giao an vat li 12 tuan 12

<span class='text_page_counter'>(1)</span>Ngày soạn: 15/10/2012 Tiết số: 21 Tuần: 12. Chương III. DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU Bài 12: ĐẠI CƯƠNG VỀ DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU (VẬT LÍ 12) I. MỤC TIÊU 1. Kiến thức: - Phát biểu được định nghĩa dòng điện xoay chiều. - Viết được biểu thức 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 kì. - Giải thích tóm tắt nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều. - Viết được biểu thức của 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 I, U. 2. Kĩ năng: 3. Thái độ: Vui thích môn học, tập trung học tập,… II. CHUẨN BỊ 1. 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). 2. Học sinh: Ôn lại: - Các khái niệm về dòng điện một chiều, dòng điện biến thiên và định luật Jun. - Các tính chất của hàm điều hoà (hàm sin hay cosin). III. HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC 1. Ổn định tổ chức: 2. Kiểm tra bài cũ: 3. Bài mới Giới thiệu về những nội dung chính trong chương III - Các nội dung chính trong chương: + Các tính chất của dòng điện xoay chiều. + Các mạch điện xoay chiều cơ bản; mạch R, L, C nối tiếp; phương pháp giản đồ Fre-nen. + 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. Hoạt động 1 ( phút): Tìm hiểu các khái niệm về dòng điện xoay chiều Hoạt động của GV Hoạt động của HS Kiến thức cơ bản - Dòng điện 1 chiều không đổi là gì? - Dòng điện chạy theo một chiều với I. Khái niệm về dòng điện xoay cường độ không đổi. chiều  Dòng điện xoay chiều hình sin. - HS ghi nhận định nghĩa dòng điện - Là dòng điện có cường độ biến xoay chiều và biểu thức. thiên tuần hoàn với thời gian theo quy luật của hàm số sin hay cosin, - Cường độ dòng điện tại thời điểm t. với dạng tổng quát: - Dựa vào biểu thức i cho ta biết điều C2 i = I mcos(t + ) gì? a. 5A; 100 rad/s; 1/50s; 50Hz; /4 * i: giá trị của cường độ dòng điện - Y/c HS hoàn thành C2. rad tại thời điểm t, được gọi là giá trị + Hướng dẫn HS dựa vào phương tức thời của i (cường độ tức thời). b. 2 2 A; 100 rad/s; 1/50s; 50Hz; trình tổng quát: i = Imcos(t + ) * Im > 0: giá trị cực đại của i -/3 rad (cường độ cực đại). 2  2 f  c. i = 5 2 cos(100t  ) A *  > 0: tần số góc. T Từ 2  5 A; 100 rad/s; 1/50s; 50Hz;.

<span class='text_page_counter'>(2)</span> 2  f   , 2  - Y/c HS hoàn thành C3. i = Imcos(t + ) 2 T I m I m cos( ) T 8  T.  cos(  ) 1 cos 0 4      rad   rad 4 4   chọn.   rad C3 T T T 3T T  k  k 2 8 2 1. 8 4. T 8 thì i = Im 2. Khi  i I m cos( t  ) 4 Vậy: t.  Im  4 2 t=0 Hoạt động 2 ( phút): Tìm hiểu nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều Hoạt động của GV Hoạt động của HS - Xét một cuộn dây dẫn dẹt hình tròn, - HS theo sự dẫn dắt của GV để tìm khép kín, quay quanh trục cố định hiểu nguyên tắc tạo ra dòng điện đồng phẳng với cuộn dây đặt trong từ xoay chiều.  trường đều B có phương  với trục quay. . 2 T. f: tần số của i. T: chu kì của i. * (t + ): pha của i. * : pha ban đầu. i I m cos. .  - Biểu thức từ thông qua diện tích S đặt trong từ trường đều?.    ( B , n)  = NBScos với   biến thiên theo thời gian t.. - Ta có nhận xét gì về suất điện động cảm ứng xuất hiện trong cuộn dây? - Ta có nhận xét gì về về cường độ dòng điện xuất hiện trong cuộn dây?. - Suất điện động cảm ứng biến theo theo thời gian. - Cường độ dòng điện biến thiên điều hoà  trong cuộn dây xuất hiện dòng điện xoay chiều..  Nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay - Dùng máy phát điện xoay chiều, chiều? dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ. - Thực tế ở các máy phát điện người ta để cuộn dây đứng yên và cho nam châm (nam châm điện) quay trước cuộn dây đó. Ở nước ta f = 50Hz. Hoạt động 3( phút): Tìm hiểu về giá trị hiện dụng Hoạt động của GV Hoạt động của HS - Dòng điện xoay chiều cũng có tác - HS ghi nhận giá trị hiệu dụng của dụng nhiệt như dòng điện một chiều. dòng điện xoay chiều. - Ta có nhận xét gì về công suất p?.  2 f . - p biến thiên tuần hoàn theo thời. Kiến thức cơ bản 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 cuộn dây  đặt trong từ trường đều B có phương  với trục quay. - 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: d e  NBS sin t dt - Nếu cuộn dây kín có điện trở R thì cường độ dòng điện cảm ứng cho bởi: NBS i sin t R Vậy, trong cuộn dây xuất hiện dòng điện xoay chiều với tần số góc  và cường độ cực đại: NBS Im  R Nguyên tắc: dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ. Kiến thức cơ bản III. Giá trị hiệu dụng - Cho dòng điện xoay chiều i = Imcos(t + ) chạy qua R, công suất tức thời tiêu thụ trong R p = Ri2 = RI2mcos2(t + ).

<span class='text_page_counter'>(3)</span>  do đó có tên công suất tức thời.. - Cường độ hiệu dụng là gì? - Do vậy, biểu thức hiệu điện thế hiệu dung, suất điện động hiệu dụng cho bởi công thức như thế nào? - Lưu ý: Sử dụng các giá trị hiệu dụng đa số các công thức đối với AC sẽ có dùng dạng như các công thức tương ứng của DC. + Các số liệu ghi trên các thiết bị điện là các giá trị hiệu dụng. + Các thiết bị đo đối với mạch điện xoay chiều chủ yếu cũng là đo giá trị hiệu dụng.. gian.. - HS nêu định nghĩa. U E U m E m 2, 2. - Giá trị trung bình của p trong 1 chu kì: p RI m2 cos 2t - Kết quả tính toán, giá trị trung bình của công suất trong 1 chu kì (công suất trung bình): 1 P  p  RI m2 2 - Đưa về dạng giống công thức Jun cho dòng điện không đổi: P = RI2 I2 I2  m 2 Nếu ta đặt: I I m 2 Thì 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. IV.CỦNG CỐ: Qua bài này chúng ta cần nắm được - Định nghĩa dòng điện xoay chiều. - Viết được biểu thức tức thời của dòng điện xoay chiều. - Giải thích tóm tắt nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều. - Viết được biểu thức của 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 I, U. V.DẶN DÒ: - Về nhà học bài và xem trứơc bài mới - Về nhà làm được các bài tập trong Sgk.và sách bài tập IV. RÚT KINH NGHIỆM ................................................................................................................................................................................................ .................................................................................................................................................................................................

<span class='text_page_counter'>(4)</span> Ngày soạn: 15/10/2012 Tiết số: 22 -23 Tuần:12. Bài 13: CÁC MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU I. MỤC TIÊU 1. Kiến thức: - Phát biểu được định luật Ôm đối với đoạn mạch điện xoay chiều thuần điện trở. - Phát biểu được định luật Ôm 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 Ôm đối với đoạn mạch điện xoay chiều chỉ chứa cuộn cảm thuần. - Phát biểu được tác dụng của cuộn cảm thuần trogn mạch điện xoay chiều. - Viết được công thức tính dung kháng và cảm kháng. 2. Kĩ năng: 3. Thái độ: Vui thích môn học, tập trung học tập,… II. CHUẨN BỊ 1. Giáo viên: - Một số dụng cụ thí nghiệm như dao động kí điện tử, ampe kế, vôn kế, một số điện trở, tụ điện, cuộn cảm để minh hoạ. 2. Học sinh: di di i  e L dt và suất điện động tự cảm dt . - Ôn lại các kiến thức về tụ điện: q = Cu và III. HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC 1. Ổn định tổ chức: 2. Kiểm tra bài cũ: - Định nghĩa dòng điện xoay chiều. - Viết được biểu thức tức thời của dòng điện xoay chiều. - Giải thích tóm tắt nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều. - Viết được biểu thức của công suất tức thời của dòng điện xoay chiều chạy qua một điện trở. 3. Bài mới Hoạt động 1 ( phút): Tìm hiểu mối quan hệ giữa i và u trong mạch điện xoay chiều Hoạt động của GV Hoạt động của HS Kiến thức cơ bản - Biểu thức của dòng điện xoay chiều - Có dạng: i = Imcos(t + ) - Nếu cường độ dòng điện xoay có dạng? chiều trong mạch: - Chọn điều kiện ban đầu thích hợp để i = I cost = I 2 cost  = 0  i = Imcost = I 2 cost - Ta sẽ đi tìm biểu thức của u ở hai đầu đoạn mạch. - Trình bày kết quả thực nghiệm và lí thuyết để đưa ra biểu thức điện áp hai đầu mạch. - Lưu ý: Để tránh nhầm lẫn, phương trình điện áp có thể viết: u = Umcos(t+ u/i). m. - HS ghi nhận các kết quả chứng minh bằng thực nghiệm và lí thuyết.. = U 2 cos(t+ u/i) Hoạt động 2 ( phút): Tìm hiểu mạch điện xoay chiều chỉ có điện trở Hoạt động của GV Hoạt động của HS - Xét mạch điện xoay chiều chỉ có R. - Biến thiên theo thời gian t (dòng - Trong mạch lúc này sẽ có i  dòng điện xoay chiều) điện này như thế nào? - Tuy là dòng điện xoay chiều, nhưng - Theo định luật Ohm tại một thời điểm, dòng điện i chạy.  điện áp xoay chiều ở hai đầu mạch điện: u = Umcos(t+ ) = U 2 cos(t+ ) Với  là độ lệch pha giữa u và i. + Nếu  > 0: u sớm pha  so với i. + Nếu  < 0: u trễ pha || so với i. + Nếu  = 0: u cùng pha với i.. Kiến thức cơ bản I. Mạch điện xoay chiều chỉ có điện trở.

<span class='text_page_counter'>(5)</span> theo một chiều xác định. Vì đây là dòng điện trong kim loại nên theo định luật Ohm, i và u tỉ lệ với nhau như thế nào? - Trong biểu thức điện áp u, Um và U là gì? - Dựa vào biểu thức của u và i, ta có nhận xét gì? - GV chính xác hoá các kết luận của HS. - Y/c HS phát biểu định luật Ohm đối với dòng điện một chiều trong kim loại.. i. u R. - Điện áp tức thời, điện áp cực đại và điện áp hiệu dụng. - HS nêu nhận xét: + Quan hệ giữa I và U. + u và i cùng pha. - HS phát biểu.. Hoạt động 3( phút): Tìm hiểu về mạch điện xoay chiều chỉ có tụ điện Hoạt động của GV Hoạt động của HS - GV làm thí nghiệm như sơ đồ hình - HS quan sát mạch điện và ghi 13.3 Sgk. nhận các kết quả thí nghiệm. + Tụ điện không cho dòng điện một - Ta có nhận xét gì về kết quả thu chiều đi qua. được? + Tụ điện cho dòng điện xoay chiều “đi qua”.. - Ta nối hai đầu tụ điện vào một nguồn điện xoay chiều để tạo nên điện áp u giữa hai bản của tụ điện.. - HS theo hướng dẫn của GV để khảo sát mạch điện xoay chiều chỉ có tụ điện.. - Nối hai đầu R vào điện áp xoay chiều: u = Umcost = U 2 cost - Theo định luật Ohm u U i  2cos t R R U I R Nếu ta đặt: i I 2cost thì: - Kết luận: 1. Định luật Ohm đối với mạch điện xoay chiều: Sgk 2. u và i cùng pha. Kiến thức cơ bản II. Mạch điện xoay chiều chỉ có tụ điện 1. Thí nghiệm - Kết quả: + Tụ điện không cho dòng điện một chiều đi qua. + Dòng điện xoay chiều có thể tồn tại trong những mạch điện có chứa tụ điện. 2. Khảo sát mạch điện xoay chiều chỉ có tụ điện. - Tụ điện sẽ được tích điện. - Có hiện tượng xảy ra ở các bản của tụ điện? - Giả sử trong nửa chu kì đầu, A là cực dương  bản bên trái của tụ sẽ tích điện gì? - Ta có nhận xét gì về điện tích trên bản của tụ điện?  Độ biến thiên điện tích q cho phép ta tính i trong mạch. - Cường độ dòng điện ở thời điểm t xác định bằng công thức nào? q - Khi t và q vô cùng nhỏ t trở thành gì?. - Bản bên trái tích điện dương. - Biến thiên theo thời gian t. - HS ghi nhận cách xác định i trong mạch.. i. q t. - Đạo hàm bậc nhất của q theo thời gian. - HS tìm q’. a. - Đặt điện áp u giữa hai bản của tụ điện: u = Umcost = U 2 cost - Điện tích bản bên trái của tụ điện: q = Cu = CU 2 cost - Giả sử tại thời điểm t, dòng điện có chiều như hình, điện tích tụ điện tăng lên. - Sau khoảng thời gian t, điện tích trên bản tăng q. - Cường độ dòng điện ở thời điểm t: q i t - Khi t và q vô cùng nhỏ dq i   CU 2 sin t dt.

<span class='text_page_counter'>(6)</span> - Ta nên đưa về dạng tổng quát i = Imcos(t + ) để tiện so sánh, –sin  cos.   sin cos(  ) 2.  i CU 2cos(t  ) 2 hay: b. Đặt: I = UC  i I 2cos( t  ) 2 thì và u = U 2 cost - Nếu lấy pha ban đầu của i bằng 0. - Nếu lấy pha ban đầu của i bằng 0  biểu thức của i và u được viết lại như thế nào?. - ZC đóng vai trò gì trong công thức?.  ZC có đơn vị là gì? 1 ZC  C - Dựa vào biểu thức của u và i, ta có nhận xét gì? - Nói cách khác: Trong mạch điện xoay chiều, tụ điện là phần tử có tác dụng làm cho cường độ dòng điện tức thời sớm pha /2 so với điện áp tức thời. - Dựa vào biểu thức định luật Ohm, ZC có vai trò là điện trở trong mạch chứa tụ điện  hay nói cách khác nó là đại lượng biểu hiện điều gì? - Khi nào thì dòng điện qua tụ dễ dàng hơn? - Tại sao tụ điện lại không cho dòng điện không đổi đi qua?. - HS viết lại biểu thức của i và u (i nhanh pha hơn u góc /2  u chậm pha hơn i góc /2). - So sánh với định luật Ohm, có vai trò tương tự như điện trở R trong mạch chứa điện trở. - Là đơn vị của điện trở (). 1. C A..s ( F ) 1.s   .s   V C  . - Trong mạch chứa tụ điện, cường độ dòng điện qua tụ điện sớm pha /2 so với điện áp hai đầu tụ điện (hoặc điện áp ở hai đầu tụ điện trễ pha /2 so với cường độ dòng điện). - Biểu hiện sự cản trở dòng điện xoay chiều. 1 C ta thấy: Khi  nhỏ - Từ (f nhỏ)  ZC lớn và ngược lại. - Vì dòng điện không đổi (f = 0)  ZC =   I = 0 ZC . Hoạt động 4 ( phút): Tìm hiểu mạch điện xoay chiều chỉ có cuộn cảm thuần Hoạt động của GV Hoạt động của HS - Cuộn cảm thuần là gì? - HS nghiên cứu Sgk để trả lời (Cuộn cảm thuần là cuộn cảm có điện trở không đáng kể, khi có dòng điện xoay chiều chạy qua cuộn cảm sẽ xảy ra hiện tượng tự cảm.) - Khi có dòng điện cường độ i chạy - Dòng điện qua cuộn dây tăng lên qua cuộn cảm (cuộn dây dẫn nhiều  trong cuộn dây xảy ra hiện vòng, ống dây hình trụ thẳng dài, tượng tự cảm, từ thông qua cuộn hoặc hình xuyến…)  có hiện tượng dây:. thì. i I 2cos t u U 2cos(t .  ) 2. và - Ta có thể viết: U I 1 1 ZC  C C và đặt I. U ZC. thì: trong đó ZC gọi là dung kháng của mạch. - Định luật Ohm: (Sgk) c. So sánh pha dao động của u và i + i sớm pha /2 so với u (hay u trễ pha /2 so với i). 3. Ý nghĩa của dung kháng + ZC là đại lượng biểu hiện sự cản trở dòng điện xoay chiều của tụ điện. + Dòng điện xoay chiều có tần số cao (cao tần) chuyển qua tụ điện dễ dàng hơn dòng điện xoay chiều tần số thấp. + ZC cũng có tác dụng làm cho i sớm pha /2 so với u.. Kiến thức cơ bản III. Mạch điện xoay chiều chỉ có cuộn cảm thuần - Cuộn cảm thuần là cuộn cảm có điện trở không đáng kể. 1. Hiện tượng tự cảm trong mạch điện xoay chiều - Khi có dòng điện i chạy qua 1 cuộn cảm, từ thông tự cảm có biểu thức:.

