Phương pháp ôn tập chương Điện xoay chiều & Sóng điện từ

PHƯƠNG PHÁP ÔN TẬP
CHƯƠNG DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU VÀ DAO ĐỘNG VÀ SÓNG ĐIỆN TỪ.
A/ VỊ TRÍ CỦA CHƯƠNG.
1- Trong chương trình - Chương trình cơ bản : 21/70 tiết, chiếm 30% thời lượng.
- Chương trình nâng cao:
2- Trong đề thi - Phần chung : 9/24 câu.
- Phần riêng : Chương trình cơ bản từ 1 – 2 câu
Chương trình nâng cao 1 câu
Cả hai phần chiếm tỷ lệ : khoảng 25%
B/ YÊU CẦU VỀ KIẾN THỨC.
I/ Chương dòng điện xoay chiều:
1- Viết được biểu thức của cường độ dòng điện tức thời i và điện áp tức thời u.
2- Tính được cảm kháng Z
L
, dung kháng Z
C
và tổng trở Z của các đoạn mạch.
3- Tính được độ lệch phaϕ giũa u và i. Dựa vào ϕ xác đònh được tính chất của các đoạn mạch.
4- Sử dụng đònh luật m để tính cường độ dòng điện I và điện áp U hai đầu các đoạn mạch.
5- Tính được công suất tiêu thụ và hệ số công suất của các đoạn mạch.
6- Biết được đặc điểm của mạch RLC có cộng hưởng điện.
7- Vẽ được giãn đồ Fre-nen, dựa vào giãn đồ này để giải các bài toán về độ lệch pha hoặc
tính điện áp hai đầu các đoạn mạch.
8- Biết được cấu tạo, nguyên tắc hoạt động của các máy điện và các công thức liên quan đến
các máy điện.
II/ Chương dao động và sóng điện từ.
1- Biết được cấu tạo của mạch dao động LC.
2- Viết được biểu thức điện tích của tụ điện ( hoặc điện áp hai đầu tụ điện) và cường độ dòng
điện trong mạch.
3- Đònh nghóa được và tính được chu kỳ và tần số của dao động điện từ.
4- Năng lượng dao động điện từ.

5- Biết được đònh nghóa sóng điện từ, các đặc điểm của sóng điện từ, công thức liên hệ giữa
bước sóng, chu kỳ, tần số và tốc độ truyền sóng.
6- Nắm được nguyên tắc truyền thông bằng sóng điện từ.
Chú ý: Đối với chương trình nâng cao phải viết được biểu thức của năng lượng từ trường, điện
trường và năng lượng điện từ của mạch dao động. Có thể áp dụng các đònh luật của dòng điện
xoay chiều cho mạch dao động.
C/ PHƯƠNG PHÁP ÔN TẬP.
1
1/ Học sinh ôn tập trước ở nhà. Đọc lại sách giáo khoa, vở ghi theo yêu cầu của giáo viên và giải
một số bài tập tự luận, đề trắc nghiệm do giáo viên đề nghò.
2/ Giáo viên hướng dẫn học sinh hệ thống lại kiến thức.
3/ Giáo viên và học sinh giải một số đề trắc nghiệm theo tài liệu hướng dẫn ôn tập của nhà xuất
bản GD hoặc tài liệu của giáo viên biên soạn trên cơ sở tài liệu trên. Giải đáp các thắc mắc của
học sinh.
D/ HỆ THỐNG KIẾN THỨC CHƯƠNG DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU.
I/ Dòng điện xoay chiều, điện áp xoay chiều.
1/ Biểu thức của dòng điện xoay chiều và điện áp xoay chiều.
i = I
0
cos ωt
u = U
0
cos (ωt +ϕ)
Trong đó: i và u là cường độ và điện áp tức thời.
I
0
và U
0
là cường độ và điện áp cực đại.
ω =

2
2 f
T
π
π
=
là tần số góc của dòng điện.
ϕ là độ lệch pha của u so với i.
Chú ý: Trong trường hợp tổng quát, biểu thức của i vàu là: i = I
0
cos (ωt + ϕ
i
)
u = U
0
cos (ωt +ϕ
u
)
Với ϕ
i
,ϕ
u
là pha ban đầu của I và u, chúng liên hệ với nhau theo hệ thức: ϕ = ϕ
u -
ϕ
i
Nếu ϕ > 0 thì u sớm pha hơn i.
Nếu ϕ < 0 thì u trễ pha hơn i.
Nếu ϕ = 0 thì u và I cùng pha.
2/ Cường độ hiệu dụng và điện áp hiệu dụng.

