Giáo án giảng dạy môn Vật lý 11 - Tiết 21: Các mạch điện xoay chiều (tiết 1)

KIỂM TRA BÀI CŨCâu 1: Hãy viết biểu thức cường độ dòng điện tức thời?Nêu ý nghĩa các đại lượng? Phát biểu định nghĩa cường độ dòng điện hiệu dụng?Câu 2: Hãy viết biểu thức tính giá trị hiệu dụng của cường độ dòng điện, điện áp, suất điện động của dòng xoay chiều? i = I0cos(t + )* i: giá trị của cường độ dòng điện tại thời điểm t, được gọi là giá trị tức thời của i (cường độ tức thời).* I0 > 0: giá trị cực đại của i (cường độ cực đại).*  > 0: tần số góc.* (t + ): pha của i tại thời điểm t* : pha ban đầu của i I : gọi là cường độ hiệu dụng U : hiệu điện thế hiệu dụng E: là suất điện động hiệu dụngTIẾT 21: CÁC MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU (T1)Nội dung bài học:I . Mạch điện xoay chiều chỉ có điện trởII. Mạch điện xoay chiều chỉ có tụ điệnBiểu cường độ dòng điện xoay chiều trong đoạn mạch có dạng: i = I0cos(ωt+ φi) = I cos(ωt+ φi) (13.1) Biểu thức điện áp xoay chiều ở hai đầu đoạn mạch có dạng: u = U0cos(ωt +φu)=U cos(ωt +φu) (13.2)I. ĐỘ LỆCH PHA GIỮA ĐIỆN ÁP VÀ CĐDĐ.Với Δ= φu- φi gọi là độ lệch pha giữa u và i.+ Nếu Δ > 0: u sớm pha Δ so với i.+ Nếu Δ < 0: u trễ pha |Δ| so với i.+ Nếu Δ = 0: u cùng pha với i.Viết biểu thức độ lệch pha giữ u và i !II. MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU CHỈ CÓ ĐIỆN TRỞNối hai đầu mạch chỉ có điện trở R vào điện áp xoay chiều u = U cosωt như hình vẽ. Vì đây là dòng điện trong kim loại nên theo định luât Ohm: Nếu ta đặt: I = U/R Thì dòng điện i chạy qua điện trở là:(13.3)(13.4)Viết biểu biểu thức định luật ôm cho đoạn mạch tại một thời điểm.II. MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU CHỈ CÓ ĐIỆN TRỞ1. Định luật Ohm cho đoạn mạch chỉ có điện trở Ra. Phát biểu: “ Cường độ dòng điện hiệu dụng trong đoạn mạch xoay chiều chỉ có điện trở có giá trị bằng thương số giữa điện áp hiệu dụng và điện trở của mạch” b. Biểu thức: I = U/R 2. Nhận xét: Cường độ tức thời trong mạch cùng pha với điện áp ở hai đầu đoạn mạchNhận xet ve quan hệ về pha giữa u va i ?:III. MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU CHỈ CÓ TỤ ĐIỆN1. Thí nghiệma. Thí nghiệm 1: Bố trí thí nghiệm như hình Hình 13.3a b. Thí nghiệm 2: Bố trí thí nghiệm như hình Hình 13.3b c. Nhận xét: Tụ điện không cho dòng điện một chiều đi qua Dòng điện xoay chiều có thể tồn tại trong mạch điện có chứa tụ điệnIII. MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU CHỈ CÓ TỤ ĐIỆN2. Khảo sát mạch điện xoay chiều chỉ chứa tụ điệnNối hai đầu mạch chỉ có tụ điện C vào điện áp xoay chiều u = U cosωt như hình vẽ. Hãy tính điện tích trên bản tụ? Điện tích trên bản tụ bên trái:q = uC = UC cosωt (13.5) a. Khảo sátGiả sử tại thời điểm t, i có chiều như hình vẽ và bản tụ bên trái đang tích điện dương q, do đó điện tích của tụ tăng lênTại t +Δt điện tích của tụ là: q + Δq, nghĩa là tăng thêm một lượng ΔqCường độ dòng điện tại thời điểm t là: i = Δq/Δt (13.6) III. MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU CHỈ CÓ TỤ ĐIỆNVì Δq và Δt là những đại lượng vô cùng nhỏ nêni = dq/dt=- ω UC sinωt=ω UC cos(ωt + л/2) (13.7) Dòng điện trong mạch có tụ là dòng điện tích truyền qua mạch dây dẫn từ bản tụ tích điện dương sang bản tích điện âm.Dòng điện ở hình vẽ trên có “chạy qua” hai bản tụ không? Nếu có thì chiều dòng điện sẽ chạy như thế nào? Chú ý: Nếu ta chọn chiều dòng điện ngược lại với chiều đã chọn thì i = - dq/dtIII. MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU CHỈ CÓ TỤ ĐIỆNb. Định luật Ohm cho đoạn mạch xoay chiều chỉ chứa tụ điệnTừ (13.7) nếu đặt I = UωC thì i = I cos(ωt + л/2) (13.8)Và u = U cosωt Nếu lấy pha ban đầu của i bằng 0 thì:Theo trên : I = UωC có thể viết lại I = U/(1/Cω)i = I cos(ωt)u = U cos(ωt- л/2)Nếu đặt :Zc = 1/Cω thì: I = U/Zc Ta thấy Zc đóng vai trò như R trong công thức (13.3). Đại lượng Zc được gọi là dung kháng của mạch. III. MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU CHỈ CÓ TỤ ĐIỆNb. Định luật Ohm cho đoạn mạch xoay chiều chỉ chứa tụ điệnb.1. Phát biểu: “ Cường độ hiệu dụng trong mạch chỉ chứa tụ điện có giá trị bằng thương số điện áp hiệu dụng giữa hai đầu mạch và dung kháng của mạch” b.2. Biểu thức: I = U/ Zcb.3. Nhận xét: “Trong mạch điện xoay chiều tụ điện là phần tử có tác dụng làm cho cường độ dòng điện tức thời sớm pha л/2 so với điện áp tức thời” Nhận xet ve quan hệ về pha giữa u va i ?III. MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU CHỈ CÓ TỤ ĐIỆN3. Ý nghĩa của dung kháng Zc là đại lượng biểu hiện sự cản trở dòng điện xoay chiều của tụ. Nếu C càng lớn thì Zc càng nhỏ → dòng điện xoay chiều bị cản trở ít Nếu ω lớn (tức là dòng điện cao tần) thì Zc nhỏ → dòng điện xoay chiều bị cản trở ít và ngược lạiVẬN DỤNG – CỦNG CỐCâu 1: Phát biểu nào sau đây đúng.A. Trong đoạn mạch xoay chiều chỉ có R thì u luôn sớm pha hơn i.B. Trong đoạn mạch xoay chiều chỉ có R thì i luôn sớm pha hơn u.C. Trong đoạn mạch xoay chiều chỉ có tụ C thì i luôn sớm pha hơn u một lượng là л/2.D. Trong đoạn mạch xoay chiều chỉ có tụ C thì u luôn sớm pha hơn i một lượng là л/2VẬN DỤNG – CỦNG CỐCâu 2: Cho u = 220 √2cos(100лt ) V; C = 1/1000л F. Hãy viết biểu thức i qua tụ? Chọn đáp án đúng.A. i = 22 cos(100лt -л/2 ) , (A)B. i = 22 √2cos(100лt -л/2 ) , (A)C. i = 22 cos(100лt +л/2 ) , (A)D. i = 22 √2cos(100лt +л/2 ) ,(A) Nhiệm vụ về nhàVề nhà làm các bài tập 3, 6, 7 SGK.Chuẩn bị bài mới;Xem lại hiện tượng tự cảm, biểu thức tính từ thông qua cuộn dây, tính độ tự cảm và công thức tính suất điện động cảm ứng.Khảo sát mạch điện chỉ có điện trở thuần?