Giáo án Vật Lý 12 nâng cao - Chương V: Dòng điện xoay chiều

u dụng của cường độ dòng điện, điện áp, suất điện động của nguồn điện xoay chiều. 4. Quan hệ u và i trong đoạn mạch xoay chiều chỉ có R. Biểu thức định luật Ôm trong đoạn mạch xoay chiều chỉ có R. 5. Quan hệ u và i trong đoạn mạch xoay chiều chỉ có C. Biểu thức định luật Ôm trong đoạn mạch xoay chiều chỉ có C. 6. Quan hệ u và i trong đoạn mạch xoay chiều chỉ có L. Biểu thức định luật Ôm trong đoạn mạch xoay chiều chỉ có L. 7. Dung kháng của tụ điện phụ thuộc vào các yếu tố nào? 8. Cảm kháng của tụ điện phụ thuộc vào các yếu tố nào? HĐ2: Vận dụng để giải bài tập cơ bản 7 13 5 + HS TB: U0 = 220(V); = 100rad/s; + Dòng điện chạy qua điện trở thuần R biến đổi điều hoà cùng tần số và cùng pha với điện áp xoay chiều giữa hai đầu của nó Và + + Điện áp giữa hai đầu của tụ điện biến đổi điều hoà cùng tần số và trễ pha góc so với dòng điện chạy qua nó nên biểu thức cường độ dòng chạy qua đoạn mạch này là : +HSK i = 0 = 0 =+ kp + + Điện áp giữa hai đầu của cuộn thuần cảm biến đổi điều hoà cùng tần số và sớm pha góc so với dòng điện chạy qua nó Bài 1: Đặt điện áp xoay chiều , t tính bằng giây (s), vào hai đầu điện trở thuần R = 110 Ω. a. Tính tần số của dòng điện xoay chiều? b. Viết biểu thức cường độ dòng điện chạy qua điện trở thuần R. + Từ biểu thức u ta biết các đại lượng nào? + Nêu quan hệ u và i đoạn mạch xoay chiều chỉ có R Bài 2: Biểu thức điện áp xoay chiều giữa hai đầu một đoạn mạch chỉ có tụ điện là , t tính bằng giây (s). Biết điện dung của tụ điện là C = F. a) Tính dung kháng của tụ điện. b) Viết biểu thức cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch này. c) Xác định các thời điểm mà cường độ dòng điện qua tụ điện bằng không. + Công thức tính dung kháng? + Quan hệ u và của đoạn mạch xoay chiều chỉ có C. + Khi i = 0. Xác định nghiệm của phương trình? Bài 3: Biểu thức điện áp xoay chiều giữa hai đầu một đoạn mạch chỉ có cuộn thuần cảm là , t tính bằng giây (s). Cường độ hiệu dụng của dòng điện xoay chiều chạy trong mạch đo được bằng ampe kế xoay chiều là I = 2 A. a) Tính độ tự cảm của cuộn dây. b) Viết biểu thức cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch này. + Công thức tính dung kháng? + Quan hệ u và của đoạn mạch xoay chiều chỉ có L. Bài 1: a. Từ biểu thức = 100rad/s f== 50Hz b. A Đoạn mạch xoay chiều chỉ có R nên biểu thức i là: , t tính bằng giây (s) Bài 2: a) Dung kháng của tụ điện: b) Đoạn mạch chỉ có C nên: t tính bằng giây (s) c) i = 0 = 0 =+ kp t = với k nguyên Bài 3: a) Cảm kháng của cuộn cảm là: Ω Độ tự cảm của cuộn dây H b) Biên độ dòng điện chạy qua đoạn mạch này là : A Đoạn mạch chỉ có L nên: t tính bằng giây (s) C.- HOẠT ĐỘNG KẾT THÚC TIẾT HỌC 4. Củng cố kiến thức: (5/) Câu hỏi trăc nghiệm SGK Dặn dò: IV: RÚT KINH NGHIỆM ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………Ngày soạn: 18/11/2009 BÀI 28: MẠCH CÓ R,L,C MẮC NỐI TIẾP CỘNG HƯỞNG ĐIỆN Tiết thứ: 46 & 47 I. MỤC TIÊU: 1. Kiến thức: - Biết cách vẽ và dùng giản đồ vectơ để nghiên cứu đoạn mạch RLC nối tiếp. - Nắm được quan hệ giữa hiệu điện thế với cường độ dòng điện, biết cách tính tổng trở Z, độ lệch pha j của đoạn mạch RLC nối tiếp. - Nắm được hiện tượng và điều kiện xảy ra cộng hưởng. 2. Kĩ năng: - Xác định được độ lệch pha giữa hiệu điện thế và cường độ dòng điện. - Tính được tổng trở của mạch xoay chiều. - Tìm được các đại lượng trong mạch xoay chiều. 3. Thái độ: - Tình cảm: có hứng thú với bộ môn. II. CHUẨN BỊ: 1. Chuẩn bị của thầy: - Bộ thí nghiệm dòng điện xoay chiều 2. Chuẩn bị của trò: - Ôn bài cũ III. TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC: A. HOẠT ĐỘNG BAN ĐẦU 1. Ổn định tổ chức (2/) 2. Kiểm tra bài cũ (8/) Nhận xét mối quan hệ giữa u và i của đoạn mạch chỉ có R, chỉ có L, chỉ có C. Vẽ giản đồ vectơ quay 3. Tạo tình huống học tập: ( SGK) B. TIẾN TRÌNH BÀI HỌC TL Hoạt động của HS Hoạt động của GV Kiến thức Hoạt động 1: Tìm hiểu hdt tức thời trong đoạn mạch R,L,C mắc nối tiếp 15 + I = I1 = I2 =… U = U1 + U2 + … + Học sinh tự mắc sơ đồ mạch điện. i = iR = iL = iC u = uR + uL + uC + uR = U0Rcoswt uL = wLIocos = UOLcos uC = UOCcos + (1) nên u biến thiên điều hoà cùng tần số w với các biểu thức điện áp thành phần. + Các phần tử mắc như thế nào thì gọi là mắc nối tiếp? Viết các công thức về cường độ dòng điện và hiệu điện thế trong đoạn mạch một chiều gồm điện trở mắc nối tiếp? Hướng dẫn học sinh cách mắc sơ đồ mạch điện 28.1 ? Đaët vaøo hai ñaàu moät ñieän aùp u coù taàn soá . Giaû söû coù cöôøng ñoä trong ñoaïn maïch i=I0cost + Các công thức dòng điện không đỏi vẫn đúng cho các giá trị tức thời của mạch điện xoay chiều. Hãy viết biểu thức điện áp ở hai đầu mỗi dụng cụ. + Biểu thức điện áp ở 2 đầu đoạn mạch như thế nào? Các giá trị tức thời Xét đoạn mạch gồm một điện trở thuần R, một cuộn cảm thuần có độ tự cảm L và một tụ điện có điện dung C mắc nối tiếp. Giả sử cường độ dòng điện trong đoạn mạch có biểu thức i = Iocoswt. Biểu thức của các điện áp tức thời từng phần tử : uR = U0Rcoswt uL = wLIocos = UOLcos uC = UOCcos Điện áp tức thời giữa hai đầu A, B là : u = uR + uL + uC (1) u = U0cos Hoạt động 2: Thiết lập về các biểu thức U, Z, I, độ lệch pha 20 + HS lên bảng vẽ + U= + I = = + Tương tự như biểu thức định luật Ôm Z có vai trò cản trở dòng điện giống như điện trở. HS: Dựa vào giản đồ xác định tgj = + u nhanh pha so với i một góc j + u trễ pha so với i một góc j + Hướng dẫn hs vẽ vectơ điện áp thành phần và vectơ điện áp hai đầu đoạn mạch tại thời điểm t=0 + Tại thời điểm t = 0, vectơ quay , , biểu diễn các điện áp uR , uL, uC , hợp với trục Ox trục i một góc bao nhiêu ? + Xác định điện áp giữa hai đầu đoạn mạch. + Thay UR= IR; UL=IwL; UC =. Hãy viết công thức tính I? + So sánh biểu thức (5) với định luật Ôm cho đoạn mạch một chiều chỉ có điện trở R? Nhận xét vai trò của Z Hướng dẫn học sinh tìm biểu thức xác định độ lệch pha giữa hai đầu đoạn mạch ? + Nếu đoạn mạch có tính cảm kháng (), nêu mối quan hệ giữa u và i? + Nếu đoạn mạch có tính dung kháng (), nêu mối quan hệ giữa u và i? 2. Giản đồ vectơ. Quan hệ giữa cường độ dòng điện và điện áp