Luận văn Bồi dưỡng năng lực tự học và liên hệ thực tế của học sinh trong dạy học chương Dòng điện xoay chiều lớp 12 trung học phổ thông

trở đó được gọi là cảm kháng, ký hiệu LZ : LZ L 5’ * Trình bày câu 14 và câu 15: Chứng minh biểu thức cường độ dòng điện 0 sin 2 i I t      nếu hiệu điện thế hai đầu mạch là: 0 sinu U t và đi tới kết luận về độ lệch pha giữa u và i .  Hiệu điện thế xoay chiều làm phát sinh trong cuộn cảm dòng điện xoay chiều 0 sini I t . Giả sử tại thời điểm t dòng điện qua L tăng. 0 0' cos sin 2 e Li LI t LI t           Coi điện trở thuần không đáng kể thì u e . Đặt 0 0LI U  , ta có: 0 sin 2 u U t      Ngược lại ta cũng có thể viết: 0 sinu U t 0 sin 2 i I t       Vậy, trong mạch điện xoay chiều chỉ có D M N A B cuộn cảm thuần, cường độ tức thời trễ pha 2  so với hiệu điện thế tức thời. 1’ * Trình bày câu 16: Vẽ giản đồ vectơ, giải thích giản đồ. 1’ * Trình bày câu 17, viết biểu thức định luật Ohm. Trong mạch điện xoay chiều có cuộn cảm thuần, cường độ hiệu dụng có giá trị bằng thương số của hiệu điện thế hiệu dụng và cảm kháng của mạch. L U UI Z L  2’ * Phát biểu và giải thích câu 18. Trong thực tế, cuộn cảm nào cũng có một điện trở thuần, dù là rất nhỏ. Hoạt động 5 của giáo viên: Tổng kết toàn bài và hướng dẫn học sinh giải bài tập ở nhà. TG HOẠT ĐỘNG CỦA HS KIẾN THỨC CẦN NẮM * Giải bài tập 1: Dung kháng của tụ điện: 6 1 1 1 2 20.10 .100C Z C C f     159  * Giải bài tập 2: Cảm kháng của cuộn dây: 32 31,84.10 .100LZ L L f     10  2.3.3 Bài “Dòng điện xoay chiều trong đoạn mạch không phân nhánh”. I. MỤC ĐÍCH VÀ YÊU CẦU CỦA BÀI: O 0U  0I  x  Kiến thức: - Nắm được quan hệ giữa hiệu điện thế với cường độ dòng điện trong mạch không phân nhánh - Hiểu được hiện tượng cộng hưởng trong mạch RLC và những ứng dụng của nó trong thực tế.  Kỹ năng: - Biết cách dùng giản đồ vectơ để giải các bài toán về đoạn mạch RLC. - Biết cách tính tổng trở và độ lệch pha của đoạn mạch RLC.  Liên hệ thực tế: - Biết mạch điện trong các hộ gia đình là mạch song song. - Nắm được sơ đồ mạch đèn huỳnh quang. II. CHUẨN BỊ CHO BÀI HỌC: 1. Tài liệu tham khảo: - Sách Giáo Khoa Vật lý 12. - Phạm Thế Dân (2005), 96 câu hỏi lý thuyết vật lý 12, NXB Đại học Quốc gia TP.HCM. - Nguyễn Thanh Hải (2005), Bài tập định tính và câu hỏi thực tế, NXB Giáo dục, TP. HCM. - Vũ Thị Phát Minh (2005), Các câu hỏi suy luận và vận dụng lý thuyết vật lý 12, NXB Đại học Quốc gia TP.HCM. 2. Bộ câu hỏi: Vấn đề Câu hỏi Câu 1: (Ôn lại kiến thức cũ) Trong mạch RLC, cường độ dòng điện tại mọi điểm khác nhau khác nhau như thế nào ? I. DÒNG ĐIỆN VÀ HIỆU ĐIỆN THẾ TRONG ĐOẠN MẠCH RLC:  Hệ thống đèn huỳnh quang, quạt điện, máy thu thanh có cả điện trở thuần, cảm kháng, dung kháng bố trí một cách phức tạp. Biểu thức của hiệu điện thế và cường độ Câu 2: Giả sử cường độ dòng điện qua mạch có biểu thức 0 sini I t , hãy thiết lập biểu thức của các hiệu điện thế Ru ở hai đầu điện trở, Lu ở hai đầu cuộn dây, Cu ở hai đầu tụ điện. dòng điện trong các mạch này như thế nào ? Hình 2.4 Câu 3: Trong giản đồ Frexnen người ta chọn trục chuẩn như thế nào ? Khi biểu diễn các vectơ 0RU  , 0LU  và 0CU  ta phải dựa vào các thông số nào ? Câu 4: Em hãy biểu diễn các vectơ hiệu điện thế lên giản đồ Frexnen và trình bày cách xác định hiệu điện thế hai đầu mạch 0U  . Câu 5: Tìm công thức xác định độ lệch pha  giữa hiệu điện thế hai đầu mạch và cường độ dòng điện trong mạch. Từ đó suy ra biểu thức tổng quát của hiệu điện thế u II. QUAN HỆ GIỮA DÒNG ĐIỆN VÀ HIỆU ĐIỆN THẾ TRONG ĐOẠN MẠCH RLC:  Việc tìm phương trình dao động của hiệu điện thế hai đầu mạch u bằng phép đại số: R L Cu u u u   là rất phức tạp nên người ta không sử dụng phương pháp này mà dùng phương pháp Frexnen. Em hãy tìm hiểu phương pháp Frexnen và phương trình tổng quát của u Câu 6: Em hãy biện luận các trường hợp sau đây trong mạch RLC: Khi nào hiệu điện thế sớm pha, trễ pha và cùng pha so với dòng điện ? Câu 7: Em hãy viết biểu thức định luật Ohm tổng quát từ đó suy ra biểu thức xác định tổng trở của một đoạn mạch. III. ĐỊNH LUẬT OHM CHO ĐOẠN MẠCH RLC:  Biểu thức định luật Ohm cho đoạn mạch xoay chiều có gì khác so với dòng điện không đổi ? Câu 8: (Câu hỏi nhóm) Khi dùng biểu thức định luật Ohm để xác định một trong các đại lượng U , I và Z ta cần lưu ý điều gì ? Câu 9: Trong biểu thức tính tổng trở  22 L CZ R Z Z   , giả sử các giá trị dung kháng và cảm kháng là có thể thay đổi được. Em hãy tìm giá trị nhỏ nhất của tổng trở. IV. HIỆN TƯỢNG CỘNG HƯỞNG TRONG MẠCH RLC:  Dao động điện trong mạch RLC cũng xảy ra một hiện tượng gần giống như trong Câu 10: Hiện tượng cộng hưởng điện là gì ? dao động cơ học là biên độ dòng điện đạt giá trị cực đại khi có các điều kiện cần thiết. Em hãy tìm hiểu hiện tượng này. Câu 11: (Câu hỏi nhóm) Nếu trong mạch có hiện tượng cộng hưởng xảy ra thì những hệ quả nào xảy ra đồng thời với nó. 3. Bài tập. Bài 1: Sơ đồ mạch đèn huỳnh quang như sau: Trên bóng đèn loại 1,2m có ghi 40W. Mắc đèn vào mạch có điện thế 220V và có tần số 50f Hz Khi đèn hoạt động, hiệu điện thế ở hai đầu bóng đèn vào khoảng 60V. Xem bóng đèn như một điện trở thuần và cuộn chấn lưu là cuộn cảm, hãy xác định hệ số tự cảm của cuộn chấn lưu. Bài 2: Mạch điện xoay chiều trong gia đình là mạch mắc song song. Giả sử ta có 2 mạch song song như hình vẽ: Đoạn mạch (1) là một bóng đèn chỉ có điện trở thuần. Đoạn mạch (2) là một máy điện coi như một cuộn dây có hệ số tự cảm 1,7L H và điện trở thuần 500r   , tần số dòng điện trong mạch 50f Hz . Gọi 1i là dòng điện qua bóng đèn và 2i là dòng điện qua máy điện. Xác định độ lệch pha giữa 1i và 2i . III. TIẾN TRÌNH DẠY HỌC: (1 tiết – 45’) Hoạt động 1 của giáo viên: Theo dõi công việc soạn bài ở nhà của học sinh - Trắc nghiệm đầu giờ. TG HOẠT ĐỘNG CỦA HS KIẾN THỨC CẦN NẮM 5’ * Trình, nộp vở hoặc phiếu có ghi các câu trả lời. Trắc nghiệm đầu giờ: Tìm câu phát biểu đúng trong các câu sau: cuoän chaán löu R r, L A. Trong mạch RLC thứ tự vị trí của điện trở R , cuộn cảm L và tụ điện C có ảnh hưởng đến biểu thức điện thế ở hai đầu mạch B. Trong giản đồ Frexnen, vectơ 0CU  trùng với vectơ cường độ dòng điện 0I  . C. Nếu mạch chỉ có điện trở thuần và tụ điện thì hiệu điện thế hai đầu mạch u sớm pha hơn cường độ dòng điện i . D. Khi có hiện tượng cộng hưởng điện trong mạch RLC thì L CU U . Hoạt động 2 của giáo viên: Tổ chức cho học sinh tìm hiểu nội dung “Dòng điện và hiệu điện thế trong đoạn mạch RLC”. TG HOẠT ĐỘNG CỦA HS KIẾN THỨC CẦN NẮM 1’ * Trả lời câu 1, ôn lại kiến thức đã học ở bài “Hiệu điện thế DĐĐH, DĐXC” Trong mạch không phân nhánh RLC, cường độ dòng điện như nhau tại mọi điểm 4’ * Trả lời câu 2 và viết các biểu thức , ,R L Cu u u Nếu cường độ dòng điện qua mạch là 0 sini I t thì: - Hiệu điện thế ở hai đầu điện trở cùng pha với dòng điện. 0 sinR Ru U t - Hiệu điện thế ở hai đầu cuộn dây thuần cảm sớm pha hơn dòng điện 2  . 0 sin 2L L u U t      - Hiệu điện thế ở hai đầu tụ điện trễ pha hơn dòng điện 2  . 0 sin 2C C u U t      Hoạt động 3 của giáo viên: Tổ chức cho học sinh trình bày và thảo luận nội dung “Quan hệ giữa dòng điện và hiệu điện thế trong đoạn mạch RLC”. TG HOẠT ĐỘNG CỦA HS KIẾN THỨC CẦN NẮM 5’ * Trình bày câu 3 và thực hiện câu 4 bằng cách vẽ lên bảng giản đồ vectơ. Trong giản đồ Frexnen, người ta chọn trục chuẩn là trục cường độ dòng điện và các vectơ 0RU  , 0LU  và 0CU  được biểu diễn thông qua hai thông số là độ lớn của chúng và góc lệch pha của chúng so với dòng điện. 4’ * trình bày câu 5 bằng cách dựa vào giản đồ Frexnen đã vẽ tính góc  theo công thức tính tan. - Bước đầu xác định tan theo các giá trị hiệu điện thế: tan L C R U U U   - Sau đó chia tử và mẫu cho - Công thức xác định độ lệch pha  giữa hiệu điện thế hai đầu mạch và cường độ dòng điện trong mạch: tan L C R U U U   Hoặc : tan L CZ Z R   - Biểu thức tổng quát của hiệu điện thế hai đầu mạch: 0LU  0 0L CU U   0CU  0R U  0U   i cùng đại lượng I, ta được: tan L CZ Z R    0 sinu U t   Với  được xác định như trên. 3’ * Trình bày câu 6, dựa trên giản đồ biện luận các trường hợp cùng pha, sớm pha, trễ pha. - Nếu L CZ Z thì 0  , hiệu điện thế u cùng pha với dòng điện i . - Nếu L CZ Z , mạch có tính cảm kháng, 0  , hiệu điện thế u sớm pha hơn dòng điện i . - Nếu L CZ Z , mạch có tính dung kháng, 0  , hiệu điện thế u trễ pha hơn dòng điện i . Hoạt động 4 của giáo viên: Tổ chức cho học sinh trình bày và thảo luận nội dung “Định luật Ohm cho đoạn mạch RLC”. TG HOẠT ĐỘNG CỦA HS KIẾN THỨC CẦN NẮM 3’ * Trình bày câu 7 bằng cách viết và giải thích các biểu thức. Biểu thức định luật Ohm tổng quát: UI Z  Trong đó:  22 L CZ R Z Z   là tổng trở đoạn mạch. 5’ * Thảo luận câu 8 kết hợp gợi ý của giáo viên để phát hiện những nhầm lẫn của học sinh khi sử dụng định luật Ohm: U của đoạn mạch nào thì Z lấy theo đoạn mạch đó. Trong biểu thức định luật Ohm tổng quát, U là hiệu điện thế ở hai đầu đoạn mạch có tổng trở Z. Hoạt động 5 của giáo viên: Tổ chức cho học sinh trình bày và thảo luận nội dung “Hiện tượng cộng hưởng trong đoạn mạch RLC”. TG HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH KIẾN THỨC CẦN NẮM 3’ * Trình bày câu 9 dưới dạng phát biểu cá nhân để tìm giá trị nhỏ nhất của Z . Ta luôn luôn có:  22 L CZ R Z Z R     minZ R khi L CZ Z 3’ * Trình bày câu 10 về hiện tượng cộng hưởng điện. Khi L CZ Z thì Z R , dòng điện sẽ có cường độ ( I hoặc 0I ) cực đại, đó là hiện tượng cộng hưởng. 5’ * Thảo luận câu 11 để tìm ra tất cả những hệ quả của hiện tượng cộng hưởng. Lập luận và chứng minh bằng công thức. Khi trong mạch có hiện tượng cộng hưởng thì: - Hiệu điện thế biến thiên cùng pha với dòng điện. - Công suất tỏa nhiệt trên mạch là lớn nhất - Cường độ dòng điện hiệu dụng lúc này bằng: U UI Z R   Hoạt động 6 của giáo viên: Tổng kết toàn bài và hướng dẫn học sinh giải bài tập ở nhà. TG HOẠT ĐỘNG CỦA HS KIẾN THỨC CẦN NẮM * Giải bài tập 1: Giáo viên gợi ý các bước tiến hành giải: để tính được hệ số tự cảm L ta phải biết cảm kháng LZ , muốn tính LZ ta cần tìm hiệu điện thế ở hai đầu chấn lưu LU và cường độ Điện thế ở hai đầu cuộn chấn lưu: 2 2 2 2220 60 212L RU U U V     Cường độ dòng điện qua mạch: 40 2 60 3R PI A U    Cảm kháng của cuộn chấn lưu: dòng điện qua mạch I . Sơ đồ để học sinh giải từng bước: ( , ) ( , ) R L L U U U Z Z P U I     212 3182 3 L L UZ I     Hệ số tự cảm của cuộn chấn lưu: 318 1 2 2 .50 LZL H f    * Giải bài tập 2: - 1i lệch pha như thế nào so với u ? - 2i lệch pha như thế nào so với u ? Vì đoạn mạch (1) chỉ có điện trở thuần nên dòng 1i cùng pha với u . Độ lệch pha của 2i so với u : 2 1,7.100tan 500 LZ L f r r      534 500   0 4747 180    Độ lệch pha giữa 1i và 2i là: 47 180   2.3.4 Bài “Công suất của dòng điện xoay chiều”. I. MỤC ĐÍCH VÀ YÊU CẦU CỦA BÀI:  Kiến thức: Nắm được công thức tính công suất của dòng điện xoay chiều, và ý nghĩa của hệ số công suất cos .  Kỹ năng: Biết cách tính công suất của dòng điện xoay chiều.  Liên hệ thực tế: - Hiểu ý nghĩa thông số công suất ghi trên các máy điện ; những ảnh hưởng của hệ số công suất trong quá trình sử dụng điện và cách nâng cao hệ số công suất. - Biết đơn vị đo điện năng tiêu thụ trong thực tế, từ đó có thể nhận biết sự tiêu thụ điện năng của các thiết bị điện thông dụng. II. CHUẨN BỊ CHO BÀI HỌC: 1. Tài liệu tham khảo: - Sách Giáo Khoa Vật lý 11, Chương V. - Sách Giáo Khoa Vật lý 12. - Phạm Thế Dân (2005), 96 câu hỏi lý thuyết vật lý 12, NXB Đại học Quốc gia, TP.HCM. - Nguyễn Thanh Hải (2005), Bài tập định tính và câu hỏi thực tế, NXB Giáo dục, TP. HCM. 2. Bộ câu hỏi: Vấn đề Câu hỏi Câu 1: (Câu hỏi nhóm) Thông số công suất ghi trên máy điện cho ta biết điều gì ? Hãy lấy ví dụ thực tế chứng minh nhận định của bạn. Câu 2: Có công suất tỏa nhiệt trên cuộn thuần cảm và tụ điện hay không ? Vì sao ? Câu 3: Em hãy viết công thức tính công suất tỏa nhiệt trên mạch, có ghi chú các ký hiệu và đơn vị của từng đại lượng. Câu 4: Em hãy cho biết mối quan hệ giữa hệ số công suất và độ lệch pha  của dòng điện so với hiệu điện thế. Câu 5: Em hãy giải thích đơn vị kW.h là đơn vị mà người ta thường dùng để tính điện năng tiêu thụ trong các hộ gia đình. I. CÔNG SUẤT CỦA DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU:  Khi sử dụng các thiết bị điện, người ta thường quan tâm đến công suất tiêu thụ điện của chúng. Vì sao người ta lại quan tâm đến đại lượng này ? Các em hãy tìm hiểu ý nghĩa của đại lượng này qua các câu hỏi sau. Câu 6: Em hãy tìm hiểu các máy điện sau, trong cùng khoảng thời gian sử dụng, máy nào tiêu thụ điện năng nhiều nhất ? Máy nào tiêu thụ điện năng ít nhất ? 1. Quạt bàn 2. Truyền hình 3. Ấm điện Câu 7: (Câu hỏi nhóm) Hệ số công suất cho ta biết điều gì ? II. Ý NGHĨA CỦA HỆ SỐ CÔNG SUẤT:  Thông thường công suất tiêu thụ trên mạch Câu 8: Bằng giản đồ Frexnen, em hãy lập biểu thức tính hệ số công suất. Câu 9: Em hãy biện luận các trường hợp: - Khi nào hệ số công suất cos 1  ? Khi đó mạch RLC có đặc điểm gì ? Công suất tiêu thụ của mạch thế nào ? - Khi nào hệ số công suất cos 0  ? Khi đó mạch RLC có đặc điểm gì ? Công suất tiêu thụ của mạch thế nào ? - Khi nào hệ số công suất 0 cos 1  ? Câu 10: (Câu hỏi nhóm) Trong thực tế, những thiết bị sử dụng dòng điện xoay chiều thường có hệ số công suất khoảng bao nhiêu ? nhỏ hơn công suất cung cấp cho mạch, nghĩa là có sự hao phí điện năng. Nguyên nhân nào gây ra hao phí ? Các em hãy tìm hiểu thông qua các câu hỏi sau. Câu 11: Bằng cách lập luận dựa trên lý thuyết em thử đưa ra cách nâng cao hệ số công suất để giảm hao phí điện năng. 3. Bài tập. Bài 1: Một bóng đèn điện quang loại 0,6m có công suất là 20W. Em hãy tính xem nếu thắp bóng đèn này liên tục 10 giờ liền thì tiêu hao bao nhiêu điện năng ? Tính ra kW.h. Bài 2: Một nồi cơm điện loại 2l có công suất 1000W và một nồi cơm điện loại 1,5l có công suất 600W. Cả hai cùng có hiệu suất như nhau. Nếu cùng nấu một lượng gạo như nhau (Giả sử lượng gạo nhỏ hơn định mức của nồi nhỏ) thì sử dụng nồi nào có lợi cho ta hơn ? Bài 3: Trên bảng thông số kỹ thuật của một quạt điện có ghi 60W-220V. Điện trở thuần của bộ dây quấn trong động cơ khi quạt điện hoạt động ở mức cao nhất đo được là 350 . Xác định tổng cảm kháng của các cuộn dây. III. TIẾN TRÌNH DẠY HỌC: (1 tiết – 45’) Hoạt động 1 của giáo viên: Theo dõi công việc soạn bài ở nhà của học sinh - Trắc nghiệm đầu giờ. TG HOẠT ĐỘNG CỦA HS KIẾN THỨC CẦN NẮM 5’ * Trình, nộp vở hoặc phiếu có ghi các câu trả lời. Trắc nghiệm đầu giờ: Tìm câu phát biểu đúng trong các câu sau: A. Công suất của một máy điện cho biết sự tiêu thụ điện năng của máy. B. Công suất trong mạch RLC tỉ lệ với R, LZ và CZ C. Độ lệch pha giữa hiệu điện thế hai đầu mạch u và cường độ dòng điện qua mạch i càng lớn thì công suất tỏa nhiệt trên mạch càng lớn. D. Để nâng cao hiệu suất hoạt động của các động cơ điện, người ta mắc thêm một tụ điện. Hoạt động 2 của giáo viên: Tổ chức cho học sinh trình bày và thảo luận nội dung “Công suất của dòng điện xoay chiều”. TG HOẠT ĐỘNG CỦA HS KIẾN THỨC CẦN NẮM 5’ * Thảo luận câu 1, liên hệ thực tế để tìm hiểu ý nghĩa của đại lượng công suất. Công suất của một máy điện vừa cho biết sự tiêu thụ điện năng của máy, vừa cho biết gần đúng công mà máy sản ra trong một giây. Ví dụ: cùng loại đèn huỳnh quang, bóng đèn 40W (đèn 1,2m) tiêu tốn nhiều điện năng hơn bóng đèn 20W (đèn 0,6m) nhưng tỏa ánh sáng nhiều hơn. 3’ * Thảo luận câu 2 và cho kết luận của nhóm. Không có công suất tỏa nhiệt trên cuộn thuần cảm và tụ điện vì công suất tỏa nhiệt chỉ xảy ra trên điện trở thuần: 2P RI 4’ * Thảo luận câu 3 và câu 4: ghi lên bảng công thức và giải thích các ký hiệu, đơn vị từng đại lượng. Biểu thức tính công suất: . .P U I k  P : Công suất (W)  k : Hệ số công suất. Giữa hệ số công suất và độ lệch pha  của dòng điện so với hiệu điện thế có mối liên hệ như sau: cosk  2’ * Thảo luận câu 5, tìm hiểu đơn vị kW.h trong thực tế. Chú ý: 1 . 1 .3600 3600kW h kW s kJ  Trong thực tế người ta nói “1 kí điện” nghĩa là 1kW.h 2’ * Trả lời câu 6, dựa vào sự tìm hiểu trong thực tế. Điện năng tiêu thụ của các máy: - Ấm điện: 1000W – 1200W - Truyền hình: 75W - Quạt máy: 30W – 60W Hoạt động 3 của giáo viên: Tổ chức cho học sinh trình bày và thảo luận nội dung “Ý nghĩa của hệ số công suất”. TG HOẠT ĐỘNG CỦA HS KIẾN THỨC CẦN NẮM 5’ * Thảo luận câu 7 để thấy được ý nghĩa của hệ số công suất. - Hệ số công suất của một máy điện cho ta biết khả năng sử dụng công suất nguồn của máy điện. Nếu thiết bị làm việc với cos 1  , thì công suất cung cấp được tận dụng hoàn toàn. - Trên mạng điện, dòng điện tải tiêu thụ tỉ lệ nghịch với cos ; cos càng thấp dòng điện tải tiêu thụ càng lớn làm tăng tổn thất điện áp và năng lượng trên đường dây. 4’ * Trình bày câu 8 bằng việc vẽ giản đồ lên bảng và tính cos . 0LU  0 0L CU U   0CU  0R U  0U   i 0 0 cos R RU U R U U Z     5’ * Trình bày câu 9, biện luận các trường hợp của cos . - Trường hợp cos 1  , tức là 0  : Mạch chỉ có điện trở thuần hoặc có cộng hưởng ( )L CZ Z . Công suất tiêu thụ trên đoạn mạch là lớn nhất. - Trường hợp cos 0  , tức là 2    : Mạch không có điện trở. Công suất tiêu thụ trên mạch bằng không ( 0)P  . - Trường hợp 0 cos 1  , tức là 2   : Đây là trường hợp thường gặp. Công suất tiêu thụ trên mạch nhỏ hơn công suất cung cấp. 4’ * Thảo luận câu 10, liên hệ thực tế để tìm câu trả lời. Những thiết bị sử dụng dòng điện xoay chiều thường có cos 0,85  . 3’ * Phát biểu câu 11 để đưa ra các biện pháp nâng cao hệ số công suất. Trong thực tế, người ta thường mắc song song một tụ điện vào mạch để làm tăng cos . Hoạt động 4 của giáo viên: Tổng kết toàn bài và hướng dẫn học sinh giải bài tập ở nhà. TG HOẠT ĐỘNG CỦA HS KIẾN THỨC CẦN NẮM * Giải bài tập 1: Tính năng lượng theo công thức .A P t Năng lượng tiêu thụ của bóng đèn trong 10h . 20 .10 200 . 0,2 .A P t W h W h kW h    * Giải bài tập 2: Thảo luận nhóm và cho kết luận về sự lựa chọn khi sử dụng nồi Thực ra có lợi về điện năng hay không không phụ thuộc công suất của từng nồi cơm điện, vì năng lượng cần cung cấp để làm chín một cơm điện. lượng gạo là giá trị không đổi Q. Vấn đề ở đây là sử dụng nồi nào thì năng lượng mất mát sẽ ít hơn. Như vậy, sử dụng nồi nhỏ sẽ có lợi hơn vì mất mát năng lượng ít hơn. * Giải bài tập 3: Ta xem như mạch điện gồm một điện trở thuần 350R   mắc nối tiếp với một cuộn cảm có cảm kháng LZ . Ta có: 2 2cos . . U R U RP UI U Z Z Z    2 2 2 L U R R Z    2 2 2 2220 .350 350 60L U RZ R P     400  2.3.5 Bài “Máy phát điện xoay chiều”. I. MỤC ĐÍCH VÀ YÊU CẦU CỦA BÀI:  Kiến thức: - Hiểu được 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. - Nắm được cách mắc điện hình sao và hình tam giác, phân biệt được hiệu điện thế pha và hiệu điện thế dây.  Kỹ năng: - Giải thích được vì sao dòng điện trên dây trung hòa bằng 0 khi tải đối xứng. - Biết vận dụng các công thức để tính tần số và suất điện động của máy phát điện xoay chiều.  Liên hệ thực tế: - Nhận biết máy phát điện xoay chiều. - Biết mạng điện dân dụng là mạng điện mắc hình sao và mạng điện công nghiệp là mạng điện mắc hình tam giác ; điện thế trong các hộ gia đình là điện thế pha. II. CHUẨN BỊ CHO BÀI HỌC: 1. Tài liệu tham khảo: R L - Sách Giáo Khoa Vật lý 12. - Phạm Thế Dân (2005), 96 câu hỏi lý thuyết vật lý 12, NXB Đại học Quốc gia, TP.HCM. - Nguyễn Thanh Hải (2005), Bài tập định tính và câu hỏi thực tế, NXB Giáo dục, TP. HCM. 2. Bộ câu hỏi: Vấn đề Câu hỏi Câu 1: Công dụng của máy phát điện là gì ? Nó biến đổi dạng năng lượng nào thành năng lượng điện ? Câu 2: Nguyên tắc hoạt động của máy phát điện xoay chiều dưa trên hiện tượng gì ? Em hãy mô tả hiện tượng đó. Câu 3: Em hãy trình bày qua hình vẽ hoặc tranh minh họa tên gọi và công dụng của các bộ phận trong máy phát điện xoay chiều một pha: - Phần nào là phần cảm, phần nào là phần ứng. - Phần nào là rôto, phần nào là stato ? - Bộ góp là gì ? Câu 4: (Câu hỏi nhóm) Tại sao các cuộn dây được quấn bằng nhiều vòng dây ? Và tại sao các lõi thép được ghép bằng nhiều lá thép mỏng cách điện nhau ? Câu 5: Viết biểu thức tính tần số dòng điện do máy phát ra (Giải thích ký hiệu và đơn vị các đại lượng). I. NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG VÀ CẤU TẠO CỦA MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU MỘT PHA:  Nguồn điện được sử dụng hiện nay chủ yếu là từ các máy phát điện kiểu cảm ứng. Máy phát điện xoay chiều một pha là một trong số đó. Các em hãy tìm hiểu nguyên tắc hoạt động của máy này. Câu 6: Bộ phận tạo ra từ trường trong các máy loại nhỏ như Dynamo xe đạp có gì khác với các máy loại lớn ? Câu 7: Máy phát ba pha còn có tên gọi là gì ? Trên nguyên tắc, phần ứng của máy phát ba pha có bao nhiêu cuộn dây ? II. NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU BA PHA: Câu 8: Nêu điểm khác nhau và giống nhau giữa máy phát một pha và máy phát ba pha. Câu 9: Khi rôto quay suất điện động xuất hiện trên ba cuộn dây có giống nhau không ? Vì sao ? Câu 10: Hãy giải thích chi tiết quá trình lệch pha của ba suất điện động trên. Câu 11: Nếu nối các đầu dây của ba cuộn dây với ba mạch ngoài giống nhau thì ba dòng điện trong các mạch đó có dạng như thế nào ? Hãy viết ra dạng biểu thức tổng quát. Câu 12: Mô tả bằng đồ thị ba dòng điện trên.  Trong công nghiệp người ta thường sử dụng dòng điện xoay chiều ba pha. Dòng điện xoay chiều ba pha được tạo ra từ các máy phát điện xoay chiều ba pha. Vậy máy phát điện ba pha có đặc điểm gì khác máy phát điện xoay chiều một pha ? Câu 13: (Câu hỏi nhóm)Nếu ta đưa mỗi pha điện ra một mạch ngoài riêng rẽ thì công dụng của nó có khác gì máy phát một pha không ? Câu 14: Em hãy trình bày cách đấu dây ở ba cuộn dây để tạo ra cách mắc hình sao. Câu 15: Vẽ hình cách mắc hình sao, chỉ rõ dây nào là dây pha ? dây nào là dây trung hòa ? Câu 16: Em hãy chứng minh dòng điện trên dây trung hòa bằng không khi ba tải đối xứng. Câu 17: Trên thực tế có phải lúc nào dòng điện trên dây trung hòa cũng bằng không ? Tại sao ? II. CÁCH MẮC HÌNH SAO:  Để tiết kiệm dây dẫn cũng như để nâng cao các đặc tính kỹ thuật trong quá trình sản xuất và tiêu thụ điện ba pha, người ta không dẫn ba pha điện bằng 6 dây mà chỉ dẫn bằng 3 dây hoặc 4 dây. Cách dẫn hay cách mắc bằng 4 dây gọi là cách mắc hình sao. Câu 18: (Câu hỏi nhóm) Nếu trên dây trung hòa dòng điện bằng không thì ta có thể bỏ dây này được không ? Vấn đề này được ứng dụng trong kỹ thuật như thế nào? Câu 19: Em hãy trình bày cách đấu dây ở ba cuộn dây để tạo ra cách mắc hình tam giác. III. CÁCH MẮC HÌNH TAM GIÁC:  Cách dẫn hay cách mắc điện ba pha bằng 3 Câu 20: Trong cách mắc hình tam giác có dây trung hòa không ? Vẽ mô hình cách mắc hình tam giác. Câu 21: Hiệu điện thế dây dU là gì ? Hiệu điện thế pha PU là gì ? Hãy cho biết mối quan hệ giữa dU và pU trong các cách mắc hình sao và cách mắc hình tam giác. Hiệu điện thế đang sử dụng trong các hộ gia đình là hiệu điện thế pha hay hiệu điện thế dây ? dây được gọi là cách mắc hình tam giác. Em hãy tìm hiểu đặc điểm của cách mắc này. Câu 22: Cách mắc hình sao được sử dụng trong trường hợp nào ? Cách mắc hình tam giác được sử dụng trong trường hợp nào ? 3. Bài tập. Bài 1: Có thể tạo ra máy phát điện xoay chiều 2 pha hay 4 pha được không ? Vì sao người ta không sản xuất các máy phát điện như vậy ? Bài 2: Một máy phát điện có ba cặp cực, rôto cần phải quay bao nhiêu vòng trong 1 phút để tạo ra dòng điện có tần số 50Hz. Bài 3: Trên mạng điện ba pha mắc hình sao, thỉnh thoảng do sự cố mà một pha nào đó bị hỏng (Người ta gọi là mất pha). Xác định biểu thức cường độ dòng điện trên dây trung hòa lúc đó, biết cường độ dòng điện ở một trong hai pha còn lại là: 6 2