Giáo án vật lý - Bài 26. dòngđiện xoay chiều mạch xoay chiều chỉ có điện trở thuần

Bài 26. DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU MẠCH XOAY CHIỀU CHỈ CÓ ĐIỆN TRỞ THUẦN I. Mục tiêu: 1) Kiến thức: - Hiểu được khái niệm dịng điện xoay chiều, điện áp xoay chiều. Bàiết cách xác định độ lệch pha của điện áp và cường độ dịng điện xoay chiều theo Bàiểu thức hoặc theo đồ thị Bàiểu diễn của chúng. - Hiểu được các đặc điểm của đoạn mạch xoay chiều chỉ có điện trở thuần. - Nắm được các giá trị hiệu dụng và cách tính công suất tỏa nhiệt trung bình của dịng điện xoay chiều. 2) Kĩ năng: - Vận dụng được mối liên hệ giữa điện áp và cường độ dịng điện để giải bài toán về mạch xoay chiều chỉ có điện trở thuần. II. Chuẩn bị: 1) GV: chuẩn bị: nguồn điện xoay chiều, một điện trở thuần, một đoạn mạch điện bất kì, dao động kí điện tử hai chùm tia để quan sát đường Bàiểu diễn của cường độ dịng điện và điện áp. 2) HS: Ôn tập kiến thức về hiện tượng cảm ứng điện từ, định luật Ôm cho đoạn mạch có điện trở thuần của dịng điện không đổi. II. Tổ chức các hoạt động dạy học: Hoạt động 1. (10’) Tìm hiểu: SUẤT ĐIỆN ĐỘNG XOAY CHIỀU. Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung - GV giới thiệu về nội dung của Bài (SGK trình by) - GV vẽ hình 26.1. Giới thiệu nội dung tìm hiểu bằng cch dng mơ hình my pht điện xoay chiều, thực hiện TN tạo dịng điện xoay chiều cho HS quan sát. - GV nu cu hỏi. H1. Hiện tượng gì sẽ xảy ra nếu quay đều khung trong từ trường đều có B  vuơng gĩc với trục quay của khung? H2. Từ thông qua khung như thế nào? Suất điện động cảm ứng trong khung như thế nào? -GV nên bắt đầu xây dựng Bàiểu thức suất điện động 0 0cos( )e E t   bằng cch cho HS: + Viết Bàiểu thức từ thơng qua khung khi khung chưa quay, khi khung quay với góc quay  của php tuyến với B  bằng t. -Quan st hình 26.1. Nghe GV giới thiệu cch thực hiện TN, quan st kết quả v phn tích, tìm nguyn nhn dẫn đến kết quả. -Trả lời cu hỏi: khi khung quay; + từ thông qua khung Bàiến thiên điều hịa. + trong khung xuất hiện suất điện động cảm ứng Bàiến đổi điều hịa. -Lưu ý nghe GV phn tích việc xuất hiện hằng số 0 trong Bàiểu thức suất điện động cảm ứng. Khung dây dẫn quay trong từ trường đều với tốc độ góc  quanh trục vuơng gĩc với B  . Trong khung xuất hiện suất điện động Bàiến đổi theo thời gian. 0 0cos( )e E t   e: suất điện động xoay chiều. , T, f lin hệ bằng cơng thức: 2 ; 2 T f      + Viết Bàiểu thức e = ’ v lí giải việc xuất hiện hằng số 0. + Chỉ ra Bàiên độ suất điện động E0 = N.B.S. Hoạt động 2. (15’) Tìm hiểu: ĐIỆN ÁP XOAY CHIỀU-DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU. Nu cu hỏi: H1. Bóng đèn sáng lên (từ mô hình my xoay chiều đơn giản do GV thực hiện để tạo dịng điện) cho thấy khi nối 2 đầu khung dây với 2 đầu bóng đèn cho ta nhận xét gì? - Giới thiệu điện áp xoay chiều, dịng điện xoay chiều trong mạch. H2. Hình 26.2 cho Bàiết đại lượng u(t) và i(t). Đại lượng nào Bàiến thiên sớm pha hơn và sớm hơn một lượng bao nhiêu? H3 (Từ hình ảnh trn mn hình dao động kí điện tử) Viết Bàiểu thức -HS cho rằng hai đầu bóng đèn có một hiệu điện thế, trong mạch có dịng điện. -Nhận Bàiết sự lệch pha của u(t) v i(t) từ hình 26.2: i(t) sớm pha hơn u(t) một góc 2  - u(t) và i(t) Bàiến đổi theo thời gian theo định luật dạng sin  pt u(t) và i(t) phải có dạng pt dao động điều hịa. -Nếu hai cực của máy phát điện xoay chiều với 1 đoạn mạch tiêu thụ điện. Trong