Giáo án K.12 cơ bản_chương 3.

Ngày soạn: 15_10_2008
Tiết 21. Bài 1.
 Mục tiêu:
1. Kiến thức:
_ Phát biểu được định nghĩa dòng điện xoay chiều.
_ Viết được biểu thức cường độ tức thời của 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 kỳ.
2. Kỹ năng:
_ Giải thích tóm tắt nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều.
_ Viết được biểu thức công suất tức thời của dòng điện xoay chiều chạy qua một điện
trở.
_ Phát biểu được định nghĩa và viết được biểu thức của cường độ dòng điện hiệu dụng,
điện áp hiệu dụng.
 Chuẩn bị:
Mô hình máy phát điện xoay chiều.
 Nội dung:
NỘI DUNG HOẠT ĐỘNG THẦY_TRÒ
 Khái niệm về dòng điện xoay chiều:
Dòng điện xoay chiều là dòng điện có
cường độ là hàm số sin hoặc cosin của thời
gian.
i = I
0
cos(
ϕω
+
t
).
Trong đó:
i: cường độ dòng điện tức thời.

I
0
> 0: cường độ dòng điện cực đại.

ω
> 0: tần số góc, T =
ω
π
2
là chu kỳ và
π
ω
2
=f
là tần số của i
. (
ϕω
+
t
) là pha của i tại thời điểm t bất kỳ
và
ϕ
là pha tại thời điểm t = 0.
 Nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều:
Xét cuộn dây như hình vẽ:
_ Tại t = 0:
α
= 0 (
B
≡

n
).
_ Tại t> 0:
α
=
t
ω
với
ω
là tốc độ góc
của cuộn dây quanh trục
∆
.
_ Lúc t > 0. từ thông qua cuộ dây:

φ
= NBScos
α
= NBScos
t
ω
Với N là số vòng dây và S là diện tích của
mỗi vòng.
Khi từ thông qua cuộn dây biến thiên,
trong cuộn dây có suất điện động cảm ứng:
e = -
tNBS
dt
d
ωω

φ
sin
=
Nếu cuộn dây khép kín có điện trở R thì
GV: Yêu cầu học sinh trả lời câu hỏi C
1
.
HS:
GV: Dòng điện xoay chiều hình sin, gọi tắt là
dòng điện xoay chiều là dòng điện có cường độ
biến thiên tuần hoàn với thời gian theo qui luật
của hàm số sin hay cosin, có phương trình là:
i = I
0
cos(
ϕω
+
t
).
GV: Yêu cầu học sinh trả lời câu hỏi C
2
và C
3
.
GV: Cho học sinh quan sát mô hình máy phát
điện xoay chiều.
∆

B

B

α

n

B
GV: Ta xét tại hai thời điểm t = 0 và t > 0.
GV: Khi từ thông qua cuộn dây biến thiên,
cường độ dòng điện cảm ứng có biểu thức:
i =
t
R
NBS
ω
sin
Đây là cường độ dòng điện xoay chiều có
tần số góc
ω
và cường độ dòng điện cực đại:

R
NBS
I
ω
=
0
Chiều dương của i thuận chiều pháp
tuyến
n

của cuộn dây.
 Giá trị hiệu dụng:
Kết quả tính toán cho ta giá trị trung
bình của
p
trong một chu kỳ, gọi là công suất
trung bình, ký hiệu là: P =
p
=
2
0
2
1
RI
Đặt:
2
2
0
2
I
I
=
Suy ra:
2
0
I
I
=
I: là cường độ dòng điện hiệu dụng.
* Định nghĩa: Cường độ dòng điện hiệu

dụng của dòng điện xoay chiều là đại lượng có
giá trị bằng cường độ của một dòng điện
không đổi, sao cho khi ta cho nó đi qua cùng
một điện trở R thì công suất tiêu thụ trong R
bởi dòng điện không đổi ấy bằng công suất
trung bình tiêu thụ trong R bởi dòng điện
xoay chiều nói trên.
Tương tự ta cũng có:

