Giáo án Vật lý 12 bài 12: Đại cương về dòng điện xoay chiều

Hoạt động của GV

Hoạt động của HS

Nội dung

1. Phát  biểu các định nghĩa: giá trị tức thời, giá cực đại, giá trị hiệu dụng của cường độ dòng điện và điện áp xoay chiều hình sin.

2.  Giải bài tập số 3 SGK.

Hoạt động của GV

Hoạt động của HS

Nội dung

- Biểu thức của dòng điện xoay chiều có dạng?

- Chọn điều kiện ban đầu thích hợp để j = 0 → i = I₀coswt = I\(\sqrt 2 \coswt

- Ta sẽ đi tìm biểu thức của u ở hai đầu đoạn mạch.

- Trình bày kết quả thực nghiệm và lí thuyết để đưa ra biểu thức điện áp hai đầu mạch.

- Lưu ý: Để tránh nhầm lẫn, phương trình điện áp có thể viết:

u = U₀cos(wt+ j_u/i)

= U\(\sqrt 2 \cos(wt+ j_u/i)

- Có dạng: i = I₀cos(wt + j)

- HS ghi nhận các kết quả chứng minh bằng thực nghiệm và lí thuyết.

- Nếu cường độ dòng điện xoay chiều trong mạch:

i = I₀coswt = I\(\sqrt 2 \)coswt

                         (13.1)                                              

→ điện áp xoay chiều ở hai đầu mạch điện:

u = U₀cos(wt+ j)

 = U\(\sqrt 2 \cos(wt+ j)

                       (13.2)                                                      

Với j là độ lệch pha giữa u và i.

+ Nếu j > 0: u sớm pha j so với i.

+ Nếu j < 0: u trễ pha |j| so với i.

+ Nếu j = 0: u cùng pha với i.

Hoạt động của GV

Hoạt động của HS

Nội dung

- Xét mạch điện xoay chiều chỉ có R.

- Trong mạch lúc này sẽ có i →dòng điện này như thế nào?

- Tuy là dòng điện xoay chiều, nhưng tại một thời điểm, dòng điện i chạy theo một chiều xác định. Vì đây là dòng điện trong kim loại nên theo định luật Ohm, i và u tỉ lệ với nhau như thế nào?

- Trong biểu thức điện áp u, U_m và U là gì?

- Dựa vào biểu thức của u và i, ta có nhận xét gì?

- GV chính xác hoá các kết luận của HS.

- Y/c HS phát biểu định luật Ohm đối với dòng điện một chiều trong kim loại.

- Biến thiên theo thời gian t (dòng điện xoay chiều)

- Theo định luật Ohm

\(i = \frac{u}{R}\)

- Điện áp tức thời, điện áp cực đại và điện áp hiệu dụng.

- HS nêu nhận xét:

+ Quan hệ giữa I và U.

+ u và i cùng pha.

- HS phát biểu.

I. Mạch điện xoay chiều chỉ có điện trở

- Nối hai đầu R vào điện áp xoay chiều:

u = U₀coswt = U\(\sqrt 2 \)coswt

- Theo định luật Ohm

 \(i = \frac{u}{R} = \frac{U}{R}\sqrt 2 cos\omega t\)

Nếu ta đặt: \(I = \frac{U}{R}\)

(13.3)                                              

thì:    \(i = I\sqrt 2 cos\omega t\)

- Kết luận:
1. Định luật Ohm đối với mạch điện xoay chiều: Sgk

2. u và i cùng pha.

Hoạt động của GV

Hoạt động của HS

Nội dung

- GV làm thí nghiệm như sơ đồ hình 13.3 Sgk.

- Ta có nhận xét gì về kết quả thu được?

- Ta nối hai đầu tụ điện vào một nguồn điện xoay chiều để tạo nên điện áp u giữa hai bản của tụ điện.

- Có hiện tượng xảy ra ở các bản của tụ điện?

- Giả sử trong nửa chu kì đầu, A là cực dương → bản bên trái của tụ sẽ tích điện gì?

- Ta có nhận xét gì về điện tích trên bản của tụ điện?

→ Độ biến thiên điện tích q cho phép ta tính i trong mạch.

- Cường độ dòng điện ở thời điểm t xác định bằng công thức nào?

- Khi Dt và Dq vô cùng nhỏ  \(\frac{{\Delta q}}{{\Delta t}}\) trở thành gì?

- Ta nên đưa về dạng tổng quát i = I_mcos(wt + j) để tiện so sánh, –sina → cosa

- Nếu lấy pha ban đầu của i bằng 0 → biểu thức của i và u được viết lại như thế nào?

- HS quan sát mạch điện và ghi nhận các kết quả thí nghiệm.

+ Tụ điện không cho dòng điện một chiều đi qua.

+ Tụ điện cho dòng điện xoay chiều “đi qua”.

- HS theo hướng dẫn của GV để khảo sát mạch điện xoay chiều chỉ có tụ điện.

- Tụ điện sẽ được tích điện.

- Bản bên trái tích điện dương.

- Biến thiên theo thời gian t.

- HS ghi nhận cách xác định i trong mạch.

\(i = \frac{{\Delta q}}{{\Delta t}}\)

- Đạo hàm bậc nhất của q theo thời gian.

- HS tìm q’

\( - sin\alpha  = cos(\alpha  + \frac{\pi }{2})\)

II. Mạch điện xoay chiều chỉ có tụ điện

1. Thí nghiệm

- Kết quả:

+ Tụ điện không cho dòng điện một chiều đi qua.

+ Dòng điện xoay chiều có thể tồn tại trong những mạch điện có chứa tụ điện.

2. Khảo sát mạch điện xoay chiều chỉ có tụ điện

a. - Đặt điện áp u giữa hai bản của tụ điện:

u = U₀coswt = U\(\sqrt 2 \)coswt

- Điện tích bản bên trái của tụ điện:

q = Cu = CU\(\sqrt 2 \)coswt

- Giả sử tại thời điểm t, dòng điện có chiều như hình, điện tích tụ điện tăng lên.

- Sau khoảng thời gian Dt, điện tích trên bản tăng Dq.

- Cường độ dòng điện ở thời điểm t:

\(i = \frac{{\Delta q}}{{\Delta t}}\) (13.6)