Giáo án Vật lý 12 - ĐOẠN MẠCH XOAY CHIỀU CÓ RLC MẮC NỐI TIẾP, CỘNG HƯỞNG ĐIỆN

Chia sẻ: Nguyen Uyen | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:9

Thêm vào BST

Báo xấu

293
lượt xem 27
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Biết cách vẽ và dùng giản đồ vectơ để nghiên cứu đoạn mạch RLC nối tiếp. Nắm được quan hệ giữa hiệu điện thế với cường độ dòng điện, biết cách tính tổng trở Z, độ lệch pha  của đoạn mạch RLC nối tiếp. Nắm được hiện tượng và điều kiện để xảy ra cộng hưởng.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo án Vật lý 12 - ĐOẠN MẠCH XOAY CHIỀU CÓ RLC MẮC NỐI TIẾP, CỘNG HƯỞNG ĐIỆN

ĐOẠN MẠCH XOAY CHIỀU CÓ RLC MẮC NỐI TIẾP. CỘNG HƯỞNG ĐIỆN I / MỤC TIÊU : Biết cách vẽ và dùng giản đồ vectơ để nghiên cứu đoạn mạch RLC nối tiếp. Nắm được quan hệ giữa hiệu điện thế với cường độ dòng điện, biết cách tính tổng trở Z, độ lệch pha  của đoạn mạch RLC nối tiếp. Nắm được hiện tượng và điều kiện để xảy ra cộng hưởng. II / CHUẨN BỊ : 1 / Giáo viên : Cuộn dây, điện trở, tụ điện, nguồn điện xoay chiều. 2 / Học sinh : Xem lại giản đồ vectơ của các bài 36 + 37 + 38 + 39 II / GỢI Ý VỀ TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY – HỌC : Hoạt động của học sinh Hoạt động của giáo viên Hoạt động 1 : HS : Học sinh tự mắc sơ đồ mạch GV : Hướng dẫn học sinh cách mắc
điện. sơ đồ mạch điện 40.1 ? GV : Viết công thức hiệu điện thế HS : U = U1 + U2 + U3 của mạch điện một chiều mắc nối tiếp ? HS : u = uR + uL + uC GV : Giáo viên cho biết các công thức đó vẫn đúng cho các giá trị tức thời của mạch điện xoay chiều ? HS : i = Iocost GV : Viết biểu thức cường độ dòng điện qua mạch ? HS : uR = UORcost GV : Viết biểu thức hiệu điện thế ở  hai đầu mỗi dụng cụ ? uL = UOLcos  t      2  uC = UOCcos  t      2 HS : Cùng tần số  với các biểu thức GV : Hiệu điện thế ở 2 đầu đoạn hiệu thế thành phần. mạch biến thiên điều hòa với tần số Hoạt động 2 : bao nhiêu ? HS : Bằng 0 GV : Tại thời điểm t = 0, vectơ quay HS : Bằng 0
  HS : Bằng I biểu diễn cường độ dòng điện i = 2 Iocost hợp với trục Ox một góc  HS : Bằng  2 bao nhiêu ? HS : Học sinh sử dụng quy tắc hình GV : Tại thời điểm t = 0, vectơ quay bình hành để vẽ.    U R U L , U C biểu diễn các hiệu điện thế uR , uL, uC , hợp với trục Ox một Hoạt động 3 : góc bao nhiêu ? 2 2 HS : U = U R  U L  U C  GV : Hướng dẫn học sinh vẽ vectơ hiệu điện thế UAB giữa hai đầu đoạn 2 2  1  mạch ? HS : Z = R  L   C   HS : Giống nhau. GV : Hướng dẫn học sinh tìm biểu thức xác định hiệu điện thế giữa hai HS : R đầu đoạn mạch ? HS : Cản trở dòng điện. GV : Hướng dẫn học sinh thành lập biểu tổng trở của đoạn mạch ? Hoạt động 4 : GV : Em hãy so sánh biểu thức định 1 L  HS : tg = C luật Ôm cho đoạn mạch một chiều R chỉ có điện trở R ? HS : u nhanh pha so với i một góc 
GV : Vai trò của ZAB giống đại HS : u chậm pha so với i một góc  lượng nào ? GV : Nêu ý nghĩa của Z ? Hoạt động 5 : 1 GV : Hướng dẫn học sinh tìm biểu HS : L - =0 C thức xác định độ lệch pha giữa hai đầu đoạn mạch ? GV : Nếu đoạn mạch có tính cảm HS : Zmin = R. kháng, nêu mối quan hệ giữa u và i ? U HS : Im = R GV : Nếu đoạn mạch có tính dung kháng, nêu mối quan hệ giữa u và i HS : Có biên độ bằng nhau. ? HS : Bằng hiệu điện thế ở hai đầu đoạn mạch. GV : Nếu giữ nguyên giá trị của HS : Đồng pha hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai đầu HS : Quan sát đồ thị đoạn mạch và thay đổi tần số góc  HS : Điện trở lớn đến một giá trị sao cho cảm kháng HS : Điện trở nhỏ. bằng dung kháng ? HS : Xem sách giáo khoa GV : Tổng trở của đoạn mạch có giá
trị như thế nào ? GV : Cường độ dòng điện hiệu dụng của đoạn mạch có giá trị như thế nào ? GV : Hiệu điện thế tức thời giữa hai bản tụ điện và hai đầu cuộn cảm có đặc điểm gì ? GV : Hiệu điện thế ở hai đầu R có đặc điểm gì ? GV : Pha của u và I biến đổi như thế nào ? GV : Giới thiệu đồ thị 40.4 GV : Đặc điểm của đường 1 GV : Giới thiệu ý nghĩa vật lý của đường cong cộng hưởng ? IV / NỘI DUNG : 1. Các giá trị tức thời trên từng phần của đoạn mạch Xét đoạn mạch gồm một điện trở thuần R, một cuộn cảm thuần có độ tự cảm L và một tụ điện có điện dung C mắc nối tiếp.
Hình 40.1 Sơ đồ đoạn mạch có R, L, C mắc nối tiếp Giả sử cường độ dòng điện trong đoạn mạch có biểu thức i = Iocost. Biểu thức của các hiệu điện thế tức thời : uR = UORcost  uL = LIocos  t      2  = UOLcos  t      2  uC = UOCcos  t      2 Hiệu điện thế tức thời giữa hai đầu A, B là : u = uR + uL + uC (40.1) 2. Giản đồ vectơ. Quan hệ giữa cường độ dòng điện và hiệu điện thế a) Giản đồ vectơ Hình 40.2 Giản đồ vectơ vẽ theo quy tắc hình bình hành
b) Định luật Ôm cho đoạn mạch RLC nối tiếp. Tổng trở. Uo = U OR  U OL  U OC 2 (40.3) 2 Chia hai vế của công thức 40.3 cho 2 U = U R  U L  U C 2 2 (40.4) 1 Thay U = IR; UL = IL; UC = vào công thức (40.4), ta tìm được C cường độ dòng điện hiệu dụng : U U I= 2  2 R 2   Z L  ZC  2  1  R   L   C   Nếu đặt 2  1  Z= R2    L  (40.5)  C   Thì U I= (40.6) Z Đối với dòng điện xoay chiều tần số góc , đại lượng Z đóng vai trò tương tự như điện trở đối với dòng điện không đổi và được gọi là tổng trở của đoạn mạch. c) Độ lệch pha của hiệu điện thế so với dòng điện. 1 L  tg = C (40.7) R
Nếu đoạn mạch có tính cảm kháng thì  > 0, dòng điện trễ pha đối với hiệu điện thế ở hai đầu đoạn mạch. Nếu đoạn mạch có tính dung kháng, thì  < 0, dòng điện sớm pha đối với hiệu điện thế ở hai đầu đoạn mạch. 3. Cộng hưởng điện Nếu giữ nguyên giá trị của hiệu điện thế hiệu dụng U giữa hai đầu 1 đoạn mạch và thay đổi tần số góc  đến một giá trị sao cho L - = 0 thì C có hiện tượng đặc biệt xảy ra trong mạch, gọi là hiện tượng cộng hưởng điện. - Tổng trở của đoạn mạch đạt giá trị cực tiểu : Zmin = R. - Cường độ hiệu dụng dòng điện trong mạch đạt giá trị cực đại : Im = U R Hiệu điện thế trên điện trở R bằng hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch. - Dòng điện biến đổi đồng pha với hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch. 1 = (40.8) LC
V / CỦNG CỐ VÀ DẶN DÒ : Trả lời câu hỏi 1, 2, 3, 4 và làm bài tập 1 Xem bài 41