2
0
U
U
=
.
* Chú ý: Trên các thiết bị điện ghi:
220V_5A. Nghĩa là: U = 220 V và I = 5A. Các
giá trị này được đo bằng Volt kế và Ampere
kế.
trong cuộn dây có đại lượng vật lý nào xuất
hiện ?
HS: Suất điện động cảm ứng.
GV: Suất điện động cảm ứng được tính theo
định luật Faraday:
e = -
tNBS
dt
d
ωω
φ

sin
=
GV: Thực nghiệm chứng tỏ rằng, dòng điện
xoay chiều cũng có hiệu ứng tỏa nhiệt Jule_lenz
như dòng điện không đổi.
GV: Khi cho dòng điện xoay chiều chạy qua
điện trở R thì dây dẫn ấy nóng lên, chứng tỏ có
một nhiệt lượng tỏa ra trong dây dẫn. Nhiệt
này chính là điện năng tiêu thụ trong R.
GV:Nếu dòng điện chạy qua R là i = I
0
cos
t
ω
thì
công suất tức thời là: p =
tRRi
ω
22
0
2
cos
=
.
GV: p biến thiên tuần hoàn theo t.
GV: Thường thì người ta tính giá trị trung bình
p
của p trong một chu kỳ, và điện năng phải
tìm sẽ bằng
p

nhân với thời gian đang xét. Giá
trị
p
cho bởi:

p
= R
2
0
I
t
ω
2
cos
GV: Kết quả tính toán cho ta giá trị trung bình
của
p
trong một chu kỳ, gọi là công suất trung
bình, ký hiệu là: P =
p
=
2
0
2
1
RI
GV: Công thức này có dạng tương tự như công
thức Jule đối với dòng điện không đổi:
P = RI
2

Đặt:
2
2
0
2
I
I
=
Suy ra:
2
0
I
I
=
GV: Yêu cầu học sinh trả lời câu hỏi C
4
.
GV: Tương tự như cường độ dòng điện, ta cũng
có các giá trị hiệu dụng cho các đại lượng điện
khác như: điện áp, suất điện động, cường độ
điện trường, điện tích,…:
2
0
U
U
=
.
GV: Yêu cầu học sinh trả lời câu hỏi C
5
.

 Củng cố: Trả lời các câu hỏi 1, 2 trong SGK.
 Dặn dò: Làm các bài tập 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10.
* Đáp án các câu hỏi trắc nghiệm: 7.C; 8.A; 9.D; 10.C.
C
1
: Dòng điện chạy theo một chiều với cường độ không đổi.
C
2
: a. 5A; 100
π
rad/s;
s
50
1
; 50 hz;
4
π
+
.
b. 2
2
A; 100
π
rad/s;
s
50
1
; 50 hz;
3
π

−
.
c. 5
2
A; 100
π
rad/s;
s
50
1
; 50 hz;
π
±
.
C
3
: 1. Đồ thị hình sin của i cắt trục tung tại những điểm có toạ độ:

24
3
248
T
k
TT
k
TT
+=+








+
2. Đồ thị hình sin của i cắt trục hoành tại những điểm có toạ độ:
Khi t =
8
T
thì i = I
0
. Vậy ta có i = I
0
cos(
ϕ
π
+
8
.
2 T
T
)= I
0
.
Suy ra cos(
ϕ
π
+
4
) = 1 = cos0

0
; suy ra
4
π
ϕ
−=
.
Khi t =0 thì ta có i = I
0
cos(
4
π
−
) =
2
2
2
0
0
I
I
=
.
C
4
: Điện năng tiêu thụ của dòng điện xoay chiều trên R trong 1 giờ được tính bằng tích P .t
với t = 1 giờ.
C
5
: 220

2
V
≈
311 V.
Ngày soạn: 22_10_2008
Tiết 22, 23. Bài 2.

 Mục tiêu:
1. Kiến thức:
_ Phát biểu được định luật Ohm đối với đoạn mạch điện xoay chiều thuần điện trở.
_ Phát biểu được định luật Ohm đối với đoạn mạch điện xoay chiều chỉ chứa tụ điện.
_ Phát biểu được tác dụng của tụ điện trong mạch điện xoay chiều.
_ Phát biểu được định luật Ohm đối với đoạn mạch điện xoay chiều chỉ có cuộn cảm
thuần.
_ Phát biểu được tác dụng của cuộn cảm thuần trong mạch điện xoay chiều.
2. Kỹ năng:
Viết được công thức tính dung kháng và cảm kháng.
 Chuẩn bị:
Hình vẽ các mạch chỉ có điện trở, tụ điện, cuộn cảm.
 Kiểm tra:
1. Phát biểu định nghĩa dòng điện xoay chiều.
2. Ghi biểu thức giá trị hiệu dụng của dòng điện và điện áp xoay chiều.
 Nội dung:
NỘI DUNG HOẠT ĐỘNG THẦY_TRÒ
* Thực nghiệm đã chứng tỏ: nếu cường độ
dòng điện trong mạch có dạng:
i = I
0
cos
t

