Tiết: 21 ĐẠI CƯƠNG VỀ DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU

Hoạt động 2 (10 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

- Dòng điện chạy theo một I. Khái niệm về dòng

gì?

chiều với cường độ không

điện xoay chiều

đổi.

- Là dòng điện có cường

độ biến thiên tuần hoàn

→ Dòng điện xoay chiều hình sin. - HS ghi nhận định nghĩa

dòng điện xoay chiều và

với thời gian theo quy

biểu thức.

luật của hàm số sin hay

cosin, với dạng tổng

- Cường độ dòng điện tại

quát:

- Dựa vào biểu thức i cho ta biết

thời điểm t.

i = I0Cos(ωt + ϕ)

điều gì?

C2

- Y/c HS hoàn thành C2.

* i: giá trị của cường độ

+ Hướng dẫn HS dựa vào phương a. 5A; 100π rad/s; 1/50s;

dòng điện tại thời điểm t,

được gọi là giá trị tức

trình tổng quát: i = Imcos(ωt + ϕ)

50Hz; π/4 rad

b. 2 2 A; 100π rad/s; 1/50s; thời của i (cường độ tức

2π

Từ ω = 2π f =

thời).

50Hz; -π/3 rad

T

c. i = 5 2 cos(100πt ± π) A * Im > 0: giá trị cực đại

2π

ω

→T=

, f=

của i (cường độ cực đại).

→ 5 2 A; 100π rad/s;

ω

2π

* ω > 0: tần số góc.

1/50s; 50Hz; ± π rad

2π

- Y/c HS hoàn thành C3.

C3

ω = 2π f =

T

i = Imcos(ωt + ϕ)

T T

T 3T

T

+k

1. + + k =

f: tần số của i.

2π T

8 4

2

8

2

+ϕ)

→ I m = I m cos(

T: chu kì của i.

T 8

T

2. Khi t = thì i = Im

* (ωt + ϕ): pha của i.

π

8

→ cos(ϕ + ) = 1 = cos 0

* ϕ: pha ban đầu

4

π

Vậy: i = I m cos(ω t + )

π

π

4

→ ϕ = ± rad → chọn ϕ = + rad

4

4

π Im

→ t = 0 → i = I m cos =

4



2



Hoạt động 3 (15 phút): Tìm hiểu nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều

Hoạt động của GV

Hoạt động của HS

Kiến thức cơ bản

- Xét một cuộn dây dẫn dẹt hình

- HS theo sự dẫn dắt của

II. Nguyên tắc tạo ra dòng

tròn, khép kín, quay quanh trục cố GV để tìm hiểu nguyên tắc điện xoay chiều

định đồng phẳng với cuộn dây đặt tạo ra dòng điện xoay chiều. - Xét một cuộn dây dẫn dẹt

r

hình tròn, khép kín, quay

trong từ trường đều B có phương

quanh trục cố định đồng

⊥ với trục quay.

phẳng với cuộn dây đặt

r

trong từ trường đều B có

phương ⊥ với trục quay.

- Biểu thức từ thông qua diện tích

S đặt trong từ trường đều?

ω

- Ta có nhận xét gì về suất điện

động cảm ứng xuất hiện trong

cuộn dây?



α

rr



Φ = NBScosα với α = (B, n )

→ Φ biến thiên theo thời

gian t.



∆

67



- 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.



→ Nguyên tắc tạo ra dòng điện

xoay chiều?

- 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.



- Cường độ dòng điện biến

thiên điều hoà → trong

cuộn dây xuất hiện dòng

điện xoay chiều.

- Dùng máy phát điện xoay

chiều, dựa vào hiện tượng

cảm ứng điện từ.



- Giả sử lúc t = 0, α = 0

- Lúc t > 0 → α = ωt, từ

thông qua cuộn dây:

Φ = NBScosα = NBScosωt

với N là số vòng dây, S là

diện tích mỗi vòng.

- Φ biến thiên theo thời gian

t nên trong cuộn dây xuất

hiện suất điện động cảm

ứng:

e=−



dΦ

= NBSω sinω t

dt



- Nếu cuộn dây kín có điện

trở R thì cường độ dòng

điện cảm ứng cho bởi:

NBSω

i=

sinω t

R



Vậy, trong cuộn dây xuất

hiện dòng điện xoay chiều

với tần số góc ω và cường

độ cực đại:

NBSω

I0 =



R



Nguyên tắc: dựa vào hiện

tượng cảm ứng điện từ.

