Giáo án Vật lý 12 tiết 26: Công suất điện tiêu thụ của mạch điện xoay chiều Hệ số công suất

Tiết: 26. Ngày soạn: 22/11/2018 CÔNG SUẤT ĐIỆN TIÊU THỤ CỦA MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU HỆ SỐ CÔNG SUẤT I. MỤC TIÊU 1. Kiến thức: - Phát biểu được định nghĩa và thiết lập được công thức của công suất trung bình tiêu thụ trong một mạch điện xoay chiều. - Phát biểu được định nghĩa của hệ số công suất. - Nêu được vai trò của hệ số công suất trong mạch điện xoay chiều. - Viết được công thức của hệ số công suất đối với mạch RLC nối tiếp. 2. Kĩ năng: Giải bài tập 3. Thái độ: Nghiêm túc trong giờ học 4.Năng lực hướng tới: Năng lực giải quyết vấn đề; năng lực tự học, đọc hiểu; năng lực hợp tác nhóm; trình bày và trao đổi thông tin. II. PHƯƠNG PHÁP VÀ KỸ THUẬT DẠY HỌC. Phát vấn, sử dụng SGK – nêu vấn đề, thảo luận nhóm. III. CHUẨN BỊ. 1. Giáo viên: PHT, giáo án. 2. Học sinh: Ôn lại các kiến thức về mạch RLC nối tiếp. IV. TIẾN TRÌNH DẠY HỌC Hoạt động của GV Kiến thức cơ bản 1.Hoạt động khởi động GV: - Vẽ giãn đồ véc tơ biểu diển và trong mạch R,L,C mắc nối tiếp? Từ đó tính đại lượng cosj ? -Viết công thức tính công suất của một đoạn mạch tiêu thụ điện năng khi có dòng điện không đổi có cường độ I đi qua và hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch là U? Nếu đoạn mạch đó chỉ tỏa nhiệt thì có thể tính theo công thức nào khác? - Đối với đoạn mạch điện xoay chiều thì công suất tiêu thụ xác định như thế nào? Có gì khác với đoạn mạch một chiều hay không? HS: làm việc theo Y/C GV. GV: Thống nhất nội dung cần nghiên cứu: - Tìm hiểu công thức xác định công xuất của dòng điện XC khi qua một đoạn mạch? - Làm thế nào để việc sử dụng điện năng có hiệu quả trong thực tế? 2.Hoạt động hình thành kiến thức. GV: Y/C HS đọc SGK, viết biểu thức tính công suât? Gọi tên các đại lượng trong BT. HS: cá nhân thực hiện. GV: Khi dòng điện đi qua đoạn mạch, dòng điện sinh công, điện năng tiêu thụ của đoạn mạch trong thời gian t bằng công dòng điện. Điện năng đó được xác định bằng biểu thức nào? ( Theo P,t) HS: Cá nhân trã lời. I. Công suất của mạch điện xoay chiều 1. Biểu thức công suất P = UIcosj (1) Trong đó: -U hiệu điện thế hiệu dụng hai đầu đoạn mạch. -I Cường độ dòng điện hiệu dụng qua mạch. -j độ lệch pha của u so với i 2. Điện năng tiêu thụ của mạch điện. W = P.t (2) GV: giới thiệu hệ số công suất. HS: Tiếp thu, ghi nhớ. GV:Hệ số công suất có giá trị trong khoảng nào? Vì sao? HS: Vì |j| không vượt quá 900 nên 0£cosj£1. GV: Hệ số công suất có tầm quan trọng gì trong quá trình cung cấp và sử dụng điện năng không? Tìm hiểu bài toán sau: GV giới thiệu bài toán. HS: tiếp thu nội dung bài toán. GV: Vấn đề đặt ra là: - Hệ số công suất ảnh hưởng như thế nào đến việc cung cấp điện năng của các công ty điện lực? Đến cơ sở sản suất? - Hướng giải quyết vấn đề đó như thế nào?(phía công ty điện lực, cơ sở sản suất, nhà nước) Yêu cầu HS thảo luận theo nhóm để giải quyết bài toán trên. HS: Làm việc theo nhóm. GV gọi đại diện 1 nhóm trình bày, các nhóm khác nhân xét. GV đặt vấn đề. Bước đầu giúp các em nghiên cứu việc nâng cao hệ số công suất. Ta tìm biểu thức công suất trong mạch R,L,C nối tiếp. GV: Sử dụng việc KTBC lấy lại biểu thức tính. HS: Ghi nhớ, công thức. GV: Yêu cầu Hs hoàn thành C2 SGK HS: Hoàn thành C2 SGK GV: Cuộn cảm thuần, tụ không tiêu thụ điện năng. Công suất tiêu thụ điện năng trong mạch R,L,C nối tiếp là công suất tỏa nhiệt trên R, Nên có thể tính bàng công thức P=. Hãy chứng điều đó? HS: Cá nhân thực hiện. GV: Yêu cầu HS làm bài tập vận dụng ở PHT HS: Thảo luận nhóm, nêu PP giải. GV: Cho các nhóm nêu PP thống nhất phương án giải, gọi HS lên bản giả. HS: Lên bảng giải và nhận xét. II. Hệ số công suất - Đại lượng cosj trong biểu thức (1) được gọi là hệ số công suất. - 0 £ cosj £ 1. 1. Tầm quan trọng của hệ số công suất trong quá trình cung cấp và sử dụng điện năng. - Giả sử có một nhà máy công nghiệp cần cung cấp điện năng để chạy các động cơ, máy móc sản suất. Khi vận hành ổn đinh, công suất tiêu thụ trung bình của nhà máy được giữ không đổi và bằng: P = UIcosj; với cosj > 0 ® I là cường độ dòng điện dẫn từ nhà máy phát điện qua dây tải đến nhà máy. Nêu dây dẫn có r thì hao phí trên đường dây tải điện: - Nếu cosj nhỏ ® Php trên dây lớn, công ty điện lực bù lổ lớn, ảnh hưởng đến sản xuất kinh doanh của công ti điện lực. - Hướng giải quyết: + Phía công ty điện lực: yêu cầu cơ sở SX tăng cosj lên. + Cơ sở SX khi tăng cosj lên tốn kém. + Nhà nước quy định: cosj ³ 0,85 * Kết luân: Để việc sử dụng điện năng có hiệu quả phải tìm cách nâng cao hệ số công suất. 2. Tính hệ số công suất của mạch điện R, L, C nối tiếp. Hay: - Công suất tiêu thụ trong mạch: III. Bài tập áp dụng. Bài tập 1.( Phiếu học tập) Tổng trở đoạn mạch: = 50 Cường độ dòng điện hiệu dụng: = 2,4 A Công suất tiêu thụ: = 230,4 W Hệ số công suất: 3.Hoạt động luyện tập - Nêu câu hỏi và bài tập về nhà. - Yêu cầu: Ôn tập lại kiến thức mạch R,L,C và công suất mạch XC hôm sau làm bài tập. Làm các bài tập 2-6 trang 85 SGK 4. Hoạt động vận dụng và mở rộng kiến thức GV: Về nhà nghiên cứu về tầm quan trọng của hệ số công suất trong thực tế? Cũng như cách làm giảm hệ số công suất của mạng điện gia đình? HS: Cá nhân thực hiện. D w a V. HƯỚNG DẪN HS TỰ HỌC Ở NHÀ. 1. Hướng dẫn học bài cũ: - Yêu cầu về nhà: Học bài, làm các bài tập SGK, SBT. - Thực hiện Y/C của GV về hoạt động và mở rộng kiến thức. 2. Hướng dẫn chuẩn bị bài mới: - Chuẩn bị bài mới: Bài tập + Ôn tập lại KT mạch R,C,L mắc nối tiếp. + Công thức tính công suất, hệ số cong suất. PHIẾU HỌC TẬP Nội dung1. Hoạt động nhóm( theo từng bàn) - Giải quyết bài toán về cung cấp và sử dụng điện năng của cơ sở sản xuất và công ty điện lực cũng như sự can thiệp của nhà nước đến việc đó. Trã lời các câu hỏi sau: Hệ số công suất ảnh hưởng như thế nào đến việc cung cấp điện năng của các công ty điện lực cho các cơ sở sản suất ? .......................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................... Hướng giải quyết vấn đề đó ? + Phía công ty điện lực: ........... ............................................................................................................................................... + Cơ sở SX ........... ............................................................................................................................................... + Nhà nước quy định: ...................................................................................................... Nội dung 2. Làm bài tập vận dụng. Bài tập 1.(Tự luận) Một đoạn mạch điện gồm điện trở thuần R = 40, cuộn cảm thuần có cảm kháng 30. Điện áp xoay chiều đặt vào hai đầu đoạn mạch có hiệu điện thế hiệu dụng U = 120V.Tính công suất của mạch và hệ số công suất của mạch? ............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................ Bài tập 2. (Trắc nghiệm) Câu 1. Chọn câu đúng nhất. Công suất tiêu thụ của đoạn mạch điện xoay chiều: Tích điện áp cực đại và cường độ dòng điện hiệu dụng. Tích điện áp cực đại và cường độ dòng điện cực đại. Tích điện áp hiệu dụng và cường độ dòng điện cực đại. Một đáp án khác. Câu 2. Một đoạn mạch R,L,C mắc nối tiếp. Biết R = 50, hiệu điện thế hiệu dụng hai đầu đoạn mạch U = 150V, hệ số công suất đoạn mạch cosj = 0,8. Cường độ dòng điện hiệu dụng qua đoạn mạch có giá trị: A. 2,555A B. 5,1A C. 2,4 A D. 0,5A