ω
= I
t
ω
cos2
thì điện áp ở hai đầu mạch có cùng tần số góc
ω
, nghĩa là có thể viết dưới dạng:
u = U
0
cos(
ϕω
+
t
) = U
)cos(2
ϕω
+
t
Đại lượng
ϕ
là độ lệch pha giữa u và i.
_ Nếu
ϕ
> 0: u nhanh pha hơn i.
_ Nếu
ϕ
< 0: u trễ pha hơn i.
_ Nếu
ϕ

= 0: u cùng pha i.
 Mạch điện xoay chiều chỉ có điện trở:
Đặt vào hai đầu điện trở R một điện áp
xoay chiều u = U
t
ω
cos2
thì ta có:
i = I
t
ω
cos2
. 
với I =
R
U
. 
Từ  và  ta có kết luận:
_ Cường độ hiệu dụng trong mạch điện
xoay chiều chỉ có điện trở có giá trị bằng
thương số giữa điện áp và hiệu dụng và điện
trở của mạch.
_ i và u cùng pha.
GV: Điện trở có tác dụng gì đối với dòng điện
không đổi đã học ở lớp 11 ?
GV: Xét mạch điện như hình vẽ:
~
u
i
R

GV: Đặt vào hai đầu điện trở R một điện áp
xoay chiều u = U
t
ω
cos2
. Tuy là dòng điện
xoay chiều, nhưng xét tại một thời điểm, i có
chiều xác định.
GV: Vì đây là dòng điện trong kim loại nên i và
u tỉ lệ với nhau.
GV: Nhắc lại biểu thức định luật Ohm cho đoạn
mạch chứa điện trở ?
 Mạch điện xoay chiều chỉ có tụ điện:
1. Thí nghiệm:
2. Khảo sát mạch điện xoay chiều chỉ có tụ
điện:
Đặt vào hai đầu tụ điện một điện áp xoay
chiều u:
u = U
0
t
ω
cos2

u = U
t
ω
cos2

thì ta có:

HS:
GV: i =
t
R
U
R
u
ω
cos2
=
GV: Ta đặt I =
R
U
thì: i = I
t
ω
cos2
.
GV: Yêu cầu học sinh trả lời câu hỏi C
1
.
GV: Dựa vào  và  ta có nhận xét gì về giá
trị của I và quan hệ pha giữa i và u ?
HS:
GV: Xét mạch điện sau:
+ -
A
GV: Nếu đặt và hai đầu mạch một nguồn không
đổi, thì A chỉ I = 0.
GV: Nếu đặt vào hai đầu mạch một nguồn xoay

chiều, thì A chỉ I
0
≠
.
GV: Có nhận xét gì về kết quả thí nghiệm trên ?
HS: Tụ điện ngăn không cho dòng điện không
đổi đi qua nhưng lại cho dòng điện xoay chiều
đi qua.
GV: Đặt vào hai đầu tụ điện một điện áp xoay
chiều u:
u = U
0
t
ω
cos2
= u = U
t
ω
cos2
.
GV: Điện tích ở bản dương của tụ là:
q = Cu = C u = CU
t
ω
cos2
thay đổi theo thời
gian t.
GV: q thay đổi, thì đại lượng điện nào đã tồn
tại trong mạch ?
HS: Dòng điện.

GV: Yêu cầu học sinh trả lời câu hỏi C
3
.
GV: Cường độ dòng điện được tính như thế nào
?
HS: i =
t
q
∆
∆
.
GV: Xét tại thời điểm t bất kỳ, dòng điện chạy
vào bản dương của tụ điện, nhờ đó tụ điện
được tích điện và điện tích của tụ tăng lên.
Trong khoảng thời gian
t
∆
, điện tchs của tụ
tăng lên từ q đến q +
q
∆
, nghĩa là điện tích
tăng thêm là
q
∆
. Khi đó, cường độ dòng điện
tại thời điểm t được tính bằng thương số:
i =
t
q

