Bài giảng Môn Vật lý lớp 12 - Tuần 11 - Tiết 12 - Đại cương về dòng điện xoay chiều

TUẦN 11	NGÀY SOẠN 16/10/2014
TIẾT 22	NGÀY DẠY 
Chöông III	DOØNG ÑIEÄN XOAY CHIEÀU
ÑAÏI CÖÔNG VEÀ DOØNG ÑIEÄN XOAY CHIEÀU
I. MỤC TIÊU
1. Kiến thức: 
- Phát biểu được định nghĩa dòng điện xoay chiều.
- Viết được biểu thức tức thời của dòng điện xoay chiều.
- Nêu được ví dụ về đồ thị của cường độ dòng điện tức thời, chỉ ra được trên đồ thị các đại lượng cường độ dòng điện cực đại, chu kì.
- Giải thích tóm tắt nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều.
- Viết được biểu thức của công suất tức thời của dòng điện xoay chiều chạy qua một điện trở.
- Phát biểu được định nghĩa và viết được biểu thức của I, U.
2. Kĩ năng: 
	-Phaân tích, toång hôïp kieán thöùc.
Năng lực
 	Kiến thức : K1, K2 
 	Phương pháp: P3
	Trao đổi thông tin: X1,X3
	Cá thể: C1, C2
3. Thái độ: 
	-Höùng thuù trong hoïc taäp.
4.Troïng taâm:
	-Bieåu thöùc töùc thôøi, giaù trò hieäu duïng cuûa doøng ñieän xoay chieàu.
II. CHUẨN BỊ
1. Giáo viên: 
- Mô hình đơn giản về máy phát điện xoay chiều.
- Sử dụng dao động kí điện tử để biểu diễn trên màn hình đồ thị theo thời gian của cường độ dòng điện xoay chiều (nếu có thể).
2. Học sinh: Ôn lại:
- Các khái niệm về dòng điện một chiều, dòng điện biến thiên và định luật Jun.
- Các tính chất của hàm điều hoà (hàm sin hay cosin).
III. PHƯƠNG PHÁP
	Sử dụng phương pháp làm mẫu, đặt vấn đề, phát vấn
IV. HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC
1.Oån ñònh lôùp
2.Toå chöùc hoaït ñoäng
Hoạt động 1 (5 phút): Giới thiệu về những nội dung chính trong chương III
 Các nội dung chính trong chương:
+ Các tính chất của dòng điện xoay chiều.
+ Các mạch điện xoay chiều cơ bản; mạch R, L, C nối tiếp; phương pháp giản đồ Fre-nen.
+ Công suất của dòng điện xoay chiều.
+ Truyền tải điện năng; biến áp.
+ Các máy phát điện xoay chiều; hệ ba pha.
+ Các động cơ điện xoay chiều.
Hoạt động 2 (10 phút): Tìm hiểu các khái niệm về dòng điện xoay chiều 
Các năng lực thành phần cần đạt
Hoạt động của GV
Hoạt động của HS
Kiến thức cơ bản
C1: HS nhớ lại định nghĩa dòng điện không đổi
K1, X2, P5: HS nắm được định nghĩa dòng điện xoay chiều và so sánh sự khác biệt với dòng điện 1 chiều. Sử dụng được công thức toán học để mô tả dòng điện xoay chiều
K1, K2: Nắm được các đại lượng tần số góc, chu kỳ, pha, pha ban đầu… và mối quan hệ giữa chúng
- Dòng điện 1 chiều không đổi là gì?
® Dòng điện xoay chiều hình sin.
- Dựa vào biểu thức i cho ta biết điều gì?
- Y/c HS hoàn thành C2.
+ Hướng dẫn HS dựa vào phương trình tổng quát: i = I0cos(wt + j) 
Từ 
® , 
- Y/c HS hoàn thành C3.
i = I0cos(wt + j) 
® 
® 
® ® chọn 
- Dòng điện chạy theo một chiều với cường độ không đổi.
- HS ghi nhận định nghĩa dòng điện xoay chiều và biểu thức.
- Cường độ dòng điện tại thời điểm t.
C2
a. 5A; 100p rad/s; 1/50s; 50Hz; p/4 rad
b. 2A; 100p rad/s; 1/50s; 50Hz; -p/3 rad
c. i = 5cos(100pt ± p) A
® 5A; 100p rad/s; 1/50s; 50Hz; ± p rad
C3
1. 