a) Giản đồ vectơ (2) b) Định luật Ôm cho đoạn mạch RLC nối tiếp. Tổng trở. U= (3) Cường độ dòng điện hiệu dụng: I = = Nếu đặt: Z = (4) thì I = (5) Đối với dòng điện xoay chiều tần số góc w, đại lượng Z đóng vai trò tương tự như điện trở đối với dòng điện không đổi và được gọi là tổng trở của đoạn mạch. c) Độ lệch pha của hiệu điện thế so với dòng điện. tgj = (6) + Nếu đoạn mạch có tính cảm kháng thì j > 0, dòng điện trễ pha đối với điện áp ở hai đầu đoạn mạch. + Nếu đoạn mạch có tính dung kháng, thì j < 0, dòng điện sớm pha đối với điện áp ở hai đầu đoạn mạch. Hoạt động 3: Tìm hiểu hiện tượng cộng hưởng 15 + Zmin = R. + I đạt giá trị cực đại Im = + uL, uC cùng biên độ nhưng ngược pha. + uR, u cùng pha và cùng pha với i Hs quan sát đồ thị + (1) Điện trở lớn (2) Điện trở nhỏ. Xem sách giáo khoa + Nếu giữ nguyên giá trị của điện áp hiệu dụng U giữa hai đầu đoạn mạch và thay đổi tần số góc w đến một giá trị sao cho cảm kháng bằng dung kháng thì: - Z như thế nào? - I trong mạch như thế nào? - uL, uC như thế nào? - uR, u như thế nào? + Giới thiệu đồ thị 28.4 + Đặc điểm của đường 1, ñöôøng 2 Giới thiệu ý nghĩa vật lý của đường cong cộng hưởng ? 3. Cộng hưởng điện Nếu giữ nguyên giá trị của hiệu điện thế hiệu dụng U giữa hai đầu đoạn mạch và thay đổi tần số góc w đến một giá trị sao cho = 0 thì có hiện tượng đặc biệt xảy ra trong mạch, gọi là hiện tượng cộng hưởng điện. - Tổng trở của đoạn mạch đạt giá trị cực tiểu : Zmin = R. - Cường độ hiệu dụng dòng điện trong mạch đạt giá trị cực đại : Im = Điện áp trên điện trở R bằng điện áp giữa hai đầu đoạn mạch. - Dòng điện biến đổi đồng pha với hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch. w = (7) C.- HOẠT ĐỘNG KẾT THÚC TIẾT HỌC Củng cố kiến thức: (30/) Bài tập tự luận: 1- 4 SGK/157 1. Cường độ hiệu dụng của dòng điện chạy trên đoạn mạch RLC nối tiếp không có tính chất nào dưới đây? A. Không phụ thuộc vào chu kỳ dòng điện. B. Tỉ lệ thuận với hiệu điện thế ở hai đầu đoạn mạch. C. Phụ thuộc vào tần số điểm điện. D. Tỉ lệ nghịch với tổng trở của đoạn mạch. 2. Dung kháng của một đoạn mạch RLC nối tiếp có giá trị nhỏ hơn cảm kháng. Ta làm thau đổi chỉ một trong các thông số của đoạn mạch bằng cách nêu sau đây. Cách nào có thể làm cho hiện tượng cộng hưởng điện xảy ra? A. Tăng điện dung của tụ điện. B. Tăng hệ số tự cảm của cuộn dây. C. Giảm điện trở của đoạn mạch. D. Giảm tần số dòng điện. 3.Trong mạch điện xoay chiều không phân nhánh khi điện dung của tụ điện thay đổi và thoả mãn điều kiện w = thì A. cường độ dao động cùng pha với hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch. B. cường độ dòng điện hiệu dụng trong mạch đạt cực đại. C. công suất tiêu thụ trung bình trong mạch đạt cực đại. D. hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai đầu tụ điện đạt cực đại. Bài tập tự luận: Bài tập về nhà IV: RÚT KINH NGHIỆM ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… BÀI 29: CÔNG SUẤT CỦA DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU. HỆ SỐ CÔNG SUẤT Ngày soạn : 22/11/2009 Tiết : 48 I. MỤC TIÊU : 1. Kiến thức: - Nắm được đặc điểm của công suất tức thời, công suất trung bình và khái niệm về công suất. - Biết cách tính công suất của dòng điện xoay chiều. 2. Kỹ năng: - Xác định công suất của dòng điện xoay chiều. - Nắm ý nghĩa hệ số công suất và cách tăng hệ số công suất. 3. Thái độ: II. CHUẨN BỊ : 1. Giáo viên : - Các cách xác định công xuất của dòng điện xoay chiều. 2. Học sinh : Ôn lại công thức công thức tính công suất tiêu thụ điện của đoạn mạch một chiều. III. TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC: A. HOẠT ĐỘNG BAN ĐẦU 1. Ổn định tổ chức (2/) 2. Kiểm tra bài cũ: (8/) 1. Viết công thức tính tổng trở của đoạn mạch gồm R, L, C nối tiếp. Công thức tính góc lệch pha của u so i. Nhận xét các trường hợp? 3. Tạo tình huống học tập: B. TIẾN TRÌNH BÀI HỌC TL Hoạt động của HS Hoạt động của GV Kiến thức HĐ 1: Xây dựng biểu thức công suất tức thời 8 + i, u biến đổi theo thời gian. + Thảo luận nhóm trả lời GV đưa ra các biểu thức i = I0coswt u = U0cos(wt + j) + Nhận xét về giá trị của i, u? Xét khoảng thời gian rất ngắn xung quanh thời điểm t để cho i, u gần như không đổi + Thiết lập công thức (1)? + C1? 1. Công suất tức thời Đoạn mạch điện xoay chiều có: i = I0coswt u = U0cos(wt + j) Công suất tiêu thụ điện năng tức thời trên đoạn mạch điện tại thời điểm t là: p = u.i = UIcosj + UIcos(2wt + j) (1) HĐ2: Công suất trung bình 12 + Thảo luận nhóm trả lời Theo dõi. Có thể viết: t = n.T + Dt với n Î N Công suất tiêu thụ trong thời gian Dt không đáng kể có thể bỏ qua. +W là điện năng tiêu thụ trong thời gian t. Chứng minh công thức (2)? Chứng minh công thức (3) trường hợp t = T; trường hợp t >>T Để tính công suất P, ta hãy tính giá trị trung bình của từng số hạng trong vế phải của biểu thức (1). Số hạng thứ nhất không phụ thuộc thời gian nên sau khi lấy trung bình vẫn có giá trị không đổi, đó là UIcosj. Số hạng thứ hai là hàm tuần hoàn dạng sin của thời gian với chu kì T’= , nên giá trị trung bình của nó trong thời gian T sẽ bằng không. 2. Công suất trung bình + W là điện năng tiêu thụ trên đoạn mạch điện xoay chiều trong khoảng thời gian t + Công suất trung điện trung bình là: P = W/t (2) + Nếu t = T thì P là công suất trung bình trong một chu kì. P = UI.cos j + Nếu t >> T thì công suất trung bình tính được cũng bằng công suất trung bình trong một chu kì. Công suất của dòng điện xoay chiều: P = UI.cos j (3) HĐ2: Hệ số công suất 10 + Đối với đoạn mạch chỉ có L, hoặc chỉ có C, thì cosj = 0, công suất P = 0. Các đoạn mạch này không tiêu thụ điện năng. + C2: Từ giản đồ: + C3: - Đo U, I và cosj - Đo A từ đó P = + cosj càng lớn P càng lớn. + I = , cosj nhỏ thì I lớn công suất hao phí trên dây dẫn sẽ lớn. + Tăng dung kháng của đoạn mạch. + Từ (2) đoạn mạch chỉ có L, hoặc chỉ có C có tiêu thụ năng lượng không? Vì sao? + Đoạn mạch R, L, C nối tiếp, điện năng chỉ tiêu thụ trên R: P = R.I2 (1) Ta có: P = UI.cosj (2) Từ (1) và (2) ta có: cosj = + C2? + C3? + Hãy cho biết khoảng giá trị của hệ số công suất? + Nếu cùng U và I thì P của dòng điện trên đoạn mạch có cosj càng lớn như thế nào? + Nếu cosj nhỏ để công suất vẫn như cũ thì I trong đoạn mạch như thế nào? Khi đó có tác hại gì? + Một đoạn mạch điện xoay chiều sinh hoạt, dân dụng thường có ZL > ZC (chỉ chứa động cơ điện), làm thế nào để tăng hệ số công suất? 3. Hệ số công suất + Đối với đoạn mạch chỉ có cuộn cảm thuần , hoặc chỉ có tụ điện , thì cosj = 0, công suất P = 0. Các đoạn mạch này không tiêu thụ điện năng. + Đối với đoạn mạch RLC nối tiếp, công suất tiêu thụ trên mạch bằng công suất toả nhiệt trên R P = RI2 cosj = cosj = (4) + cosj gọi là hệ số công suất - Phụ thuộc vào R, L, C, của đoạn mạch và của dòng điện. - Có giá trị 0cosj1 Ý nghĩa của cosj: Với U, P xác định: I = Nếu cosj nhỏ thì I sẽ lớn thì hao phí do toả nhiệt trên dây dẫn lớn. Vì vậy các thiết bị tiêu thụ điện phải có cosj > 0,85 C.- HOẠT ĐỘNG KẾT THÚC TIẾT HỌC 4. Củng cố kiến thức: (5/) Trong trường hợp nào hệ số công suất của dòng điện xoay chiều có giá trị lớn nhất? nhỏ nhất? Vì sao phải tăng hệ số công suất ở nơi tiêu thụ điện. Bài tập về nhà: 1-4 /160 SGK. IV: RÚT KINH NGHIỆM ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Ngày soạn : 25/11/2008 BÀI : BÀI TẬP Tiết : 49 I. MỤC TIÊU : 1. Kiến thức: Hệ thống kiến thức về đoạn mạch xoay chiều R, C, L mắc nối tiếp. Công suất của dòng điện xoay chiều. 2. Kỹ năng: - Giải bài tập cơ bản về đoạn mạch xoay chiều R, C, L mắc nối tiếp. - Vẽ được giản đồ vectơ của u và i. 3. Thái độ: II. CHUẨN BỊ : 1. Giáo viên : Hệ thống bài tập và câu hỏi trắc nghiệm 2. Học sinh : Làm bài tập SGK III. TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC: A. HOẠT ĐỘNG BAN ĐẦU 1. Ổn định tổ chức (2/) 2. Kiểm tra bài cũ: Kết hợp trong phần hệ thống kiến thức 3. Tạo tình huống học tập: B. TIẾN TRÌNH BÀI HỌC TL Hoạt động của HS Hoạt động của GV Kiến thức HĐ 1: Hệ thống kiến thức 10 1. Công thức tính tổng trở đoạn mạch xoay chiều R, C, L mắc nối tiếp. 2. Biểu thức định luật Ôm của đoạn mạch xoay chiều R, C, L mắc nối tiếp. 3. Công thức tính góc lệch pha của u so với i của đoạn mạch xoay chiều R, C, L mắc nối tiếp. 4. Nêu điều kiện để đoạn mạch có tính cảm kháng; tính dung kháng. 5. Nêu điều kiện và đặc điểm của hiện tượng cộng hưởng điện đối với đoạn mạch xoay chiều R, C, L mắc nối tiếp. 6. Công thức tính công suất tiêu thụ của đoạn mạch xoay chiều. Hệ số công suất. HĐ2: Vận dụng để giải bài tập cơ bản 10 15 + HSTB: Tóm tắt đề + HSY: ZL = ; ZC = Z = + i = I0cos( + P = RI2 = R. Chỉ có R là tiêu thụ điện năng. Cho một đoạn mạch RLC nối tiếp. Biết . Đặt vào hai đầu đoạn mạch một hiệu điện thế xoay chiều có biểu thức: , t tính bằng s; với R thay đổi được. 1. Điều chỉnh R = 80 a) Tính tổng trở của đoạn mạch. b) Viết biểu thức cường độ dòng điện trong mạch. 2. Cần điều chỉnh cho điện trở của biến trở đến giá trị nào để công suất trên biến trở đạt cực đại. Pmax? 3. Cần điều chỉnh cho điện trở của biến trở đến giá trị nào để công suất trên biến trở đạt giá trị 72W + Công thức tính cảm kháng, dung kháng, tổng trở. + Dạng của i khi biết dạng của u u = U0cos(? + Viết công thức tính công suất tiêu thụ trong đoạn mạch R, L, C nối tiếp. Cho biết phần tử nào tiêu thụ điện năng? + Nhận xét với R như thế nào thì P đạt giá trị cực đại? Hướng dẫn hs 1. a) Tổng trở của đoạn mạch Z = ZL = ZC = Z= b) Biểu thức của i có dạng: i = I0cos(100 (A) tgj = rad Vậy: i = cos((A) t tính bằng s. 2. Công suất tiêu thụ trên đoạn mạch: P = RI2 = R. = (1) Vì R; là các hằng số dương nên theo bất đẳng thức Côsi: Đẳng thức xảy ra khi: R == 100 - 40 = 60 Công suất tiêu thụ cực đại: P = 3. Từ (1): R2 - R + (ZL – ZC)2 = 0 R2 - 200R + 3600 = 0 Vậy R1 = 180, R2 = 20 C.- HOẠT ĐỘNG KẾT THÚC TIẾT HỌC 4. Củng cố kiến thức: (10/) Câu hỏi trăc nghiệm SGK Câu 19: Đoạn mạch điện xoay chiều không phân nhánh gồm cuộn dây có độ tự cảm L, điện trở thuần R và tụ điện có điện dung C. Khi dòng điện có tần số góc chạy qua đoạn mạch thì hệ số công suất của đoạn mạch này A. phụ thuộc điện trở thuần của đoạn mạch. B. bằng 0. C. phụ thuộc tổng trở của đoạn mạch. D. bằng 1. Câu 23: Nếu trong một đoạn mạch điện xoay chiều không phân nhánh, cường độ dòng điện trễ pha so với điện áp giữa hai đầu đoạn mạch, thì đoạn mạch này gồm A. tụ điện và biến trở. B. điện trở thuần và tụ điện. C. điện trở thuần và cuộn cảm. D. cuộn dây thuần cảm và tụ điện với cảm kháng nhỏ hơn dung kháng. Câu 21: Khi đặt vào hai đầu đoạn mạch gồm cuộn dây thuần cảm mắc nối tiếp với điện trở thuần một điện áp xoay chiều thì cảm kháng của cuộn dây bằng lần giá trị của điện trở thuần. Pha của dòng điện trong đoạn mạch so với pha hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch là A. chậm hơn góc p/3 B. nhanh hơn góc p/3 C. nhanh hơn góc p/6 D. chậm hơn góc p/6 Câu 4: Một đoạn mạch điện xoay chiều gồm điện trở thuần R mắc nối tiếp với tụ điện C. Nếu dung kháng ZC bằng R thì cường độ dòng điện chạy qua điện trở luôn A. nhanh pha p/4 so với điện áp ở hai đầu đoạn mạch. B. nhanh pha p/2so với điện áp ở hai đầu đoạn mạch. C. chậm pha p/4so với điện áp ở hai đầu đoạn mạch. D. chậm pha p/2so với điện áp ở hai đầu tụ điện. IV: RÚT KINH NGHIỆM ……………………………………………………………………………………………………………… Ngày soạn : 25/11/2009 BÀI 30: MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU. Tiết : 50 I. MỤC TIÊU : 1. Kiến thức: - Hiểu nguyên tắc hoạt động của các máy phát điện xoay chiều. - Nắm được cấu tạo của máy phát điện xoay chiều một pha và ba pha. - Biết vận dụng các công thức để tính tần số và suất điện động của máy phát điện xoay chiều. 2. Kỹ năng: - Giải thích nguyên tắc hoạt động của máy phát điện. - Chỉ ra được các bộ phận của máy phát điện. - Tính được tần số và suất điện động của mát phát điện xoay chiều. 