∆
∆
Nếu
q
∆
và
t
∆
là các đại lượng vô cùng nhỏ thì
t
q
∆
∆
= q’= -
ω
CU
t
ω
sin2
.
=
ω
CU
)
2
cos(2
π
ω
+
t

.
GV: Nếu đặt I =
ω
CU thì: i = I
)
2
cos(2
π
ω
+
t
và u = U
t
ω
cos2
.
i = I
)
2
cos(2
π
ω
+
t

Từ  và  ta có kết luận:
_ Cường độ hiệu dụng trong mạch chỉ có
tụ điện có giá trị bằng thương số của điện áp
hiệu dụng giữa hai đầu mạch và dung kháng
của mạch.

_ i nhanh pha hơn u một góc
2
π
.
3. Ý nghĩa của dung kháng:
_ Dung kháng có tác dụng cản trở dòng
điện xoay chiều giống như điện trở.
_ Dung kháng có tác dụng làm lệch pha
của i so với u. Cụ thể, i nhanh pha hơn u một
góc
2
π
.
_ Công thức tính dung kháng: Z
C
=
C
ω
1
.
_ Đơn vị dung kháng:
Ω
.
 Mạch điện xoay chiều chỉ có cuộn cảm thuần:
1. Hiện tượng tự cảm trong mạch điện xoay
chiều:
Khi cho dòng điện xoay chiều i chạy qua
cuộn cảm, thì suất điện động tự cảm có biểu
thức:
e = -L

dt
di
.
2. Khảo sát mạch điện xoay chiều chỉ có
cuộn cảm:
Đặt vào hai đầu cuộn cảm một điện áp
xoay chiều có tần số góc
ω
, giá trị hiệu dụng
U.
Giả sử dòng điện có biểu thức:
i = I
t
ω
cos2
. 
Khi r = 0, thì điện áp tức thời ở hai đầu
cuộn dây có biểu thức:
u =
ω
LI
2
cos(
)
2
π
ω
+
t


Từ  và  ta có kết luận:
_ Cường độ hiệu dụng trong mạch chỉ có
cuộn cảm thuần có giá trị bằng thương số của
điện áp hiệu dụng giữa hai đầu mạch và cảm
kháng của mạch.
_ i chậm pha hơn u một góc
2
π
.
GV: Dựa vào  và  ta có ta có nhận xét gì về
giá trị của I và quan hệ pha giữa i và u ?
GV: Ta có thể viết: I =
C
U
ω
1
Đặt Z
C
=
C
ω
1
thì:
I =
C
Z
U
GV: Z
C
=

C
ω
1
gọi là dung kháng của tụ điện.
GV: Cho biết tụ điện có tác dụng gì đối với
dòng điện xoay chiều ?
HS:
GV: Yêu cầu học sinh trả lời câu hỏi C
4
.
GV: Giải bài toán thí dụ trong SGK.
GV: Cuộn cảm thuần là cuộn cảm có điện trở
nhỏ không đáng kể. Dòng điệnn xoay chiều
chạy qua cuộn dây gây ra hiện tượng tự cảm.
GV: Khi cho dòng điện xoay chiều i chạy qua
cuộn cảm, thì suất điện động tự cảm có biểu
thức:

φ
=Li
GV: Nếu i là dòng điện xoay chiều thì từ thông
φ
biến thiên tuần hoàn theo thời gian t. Khi đó
trong cuộn cảm xuất hiện suất điện động tự
cảm:
e = - L
t
i
∆
∆

GV: Khi
0
→∆
t
, thì
t
i
∆
∆
là đạo hàm của i theo
t và suất điện động tự cảm có biểu thức:
e = -L
dt
di
.
GV: Yêu cầu học sinh trả lời câu hỏi C
5
.
GV: Đặt vào hai đầu cuộn cảm một điện áp
xoay chiều có tần số góc
ω
, giá trị hiệu dụng
U.
GV: Giả sử dòng điện có biểu thức:
i = I
t
ω
cos2
.
GV: Khi r = 0, thì điện áp tức thời ở hai đầu

cuộn
dây có biểu thức:
u = L
dt
di
= -
ω
LI
t
ω
sin2
.
Hay u =
ω
LI
2
cos(
)
2
π
ω
+
t
GV: Ta có điện áp hiệu dụng ở hai đầu cuộn
cảm là: U =
ω
LI
3. Ý nghĩa của cảm kháng:
_ Cảm kháng có tác dụng cản trở dòng
điện xoay chiều giống như điện trở.

_ Cảm kháng có tác dụng làm lệch pha
của i so với u. Cụ thể, i chậm pha hơn u một
góc
2
π
.
_ Công thức tính cảm kháng: Z
L
=
ω
L.
Suy ra: I =
L
U
ω
Đặt Z
L
=
ω
L thì : I =
L
Z
U
GV: Z
L
gọi

là cảm kháng của của mạch. Đơn vị
là
Ω

.
GV: Cho biết cuộn cảm có tác dụng gì đối với
dòng điện xoay chiều ?
HS:
GV: Yêu cầu học sinh trả lời câu hỏi C
6
.
GV: Tác dụng cản trở dòng điện xoay chiều của
R và L khác nhau. R làm yếu dòng điện do hiệu
ứng Jule; L làm yếu dòng điện do định luật
Lenz về cảm ứng điện từ.
 Củng cố: Trả lời các câu hỏi 1, 2 trong SGK.
 Dặn dò: Chuẩn bị bài tập cho tiết bài tập sau.
* Đáp án các câu hỏi trắc nghiệm: 7.D; 8. B; 9.A.
C
1
: u: điện áp tức thời hay điện áp tại thời điểm t; U
0
điện áp cực đại; U: điện áp hiệu dụng,
U =
2
0
U
.
C
2
: I =
R
U
.

C
3
: Dòng điện trong mạch có tụ điện là dòng điện tích chuyển qua mạch dây dẫn từ bản +q
sang bản –q.
C
4
: ( fara )
-1
.giây =
.
..
.
1
ohm
coulomb
giâyohmamper
giây
voll
cuolomb
==







−
C
5

: Ta có: u
AB
= u
AM
+ u
MB
mà u
AM
= L
dt
di
, và u
MB
= ri; vậy: u
AB
= ri + L
dt
di
.
Ngày soạn: 30_10_2008
Tiết 24.
 Mục tiêu:
1. Kiến thức:
Giúp học sinh nắm vững phương pháp giải bài tập về các mạch điện.
2. Kĩ năng:
Học sinh vận dụng thành thạo các công thức định luật Ohm, giá trị hiệu dụng, cực đại
để giải toán.
 Kiểm tra:
Kiểm tra học sinh trong quá trình tóm tắt kiến thức đã học.
 Nội dung:

NỘI DUNG HOẠT ĐỘNG THẦY_TRÒ
Trang 66:
Bài 4:
U = 220V.
P = 100 W.
a. Đặt vào hai đầu bóng đèn một điện áp U
220 V. Tính R:
b. Tính I:
c. Tính điện năng tiêu thụ trong 1 giờ:
Bài 5:
U
1
= 220V.
P
1
= 115W.
U
2
= 220V.
P
2
= 132W.
a. Tính công suất tiêu thụ trong mạch
điện:
P= P
1
+ P
2
= 247W.
Cường độ dòng điện cung cấp cho mạch:

I = I
1
+ I
2

Với I
1
=
1
1
U
P
=
220
115
= 0,523A.
I
2
=
A
U
P
6,0
220
132
2
2
==
.
⇒

I = 1,123A.
Bài 6:
U= 100V.
P= 100W.
U
m
= 110V.
Tìm R để đèn sáng bình thường.
GV: Nhắc lại các công thức có thể có để tính
điện trở của một mạch điện ?
HS:
I
U
R
=
;
P
U
R
2
=
GV: Yêu cầu học sinh tìm điện trở bóng đèn ở
câu a.
GV: Yêu cầu học sinh tính I.
HS:
R
U
I
=
.

GV: Điện năng tiêu thụ của bóng đèn được
tính như thế nào ?
HS:
tRIQ
2
=
.
GV: Hướng dẫn học sinh tính.
GV: Do hai bóng đèn mắc chung 1 mạch điện
nên công suất tiêu thụ trong mạch sẽ bằng
tổng công suất tiêu thụ của hai đèn.
GV: Do hai đèn mắc song song, nên cường độ
dòng điện của mạch sẽ bằng tổng cường độ
dòng điện của hai đèn.

GV: Để đèn sáng bình thường, cường độ dòng
điện qua bóng đền phải bằng cường độ dòng
điện định mức: