn
hình dao động kí điện tử (H.31.4b) cho
biết sự phụ thuộc của đại lượng của đại
lượng vật lí nào của mạch dao động
theo thời gian? Qua đó có thể nói gì về
sự phóng điện của tụ điện trong mạch?

+ C2: Hãy vẽ đồ thị biểu diễn các hàm
số q(t) và i(t) ở các phương trình (31.2’)
và (31.4) trên cùng một hệ trục.
=> Kết luận:

Điện tích qA của bản tụ và cường độ dòng điện i

trong mạch dao động biến thiên điều hòa theo thời
gian; i lệch pha π/2 so với qA.

HĐ3. Định nghĩa dao động điện từ

2. Định nghĩa dao động điện từ

GV: Hãy chứng minh E tỉ lệ thuận với q
và B tỉ lệ thuận với i.
Sự biến thiên tuần hoàn của cường độ điện trường
và từ cảm trong mạch dao động được gọi là dao
động điện từ.
HĐ4. Chu kì và tần số dao động riêng 3. Chu kì và tần số dao động riêng của mạch dao
của mạch dao động
động
GV: Chu kì và tần số của dao động điện - Công thức tính chu kì (hoặc tần số) dao động riêng


từ trong mạch dao động gọi là Chu kì và của mạch dao động gọi là công thức Tôm-xơn
tần số dao động riêng của mạch dao (Thomson):
động.
2π
T=

= 2π LC

ω

và
f =

1
2π LC

III- NĂNG LƯỢNG ĐIỆN TỪ

III- NĂNG LƯỢNG ĐIỆN TỪ

HĐ5: Định nghĩa:

1: Định nghĩa: Tổng năng lượng điện trường tức
thời trong tụ điện và năng lượng từ trường tức thời
trong cuộn cảm của mạch dao động gọi là năng
lượng điện từ.

HĐ6: Biểu thức của năng lượng điện 2: Biểu thức của năng lượng điện từ
từ
- Biểu thức của năng lượng điện trường tức thời
trong tụ điện là:

- Biểu thức của năng lượng từ trường tức thời trong
cuộn cảm là:

- Từ 2 hệ thức trên ta có:

- Năng lượng điện từ trong mạch dao động sẽ là:

=> Vậy năng lượng điện từ của một mạch dao động lí
tưởng được bảo toàn. Nó đúng bằng năng lượng mà ta
đã cung cấp cho tụ điện lúc đầu.

3. So sánh dao động điện từ với dao động cơ


Người ta thường so sánh sự biến đổi năng lượng
trong mạch dao động và trong con lắc đơn:
+ Thế năng Wt của con lắc với năng lượng điện
trường Wđt của mạch dao động.
+ Động năng Wđ của con lắc với năng lượng từ
trường Wtt của mạch dao động.
Bảng 31.1
Thời gian Mạch
(t)
động
t=0

dao Con
đơn

lắc

Wđt

Wtt

Wt

Wđ

max

0

max

0

0t=
t=
Kết luận:
- Mạch dao động gồm một tụ điện mắc nối tiếp với một cuộn cảm. Mạch dao động
lý tưởng có điện trở bằng không.
- Điện tích của tụ điện và cường độ dòng điện trong mạch dao động biến thiên điều
hòa theo thời gian.
- Sự biến thiên tuần hoàn của cường độ điện trường và từ cảm trong mạch dao
động gọi là dao động điện từ.
- Công thức Tôm-xơn về chu kì dao động điện từ riêng của mạch:
- Năng lượng điện từ của mạch dao động là tổng của năng lượng điện trường trong
tụ điện và năng lượng từ trường trong cuộn cảm. Nó được bảo toàn.
IV. RÚT KINH NGHIỆM