Giáo án vật lý 12 - Công suất của dòng điện xoay chiều

Bài 29.CÔNG SUẤT CỦA DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU I. Mục tiêu: 1) Kiến thức: - Nắm được đặc điểm của công suất tức thời, công suất trung bình và hệ số công suất - Biết cách tính công suất của dòng điện xoay chiều . 2) Kĩ năng: - Lập và vận dụng tốt công thức công suất. II. Chuẩn bị: HS ôn tập công thức tính công suất của dòng điện không đổi của đoạn mạch điện xoay chiều. II. Tổ chức các hoạt động dạy học: Hoạt động 1. (10’) Kiểm tra: Hoạt động của GV Hoạt động của HS - GV nêu bài toán kiểm tra kiến thức cũ: Mạch xoay chiều: HS được kiểm tra thực hiện giải bài toán. - Tính  22AB L CZ R Z Z   Với ZL = 100; ZC = 50. R = 50 L = 0,318H. C= 0,636.10-4 F 100 2 cos(100 )( )ABu t V Nêu lần lượt các câu hỏi kiểm tra, gọi HS thực hiện trên bảng. H1. Tính tổng trở của mạch. - GV lưu ý HS các số liệu đặc Biết dùng trong bài toán: 1 20,318 ;0,636     H2. Tính giá trị cường độ hiệu dụng và hiệu điện thế của mỗi phần tử trong mạch. - GV nhận xét, phê điểm. 50 2ABZ   - Tính 2AB AB UI A Z   Tính UAM = IZAM = 2 2 50 10( )LI R Z V  UMB = 50 2( )V Hoạt động 2. (20’) Tìm hiểu: CÔNG SUẤT CỦA DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU. Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung - GV đặt vấn đề như SGK và giới thiệu có thể dùng công thức tính công suất của dòng điện không đổi để tính công suất tức thời của đdxc. - GV có thể gợi ý cho HS Đọc SGK, tìm hiểu công suất tức thời. 1) Công suất tức thời : Xét đoạn mạch có: 0 cos( )i I t 0 cos( )u U t   Công suất tức thời: dùng phép Bàiến đổi lượng giác suy ra Biểu thức tính công suất tức thời. Nêu câu hỏi: H1. công suất tức thời Bàiến đổi theo qui luật nào? Đối với dòng điện tần số 50Hz, công suất Bàiến đổi tuần hoàn bao nhiêu lần trong 1s? - Yêu cầu HS đọc SGK mục 2. GV nêu định nghĩa rồi yêu cầu HS tìm hiểu, so sánh công suất trung bình trong 1 chu kì với công suất trung bình trong thời gian t >>T. - Hướng dẫn HS lấy giá trị trung bình của từng số hạng UIcos và UIcos(2t+ ) - GV gọi HS chứng minh công thức bằng pp năng lượng. - Viết Biểu thức: p = ui. Dùng phép Bàiến đổi lượng giác lập Biểu thức: p = UIcos + UIcos(2t+ ) -Suy luận từ cos(2t+ ) tìm được f’ = 2f = 100Hz. - Đọc SGK, tìm hiểu nội dung công suất tính bằng P = Icos. p = ui = U0I0cos(t+ )cost thay 0 02 ; 2U U I I  Dùng phép Bàiến đổi lượng giác: p = UIcos + UIcos(2t+ ) 2) Công suất trung bình: Là đại lượng đo bằng điện năng đã tiêu thụ trên đoạn mạch trong một ngày. W t P W t P còn là công suất trung bình trong 1 chu kì, công suất trung bình trong thời gian t >>T. cosUI P Hoạt động 3. (5’) Tìm hiểu: HỆ SỐ CÔNG SUẤT. -GV giới thiệu: với đoạn mạch RLC, điện năng chỉ tiêu thụ trên R. 2RIP (1) cosUI P (2) Từ (1) và (2): cos R Z   H1. Trường hợp nào công suất trên mạch đạt cực đại? Khoảng giá trị của cos? - GV lưu ý: trường hợp cos = 0, ở mạch RLC vẫn có sự chuyển đổi năng lượng điện từ trường. - Nêu câu hỏi C2 và trình bày về ý nghĩa của hệ số công suất. H2. Trường hợp mạch có cos nhỏ, để công suất vẫn Thực hiện Bàiến đổi, ghi nhận Trả lời: 0 < cos < 1 - Vẽ giản đồ vectơ và tính cos. 3) Hệ số công suất: cos R Z   -Trường hợp mạch chỉ có R hoặc mạch RLC có cộng hưởng: cos = 1   = 0. Công suất UIP : công suất Biểu kiến. -Trường hợp mạch chỉ có L, C hoặc có cả hai: cos = 0; P = 0 Với cùng một điện áp U và cđdđ I, nếu đoạn mạch có cos càng lớn thì công suất P của dòng điện càng lớn. Nếu cos nhỏ để công suất vẫn bằng P, điện áp U thì thì I lớn. Do đó hao phí vì nhiệt tỏa ra trên dây dẫn lớn hơn. Cần phải bằng P và tránh hao phí do tỏa nhiệt, phải làm sao? GV dùng VD minh họa: có thể ghép thêm vào mạch động cơ (r,L) một tụ C bằng ghép nối tiếp hoặc song song để giảm , nâng cao cos. -Nêu câu hỏi C2. cos cos RU IR U IZ R Z       -Trả lời C2. Cách 1. Đo U, I, cos. Cách 2. Đo điện năng A, thời gian tiêu thụ t. Tính P. A t P tránh. Hoạt động 4. (5’) Vận dụng - củng cố: * GV: nêu nội ung BT3, SGK trang 160, hướng dẫn và yêu cầu HS thực hiện trên lớp Yêu cầu HS chuẩn bị cho tiết bài tập sau. Ôn tập nội dung về mạch RLC và công suất của dòng điện xoay chiều. III. Rút kinh nghiệm – Bổ sung: