Giáo án vật lý -Bài 3:mạch điện xoay chiều có r, l, c

Bài 3: MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU CÓ R, L, C. I. MỤC ĐÍCH YÊU CẦU: - Khảo sát định tính các tác dụng của vật dẫn có điện trở thuần R, tụ điện có điện dung C, cuộn dây có độ tự cảm L khi mắc trong mạch điện xoay chiều. - Quan sát hiện tượng cộng hưởng trong mạch điện xoay chiều có R, L, C mắc nối tiếp. * Trọng tâm: Tòan bài * Phương pháp: Pháp vấn, diễn giảng, thực nghiệm II. CHUẨN BỊ: HS: - Xem lại bài “Dòng điện xoay chiều trong đoạn mạch chỉ có điện trở thuần, cuộn cảm hoặc tụ điện” và bài “Dòng điện xoay chiều trong đoạn mạch RLC” - Chuẩn bị lý thuyết cho bài thực hành. Mỗi nhóm 1 mẫu báo cáo thí nghiệm theo Sgk. GV: - Nguồn điện 6(V) DC và 6(V) AC; điện trở R 15 ;  20 ; cuộn dây có lõi sắt (750 vòng  1000 vòng); tụ điện C = 20mF; C' = 50mF; bóng đèn pin (6V – 0,1A); khóa điện; bộ dây dẫn (6 sợi) III. TIẾN HÀNH LÊN LỚP: A. Ổn định: B. Kiểm tra lý thuyết: 1. Viết biểu thức tính trở kháng, dung kháng, cảm kháng trong đoạn mạch xoay chiều chỉ có R, L, C? 2. Viết biểu thức tính tổng trở trong đoạn mạch RLC . Hãy chứng minh rằng L = (4p2f2C)-1 hoặc C = (4p2f2L)-1 thì I trong mạch là lớn nhất và I = R U ? C. Tiến hành thí nghiệm: TIẾT 1: GV HƯỚNG DẪN HỌC SINH TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM: 1. Xét thí nghiệm khi mạch chỉ có R: mắc mạch như hình vẽ; mắc lần lượt vào các mạng điện và đóng K. Lần a: UDC = 6V  quan sát độ sáng của đèn. Lần b: UAC = 6V  quan sát độ sáng của đèn. => Nhận xét về độ sáng của đèn và tác dụng của R trong mạch điện? I. ĐOẠN MẠCH CHỈ CÓ R, L HOẶC C. 1. Đoạn mạch chỉ có R: Lần a: UDC = 6V Lần b: UAC = 6V   Nhận xét gì về độ sáng của đèn?  Nhận xét gì về tác dụng của R trong mạch điện? 2. Xét thí nghiệm khi mạch chỉ có L: mắc mạch như hình vẽ, mắc lần lượt vào các mạng điện và đóng K. Lần 1: a. UDC = 6V  quan sát độ sáng của đèn. b. Vẫn UDC = 6V, nhưng rút từ từ lõi sắt ra, quan sát độ sáng của đèn? => Nhận xét gì độ sáng của đèn và tác dụng của lõi sắt trong 2 lần thí nghiệm a và b? Lần 2: Tương tự lần 1a, b nhưng mắc mạch vào mạng điện UAC = 6V. 2. Đoạn mạch chỉ có L: U K L  x  Nhận xét gì về độ sáng của đèn? Và tác dụng của lõi sắt? Lần 2: a. UAC = 6V b. UAC = 6V, nhưng rút ra từ từ lõi sắt ra => Nhận xét về độ sáng của đèn và tác dụng của lõi sắt trong mạch điện xoay chiều? K U K Đ R Lần 1: a. UDC = 6V b. Rút từ từ lõi sắt (vẫn giữ nguyên mạch ở lần a.) 3. Xét thí nghiệm khi mạch chỉ có C: Mắc mạch như hình vẽ, mắc mạch lần lượt vào các mạng điện và đóng K. Lần a: UDC = 6V  quan sát độ sáng của đèn? Lần b: * UAC = 6V  quan sát độ sáng của đèn? * Sau đó, mắc song song với C một tụ C'  quan sát độ sáng của đèn? => Nhận xét gì về độ sáng của đèn khi mắc vào mạng DC và khi mắc vào mạng AC? => Nhận xét gì về độ sáng của đèn khi mạch được madức chỉ vào mạng DC, nhưng khi chưa mắc thêm C' và khi mắc song song thêm C'? * Lưu ý: Khi mắc C // C' thì Cb = ? 