GIAÛI QUYEÁT BAØI TOAÙN MAÙY BIEÁN THEÁ BAÈNG ÑÒNH LUAÄT BAÛO TOAØN NAÊNG LÖÔÏNG TRÌNH BAØY : LEÂ
MINH TAÂM
26/11/2008
GI I QUY T BÀI TOÁN MÁY BI N THẢ Ế Ế Ế
B NG Đ NH LU T B O TOÀN NĂNG L NGẰ Ị Ậ Ả ƯỢ
Ng i so n: Lê minh Tâmườ ạ
T V t lý _ Tr ng THPT Lý th ng Ki tổ ậ ườ ườ ệ
A / Đ T V N ĐẶ Ấ Ề :
I/ V công th c bi n đ i U,I trong máy bi n th .ề ứ ế ổ ế ế
Trong ch ng trình PTTH: Ch ng III,sách giáo khoa và sách bài t p v t lý 12ươ ươ ậ ậ
•Ch ng trình không phân ban (NXBGD 1992), ươ
•Ch ng trình ban KHTN và KHXHNV thí đi m(NXBGD 2005).ươ ể
• Ch ng trình phân ban : Ch ng trình chu n (NXBGD 2008)ươ ươ ẩ
•Ch ng trình phân ban : Ch ng trình nâng cao(NXBGD 2008) Ch ng 4ươ ươ ở ươ
Có ki n th c v “ế ứ ề MÁY BI N ÁPẾ” , hay còn g i là “ọMÁY BI N THẾ Ế”.
ph n thi t l p các công th c đ nh l ng,ki n th c đ a đ n cho HS đ c th cỞ ầ ế ậ ứ ị ượ ế ứ ư ế ượ ự
hi n theo h ng ệ ướ ch gi i quy t v n đ khi b qua hao phí đi n năngỉ ả ế ấ ề ỏ ệ do :
1.1. T a năng l ng d i d ng sóng đi n tỏ ượ ướ ạ ệ ừ _ khi t tr ng bi n thiên trong lõi s từ ườ ế ắ
tr ng h p cho r ng không tuy t đ i khép kín.ở ườ ợ ằ ệ ố
1.2. To nhi t trên lõi s tả ệ ắ : t c là b qua hi u ng Jun-Lenx c a dòng đi n Fu-Cô.ứ ỏ ệ ứ ủ ệ
1.3. T a nhi t trên 2 cu n dây s c p và th c pỏ ệ ộ ơ ấ ứ ấ , t c là b qua hi u ng Jun-Lenxứ ỏ ệ ứ
vì gi thi t r ng đi n tr m i cu n dây rả ế ằ ệ ở ỗ ộ 1,r2 ≈0.
Đ cu i cùng d n đ n công th c :ể ố ẫ ế ứ
1 1 2
2 2 1
= =
U N I
U N I
Do v y ,trong quá trình d y và h c v bài máy bi n th , các giáo viên và h c sinhậ ạ ọ ề ế ế ọ
th ng g p các tr ng i ườ ặ ở ạ nh sau :ư
- Thi u ki n th c đ gi i bài toán ế ế ứ ể ả hi u su t máy bi n thệ ấ ế ế
- Khi cu n th c p m c vào m ch t i có R,L hay R,C hay R,L,C _T c là m ch t iộ ứ ấ ắ ạ ả ứ ạ ả
có h s công su t k=cosệ ố ấ ϕ <1 thì bài toán còn s d ng đ c các công th c trênử ụ ượ ứ
hay không?
Do v y , các bài toán chính th c th ng né tránh ch nh y c m này b ng cách chậ ứ ườ ỗ ạ ả ằ ỉ
cho m ch t i là đo n m ch ch có R.ạ ả ạ ạ ỉ
Ngo i tr m t bài toán trong B đ thi tuy n sinh đ i h c-CĐ c a B GD (NXBạ ừ ộ ộ ề ể ạ ọ ủ ộ
GD 1990) thì cho m ch t i là m ch g m R,L,C v i phép gi i còn nhi u khúcạ ả ạ ồ ớ ả ề
m c.ắ
II/ V v n đ công su t _ Hi u su t c a máy bi n th .ề ấ ề ấ ệ ấ ủ ế ế
-1-
GIAÛI QUYEÁT BAØI TOAÙN MAÙY BIEÁN THEÁ BAÈNG ÑÒNH LUAÄT BAÛO TOAØN NAÊNG LÖÔÏNG TRÌNH BAØY : LEÂ
MINH TAÂM
1. Tài Li u chính th c c a B GDĐT:ệ ứ ủ ộ
−Sách GK nâng cao cho r ng công su t c a m ch s c p và th c p b ngằ ấ ủ ạ ơ ấ ứ ấ ằ
nhau,n u b qua hao phí đi n năng trên máy bi n th thì ế ỏ ệ ế ế
P1 = P2 ⇒ U1I1 = U2I2 .(C1 trg 70)
(không quan tâm c u trúc m ch t i)ấ ạ ả
Nh ng không có bài t p trong SGK và SBT .ư ậ
−Ng c l i , Sách c ban không đ c p đ n công su t. Nh ng bài t p trongượ ạ ơ ề ậ ế ấ ư ậ
SGK và SBT l i cho HS làm.Th m chí đ c p đ n c hi u su t máy bi nạ ậ ề ậ ế ả ệ ấ ế
th .ế
−Sách chu n b ki n th c và Sách h ng d n ôn t p c a B phát hành tr cẩ ị ế ứ ướ ẫ ậ ủ ộ ướ
đ t ôn thi TNPT 2007-2008 , cùng SGK thí đi m KHTN cũng vi t ợ ể ế
U1I1 = U2I2
(không quan tâm n u b qua hao phí đi n năng trên máy bi n th và c u trúcế ỏ ệ ế ế ấ
m ch t i)ạ ả
−Th nh ng Sách Giáo viên theo ch ng trình chu n l i vi t là :ế ư ươ ẩ ạ ế
U1I1 = U2I2 cosϕ2
2. Tài li u tham kh o :ệ ả T nh ng tác gi đ c xem là có uy tínừ ữ ả ượ
−Ti n sĩ Tr n Ng c : ph ng pháp gi i các d ng bài toán TN VL cu n 1,ế ầ ọ ươ ả ạ ố
trang 178_ NXB ĐHQG HÀ N I 2006 Ộ
P1=P2 và cosϕ1= cosϕ2 ⇒ U1I1 = U2I2 (!!??)
Th m chí , ông vi t ti p,Hi u su t máy bi n th đ c xác đ nh t ậ ế ế ệ ấ ế ế ượ ị ừ
H =
2
1
p
p
=
2 2 2
1 1 1
cos
cos
U I
U I
ϕ
ϕ
(sic)
−Nhóm tác gi Khoa V t lý Đ i h c KHTN _ĐHQG : 540 Câu h i tr cả ậ ạ ọ ỏ ắ
nghi m V t lý 12_ NXB ĐHQG TP HCM 2007 ,trang 74 l i vi t :ệ ậ ạ ế
Công su t c a cu n s c p : Pấ ủ ộ ơ ấ 1 = U1I1 (?)
Công su t c a cu n th c p : Pấ ủ ộ ứ ấ 2 = U2I2 (?)
Hi u su t máy bi n th là ệ ấ ế ế H =
2
1
p
p
(!?)
−Lê văn Thông : TT các bài toán V t Lý 12 _ NXB Tr 1997 trang 264ậ ẻ
Vi t : Pế1 =
1 1 1
cosU I
ϕ
(!?)
P2 =
2 2 2
cosU I
ϕ
(!?)
Và cũng vi t : ếH =
2
1
p
p
=
2 2 2
1 1 1
cos
cos
U I
U I
ϕ
ϕ
(!?)
