Giáo án vật lý - Tiết 22: công suất của dòng điện xoay chiều

TIẾT 22: CÔNG SUẤT CỦA DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU I. Mục đích yêu cầu: - Nắm được công thức tính công suất của dòng điện xoay chiều, ý nghĩa của hệ số công suất cosj * Trọng tâm: Công suất của dòng điện xoay chiều, ý nghĩa của hệ số công suất cosj * Phương pháp: Pháp vấn, diễn giảng II. Chuẩn bị: HS xem Sgk. III. Tiến hành lên lớp: A. Ổn định: B. Kiểm tra: Viết công thức tính tổng trở cho đoạn mạch RLC và công thức tính j? Khi nào thì u sớm pha, trễ pha, cùng pha với i? Khi u cùng pha i thì có hiện tượng thì xảy ra với mạch RLC ? C. Bài mới. PHƯƠNG PHÁP NỘI DUNG I. Hs nhắc lại công thức tính công suất trên mạch chỉ có điện trở thuần: P = ? (UI) - Khi mạch có thêm C hoặc L, hoặc CL thì công suất khi đó: P’ như thế nào với P? Nhắc lại: cos j = ? => P = ? I. Công suất của dòng điện: Dùng một đồng hồ đo điện để đo công suất của một mạch điện. - Nếu mạch chỉ có điện trở thuần, thì P = UI - Nếu mắc thêm vào mạch cuộn cảm, tụ điện hoặc cả hai thì: P < UI. Hay ta nói công suất tiêu thụ bị giảm đi so với khi chỉ có điện trở thuần, ta có thể viết: P = k.UI với k 1 : hệ số công suất Bằng thực nghiệm, người ta tính được: k = cosj, với Z Rcos  Vậy: P = UI cosj II. Từ biểu thức: P = UIcosj. Nếu U, I = const thì nếu cosj càng lớn  P = ? Xét các trường hợp đặc biệt sau: II. Ý nghĩa của hệ số công suất * cosj = 1 => P = ? Để Z Rcos  = 1, thì Z = ? => Dựa trên giản đồ vectơ HS cho a. Trường hợp cosj = 1 (j = 0) Khi cos j = 1 thì Pmax = UI: công suất tiêu thụ là lớn nhất. Nghĩa là đoạn mạch chỉ có điện trở thuần, hoặc khi có ZL biết khi đó mạch như thế nào? = ZC: hiện tượng cộng hưởng xảy ra. * cos j = 0 => P = ? => Dựa trên giản đồ vectơ HS cho biết khi đó mạch như thế nào? (không có R, chỉ có C hoặc L, hoặc cả 2) => Vì đoạn mạch không tiêu thụ điện, như vậy mạch có đạt công suất có ích hay không? Và phần năng lượng đó được chuyển hóa như thế nào? b. Trường hợp cosj = 0 (j = 2   ) Khi cosj = 0 thì P = 0: công suất tiêu thụ là nhỏ nhất. Nghĩa là đoạn mạch chỉ có cuộn cảm, tụ điện hoặc cả hai. * Trong trường hợp này, dù L và C là khá lớn và ở nguồn hiệu điện thế và cường độ dòng điện cũng khá lớn, nhưng đoạn mạch vẫn không tiêu thụ một phần nào của công suất đó hay nói cách khác đoạn mạch không đạt được hiệu quả có ích. * 0 P = UI cos j có giá trị đạt trong vùng giá trị nào? Hãy so sánh với giá trị do nguồn cung cấp P = UI? c. Trường hợp 0 < cosj < 1 ( 0 2    hoặc 2 0  ) Khi 0 < cosj < 1 thì P = UIcosj : đây là công suất tiêu thụ trên đoạn mạch thông thường, có công suất nhỏ hơn công suất cung cấp UI. * Để tăng hiệu quả sử dụng điện năng, người ta thường tăng cosj, hay nói cách khác người ta tìm * Chú ý: Để nâng cao hiệu quả của việc sử dụng điện năng, người ta tìm cách nâng cao giá trị cos j . Trong thực tế, các thiết bị sử dụng điện p có: cosj > 0,85 cách nâng công suất P = UIcosj lên tới công suất cung cấp P = UI (hay công suất khi mạch chỉ có điện trở thuần). * Ta biết, trong các động cơ điện có nhiều các cuộn dây (phần tạo ra từ trường) do đó, hs nhận xét gì về giá trị của ZL và R? * Xét trên giản đồ vectơ (khi chưa có C) vì ZC > R  UC ? UoR  j có giá trị?  cosj ? * Khi mắc thêm C, hs nhận xét gì về góc j? Khi đó cos j ? Ví dụ: 1/ Những động cơ thường có ZL > R => UL > UR => j lớn => cosj nhỏ. 2/ Do đó, để tăng cos j (j nhỏ), người ta thường mắc thêm C vào mạch. * Chú ý: Từ b/t: P = UIcosj HS nhắc lại: U = ?, cos j = ? => P = ? * Chú ý: Từ P = UI.cosj mà U = I.Z và cos j = Z R => P = I. Z. I. Z R => P = I2.R D. Củng cố: Bài 1 – Sgk trang 62 Trong trường hợp nào thì cos j = 1? Vẽ giản đồ vectơ? Giải: Để cos j = 1, ta có 2 trường hợp: * Khi ZL = ZC => U0L = U0C * Khi mạch chỉ có R => U0 = UR Bài 2 – Sgk trang 62 Trong trường hợp nào thì cos j = 0? Vẽ giản đồ vectơ? Giải: Để cos j = 0 (j =  2  ) thì mạch lúc này có R = 0 CL 00CL UUZZ2    CL 00CL UUZZ2    E. Dặn dò: Xem bài “Một số bài toán về mạch điện xoay chiều”