Hoạt động 4 (13 phút): Tìm hiểu về giá trị hiện dụng

Hoạt động của GV

Hoạt động của HS

- Dòng điện xoay chiều cũng có

tác dụng nhiệt như dòng điện một - HS ghi nhận giá trị hiệu

chiều.

dụng của dòng điện xoay

- Cường độ hiệu dụng là gì?

chiều.

- Do vậy, biểu thức hiệu điện thế

hiệu dung, suất điện động hiệu

dụng cho bởi công thức như thế

- HS nêu định nghĩa.

nào?

U

E

U= 0 , E= 0

- Lưu ý: Sử dụng các giá trị hiệu

2

2

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.



Kiến thức cơ bản

III. Giá trị hiệu dụng

Thì



I=



I0

2



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 cực đại

Giá trị

=

hiệu dụng



c) Củng cố, luyện tập: (3 phút)

- GV nhắc lại kiến thức trọng tâm.

68



d) Hướng dẫn học sinh tự học ở nhà: (2 phút)

- Trả lời câu hỏi sgk.

- Làm bài tập sbt.

* RÚT KINH NGHIỆM



Phân bố thời gian toàn bài:................................................................................................................

Thời gian cho tường phần:................................................................................................................

Nội dung kiến thức, kỹ năng:............................................................................................................

Phương pháp giảng dạy:....................................................................................................................



Ngày duyệt:

31.10.2014



Dương Văn Cường



69



Tiết: 22 CÁC MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU (1)



Ngày soạn

06.11.2014



Ngày dạy

11.11.201

4

14.11.201

4

26.11.201

4



Dạy lớp 12

A3,

A4,

A5,



1. Mục tiêu:

a) Về 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.

- Viết được công thức định luật ôm cho mạch chỉ có điện trở, tụ điện và công thức tính dung

kháng.

b) Về kỹ năng:

- Vận dụng được kiến thức đã học để giải một số bài tập đơn giản.

c) Về thái độ:

- Có thái độ nghiêm túc học tập.

2. Chuẩn bị của GV và HS:

a) Chuẩn bị của GV:

- Một số dụng cụ thí nghiệm như dao động kí điện tử, ampe kế, vôn kế, một số điện trở, tụ

điện để minh hoạ.

b) Chuẩn bị của HS:

- Ôn lại các kiến thức về tụ điện: q = Cu và i =



dq

.

dt



3. Tiến trình bài dạy:

* Ổn định lớp: (1 phút)

a) Kiểm tra bài cũ: (5 phút)

Câu hỏi:

- Thế nào là dòng điện xoay chiều? Viết công thức dòng điện xoay chiều, công thức cường độ

dòng điện hiệu dụng và giải thích các đại lượng trong công thức.

Đáp án:

- ĐN: SGK.

- BT: i = I 0Cos ( ω t+ϕ ) (+ GT).

- I=



I0

(+ GT)

2



* Đặt vấn đề (1 phút).

- Do tính chất của các mạch điện khác nhau mà nhìn chung u và i không đồng pha với nhau.

Vậy dòng điện và điện áp trong các mạch điện khác nhau như thế nào?

b) Dạy nội dung bài mới:

Hoạt động 1 (10 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

- Có dạng: i = I0cos(ωt + ϕ) - Nếu cường độ dòng

chiều có dạng?

điện xoay chiều trong

70



- Chọn điều kiện ban đầu thích hợp

để ϕ = 0 → i = I0Cosωt

= I 2 Cosωt

- Ta sẽ đi tìm biểu thức của u ở hai

- HS ghi nhận các kết quả

đầu đoạn mạch.

chứng minh bằng thực

- Trình bày kết quả thực nghiệm

nghiệm và lí thuyết.

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 = U0cos(ωt+ ϕu/i)

= U 2 cos(ωt+ ϕu/i)



mạch:

i = I0Cosωt = I 2 Cosωt

→ điện áp xoay chiều ở

hai đầu mạch điện:

u = U0cos(ωt+ ϕ)

= U 2 cos(ωt+ ϕ)

Với ϕ là độ lệch pha

giữa u và i.

+ Nếu ϕ > 0: u sớm pha

ϕ so với i.

+ Nếu ϕ < 0: u trễ pha |

ϕ| so với i.