<span class='text_page_counter'>(7)</span> gì xảy ra trong ống dây? - Trường hợp i là một dòng điện xoay chiều thì  trong cuộn dây? - Xét t vô cùng nhỏ (t  0)  suất điện động tự cảm trong cuộn cảm trở thành gì? - Y/c HS hoàn thành C5.  = Li - Từ thông  biến thiên tuần hoàn theo t. - Trở thành đạo hàm của i theo t. - Khi i tăng  etc < 0, tương đương với sự tồn tại một nguồn điện. di di e  L L dt dt. di dt  - HS ghi nhận và theo sự hướng dẫn của GV để khảo sát mạch điện này. uAB ri  L. - Đặt vào hai đầu của một cuộn thuần cảm (có độ tự cảm L, điện trở trong r = 0) một điện áp xoay chiều, tần số góc , giá trị hiệu dụng U  trong mạch có dòng điện xoay chiều. - Đối chiếu với phương trình tổng quát của u  điện áp hiệu dụng ở hai đầu cuộn cảm? - ZL đóng vai trò gì trong công thức?.  ZL có đơn vị là gì?. 2. Khảo sát mạch điện xoay chiều có cuộn cảm thuần. - Đặt vào hai đầu L một điện áp xoay chiều. Giả sử i trong mạch là: u L. - Điện áp hai đầu của cảm thuần có biểu thức như thế nào? - Hướng dẫn HS đưa phương trình u về dạng cos..  = Li với L là độ tự cảm của cuộn cảm. - Trường hợp i là một dòng điện xoay chiều, suất điện động tự cảm: i e  L t - Khi t  0: di e  L dt. di   LI 2sint dt.  u  LI 2cos(t  ) 2 Hay   sin cos(  ) 2 Vì u U 2cos(t   )  U = LI - So sánh với định luật Ohm, có vai trò tương tự như điện trở R trong mạch chứa điện trở. - Là đơn vị của điện trở ().   1 V  V     s A  A    s  - Trong đoạn mạch chỉ có một cuộn cảm thuần: i trễ pha /2 so với u, hoặc u sớm pha /2 so với i..    e  Z L  L     di   dt  - Dựa vào phương trình i và u có nhận xét gì về pha của chúng?  u U 2cos(t  ) 2 i = I 2 cost  Hoặc - Biểu hiện sự cản trở dòng điện  xoay chiều. i I 2cos(t  ) 2 u = U 2 cost  - Vì ZL = L nên khi f lớn  ZL sẽ. i = I 2 cost - Điện áp tức thời hai đầu cuộn cảm thuần: di u L   LI 2sint dt  u  LI 2cos( t  ) 2 Hay a. Điện áp hiệu dụng ở hai đầu cuộn cảm: U = LI U I L Suy ra: Đặt ZL = L I. U ZL. Ta có: Trong đó ZL gọi là cảm kháng của mạch. - Định luật Ohm: (Sgk) b. Trong đoạn mạch chỉ có một cuộn cảm thuần: i trễ pha /2 so với u, hoặc u sớm pha /2 so với i.. 3. Ý nghĩa của cảm kháng + ZL là đại lượng biểu hiện sự cản trở dòng điện xoay chiều của cuộn cảm. + Cuộn cảm có L lớn sẽ cản trở nhiều đối với dòng điện xoay chiều,.

<span class='text_page_counter'>(8)</span> - Tương tự, ZL là đại lượng biểu hiện lớn  cản trở nhiều. điều gì? - Với L không đổi, đối với dòng điện xoay chiều có tần số lớn hay bé sẽ cản trở lớn đối với dòng điện xoay chiều. - Lưu ý: Cơ chế tác dụng cản trở dòng điện xoay chiều của R và L khác hẳn nhau. Trong khi R làm yếu dòng điện do hiệu ứng Jun thì cuộn cảm làm yếu dòng điện do định luật Len-xơ về cảm ứng từ.. nhất là dòng điện xoay chiều cao tần. + ZL cũng có tác dụng làm cho i trễ pha /2 so với u.. IV.CỦNG CỐ: Qua bài này chúng ta cần nắm được - Định luật Ôm đối với đoạn mạch điện xoay chiều thuần điện trở. - Định luật Ôm đối với đoạn mạch điện xoay chiều chỉ chứa tụ điện. - Tác dụng của tụ điện trong mạch điện xoay chiều. - Định luật Ôm đối với đoạn mạch điện xoay chiều chỉ chứa cuộn cảm thuần. V.DẶN DÒ: - Về nhà học bài và xem trứơc bài mới - Về nhà làm được các bài tập trong Sgk.và sách bài tập IV. RÚT KINH NGHIỆM ................................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................................. Tổ trưởng kí duyệt 15/10/2012. HOANG ĐỨC DƯỠNG.

<span class='text_page_counter'>(9)</span>