-2-
GIAÛI QUYEÁT BAØI TOAÙN MAÙY BIEÁN THEÁ BAÈNG ÑÒNH LUAÄT BAÛO TOAØN NAÊNG LÖÔÏNG TRÌNH BAØY : LEÂ
MINH TAÂM
Đ n đây , ta th y các tác gi trong vi t tài li u chính th c cũng nh các tácế ấ ả ế ệ ứ ư
gi khác không cùng m t cách nhìn,gi i quy t v n đ theo các cách khácả ộ ả ế ấ ề
nhau.Ch c ch n các k t qu gi i toán cũng khác nhau.ắ ắ ế ả ả
V y,ai đúng?ai sai?ậ
Theo quan đi m gi i quy t m t bài toán v t lý,gi i pháp s d ng Đ nh lu tể ả ế ộ ậ ả ử ụ ị ậ
b o toàn năng l ng là gi i pháp c b n.Đúng cho m i hi n t ng V t lý_K cả ươ ả ơ ả ọ ệ ượ ậ ể ả
bài toán máy bi n th .ế ế
B / GI I QUY T V N ĐẢ Ế Ấ Ề :
T năm 2002,Tôi có đ t v n đ và sau đó , tôi có gi i quy t v n đ này trongừ ặ ấ ề ả ế ấ ề
đ tài sáng ki n kinh nghi m 2007-2008 ề ế ệ :
” GI I QUY T BÀI TOÁN MÁY BI N THẢ Ế Ế Ế
B NG Đ NH LU T B O TOÀN NĂNG L NGẰ Ị Ậ Ả ƯỢ ”
B C C TRÌNH BÀYỐ Ụ :
I/ H ng d n h c sinh l p 2 công th c máy bi n th trong tr ng h p t ng quát.ướ ẫ ọ ậ ứ ế ế ườ ợ ổ
II/ T tr ng h p t ng quát,suy ra các tr ng h p riêng.ừ ườ ợ ổ ườ ợ
III/ Cách áp d ng ki n th c trên đ gi i toán.Gi i 3 bài toán đ c tr ng.ụ ế ứ ể ả ả ặ ư
IV/ M t s phát hi n.ộ ố ệ
I/ H NG D N L P CÔNG TH C MÁY BI N TH TRONG TR NGƯỚ Ẫ Ậ Ứ Ế Ế ƯỜ
H P T NG QUÁT.Ợ Ổ
1) Gi i thi u h c sinhớ ệ ọ v :ề
- C u trúc t ng quát cu máy bi n th .ấ ổ ả ế ế
- Các đ i l ng v t lý t ng ng trong bài toán máy bi n th .ạ ượ ậ ươ ứ ế ế
B ng cách v và s d ng các ký hi u nh sau :ằ ẽ ử ụ ệ ư
-3-
I1I2
U1
U2
r1r2
T iả
Cu n s c pộ ơ ấ Cu n th c pộ ứ ấ
GIAÛI QUYEÁT BAØI TOAÙN MAÙY BIEÁN THEÁ BAÈNG ÑÒNH LUAÄT BAÛO TOAØN NAÊNG LÖÔÏNG TRÌNH BAØY : LEÂ
MINH TAÂM
2) L p công th c Đ NH LU T B O TOÀN NĂNG L NGậ ứ Ị Ậ Ả ƯỢ cho máy bi n th :ế ế
- Xem ngu n Uồ1 cung c p công su t ấ ấ
Pc = U1I1
- 2 cu n dây s c p và th c p tiêu th đi n năng đ to nhi t (haoộ ơ ấ ứ ấ ụ ệ ể ả ệ
phí)theo hi u ng Jun-Lenx bao g m : ệ ứ ồ
Pt1 = r1I12 , Pt2= r2I22.
- Lõi s t tiêu th đi n năng đ t a nhi t (hao phí)theo hi u ng Jun-ắ ụ ệ ể ỏ ệ ệ ứ
Lenx do tác d ng c a dòng Fu cô là : ụ ủ
Ps.
- M ch t i m c vào cu n th c p tiêu th (h u ích)đi n năng ạ ả ắ ộ ứ ấ ụ ữ ệ
Ptt = U2I2cosϕ = RI22
v i k = cosớϕ là h s công su t c a m ch t i.ệ ố ấ ủ ạ ả
- Th c t ,công su t hao phí do t a năng l ng d i d ng sóng đi n tự ế ấ ỏ ượ ướ ạ ệ ừ
là c c bé so v i các công su t k trên,nên có th b qua.ự ớ ấ ể ể ỏ
Theo đ nh lu t b o toàn năng l ng,luôn luôn ta có :ị ậ ả ượ
Công su t cung c p = t ng các công su t tiêu thấ ấ ổ ấ ụ
⇒Pc = Pt1 + Pt2 + Ps + Ptt
Hay : U1I1 = r1I12 + r2I22 + Ps + U2I2cosϕ…….
Và hi u su t máy bi n th theo ý nghĩa v t lý là ệ ấ ế ế ậ
H =
tt 2 2
C 1 1
PU I cos
P U I
ϕ
=
3) L p công th c quan h c ng đ dòng đi n qua m i cu n dây và s vòngậ ứ ệ ườ ộ ệ ỗ ộ ố
dây c a m i cu n (I , N)ủ ỗ ộ :
B c 1ướ : t ng t SGK,ta có : eươ ự 1 = N1
d
dt
Φ
; e2 = N2
d
dt
Φ
⇒
, Do e1 , e2 đ ng pha nên : ồ
1 1
2 2
E N
E N
=
(1)
B c 2ướ : xem cu n s c p đóng vai trò là máy phát có công su t : Eộ ơ ấ ấ 1I1
xem cu n s c p đóng vai trò là máy thu có công su t : Eộ ơ ấ ấ 2I2
⇒ E1I1 = E2I2 , ⇒
1 2
2 1
E I
E I
=
(2)
-4-
(TQ 1)
GIAÛI QUYEÁT BAØI TOAÙN MAÙY BIEÁN THEÁ BAÈNG ÑÒNH LUAÄT BAÛO TOAØN NAÊNG LÖÔÏNG TRÌNH BAØY : LEÂ
MINH TAÂM
T (1) và (2),ừ ⇒
1 2
2 1
N I
N I
=
NH N XÉTẬ : T 2 công th c t ng quát (TQ1) và (TQ2) ,ừ ứ ổ
ta có th gi i h u h t các bài toán t ng quát.ể ả ầ ế ổ
II/ T TR NG H P T NG QUÁT,SUY RA CÁC TR NG H P RIÊNG:Ừ ƯỜ Ợ Ổ ƯỜ Ợ
1. N u bài toánế b qua hao phí đi n năng do dòng đi n Fu cô gây ra :ỏ ệ ệ
Ps = 0.
T (TQ1) ừ⇒ U1I1 = r1I12 + r2I22 + U2I2cosϕ…….
Ph i h p (TQ2) ố ợ
1 2
2 1
N I
N I
=
Suy ra các k t qu bài toán yêu c uế ả ầ . ( Bài gi i m u s 1 _ Trích t B đả ẫ ố ừ ộ ề
thi tuy n sinh Đ i h c-CĐ c a B GD_NXB GD 1990)ể ạ ọ ủ ộ
2. N u bài toán ế
− B qua hao phí đi n năng do dòng đi n Fu cô gây ra : Ps = 0ỏ ệ ệ
− B qua đi n tr thu n c a 2 cu n dây rỏ ệ ở ầ ủ ộ 1,r2
≈
0.
T (TQ1) ừ⇒ U1I1 = U2I2cosϕ…….
Ph i h p (TQ2) ố ợ
1 2
2 1
N I
N I
=
Suy ra các k t qu bài toán yêu c uế ả ầ . ( Bài gi i minh h a s 2 _ Bài 5.32ả ọ ố
trang 44 SBT V t Lý Ban KHTN B 1 NXBGD 2005 )ậ ộ
3. N u bài toán ế
− B qua hao phí đi n năng do dòng đi n Fu cô gây ra : Ps = 0ỏ ệ ệ
− B qua đi n tr thu n c a 2 cu n dây rỏ ệ ở ầ ủ ộ 1,r2
≈
0.
−M ch t i ch có đi n t thu n ho c x y ra c ng h ng đi n cosạ ả ỉ ệ ở ầ ặ ả ộ ưở ệ
ϕ
= 1
Tr ng h p này đ c tr v ki n th c sách giáo khoa+bài t pườ ợ ượ ả ề ế ứ ậ
ch ng trình phân ban và không phân ban.ươ
T (TQ1) ừ⇒ U1I1 = U2I2. ⇒
1 2
2 1
U I
U I
=
Ph i h p (TQ2) ố ợ
1 2
2 1
N I
N I
=
-5-
(TQ 2)