+ Nếu ϕ = 0: u cùng pha

với i.

Hoạt động 2 (10 phút): Tìm hiểu mạch điện xoay chiều chỉ có điện trở

Hoạt động của GV

Hoạt động của HS

Kiến thức cơ bản

- Xét mạch điện xoay chiều chỉ có - Biến thiên theo thời gian t I. Mạch điện xoay

R.

(dòng điện xoay chiều)

chiều chỉ có điện trở

- Trong mạch lúc này sẽ có i →

~

- Theo định luật Ohm

u

dòng điện này như thế nào?

i

- Tuy là dòng điện xoay chiều,

u

R

i=

nhưng tại một thời điểm, dòng

R

- Nối hai đầu R vào điện

điện i chạy theo một chiều xác

áp xoay chiều:

định. Vì đây là dòng điện trong

kim loại nên theo định luật Ohm, i

u = U 2 Cosωt

và u tỉ lệ với nhau như thế nào?

- Điện áp tức thời, điện áp

thì: i = I 2cosω t

- Trong biểu thức điện áp u, U0 và cực đại và điện áp hiệu

U

Với: I = R

U là gì?

dụng.

- Dựa vào biểu thức của u và i, ta

- HS nêu nhận xét:

có nhận xét gì?

+ Quan hệ giữa I và U.

- Kết luận:

- GV chính xác hoá các kết luận

+ u và i cùng pha.

1. Định luật Ohm đối với

của HS.

mạch điện xoay chiều:

- Y/c HS phát biểu định luật Ohm - HS phát biểu.

Sgk

đối với dòng điện một chiều trong

2. u và i cùng pha.

kim loại.

Hoạt động 3 (13 phút): Tìm hiểu về mạch điện xoay chiều chỉ có tụ điện

Hoạt động của GV

Hoạt động của HS

Kiến thức cơ bản

- GV làm thí nghiệm như sơ đồ

- HS quan sát mạch điện và II. Mạch điện xoay

hình 13.3 Sgk.

ghi nhận các kết quả thí

chiều chỉ có tụ điện

nghiệm.

1. Thí nghiệm

- Ta có nhận xét gì về kết quả thu

+ Tụ điện không cho dòng

- Kết quả:

được?

điện một chiều đi qua.

+ Tụ điện không cho

+ Tụ điện cho dòng điện

dòng điện một chiều đi

xoay chiều “đi qua”.

qua.

+ Dòng điện xoay chiều

có thể tồn tại trong

những mạch điện có

- Ta nối hai đầu tụ điện vào một

chứa tụ điện.

71



nguồn điện xoay chiều để tạo nên

điện áp u giữa hai bản của tụ điện.



2. Khảo sát mạch điện

xoay chiều chỉ có tụ điện

A



~



B



u



i



C



a. - Đặt điện áp u giữa

hai bản của tụ điện:

u = U 2 cosωt

thì

- Nếu lấy pha ban đầu của i bằng 0

→ biểu thức của i và u được viết

lại như thế nào?



- HS viết lại biểu thức của i

và u (i nhanh pha hơn u góc

π/2 → u chậm pha hơn i

góc π/2)



π

i = I 2cos(ω t + ) 2



Nếu lấy pha ban đầu của

i bằng 0

thì i = I 2cosω t

và



π

u = U 2cos(ω t − )

2



- Với:

- ZC đóng vai trò gì trong công

thức?



→ ZC có đơn vị là gì?

ZC =



1

ωC



- 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

(Ω).

−1



C

A.Ω.s

( F ) .s =  ÷ .s =

=Ω

C

V 

−1



- 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 π/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?



- Trong mạch chứa tụ điện,

cường độ dòng điện qua tụ

điện sớm pha π/2 so với

điện áp hai đầu tụ điện

(hoặc điện áp ở hai đầu tụ

điện trễ pha π/2 so với

cường độ dòng điện).

- Biểu hiện sự cản trở dòng

điện xoay chiều.



- Tại sao tụ điện lại không cho

dòng điện không đổi đi qua?

c) Củng cố, luyện tập: (3 phút)



- Vì dòng điện không đổi (f

= 0) → ZC = ∞ → I = 0



72



- Từ ZC =



1

ta thấy: Khi

ωC



ω nhỏ (f nhỏ) → ZC lớn và

ngược lại.



thì:



ZC =

I=



1

ωC



U

ZC



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 π/2 so với u

(hay u trễ pha π/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 π/2 so

với u.



