Bài 28.MẠCH CÓ R, L, C MẮC NỐI TIẾPCỘNG HƯỞNG ĐIỆN
I. Mục tiêu:
1) Kiến thức:
- Xác định tổng trở của mạch R, L, C mắc nối tiếp, mối quan hệ giữa điện áp và cđdđ
thông qua góc lệch pha .
- Hiên tượng cộng hưởng điện và điều kiện để xảy ra hiện tượng cộng hưởng.
2) Kĩ năng:
- Biết cách vẽ giản đồ vec tơ nghiên cứu đoạn mạch RLC.
- Vận dụng tốt công thức được xây dựng trong bài.
II. Chuẩn bị:
1) GV:
- Bố trí một mạch RLC trên mặt bảng thẳng đứng để làm TÁN.
- Một nguồn điện xoay chiều.
- Vôn kế đo điện áp trên mỗi phần tử.
2) HS: Ôn tập kiến thức về R, L, C trong mạch xoay chiều. Phương pháp giản đồ Frenen
cho mỗi đoạn mạch.
II. Tổ chức các hoạt động dạy học:
Hoạt động 1. (10’) Kiểm tra:
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung
- GV dùng nội dung này để ôn tập kiến
thức, xây dựng vấn đề mới ở mục 1
(SGK) về: Các giá trị tức thời.
Câu hỏi kiểm tra:
H1. Với dòng điện qua R hoặc L hoặc
C có Biểu thức 0
cos( )
i I t
. Hãy
viết Biểu thức điện áp 2 đầu mỗi phần
tử, nêu mối quan hệ giữa điện áp và
cđdđ cho mỗi trường hợp?
H2. Hãy nêu các công thức áp dụng cho
đoạn mạch một chiều mắc nối tiếp?
-GV giới thiệu: các công thức trên vẫn
áp dụng được cho dòng điện xoay chiều
với các giá trị tức thời. Nêu yêu cầu của
nội dung bài học.
H3. (Theo qui luật của dao động tổng
hợp). Điện áp 2 đầu mạch AB như thế
nào?
HS được kiểm tra
thực hiện yêu cầu
trên bảng.
HS ghi lại hai công
thức:
I = I1+I2+…+In
U = U1+U2+…+Un
-Thảo luận nhóm, dự
1) Các giá trị tức thời:
Giả sử dòng điện có cường độ:
0
cos( )
i I t
Bàiều thức điện áp tức thời 2 đầu mỗi
phần tử.
0 0 0
0 0 0
0 0 0
cos( );
cos ;
2
cos ;
2
R AM R R
L MN L L L
C NB C C C
u u U t U I R
u u U t U I Z
u u U t U I Z
Điện áp tức thời giữa hai đầu mạch AB.
u = uR + uL + uC.
u: là điện áp Bàiến thiên điều hòa với tần
số góc.
đoán kết quả: u Bàiến
thiên điều hòa với tần
số góc .
Hoạt động 2. (20’) Tìm hiểu: GIẢN ĐỒ FRE-NEN. QUAN HỆ GIỮA DÒNG ĐIỆN VÀ ĐIỆN
ÁP.
-Hướng dẫn HS vẽ và trình
bày về giàn đồ Frenen cho
đoạn mạch.Nêu câu hỏi:
H1. Góc hợp bởi các vectơ
, ,
R L C
uuur uur uuur
với trục Ox vào
thời điểm t= 0 như thế nào?
- Gọi 1 HS lên bảng vẽ giản
đồ Frenen cho đoạn mạch.
(HS có thể tiến hành 1 trong
2 qui tắc tổng hợp vectơ)
H2. Từ giản đồ Frenen, lập
Biểu thức xác định điện áp
hiệu dụng 2 đầu mạch?
H3 Điện áp hiệu dụng 2 đầu
một phần tử trong đoạn
mạch RLC nối tiếp có thể
lớn hơn điện áp hiệu dụng
- Vẽ các vectơ
, ,
R L C
U U U
uuur uur uuur
và vec tơ tổng
U
ur
theo qui
tắc hình bình hành.
-Lập Biểu thức 28.3 SGK.
a) Giản đồ Frenen:
uR UR;uL UL;uC UC; vào
thời điểm t = 0, góc hợp bởi các vec
tơ
, ,
R L C
U U U
uuur uur uuur
với trục Ox lần lượt
là: 0;
2
;
2
.
giữa 2 đầu đoạn mạch được
không? Cho VD?
H4. Nêu nhận xét về đại
lượng Z (Biểu thức 28.5)?
H5. Trên giản đồ vectơ; góc
được xác định thế nào?
- GV giới thiệu qui luật liên
hệ về pha của điện áp và
cđdđ bằng nội dung được ghi
ở cột phụ:
Nếu 0
cos( )
u
u U t
thì
0
cos( )
u
i I t
với
được xác định từ công thức
(28.6)
- Suy nghĩ cá nhân, thảo
luận nhóm tìm VD:
Chọn L và C sao cho:
200
400
200
L
C
R
U V
U V
U V
Khi đó
200 2
U V
; UC >
U
-Nhận xét về đại lượng Z.
-Lập Biểu thức tính độ
lệch pha của điện áp so
với cđdđ. Nhận ra sự lệch
pha của u và i theo các gái
b) Định luật Ôm cho đoạn mạch
RLC nối tiếp. Tổng trở
2
2
R L C
U U U U với
UR = IR; UL = IZL; UC = IZC.
2
2
L C
U
IR Z Z
Đại lượng
2
2L C
Z R Z Z đóng vai trò
tương tự như điện trở đối với dòng
điện không đổi: tổng trở của đoạn
mạch.
U
I
Z
c) Độ lệch pha của điến áp so với
cường độ dòng điện.
tan
L C L C
R
U U Z Z
U R
+ > 0: i trễ pha so với u.
+ < 0: u trễ pha so với i.
trị của ZL và ZC
Hoạt động 3. (5’) Tìm hiểu: CỘNG HƯỞNG ĐIỆN.
Gợi ý HS tìm hiểu hiện
tượng cộng hưởng:
H1. Để I đạt cực đại, cần có
điều kiện gì?
- Hướng dẫn HS lập luận,
tìm điều kiện để có cộng
hưởng điện: khi nghiên cứu
đoạn mạch xoay chiều, ta
quan tâm đến 4 đại lượng:
Z, U, I, , hình 28.4 đề cập
đến sự liên hệ giữa các đại
lượng trên.
H2. Khi có cộng hưởng
điện, các đại lượng trên đạt
giá trị thế nào?
H3 Trong trường hợp nào
khi tăng dần điện dung C
của tụ điện trong đoạn mạch
RLC mắc nối tiếp thì cđdđ
- Quan sát hình 28.4. Tìm
hiểu sự phụ thuộc của cđdđ
vào tần số góc.
- Đọc SGK, ghi nhận kết
quả và điều kiện để xảy ra
hiện tượng cộng hưởng.
* Giữ nguyên giá trị của U, thay
đổi đến giá trị sao cho 1
0
L
C
thì xảy ra hiện tượng công hưởng
điện. Khi đó: Z = Zmin = R
max
U
I I
R
UL = UC; = 0
* Để có cộng hưởng điện:
ZL = ZC
1
1
LC
LC