3. Đoạn mạch chỉ có C: Lần a: UDC = 6V Lần b: -Vẫn ở mạch lần a, nhưng UAC = 6V - Mắc thêm C'//C như mạch ở hình bên : UAC = 6V => Nhận xét độ sáng của đèn và tác dụng của C trong mạch? X UDC K D C X UAC K D C C' (Cb = C + C') => Điện dung của mạch thay đổi thì độ sáng đèn thay đổi như thế nào? 4. Đoạn mạch gồm R, L, C mắc nối tiếp: mắc mạch như hình vẽ, đặt mạch vào mạng UAC = 6V, f = 50Hz, C = 20mF. Lần a: Đóng khóa K, di chuyển từ từ lõi sắt, quan sát độ sáng của đèn cho đến khi đèn sáng nhất. Giải thích hiện tượng xảy ra? Tính L của cuộn dây lúc này? Lần b: Thay C bằng tụ C' = 50 mF. Dịch chuyển lõi sắt để có hiện tượng cộng hưởng trong mạch. Tính L’ của cuộn dây với lõi sắt lúc này? II. ĐOẠN MẠCH GỒM R, L, C MẮC NỐI TIẾP: Lần a: UAC = 6V f = 50 Hz, C = 20 mF - Dịch chuyển lõi sắt để đèn là sáng nhất. => Hãy giải thích hiện tượng? Tính giá trị L lúc này. Lần b: Tương tự lần a, nhưng thay C' = 50mF cho tụ C. U K L  x C R TIẾT 2: HỌC SINH TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM VÀ LẬP BẢNG BÁO CÁO THÍ NGHIỆM 1. Mục đích: 2. Kết quả đo: a) Đèn trong thí nghiệm 1a sáng (hơn), (kém), (bằng) đèn trong thí nghiệm 1b. Điều này chứng tỏ rằng ……….. b) Khi di chuyển lõi sắt của cuộn dây trong thí nghiệm 2a thì độ sáng của đèn (tăng) (giảm) (không đổi). Điều này chứng tỏ rằng ……….. c) Khi di chuyển lõi sắt của cuộn dây trong thí nghiệm 2c thì độ sáng của đèn (tăng) (giảm) (không đổi). Điều này chứng tỏ rằng ……….. d) Đèn trong thí nghiệm 3a (sáng) (không sáng) . Điều này chứng tỏ rằng ……….. Đèn trong thí nghiệm 3b (sáng) (không sáng) . Điều này chứng tỏ rằng ……….. Đèn trong thí nghiệm 3c sáng (hơn), (kém), (bằng) đèn trong thí nghiệm 1b. Điều này chứng tỏ rằng ……….. e) Khi di chuyển lõi sắt của cuộn dây thì độ sáng của đèn (tăng) (giảm) (không đổi). Khi xảy ra hiện tượng cộng hưởng thì đèn ………. Lúc này độ tự cảm Lo của cuộn dây được tính bằng công thức: Lo = ………. Với: f = 50Hz và C = ….. F thì Lo = …… f = 50Hz và C’ = ….. F thì L’o = …… * GV kết luận thí nghiệm (sau khi thu bài báo cáo thí nghiệm) Ở các thí nghiệm: 1. R có tác dụng cản trở dòng điện trong mạch xoay chiều cũng như trong mạch một chiều. 2. Trong mạch một chiều, lõi sắt không có tác dụng cản trở dòng điện. Trong mạch xoay chiều, khi không có lõi sắt đèn sáng hơn rất nhiều, chứng tỏ cuộn cảm có lõi sắt có tổng trở lớn hơn nhiều so với điện trở thuần của nó (khi không có lõi sắt). 3. Trong mạch một chiều, C có điện trở vô cùng lớn (mạch hở). Trong mạch xoay chiều, C càng lớn thì dung kháng càng nhỏ (đèn sáng hơn khi mắc song song thêm C' với C) 4. Trong mạch xoay chiều có R, L, C mắc nối tiếp thì khi di chuyển lõi sắt  cảm kháng thay đổi. Đèn sáng nhất khi Imax => Imin => ZL = ZC : có hiện tượng cộng hưởng. D. Dặn dò: On tập lý thuyết và bài tập Chương 7, 8, 9 Chuẩn bị tiết sau: On tập