- GV nhắc lại kiến thức trọng tâm.

d) Hướng dẫn học sinh tự học ở nhà: (2 phút)

- Trả lời câu hỏi trong sgk.

- Làm bài tập trong sgk. Bài 5, 6 tr 74 SGK không yêu cầu HS làm.

* RÚT KINH NGHIỆM



Phân bố thời gian toàn bài:................................................................................................................

Thời gian cho tường phần:................................................................................................................

Nội dung kiến thức, kỹ năng:............................................................................................................

Phương pháp giảng dạy:....................................................................................................................



Ngày duyệt:

07.11.2014



Dương Văn Cường



73



Tiết 23: CÁC MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU (2)

Ngày soạn

06.11.2014



Ngày dạy

14.11.201

4

21.11.201

4

27.11.201

4



Dạy lớp 12

A3,

A4,

A5,



1. Mục tiêu:

a) Về kiến thức:

- 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 định luật ôm cho mạch chỉ có cuận cảm thuần và công thức tính cảm

kháng.

b) Về kỹ năng:

- Vận dụng được kiến thức đã học để giải một số bài tập đơn giản.

c) Về thái độ:

- Có thái độ nghiêm túc học tập.

2. Chuẩn bị của GV và HS:

a) Chuẩn bị của GV:

- Một số dụng cụ thí nghiệm như dao động kí điện tử, ampe kế, vôn kế, một số điện trở,

cuộn cảm để minh hoạ.

b) Chuẩn bị của HS:

- Học bài cũ.

- Ôn lại các kiến thức về suất điện động tự cảm e = L



di

.

dt



3. Tiến trình bài dạy:

* Ổn định lớp: (1 phút)

a) Kiểm tra bài cũ: (5 phút)

Câu hỏi:

1. Nêu tác dụng của điện trở, viết biểu thức định luật ôm cho mạch chỉ có điện trở, giải thích

các đại lượng trong công thức.

2. Nêu tác dụng của tụ, viết biểu thức định luật ôm cho mạch chỉ có tụ, công thức định nghĩa

dung kháng, giải thích các đại lượng trong công thức.

Đáp án:

U

. (Giải thích SGK).

R

U

1

2. Mạch chỉ có tụ: I =

. ZC =

. (Giải thích SGK).

ZC

ωC



1. Mạch chỉ có điện trở: I =



* Đặt vấn đề (1 phút).

- Với mạch chỉ có cuộn cảm thuần thì dòng điện và điện áp trong mạch khác nhau như thế

nào?

b) Dạy nội dung bài mới:

Hoạt động 1 (23 phút): Tìm hiểu mạch điện xoay chiều chỉ có cuộn cảm thuần

74



Hoạt động của GV

- Cuộn cảm thuần là gì?



- Khi có dòng điện cường độ i

chạy qua cuộn cảm (cuộn dây dẫn

nhiều vòng, ống dây hình trụ thẳng

dài, hoặc hình xuyến…) → có hiện

tượng gì xảy ra trong ống dây?



Hoạt động của HS

- 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.)



- Dòng điện qua cuộn dây

tăng lên → trong cuộn dây

xảy ra hiện tượng tự cảm,

từ thông qua cuộn dây:

Φ = Li



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 Φ = Li

với L là độ tự cảm của

cuộn cảm.

- Trường hợp i là một

dòng điện xoay chiều,

suất điện động tự cảm:

e = −L



∆i

∆t



- Khi ∆t → 0:

e = −L



di

dt



2. Khảo sát mạch điện

xoay chiều có cuộn cảm

thuần

A



~

i



B



u



L



- Thông báo các kết luận khi khảo

sát mạch điện.



- HS ghi nhận các kết luận

về khảo sát mạch điện này.



- Đặt vào hai đầu L một

điện áp xoay chiều. Giả

sử i trong mạch là:

i = I 2 cosωt

- Điện áp tức thời hai

đầu cuộn cảm thuần:

π

2



Thì u = U 2cos(ω t + )

Với

Và:

- ZL đóng vai trò gì trong công

thức?



ZL = ωL

I=



U

ZL



Trong đó ZL gọi là cảm

kháng của mạch.

- Định luật Ohm: (Sgk)

b. Trong đoạn mạch chỉ

có một cuộn cảm thuần: i

75