0
2
I
I =

0
2
U
U =
II/ Dòng điện xoay chiều trong các đoạn mạch.
Đoạn mạch chỉ có
R
Đoạn mạch chỉ có
L
Đoạn mạch chỉ có
C
Đoạn mạch có R,L,C
n.tiếp
Tổng
trở
Z = R Z = Z
L
= ωL
Z = Z
C
=
1
C
ω

Z =
2 2
( )
L C
R Z Z+ −
Đònh
luật
Ôm
R
U
I
R
=
L
L
U
I
Z
=
C
C
U
I
Z
=
U
I
Z
=
Độ

lệch
pha
giữa u
và i
U
R
cùng pha với i:
ϕ = 0
u
L
sớm pha
2
π
so
với i:
ϕ =
2
π
u
C
trễ pha
2
π
so với
i:
ϕ = -
2
π
u lệch pha so với i
một góc ϕ

tan
L C
Z Z
R
ϕ
−
=
2
Hệ số
công
suất
Cos ϕ = 1 Cos ϕ = 0 Cos ϕ = 0
Cos ϕ =
R
Z
Công
suất
tiêu
thụ
P = UI = I
2
R P = 0 P = 0 P = UI cosϕ = I
2
R
Biểu
thức
của u
và i
i = I
0

cos ωt
u
R
= U
0
cos ωt
i = I
0
cos ωt
u
L
= U
0
cos (ωt +
2
π
)
i = I
0
cos ωt
u
C
= U
0
cos (ωt -
2
π
)
i = I
0

cos ωt
u = U
0
cos (ωt + ϕ)
Giãn
đồ Fre-
nen
U

III/ Cộng hưởng điện.
1/ Điều kiện để có cộng hưởng điện :
1
LC
ω
=
hay
1
L
C
ω
ω
=
hay Z
L
= Z
C
2/ Đặc điểm của đoạn mạch RLC mắc nối tiếp:
- Tổng trở nhỏ nhất : Z
min
= R

- Điện áp hai đầu mạch bằng điện áp hai đầu điện trở: U = U
R
.
- I đạt giá trò lơn nhất : I
max
=
U
R
- Diện áp hai đầu mạch u cùng pha với I : ϕ = 0
- Hệ số công suất của mạch lớn nhất: Cosϕ = 1
- Công suất tiêu thụ trên mạch đạt cực đại. P
max
=
2
U
R
IV/ Giá trò cực đại của công suất.
1- Nếu đoạn mạch có R không đổi, L hoặc C hoặc ω thay đổi thì công suất tiêu thụ của mạch cực
đại khi trong mạch có cộng hưởng điện. Khi đó P
max
=
2
U
R
và hệ số công suất Cosϕ = 1.
2- Nếu đoạn mạch có L hoặc C hoặc ω không đổi , R thay đổi thì công suất đạt cực đại khi R =
(Z
L
– Z
C

)
2
. Khi đó P
max
=
2
2
U
R
và hệ số công suất Cosϕ =
2
2
A/ TÓM TẮT LÝ THUYẾT
I/ Dòng điện xoay chiều, điện áp xoay chiều.
3
1/ Biểu thức của cường độ dòng điện và điện áp xoay chiều.
i = I
0
cos ωt
u = U
0
cos (ωt + ϕ)
Trong đó i và u là cường độ dòng điện và điện áp tức thời
I
0
và U
0
là cường độ dòng điện và điện áp cực đại
ω = 2πf =
2

T
π
là tần số góc của dòng điện.
ϕ là độ lệch pha của u so với i
Chú ý Trong trường hợp tổng quát u và I có biểu thức :
i = I
0
cos (ωt + ϕ
i
)
u = U
0
cos (ωt + ϕ
u
)
Trong đó : ϕ
u
, ϕ
i
là pha ban đầu của u vài, chúng liên hệ với nhau theo hệ thức: ϕ = ϕ
u
- ϕ
i
( Nếu : ϕ > 0 thì u sớm phaso với I; ϕ < 0 thì u trễ pha so với I; ϕ = 0 thì u cùng pha với i)
2/ Cường độ hiệu dụng và hiệu điện thế hiệu dụng.

0
2
I
I =

0
2
U
U =
Chú ý Khi nói về các giá trò của dòng điện xoay chiề là nói về giá trò hiệu dụng
Các dụng cụ đo điện xoay chiều chỉ đo được giá trò hiệu dụngcủa DĐXC
II/ Dòng điện xoay chiều trong các loại đoạn mạch.
1/ Dòng điện xoay chiều trong đoạn mạch chỉ có điện trở.
a- Biểu thức của cường độ dòng điện và điện áp.
i = I
0
cos ωt
u
R
= U
0R
cos ωt
Kết luận: Hiệu điện thế hai đầu điện trở biến thiên cùng pha với cường độ dòng điện.
b- Giãn đồ Fre-nen
O
0
I
uur

0R
U
uuur
c- Đònh luật m

R
U
I
R
=
hay
0
0
R
U
I
R
=
2/ Dòng điện xoay chiều trong đoạn mạch chỉ có tụ điện.
a- Dung kháng của tụ điện.

1
C
Z
C
ω
=
Trong đó : ω là tần số góc của dòng điện.
C là điện dung của tụ điện (Fara – F).
b- Biểu thức của cường độ dòng điện và điện áp.
i = I
0
cos ωt
u
C

= U
0C
cos (ωt -
2
π
)
Kết luận: Hiệu điện thế hai đầu tụ điện biến thiên trễ pha
2
π
so với cường độ dòng điện.
c- Giãn đồ Fre-nen
O
0
I
uur

4

C
U
uuur
d- Đònh luật m

C
C
U
I
Z
=
hay

0
0
C
C
U
I
Z
=
3/ Dòng điện xoay chiều trong đoạn mạch chỉ có cuộn cảm thuần.
a- Cảm kháng của cuộn dây.

L
Z L
ω
=
Trong đó : ω là tần số góc của dòng điện.
L là độ tự cảm của cuộn dây (Henry – H).
b- Biểu thức của cường độ dòng điện và điện áp.
i = I
0
cos ωt
u
L
= U
0L
cos (ωt +
2
π
)
Kết luận: Hiệu điện thế hai đầu cuộn cảm thuần biến thiên sớm pha

2
π
so với cường độ dòng điện.
c- Giãn đồ Fre-nen

L
U
uur
O
0
I
uur
d- Đònh luật m

L
L
U
I
Z
=
hay
0
0
L
L
U
I
Z
=
III Dòng điện xoay chiều trong đoạn mạch R, L, C mắc nối tiếp

1/ Biểu thức của cường độ dòng điện và hiệu điện thế.
i = I
0
cos ωt
u = U
0
cos (ωt + ϕ)
2/ Giãn đồ Fre-nen
L
U
uur


L
U
uur
+
C
U
uuur

U
ur

O
R
U
uuur

C
U
uuur
3/ Độ lệch pha của u so với i
5

tan
L C L C
R
U U Z Z
U R
ϕ
− −
= =
- Nếu Z
L
> Z
C
( đoạn mạch được gọi là có tính cảm kháng ) → ϕ > 0 ↔ u sớm pha hơn i.
- Nếu Z
L
< Z
C
( đoạn mạch được gọi là có tính dung kháng ) → ϕ < 0 ↔ u trễ pha hơn i.
4/ Quan hệ giữa hiệu điện thế hai đầu mạch và các hiệu điện thế hai đầu các phần tử của mạch.

U
ur
=
R

U
uuur
+
L
U
uur
+
C
U
uuur
→
2 2
( )
R L C
U U U U= + −
5/ Tổng trở của mạch.

2 2
( )
L C
Z R Z Z= + −
=
2 2
1
( )R L
C
ω
ω
+ −
6/ Đònh luật m

U
I
Z
=
hay
0
0
U
I
Z
=
7/ Công suất của dòng điện xoay chiều.
a- Công suất của dòng điện xoay chiều.
P = UI cosϕ = I
2
R
b- Hệ số công suất của đoạn mạch.

cos
R
Z
ϕ
=
8/ Cộng hưởng điện.
Khi tần số góc của dòng điện có giá trò:
1
LC
ω
=

↔
1
L
C
ω
ω
=
↔ Z
L
= Z
C
, khi đócường độ hiệu
dụng của dòng điện trong mạch đạt giá trò lớn nhất. Ta nói trong mạch có hiện tượng cộng hưởng điện.
Khi có cộng hưởng điện thì : Z = Z
min
= R
I = I
max
=
U
R
U
L
và U
C
triệt tiêu nhau nên U
R
= U
U và I cùng pha với nhau
P = P

max
=
2
U
R
9/ Chú ý: + Trong trường hợp cuộn dây vừa co cảm kháng vừa có điện trở thuần, thì ta coi nói như một
đoạn mạch gồm điện trở thuần mắc nối tiếp với một cuộn cảm thuần.
+ Trường hợp mạch R, L, C thiếu đi phần tử nào thì đại lượng tương ứng với nó trong các công
thức coi như bằng 0.
+ Trường hợp mạch R, L, C có nhiều phần tử cùng loại mắc nối tiếp thì R là tổng điện trở
thuần, Z
L
và Z
C
là tổng cảm kháng và tổng dung kháng của mạch.
-----------------------------------
D/ GIẢI MỘT SỐ ĐỀ TRẮC NGHIỆM VÍ DỤ.
6