3. Thái độ: II. CHUẨN BỊ : 1. Giáo viên: - Mô hình máy phát điện xoay chiều một pha và ba pha. - Một số hình vẽ về mát phát điện và đồ thị u, i, e. - GV có thể chuẩn bị một số hình ảnh về máy phát điện xoay chiều một và ba pha, nhà máy điện. 2. Học sinh : Ôn lại cách tạo ra suất điện động xoay chiều. III. TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC: A. HOẠT ĐỘNG BAN ĐẦU 1. Ổn định tổ chức (2/) 2. Kiểm tra bài cũ: (8/) 1. Viết công thức tính công suất tiêu thụ, hệ số công suất của đoạn mạch xoay chiều R, L, C nối tiếp. 2. Vì sao phải tăng hệ số công suất ở nơi tiêu thụ điện. 3. Tạo tình huống học tập: B. TIẾN TRÌNH BÀI HỌC TL Hoạt động của HS Hoạt động của GV Kiến thức HĐ 1: Biết nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều và các cách tạo ra. 8 + Hs nêu nguyên tắc chung ôn ở bài 26. + - Từ trường cố định, các vòng dây quay trong từ trường. VD: Đinamô ở xe đạp, máy phát điện có công suất nhỏ. - Từ trường quay, các vòng dây đặt cố định. VD: Máy phát điện có công suất lớn. + Nguyên tắc tạo ra suất điện động xoay chiều? +Nêu các cách thường dùng để tạo ra suất điện động xoay chiều. Cho ví dụ? 1. Nguyên tắc hoạt động của máy phát điện xoay chiều : a) Nguyên tắc chung: dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ: Khi từ thông qua khung dây biến thiên điều hòa, trong khung dây xuất hiện suất điện động xoay chiều b) Hai cách tạo ra suất điện động xoay chiều thường dùng: - Từ trường cố định, các vòng dây quay trong từ trường. - Từ trường quay, các vòng dây đặt cố định. HĐ2: Nhận biết các bộ phận chính và hoạt động của máy phát điện 1 pha 12 + Hs quan sát và gọi tên các bộ phận + Hs ngiên cứu SGK thảo luận và trả lời: - Phần ứng đứng yên thường gồm nhiều cuộn dây, mỗi cuộn dây gồm nhiều vòng, nối tiếp nhau. - Phần cảm gồm nhiều nam châm điện - Các cuộn dây phần ứng và phần cảm cuốn trên lõi thép kỹ thuật. + Hs thảo luận và trả lời + Dùng mô hình cho hs nhận biết các bộ phận trong máy phát điện + Để tăng suất điện động xoay chiều (máy phát có công suất lớn) thường có cấu tạo như thế nào? + Nêu nguyên tắc hoạt động cách thứ nhất? + Nêu nguyên tắc hoạt động cách thứ hai? 2. Máy phát điện xoay chiều 1 pha: a) Các bộ phận chính: Phần cảm: tạo ra từ trường Phần ứng: xuất hiện suất điện động xoay chiều + Bộ phân đứng yên: stato; quay: rôto. b) Hoạt động: + Cách thứ nhất phần ứng quay, phần cảm đứng yên. Để dẫn dòng điện ra ngoài người ta dùng hệ thống bộ góp (2 vành khuyên và 2 chổi quét) + Cách thứ hai phần cảm quay, phần ứng đứng yên. Nếu máy phát có p cặp cực thì tần số dòng điện: f= p.n n (vòng/giây) HĐ2: Tìm hiểu máy phát điện xoay chiều 3 pha: 10 + Hs ghi nhận + Quan sát mô hình và chỉ được các bộ phận trong máy phát điện xoay chiều ba pha. + Trình bày nguyên tắc hoạt động: Khi rôt quay đều, các suất điện động cản ứng xuất hiện trong các cuộn dây có cùng tần số, cùng biên độ nhưng lệch nhau về pha 2/ 3 + Ghi nhớ các công thức + Thông báo định nghĩa dòng điện xoay chiều ba pha. + Dựa vào mô hình (hình vẽ) trình cấu tạo của máy phát điện xoay chiều 3 pha? + Trình bày nguyên tắc hoạt động của máy phát điện xoay chiều 3 pha? + Sử dụng mô hình mạch điện ba pha để minh hoạ cách mắc. 3. Máy phát điện xoay chiều 3 pha: a) Dòng điện xoay chiều 3 pha: Là 1 hệ thống gồm 3 dòng điện xoay chiều, được gây ra bởi 3 suất điện động xoay chiều có cùng tần số, cùng biên độ nhưng lệch pha nhau từng đôi một là 2/ 3 rad (hay về thời gian là 1 / 3 chu kỳ) . b) Cấu tạo và hoạt động: + Stato gồm 3 cuộn dây giống hệt nhau quấn trên lõi thép và đặt lệch 1200 trên vòng tròn. + Rôto: là nam châm điện c) Cách mắc dòng điện 3 pha trong thực tế: + Hình sao: Ud = UP; Id = IP. + Hình tam giác: Ud = UP; Id = IP. C.- HOẠT ĐỘNG KẾT THÚC TIẾT HỌC 4. Củng cố kiến thức: (5/) 1. Nguyên tắc chung tạo ra suất điện động xoay chiều? 2. Nêu các công thức trong các trường hợp mắc hình sao, hình tam giác. Bài tập về nhà: 3-4 /164 SGK. IV: RÚT KINH NGHIỆM ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… BÀI 31: ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA. Ngày soạn : 28/11/2009 Tiết : 51 I. MỤC TIÊU : 1. Kiến thức: - Hiểu thế nào là từ trường quay và cách tạo ra từ trường quay nhờ dòng điện ba pha. - Hiểu được nguyên tắc cấu tạo và hoạt động của động cơ không đồng bộ ba pha. 2. Kỹ năng: - Giải thích nguyên tắt hoạt động của động cơ không đồng bộ ba pha. - Biết cách đổi chiều quay động cơ. 3. Thái độ: II. CHUẨN BỊ : 1. Giáo viên : - Thí nghiệm nguyên tắc hoạt động của động cơ không đồng bộ. - Mô hình động cơ không đồng bộ ba pha. Một số hình vẽ trong SGK. - GV có thể chuẩn bị một số hình ảnh về cấu tạo hoạt động của động cơ không đồng bộ 3 pha. 2. Học sinh : Ôn lại Dòng điện xoay chiều 3 pha. III. TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC: A. HOẠT ĐỘNG BAN ĐẦU 1. Ổn định tổ chức (2/) 2. Kiểm tra bài cũ: (8/) 1. Nêu nguyên tắc chung cách tạo ra suất điện động xoay chiều 2. Nêu cấu tạo và hoạt động máy phát điện xoay chiều 1 pha. 3. Định nghĩa dòng điện xoay chiều 3 pha. 3. Tạo tình huống học tập: (SGK) B. TIẾN TRÌNH BÀI HỌC TL Hoạt động của HS Hoạt động của GV Kiến thức HĐ 1: Nguyên tắc hoạt động của động cơ không đồng bộ 10 + HS quan sát và rút ra nhận xét. + Kim nam châm quay đều theo với cùng tốc độ góc. +Khung dây cũng quay theo cùng chiều, đến một lúc nào đó cũng quay đều nhưng với tốc độ góc 0 luôn nhỏ hơn . + Theo định luật cảm ứng điện từ dòng điện trong khung phải có chiều chống lại nguyên nhân sinh ra nó. Do đó nó phải quay theo cùng chiều để giảm tốc độ biến thiên của từ thông qua khung. Tốc độ của khung tăng dần đến khi = thì dòng điện trong khung không còn nữa, momen lực từ = 0, momen cản làm khung quay chậm lại. Lúc này lại có dòng điện và momen lực từ. Khi momen lực từ cân bằng với momen cản thì khung dây sẽ quay đều và với 0 luôn nhỏ hơn . + Làm thí nghiệm sự quay đồng bộ hình 31.1 - Kim nam châm quay thế nào? + Làm thí nghiệm sự quay không đồng bộ hình 31.2 - Khung dây dẫn quay thế nào? - Giải thích tại sao khung quay quay cùng chiều và chậm hơn nam châm? 1. Nguyên tắc hoạt động của động cơ không đồng bộ : a. Từ trường quay. Sự quay đồng bộ: - Khi một nam châm quay quanh một trục xx,, từ trường do nam châm gây ra có các đường sức từ quay trong không gian. Đó là một từ trường quay - Thí nghiệm H31.1: Kim nam châm quay đều theo với cùng tốc độ góc. Ta nói kim nam châm quay đồng bộ với từ trường b. Sự quay không đồng bộ: - Thí nghiệm H31.2: Khung dây cũng quay theo cùng chiều, đến một lúc nào đó cũng quay đều nhưng với tốc độ góc 0 luôn nh