mạch có 1 dao động điện từ cưỡng bức với tần số của sđđ do máy phát ra. Giữa 2 đầu đoạn mạch có một hđt xoay chiều hay điện áp xoay chiều -Xét đoạn mạch AB. Qui ước chiều dương là chiều tính điện áp tức thời từ AB. tổng quát của u(t) và i(t)? - Lưu ý HS viết Bàiểu thức cường độ dịng điện tức thời thì i phải theo qui ước chiều dương là chiều tính điện áp tức thời từ A đến B với một đoạn mạch AB. H4. Từ pt u(t) và i(t), suy ra độ lệch pha của u so với i trong một đoạn mạch? - GV nói về điện áp xoay chiều trong thực tế. H5. (Từ dao động điều hịa cơ học) Nêu cách Bàiểu diễn dao động điều hịa u(t) v i(t) bằng vectơ quay? -Viết hai pt: 0 0 cos( ) cos( ) u i u U t i I t         -Xác định góc: u i    -Đọc SGK mục 5, tìm hiểu Bàiểu diễn dao động u(t) và i(t) bằng vectơ quay. Trường hợp tổng quát: 0 0 cos( ) cos( ) u i u U t i I t         -Độ lệch pha của u so với i: u i    + 0  : u sớm pha hơn i. + 0  : u trễ pha hơn i. + 0  : u cng pha với i. ( ) ( ) u t U i t I     Đặc điểm của ,U I   (SGK) Hoạt động 3. (5’) Tìm hiểu: ĐOẠN MẠCH XOAY CHIỀU CHỈ CÓ ĐIỆN TRỞ THUẦN. Nu cu hỏi gợi ý: H1. Thế nào là đoạn mạch xoay chiều chỉ có điện trở thuần? Cho VD. H2. Cĩ thể vận dụng công thức định luật Ôm cho đoạn mạch có R của dịng điện không đổi cho dịng điện xoay chiều không? Vì sao? -Hướng dẫn HS xây dựng: u = U0cost. để có i = I0cost với 00 UI R  H3 Nêu quan hệ của u và i trong đoạn mạch chỉ có R? -C nhn suy nghĩ, trả lời cu hỏi. + Đoạn mạch có bếp điện, bàn ủi điện là đoạn mạch chỉ có điện trở thuần. + Áp dụng được định luật Ôm của dịng điện không đổi cho dịng điện xoay chiều vì nếu xt trong khoảng thời gian t rất ngắn, cc gi trị tức thời u v i xem như không đổi. u = U0cost. Áp dụng định luật Ôm như đối với dịng điện không đổi 0 cosUui t R R   i = I0cost với 00 UI R  Bàiểu diễn quan hệ của u và i bằng vectơ quay. Hoạt động 4. (10’). Xây dựng Bàiểu thức: GIÁ TRỊ HIỆU DỤNG CỦA CƯỜNG ĐỘ DÒNG ĐIỆN ĐIỆN ÁP, SUẤT ĐIỆN ĐỘNG. Nu cu hỏi gợi ý: H1. Công suất tỏa nhiệt trên điện trở của dịng điện không đổi xác định bằng Bàiểu thức nào? H2. p dụng cho dịng điện xoay chiều, viết Bàiểu thức tính cơng suất tỏa nhiệt tức thời? H3 Cơng suất tỏa nhiệt Bàiến thin theo qui luật no? So snh chu kì Bàiến đổi của nó với chu kì Bàiến đổi của dịng điện. - Hướng dẫn HS xây dựng đến Bàiểu thức: 2 0 2 IQ R t - GV hướng dẫn, HS thảo luận nhĩm xy dựng cơng thức: 0 2 II  . Yêu cầu HS nhận xét về cường độ hiệu dụng của dịng điện - Thảo luận, xy dựng cc Bàiểu thức. + Cơng suất tức thời: 2 2 2 0 cosp Ri RI t  Dịng xoay chiều i = I0cost qua đoạn mạch chỉ có R. +Cơng suất tỏa nhiệt tức thời: 2 2 2 0 2 2 0 0 cos 1 1 cos 2 2 2 p Ri RI t RI RI t       +Cơng suất tỏa nhiệt trung bình trong 1 chu kì: 2 2 2 0 0 1cos 2 p RI t RI   +Nhiệt lượng tỏa ra trong thời gian t: 2 0 2 IQ R t +Cường độ hiệu dụng của dịng điện xoay chiều: 0 2 II  Định nghĩa I: SGK. Điện áp hiệu dụng; Suất điện động hiệu dụng: xoay chiều. - GV lưu ý HS: vôn kế, ampe kế đo các gái trị hiệu dụng U, I. - Xem SGK, theo hướng dẫn của GV, xây dựng công thức tính I, U, E. 0 2 UU  0 2 EE  Hoạt động 5. (5’) Vận dụng - củng cố: * GV nêu câu hỏi 1-2 SGK. Yêu cầu HS vận dụng nội dung bài để trả lời. + Hướng dẫn HS giải bài toán số 3, số 4 của SGK trang 146. + Hướng dẫn HS chuẩn bì Bài mới. * HS trả lời cu hỏi ơn tập. + Ghi nhận cách giải bài toán do GV hướng dẫn. + Ghi nhận những chuẩn bị ở nh. III. Rút kinh nghiệm – Bổ sung: