zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Tài Liệu Phổ Thông

» Sáng kiến kinh nghiệm

Sáng kiến kinh nghiệm THPT: Hệ thống kiến thức và đổi mới việc dạy học phần điện xoay chiều trong chương trình Vật lý phổ thông

Chia sẻ: Bobietbay | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:84

Báo xấu

24
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu nghiên cứu của sáng kiến kinh nghiệm là đưa ra một cái nhìn tổng thể và đầy đủ về các dạng toán cũng như cách thức mới hiệu quả hơn để giải bài toán điện xoay chiều một cách hiệu quả và đơn giản. Nâng cao chất lượng dạy và học.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Sáng kiến kinh nghiệm THPT: Hệ thống kiến thức và đổi mới việc dạy học phần điện xoay chiều trong chương trình Vật lý phổ thông

SKKN năm 2014 THs. Đoàn Xuân Huỳnh - THPT Chuyên Lương Văn Tụy SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TỈNH NINH BÌNH TRƯỜNG THPT CHUYÊN LƯƠNG VĂN TỤY SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM TÊN SÁNG KIẾN: HỆ THỐNG KIẾN THỨC VÀ ĐỔI MỚI VIỆC DẠY HỌC PHẦN ĐIỆN XOAY CHIỀU TRONG CHƯƠNG TRÌNH VẬT LÝ PHỔ THÔNG (DÙNG CHO HỌC SINH CHUYÊN LÝ VÀ LUYỆN THI ĐẠI HỌC) Tác giả sáng kiến : ĐOÀN XUÂN HUỲNH Đơn vị công tác : TỔ VẬT LÝ Ninh Bình, Tháng 05 năm 2014 1
SKKN năm 2014 THs. Đoàn Xuân Huỳnh - THPT Chuyên Lương Văn Tụy CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VỆT NAM Độc lập - Tự do – Hạnh phúc ĐƠN YÊU CẦU CÔNG NHẬN SÁNG KIẾN Kính gửi: Hội đồng sáng kiến tỉnh Ninh Bình Tôi (chúng tôi) ghi tên dưới đây: Số Họ tên tác giả Ngày sinh Nơi công Chức Trình độ Tỉ lệ (%) TT tác vụ chuyên đóng góp môn vào việc tạo ra sáng kiến Trường THPT Thạc sỹ 1 Đoàn Xuân Huỳnh 18/12/1981 Chuyên GV khoa học 100% Lương Văn Vật Lý Tụy Là tác giả đề nghị xét công nhận sáng kiến: "Hệ thống kiến thức và đổi mới việc dạy học phần điện xoay chiều trong chương trình vật lý trung học phổ thông” - Lĩnh vực áp dụng sáng kiến: phần học điện xoay chiều trong chương trình Vật lý trung học phổ thông. - Mô tả bản chất của sáng kiến:  Hiện trạng trước khi áp dụng giải pháp mới: Một là, kiến thức phần điện xoay chiều trong chương trình vật lý phổ thông chưa được hệ thống hóa một cách đầy đủ. Các em học sinh thường gặp khó khăn trong việc phân tích, tổng hợp kiến thức các bài tập vật lý phần học quan trọng này. 2
SKKN năm 2014 THs. Đoàn Xuân Huỳnh - THPT Chuyên Lương Văn Tụy Hai là, việc giải các bài toán điện xoay chiều thường gặp nhiều khó khăn trong việc xây dựng được hệ thức từ đó để tính toán. Thông thường là viết các hệ thức liên hệ hoặc vẽ giản đồ véctơ theo cách truyền thống, điều này đôi khi dẫn tới việc không xây dựng được hệ thức đúng, khó khăn trong biến đổi, xử lý không nhanh gọn để đi tìm đáp án cuối cùng cho bài toán. Ba là, với yêu cầu giải nhanh và hiệu quả bài toán điện xoay chiều của đề thi tốt nghiệp, đại học giải pháp cũ nặng về việc biến đổi mà không vận dụng được một công cụ mạnh của toán học phù hợp.  Mục đích của giải pháp: đưa ra một cái nhìn tổng thể và đầy đủ về các dạng toán cũng như cách thức mới hiệu quả hơn để giải bài toán điện xoay chiều một cách hiệu quả và đơn giản. Nâng cao chất lượng dạy và học.  Nội dung giải pháp: Thứ nhất, trong nội dung của sáng kiến kinh nghiệm, tác giả trình bày việc đổi mới trong việc hệ thống kiến thức và phân loại các dạng toán thường gặp trong điện xoay chiều cũng như phương pháp giải các bài tập của mỗi dạng toán. Đồng thời cho ví dụ điển hình để các em học sinh có thể áp dụng ngay để khắc sâu kiến thức. Thứ hai, trong khuôn khổ của sáng kiến tác giả trình bày việc đổi mới trong việc tiếp cận để quyết bài toán điện xoay chiều một cách đơn giản và có hiệu quả giúp các em phát triển nhanh về tư duy, chắc về kiến thức, vững về kĩ năng qua đó đạt được hiệu quả cao trong dạy và học. Thứ ba, vận dụng sáng tạo kiến thức toán học trong việc giải quyết những bài toán điện xoay chiều bằng việc sử dụng kiến thức toán về véctơ và số phức. Trong nội dung của sáng kiến, tác giả hệ thống hóa kiến thức phần điện xoay chiều thành 10 dạng kiến thức giúp các em học sinh dễ nắm bắt, thuận lợi trong việc ghi nhớ. Bên cạnh đó tác giả đưa ra các ví dụ và bài tập cho mỗi dạng với 15 ví dụ và bài tập điển hình giúp các em học sinh tự rèn luyện để khắc sâu kiến thức. 3
SKKN năm 2014 THs. Đoàn Xuân Huỳnh - THPT Chuyên Lương Văn Tụy Dạng 1: Đại cương về dòng điện xoay chiều Dạng 2: Viết biểu thức điện áp tức thời và dòng điện tức thời Dạng 3: Xác định các đại lượng liên quan đến  Dạng 4: Ghép tụ điện HỆ Dạng 5: Đại lượng liên quan đến điện áp hiệu THỐNG dụng và số chỉ của vôn kế. KIẾN Dạng 6: Bài toán biến thiên (cực trị) THỨC PHẦN Dạng 7: Thời gian đèn sáng hay tắt trong 1 chu kì: ĐIỆN XOAY Dạng 8: Bài toán hộp kín CHIỀU Dạng 9: Máy phát điện xoaychiều Dạng 10: Máy biến áp và truyền tải điện năng 4
SKKN năm 2014 THs. Đoàn Xuân Huỳnh - THPT Chuyên Lương Văn Tụy Trong nội dung của sáng kiến, tác giả đưa ra vấn đề đổi mới việc dạy và học phần điện xoay chiều với sơ đồ như sau: ĐỔI MỚI VIỆC DẠY HỌC PHẦN ĐIỆN XOAY CHIỀU Đổi mới cách giải bài toán Đổi mới cách giải bài toán điện xoay chiều bằng điện xoay chiều bằng phương pháp giản đồ véc tơ phương pháp sè phøc Kh¸i Ph¬ng Một số niÖm vÒ ph¸p dïng Cách vẽ Trường sè phøc. sè phøc ®Ó giản đồ hợp C¸c phÐp gi¶i bµi véctơ thường tÝnh víi to¸n m¹ch gặp: sè phøc ®iÖn xoay chiÒu - Đối tượng áp dụng sáng kiến: Sáng kiến này có thể áp dụng cho tất cả các đối tượng là học sinh lớp 12 ôn thi tốt nghiệp THPT, ôn thi cao đẳng, đại học, đồng thời cũng có thể áp dụng cho các em học sinh giỏi lớp 11, 12 tham gia dự thi học sinh giỏi cấp tỉnh và học sinh giỏi quốc gia. Sáng kiến này cũng có thể dùng như một tài liệu dành cho giáo viên THPT trong việc bồi dưỡng kiến thức cho học sinh về phần điện xoay chiều. - Các điều kiện cần thiết để áp dụng của sáng kiến: Dễ áp dụng trong thực tiễn. Các thầy cô giáo và các em học sinh cần sử dụng tài liệu là bản sáng kiến mà tác giả trình bày để tự hệ thống lại kiến thức và 5
SKKN năm 2014 THs. Đoàn Xuân Huỳnh - THPT Chuyên Lương Văn Tụy nắm bắt các dạng bài. Đồng thời có thể sử dụng kết hợp với sách giáo khoa và các sách tham khảo khác. - Đánh giá lợi ích thu được do áp dụng sáng kiến:  Hiệu quả xã hội: Dựa trên kết quả học tập của học sinh về phần học điện xoay chiều, sau một năm thực hiện sáng kiến này, tác giả đã đánh giá về số liệu và thu được kết quả (làm tròn về tỉ lệ) như sau: Trước khi áp dụng sáng kiến: Tỉ lệ học sinh các lớp đại trà hiểu và giải quyết được vấn đề: Tỉ lệ học sinh Tỉ lệ học sinh giải Tỉ lệ học sinh giải không thể giải quyết các bài tập quyết các bài tập quyết các bài tập đơn giản nâng cao khó 50% 30% 70% Tỉ lệ học sinh các lớp chuyên hiểu và giải quyết được vấn đề: Tỉ lệ học sinh Tỉ lệ học sinh giải Tỉ lệ học sinh giải không thể giải quyết các bài tập quyết các bài tập quyết các bài tập đơn giản nâng cao khó 80% 50% 50% Sau khi áp dụng sáng kiến này: - Tỉ lệ học sinh các lớp đại trà hiểu và giải quyết vấn đề: Tỉ lệ học sinh Tỉ lệ học sinh giải Tỉ lệ học sinh giải không thể giải quyết các bài tập quyết các bài tập quyết các bài tập đơn giản nâng cao khó 90% 50% 50% - Tỉ lệ học sinh các lớp chuyên hiểu và giải quyết vấn đề: Tỉ lệ học sinh Tỉ lệ học sinh giải Tỉ lệ học sinh giải không thể giải quyết các bài tập quyết các bài tập quyết các bài tập đơn giản nâng cao khó 100% 70% 30% Phần học điện xoay chiều cũng chiếm một tỉ lệ đáng kể trong các đề thi học sinh giỏi. Kết quả các em học sinh tham dự các kì thi học sinh giỏi từ đội HSG trường, HSG tỉnh tới đội tuyển HSG Quốc gia đã có những thành tích đáng khích lệ: 6
SKKN năm 2014 THs. Đoàn Xuân Huỳnh - THPT Chuyên Lương Văn Tụy Kết quả thi HSG Thi HSG lớp 12 cấp tỉnh - Nhiều năm tham gia dạy đội tuyển HSG tỉnh lớp 12 các em thi đạt kết quả tốt, đóng góp chung vào thành tích giáo dục của nhà trường Thi HSG Casio THPT cấp tỉnh Nhiều năm liền đội tuyển Casio của trường, mà tác giả trực tiếp hướng dẫn, dẫn đầu thành tích trong toàn tỉnh. Các em học sinh tham dự đạt giải với thành tích cao: - Năm học 2011 -2012: 15 học sinh dự thi thì cả 15 em đạt giải: 2 nhất, 5 nhì, 4 ba, 4 kk - Năm học 2012 -2013: 15 học sinh dự thi thì cả 15 em đạt giải: 2 nhất, 6 nhì, 7 ba - Năm học 2013 -2014: 10 học sinh dự thi thì 10 em đạt giải: 3 nhất, 4 nhì, 2 ba, 1kk Thi HSG quốc gia: Tác giả có tham gia và trực tiếp giảng dạy các em học sinh trong đội tuyển quốc gia. Số lượng giải trong ba năm thực nghiệm sáng kiến. - Năm học 2010 – 2011: 4/6 em đạt giải - Năm học 2011 – 2012: 5/6 em đạt giải - Năm học 2012 – 2013: 6 / 6 em đều đạt giải - Năm học 2013 - 2014: 4/6 em có giải: 1 Nhì, 1 Ba, 2 KK (1 em được dự thi và được bằng khen của kì thi Olimpic Châu á) Thi HSG Casio cấp khu vực: - Năm học 2011 – 2012: 3/3 em đạt giải (1 Nhất, 1 Ba, 2 KK) - Năm học 2012 – 2013: 4/4 em đều đạt giải (1 Nhất, 4 Ba) - Năm học 2013 - 2014: (4/4) em có giải: (1 Nhì, 1 Ba, 2 KK) Kết quả thi tốt nghiệp, đại học - cao đẳng: Trong đề thi tôt nghiệp THPT, thi đại học và cao đẳng, các câu hỏi về điện xoay chiều chiếm tỉ lệ lớn và có nhiều câu phân loại điểm khá giỏi (đề thi đại học có khoảng 11 đến 15 câu hỏi trên tổng số 50 câu hỏi của cả đề thi chiếm tỉ lệ đến gần 30% dung lượng của đề thi). Sau một năm áp dụng sáng kiến này bằng việc hướng dẫn, cung cấp tài liệu với nội dung mà sáng kiến trình bày cho học sinh và một số đồng nghiệp cùng áp dụng. Kết quả là hầu hết các em làm tốt các câu hỏi của phần học điện xoay chiều, nhiều em dành điểm tuyệt đối cho phần thi này. Tỉ lệ đỗ đại học là 100% (75% đỗ nguyện vọng 1 và 25% đỗ nguyện vọng 2). 7
SKKN năm 2014 THs. Đoàn Xuân Huỳnh - THPT Chuyên Lương Văn Tụy  Hiệu quả kinh tế: Việc tính toán để đưa ra một con số cụ thể về lợi ích kinh tế mà sáng kiến bên ngành giáo dục nói chung và sáng kiến mà tác giả trình bày nói riêng thực sự rất khó khăn. Tuy nhiên với những lợi ích mà sáng kiến mang lại như: - Tiết kiệm được nhiều thời gian và công sức tìm tòi tài liệu của giáo viên và học sinh trong giảng dạy và học tập môn Vật lí nói chung và phần học điện xoay chiều nói riêng. - Tiết kiệm được nhiều chi phí mua tài liệu, sưu tầm tài liệu. - Tiết kiệm tiền mà học sinh phải học thêm. - Tiết kiệm được tiền mời thầy tập huấn cho đội tuyển học sinh giỏi Quốc gia. Như vậy, hiệu quả kinh tế là có thể xác nhận được dù không phải bằng một con số cụ thể. Ninh Bình, ngày 16 tháng 5 năm 2014 Người nộp đơn Đoàn Xuân Huỳnh 8
SKKN năm 2014 THs. Đoàn Xuân Huỳnh - THPT Chuyên Lương Văn Tụy PHỤ LỤC I. Hệ thống kiến thức chương điện xoay chiều I.1. Dạng 1: Đại cương về dòng điện xoay chiều 1. Khái niệm dòng điện xoay chiều: Dòng điện có cường độ biến thiên tuần hoàn theo thời gian theo quy luật hàm sin hay cosin i  I 0 cos(t  ) 2. Nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều: dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ 3. Chu kì và tần số của khung: 2 1 T ;f   T * Mỗi giây đổi chiều 2f lần * Nếu i =   hoặc i =  thì chỉ giây đầu tiên đổi chiều 2f – 1 lần. 2 2   4. Các biểu thức: (Chọn gốc thời gian t = 0 lúc ( n, B)  00) Hình 1 a. Biểu thức từ thông của khung:   N .B.S .cos t  o.cos t Với 0  NBS + S: Là diện tích một vòng dây + N: Số vòng dây của khung   + B : Véc tơ cảm ứng từ B vuông góc với trục quay  +  : Vận tốc góc không đổi của khung dây b. Biểu thức của suất điện động cảm ứng tức thời: e =    '   NBSs in t  E0cos(t   ) t 2 c. Biểu thức của điện áp tức thời: u  U 0cos(t   ) u d. Biểu thức của cường độ dòng điện tức thời trong mạch: 9
SKKN năm 2014 THs. Đoàn Xuân Huỳnh - THPT Chuyên Lương Văn Tụy i  I 0cos(t   i ) (  i là pha ban đầu của dòng điện) I0 U0 E0 e. Giá trị hiệu dụng: I = ; U= ;E= 2 2 2 5. Các loại đoạn mạch: a. Đoạn mạch chỉ có điện trở thuần R: uR cùng pha với i U R cho dòng điện xoay chiều và DC đi qua và làm tiêu hao điện năng I  R * Đặt điện áp xoay chiều u = U 0cost vào hai đầu đoạn mạch chỉ có điện trở thuần thì hay hay u i U I  0 U I   2  0. U 0 I0 U 0 I0 U I  b. Đoạn mạch chỉ có cuộn thuần cảm L: u L nhanh pha hơn i là 2 UL L I với cảm kháng Z L  L ZL L: cảm kháng (Henry – H) Hình 2 + Ý nghĩa của cảm kháng: Cản trở dòng điện (L và f càng lớn thì ZL càng lớn  cản trở nhiều) - Cuộn dây thuần cảm khi cho dòng một chiều qua thì chỉ có tác dụng như một dây dẫn. - Cuộn dây không thuần cảm khi cho dòng một chiều qua thì chỉ có tác dụng như một điện trở r ; I  U r Tại thời điểm t, điện áp ở hai đầu cuộn cảm thuần là u và cường độ dòng điện qua nó là i. Ta có hệ thức liên hệ: i2 u2 i2 u2 u 2 i2 Ta có:   1    1   2 I 20 U 0L 2 2I 2 2U 2L U2 I2  c. Đoạn mạch chỉ có tụ điện C: uC chậm pha hơn i là 2 UC 1 I với dung kháng Z C  ZC C C: điện dung (Fara – F) 10
SKKN năm 2014 THs. Đoàn Xuân Huỳnh - THPT Chuyên Lương Văn Tụy Lưu ý: Tụ điện không cho dòng điện không đổi đi qua; dung kháng cản trở dòng điện (C và f càng lớn thì Zc càng nhỏ  cản trở ít) Tại thời điểm t, điện áp ở hai đầu tụ điện là u và cường độ dòng điện qua 2 2 2 2 2 2 nó là i. Ta có hệ thức: i 2  u2  1  i 2  u 2  1  u 2  i 2  2 I0 U 0C 2I 2U C U I d. Đoạn mạch RLC không phân nhánh: - Tổng trở: Z  R 2  (ZL  ZC ) 2 - Cường độ hiệu dụng: I  U AB U R U C U L    Z R ZC ZL - Điện áp hiệu dụng: U 2  U R2  (U L  U C ) 2 Hình 3 ZL  ZC U L UC - Độ lệch pha: tan    R UR + Nếu ZL > ZC hay   1  >0  u sớm pha hơn i (tính cảm kháng) LC + Nếu ZL < ZC hay   1  < 0  u trễ pha hơn i (tính dung kháng) LC - Cộng hưởng điện: Khi ZL = ZC  LC2 = 1 thì 1 1 + Z L  ZC hay   hoặc f  . LC 2 LC + Tổng trở nhỏ nhất Zmin = R + Dòng điện lớn nhất Imax  U R +   0 : u và i cùng pha + Hệ số công suất cực đại cos  = 1 U2 + Công suất cực đại P =  UI R + U R.max  U + U L  UC + u R ñoàng phaso vôùi u hai ñaàu ñoaïn maïch.Hay U R =U  + uL vaø uC ñoàng thôøi leäch pha so vôùi u ôû hai ñaàu ñoaïn maïch. 2 6. Công suất của mạch điện xoay chiều: a. Công suất: + Công suất thức thời: P = ui = Ri2 11
SKKN năm 2014 THs. Đoàn Xuân Huỳnh - THPT Chuyên Lương Văn Tụy + Công suất trung bình: P = UIcos = RI2 + Điện năng tiêu thụ: W = Pt R UR b. Hệ số công suất: cos =  (0  cos  1) Z U P P2  Ý nghĩa: I   Php  rI 2  2 U cos  U cos 2   Nếu cos nhỏ thì hao phí trên đường dây sẽ lớn.  Thường chọn cos = 0,85 7. Định luật Jun-Lenxơ: Q  RI 2t Áp dụng: Bài 1: Mạch điện gồm điện trở R  6(); cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm 3 3.10 2 L ( H ) và tụ điện có điện dung C  ( F ) mắc nối tiếp. Đặt hiệu điện 10 12 thế xoay chiều u ở hai đầu mạch điện, cường độ dòng điện qua R là i  5 2 cos(100t )( A) . a) Tính tổng trở, viết biểu thức hiệu điện thế hai đầu mạch b) Viết biểu thức các hiệu điện thế tức trên từng phần tử u R , u L , uC c) Tính công suất và hệ số công suất của mạch ĐS: Z  12() ;  u  60 2 cos(100t  )(V ) 3 Bài 2: Đặt điện áp xoay chiều u AB  100 2 cos(100t )(V ) vào hai đầu đoạn Hình 4 mạch điện gồm cuộn dây có điện trở hoạt 1 động R  50(); độ tự cảm L  ( H ), mắc  2.10 4 nối tiếp với tụ điện có điện dung C  (F ) .  a) Tính tổng trở của cuộn dây, của đoạn mạch điện b) Tính điện áp hiệu dụng ở hai bản tụ, ở hai đầu cuộn dây c) Viết biểu thức hiệu điện thế ở hai đầu tụ điện, ở hai đầu cuộn dây. ĐS: Z MB  50 5 (); Z  50 2 (); U C  50 2 (V ) ; U MB  158,1(V ) 12
SKKN năm 2014 THs. Đoàn Xuân Huỳnh - THPT Chuyên Lương Văn Tụy  3 i  2 cos(100 t - )( A) ; uC  100 cos(100t  )(V ) ; u MB  158,1 2 cos(100t  0,322)(V ) 4 4 I.2. Dạng 2: Viết biểu thức điện áp tức thời và dòng điện tức thời a. Cho i viết u: Nếu i  I 0 cos(t  i ) thì u  U 0 cos(t  i   ) b. Cho u viết i: Nếu u  U 0 cos(t  u ) thì i  I 0 cos(t  u   ) c. Cho u viết u khác phải thông qua biểu thức i (hoặc tổng hợp giống dđđh) + Chú ý: * Mạch chỉ có điện trở thuần R: uR cùng pha với i * Mạch chỉ có cuộn thuần cảm L: uL nhanh pha hơn i là  2 * Mạch chỉ có tụ điện C: uC chậm pha hơn i là  2 U 0 AB U 0 R U 0 C U 0 L Z  ZC U L  UC * I0     và tan   L  Z R ZC ZL R UR Áp dụng: Bài 1:Cho sơ đồ mạch điện như hình vẽ: R  800(); L  1,27( H ) ; C  1,59( F )  Hình 5 u EB  200 2 cos(100t  )(V ) 4 a) Viết biểu thức cường độ dòng điện qua mạch b) Viết biểu thức hiệu điện thế tức thời u AE , u AB 2   ĐS: i cos(100 t  )( A); u AE  100 2 cos(100t  )(V ) ; 8 4 4  u AB  100 10 cos(100t   1,1)(V ) 4 Bài 2: Mạch điện gồm điện trở R  10(); tụ điện có điện dung C và cuộn thuần cảm có độ tự cảm L. Đặt điện áp xoay chiều: u AB  100 2 cos(100t )(V ) thì cường độ dòng điện trong mạch trễ pha so  với u AB một góc và sớm pha so với 4  u AM một góc . Hình 6 4 a) Viết biểu thức cường độ dòng điện chạy trong mạch b) Viết biểu thức điện áp u AM , u MB 13
SKKN năm 2014 THs. Đoàn Xuân Huỳnh - THPT Chuyên Lương Văn Tụy   ĐS: i  10 cos(100t  )( A) ; u AM  100 2 cos(100t  )(V ) 4 2 I.3. Dạng 3: Xác định các đại lượng liên quan đến  Dữ kiện đề cho Công thức có thể sử dụng Z L  ZC R Góc lệch giữa u và i tan   ; cos  R Z Cộng hưởng: u và i cùng pha ZL = ZC (   0 ); cos   1 ; Imax; Pmax U 1 và u2 cùng pha ( 1  2 ) tan 1  tan 2 tan 1  tan  2 Lệch pha bất kì tan(1   2 )  1  tan 1 tan  2 Chú ý:   Nếu u1 và u2 lệch không có R thì u và i cùng pha 2 Ta có: u / i  u / i u / u x x 1. Hai đoạn mạch AM gồm R1L1C1 nối tiếp và đoạn mạch MB gồm R2L2C2 nối tiếp mắc nối tiếp với nhau Nếu có UAB = UAM + UMB  uAB; uAM và uMB cùng pha  tanuAB = tanuAM = tanuMB 2. Hai đoạn mạch R1L1C1 và R2L2C2 mắc nối tiếp có pha lệch nhau  Z L  ZC Z L  ZC Với tan 1  1 1 và tan 2  2 2 (giả sử 1 > 2) R R2 1 A M N B tan 1  tan  2 Có 1 – 2 =    tan  1  tan 1.tan 2 Hình 7  Trường hợp đặc biệt  = (vuông pha nhau) thì tan1.tan2 = - 1 2 Mạch điện ở hình 1 có u AB và uAM lệch pha nhau  Ở đây 2 đoạn mạch AB và AM có cùng i và uAB chậm pha hơn uAM tan  AM  tan  AB  AM – AB =    tan  1  tan  AM .tan  AB Z Z Z Nếu uAB vuông pha với uAM thì tan  AM .ta n  AB = -1  L L C  1 R R 14
SKKN năm 2014 THs. Đoàn Xuân Huỳnh - THPT Chuyên Lương Văn Tụy * Mạch điện ở hình 7: Khi C = C1 và C = C2 (giả sử C1 > C2) thì i1 và i2 lệch pha nhau  Ở đây hai đoạn mạch RLC1 và RLC2 có cùng uAB Gọi 1 và 2 là độ lệch pha của uAB so với i1 và i2 thì có 1 > 2  1 - 2 =   Nếu I1 = I2 thì 1 = - 2 = 2 tan 1  tan  2 Nếu I1  I2 thì tính  tan  1  tan 1.t an  2 3. Liên quan độ lệch pha: a. Trường hợp: 1  2    tan 1 .tan 2  1 2  b. Trường hợp: 1  2   tan 1.tan 2  1 2  c. Trường hợp: 1   2   tan 1 .tan  2  1 2 4. Xét đoạn mạch AB như hình vẽ (7) Nếu : AM – AB =  tan  AM  tan  AB   tan  1  tan  AM tan  AB Z L Z L  ZC  RZ C R R  tan   tan  Z L Z L  ZC hay 2 1 R  Z L (Z L  ZC ) R R Áp dụng: Bài 1: Cho đoạn mạch xoay chiều như hình 2 vẽ: R  50() ; ; C  .10 4 ( F ) ; L là cuộn  3 dây thuần cảm. Đặt vào hai đầu đoạn mạch Hình 8 AB hiệu điện thế: u AB  100 2 cos(100t )(V ) . Biết rằng cường độ dòng điện hiệu dụng trong mạch có cùng một giá trị khi K đóng và khi K mở. a) Tính L và cường độ dòng điện hiệu dụng b) Lập biểu thức của cường độ tức thời của dòng điện khi K mở và khi K đóng ĐS: Z L  137(); L  0,55( H ) ; I  1( A) ;   I mo  2 cos(100t  )( A) ; I dong  2 cos(100t  )( A) 3 3 15
SKKN năm 2014 THs. Đoàn Xuân Huỳnh - THPT Chuyên Lương Văn Tụy I.4. Dạng 4: Ghép tụ điện a. Ghép nối tiếp: Cb < C 1 1 1 1 CC    ...  Chỉ có C1 nt C2 thì Cb  1 2 Cb C1 C2 Cn C1  C2 b. Ghép song song: C b > C Cb = C1 + C2 +…+ Cn Chú ý: + Phân biệt ghép thêm vào và thay tụ C1 bằng C2. + Thường tìm Cb trước rồi suy ra cách ghép và tìm C2. Áp dụng: Bài 1: Cho sơ đồ mạch điện: R  100() ; 2 L ( H ) ; C  31,8( F ) u AM  100 2 cos(100t )(V )  a) Viết biểu thức cường độ dòng điện qua mạch Hình 9 b) Viết biểu thức hiệu điện thế xoay chiều u MB , u AB   ĐS: i  2 cos(100 t )( A) u MB  100 2 cos(100t  )(V ) ; u AB  200 cos(100t  )(V ) 2 4 I.5. Dạng 5: Đại lượng liên quan đến điện áp hiệu dụng và số chỉ của vôn kế. a. Áp dụng các công thức: U L  UC U U 2  U R2  (U L  U C ) 2 ; tan   ; cos   R UR U b. Xét từng đoạn mạch: U12  U R2  U L2 U 22  U R2  U C2 Giải hệ tìm nghiệm U 32  U R2  (U L  U C ) 2 Áp dụng: Bài 1: Cho mạch điện như hình vẽ: u AB  100 2 cos(100t )(V ) ; vôn kế V 1 chỉ 84,6(V )  60 2 (V ); Vôn kế V2 chỉ 80 (V). a) Tính các hiệu điện thế hiệu dụng U R ,U L ,U C b) Biết ampe kế chỉ 2 A. Tính L, R, C Hình 10 16
SKKN năm 2014 THs. Đoàn Xuân Huỳnh - THPT Chuyên Lương Văn Tụy c) Viết biểu thức i và hiệu điện thế tức thời u AN ĐS: U R  U L  60(V );U C  140(V ) R  30(); C  4,55.10 5 ( F ); L  0,096( H ) i  2 2 cos(100t  0,927)( A); u AN  120 cos(100t  1,712)(V ) I.6. Dạng 6: Bài toán biến thiên (cực trị) 1. Mạch RLC có R biến thiên: a. Tìm R để P max: Khi R =ZL - ZC U2 U2 Pmax   2 Z L  ZC 2R Hình 11 1 2  Khi đó cos     2 2 4 * Trường hợp cuộn dây có điện trở R0 U2 U2 Khi R  Z L  Z C  R0  Pmax   2 Z L  Z C 2( R  R0 ) Chú ý: Nếu bài toán tìm R để Pcdmax hay PRmax (Prmax) thì phân tích Pr = rI2, để Prmax thì R = 0. Lúc đó suy ra Prmax 2 2 U2 - Mạch R(L, r) C, thay đổi R để PRmax thì R  r (ZL ZC) ;PRmax 2(Rr) VD1: Cho đoạn mạch xoay chiều như hình vẽ: u AB  U 2 cos(t   ) không đổi Cuộn dây Hình 12 thuần cảm, L, C cho trước. Điện trở R biến thiên từ 0   a) Tìm R để công suất toàn mạch đạt cực đại b) Tìm R để mạch đạt công suất Po cho trước Giải U 2R a) Công suất tiêu thụ toàn mạch: P  I 2 .R  R 2  (Z L  Z C ) 2 U2 Chia cả hai vế cho R ta được: P  (Z  Z C ) 2 R L R  (Z L  Z C ) 2  Để P đạt cực đại thì mẫu số  R   đạt cực tiểu.  R  17
SKKN năm 2014 THs. Đoàn Xuân Huỳnh - THPT Chuyên Lương Văn Tụy Theo bất đẳng thức Cô si: (Z L  Z C ) 2 (Z  Z C ) 2 R  2 R. L  2. Z L  Z C R R Pmax  Xảy ra dấu “=”  R  Z L  Z C U2 Pmax  2 Z L  ZC U 2R b) Theo đề bài ta có pt: Po  R 2  (Z L  Z C ) 2 Đưa về pt bậc 2 ẩn là R : Po .R 2  U 2 .R  Po .( Z L  Z C ) 2  0   U 4  4.Po .( Z L  Z C ) 2 - Nếu   0  Po  Pmax  pt vô nghiệm U2 - Nếu   0  Po  Pmax  pt có nghiệm duy nhất R  2.Po - Nếu   0  Po  Pmax  pt có hai nghiệm phân biệt R1 , R2  U2 R  R  Theo định lý Viét:  1 2 Po  2 2  R1.R2  (Z L  Z C )  Ro VD 2: Cho đoạn mạch xoay chiều như hình vẽ: u AB  U 2 cos(t   ) không đổi Cuộn dây có điện trở thuần, r, L, C cho trước. Hình 13 Điện trở R biến thiên từ 0   a) Tìm R để công suất toàn mạch đạt cực đại b) Tìm R để công suất trên điện trở R đạt cực đại Giải U 2 (R  r) a) Công suất tiêu thụ toàn mạch: P  I 2 .( R  r )  (R  r) 2  (Z L  ZC ) 2 Chia cả hai vế cho (R + r) ta được: U2 P (Z  Z C ) 2 (R  r)  L Rr 18
SKKN năm 2014 THs. Đoàn Xuân Huỳnh - THPT Chuyên Lương Văn Tụy  (Z L  Z C ) 2  Để P đạt cực đại thì mẫu số ( R  r )   đạt cực tiểu. Theo bất đẳng  R  r  thức Cô si: (Z L  Z C ) 2 (Z  Z C ) 2 (R  r)   2 ( R  r ). L  2. Z L  Z C Rr Rr Pmax  Xảy ra dấu “=”  R  r  Z L  Z C U2 Pmax  2 Z L  ZC b) Công suất tiêu thụ trên điện trở R: U 2 .R PR  I 2 .R  (R  r) 2  (Z L  Z C ) 2 U 2 .R PR  I 2 .R  R 2  2.R.r  r 2  ( Z L  Z C ) 2 Chia cả hai vế cho R ta được: U2 PR  r 2  (Z L  Z C ) 2 R  2.r R Để PR đạt cực đại thì mẫu số đạt cực tiểu. Theo bất đẳng thức Cô si: r 2  (Z L  Z C ) 2 R  2. r 2  ( Z L  Z L ) 2 R PR max  Xảy ra dấu “=”  R  r 2  ( Z L  Z L ) 2 U2 PR max  2r  2 r 2  ( Z L  Z L ) 2 b. Tìm R để P có cùng giá trị: * Khi R = R1 hoặc R = R2 thì P có cùng giá trị. U2 Ta có R1  R2  ; R1 R2  ( Z L  Z C )2 P U2 Và khi R  R1 R2 thì Pmax  2 R1R2 c. Tìm R để P = const  thường giải pt bậc 2 theo R U2 Từ P = RI 2 = R  PR 2  U 2 R  PZ L  Z C 2  0 R 2 + (Z L - Z C )2 Áp dụng: 19
SKKN năm 2014 THs. Đoàn Xuân Huỳnh - THPT Chuyên Lương Văn Tụy Bài 1: Cho đoạn mạch gồm điện trở thuần R có thể thay đổi được, cuộn dây 1 10 4 thuần cảm L  ( H ); tụ điện có điện dung C  ( F ) mắc nối tiếp. Đặt vào hai  2 đầu đoạn mạch một hiệu điện thế: u  100 2 cos(100t )(V ). a) Xác định R để công suất trên mạch đạt 40 W. b) Tìm R để công suất tiêu thụ trên mạch đạt cực đại. Tính công suất cực đại đó c) Giả sử cuộn dây có điện trở là r  10() : - Tìm R để công suất toàn mạch đạt cực đại. Tính công suất cực đại đó - Tìm R để công suất trên điện trở R đạt cực đại. Tính công suất cực đại đó ĐS: a) R  200(); R  50(); b) R  100(); Pmax  50 W ; c) R  90(); Pmax  50 W ; R  100,5(); Pmax  45,25 W 2. Mạch RLC có L thay đổi: a. Tìm L để Imax (Pmax) hay URmax U2 Khi ZL = ZC thì U = URmax; Pmax= R R 2  Z C2 U R 2  ZC2 b. Tìm L để ULmax: Khi Z L  thì U LMax  ZC R và U L2 max  U 2  U R2  U C2 ;U L2 max  U CU L max  U 2  0 U c. Tìm L để UCmax: Khi ZL = ZC thì UCmax= ZC R d. Với L = L1 hoặc L = L2 mà UL có cùng giá trị thì điện áp cực đại hai đầu cuộn cảm ULmax khi 1 1 1 1 2 L1 L 2  (  ) L  ZL 2 Z L1 Z L 2 L1  L 2 ZC  4 R 2  Z C2 e. Khi Z L  thì điện áp hiệu dụng trên đoạn RL đạt 2 cực đại 2U R U RLmax  và U RLmax  Z L2  Z C Z L  R 2  0 2 2 4 R  Z  ZC C Để URL không phụ thuộc vào giá trị của R thì: ZC = 2ZL f. Với hai giá trị của cuộn cảm L1 và L2 mạch có cùng công suất thì dung kháng thỏa mãn: 20

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

EXAM.05: Bộ 300+ Đề Thi Thử THPT Quốc Gia 2022

304 tài liệu

922 lượt tải

THÔNG TIN

TRỢ GIÚP

HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.