2. Khi thì i = I0
Vậy: 
® t = 0 ® 
I. Khái niệm về dòng điện xoay chiều 
- Là dòng điện có cường độ biến thiên tuần hoàn với thời gian theo quy luật của hàm số sin hay cosin, với dạng tổng quát:
i = I0cos(wt + j)
+ 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.
f: tần số của i.
T: chu kì của i.
* (wt + j): pha của i.
* j: pha ban đầu
Hoạt động 3 (10 phút): Tìm hiểu nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều 
Các năng lực thành phần cần đạt
Hoạt động của GV
Hoạt động của HS
Kiến thức cơ bản
D
w
a
K1, P4: Trình bày được nguyên tắc tạo ra được dòng điện xoay chiều
X4: Mô tả được thí nghiệm tạo ra dòng điện xoay chiều
K1, K4: Hiểu được nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều là dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ
- Xét một cuộn dây dẫn dẹt hình tròn, khép kín, quay quanh trục cố định đồng phẳng với cuộn dây đặt trong từ trường đều có phương ^ với trục quay.
- Biểu thức từ thông qua diện tích S đặt trong từ trường đều?
- Ta có nhận xét gì về suất điện động cảm ứng xuất hiện trong cuộn dây?
- Ta có nhận xét gì về về cường độ dòng điện xuất hiện trong cuộn dây?
® Nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều?
- Thực tế ở các máy phát điện người ta để cuộn dây đứng yên và cho nam châm (nam châm điện) quay trước cuộn dây đó. Ở nước ta f = 50Hz.
- HS theo sự dẫn dắt của GV để tìm hiểu nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều.
F = NBScosa với 
® F biến thiên theo thời gian t.
- Suất điện động cảm ứng biến theo theo thời gian.
- Cường độ dòng điện biến thiên điều hoà ® trong cuộn dây xuất hiện dòng điện xoay chiều.
- Dùng máy phát điện xoay chiều, dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ.
II. Nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều
- Xét một cuộn dây dẫn dẹt hình tròn, khép kín, quay quanh trục cố định đồng phẳng với cuộn dây đặt trong từ trường đều có phương ^ với trục quay.
- Giả sử lúc t = 0, a = 0
- Lúc t > 0 ® a = wt, từ thông qua cuộn dây:
F = NBScosa = NBScoswt
 với N là số vòng dây, S là diện tích mỗi vòng.
- F biến thiên theo thời gian t nên trong cuộn dây xuất hiện suất điện động cảm ứng:
- Nếu cuộn dây kín có điện trở R thì cường độ dòng điện cảm ứng cho bởi:
Vậy, trong cuộn dây xuất hiện dòng điện xoay chiều với tần số góc w và cường độ cực đại:
Nguyên tắc: dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ.
Hoạt động 4 (10 phút): Tìm hiểu về giá trị hiện dụng
Các năng lực thành phần cần đạt
Hoạt động của GV
Hoạt động của HS
Kiến thức cơ bản
K1, X1, X5: Thiết lập được công thức tính công suất trung bình, từ đó ghi nhận giá trị hiệu dụng của dòng điện xoay chiều
K1, K3, P5: Biết các tính giá trị hiệu dụng; thấy được mối liên hệ giữa giá trị hiệu dụng và giá trị cực đại
- Dòng điện xoay chiều cũng có tác dụng nhiệt như dòng điện một chiều.
- Ta có nhận xét gì về công suất p?
® do đó có tên công suất tức thời.
- Cường độ hiệu dụng là gì?
- Do vậy, biểu thức hiệu điện thế hiệu dung, suất điện động hiệu dụng cho bởi công thức như thế nào?
- Lưu ý: Sử dụng các giá trị hiệu dụng đa số các công thức đối với AC sẽ có dùng dạng như các công thức tương ứng của DC.
+ Các số liệu ghi trên các thiết bị điện là các giá trị hiệu dụng.
+ Các thiết bị đo đối với mạch điện xoay chiều chủ yếu cũng là đo giá trị hiệu dụng.
- HS ghi nhận giá trị hiệu dụng của dòng điện xoay chiều.
- p biến thiên tuần hoàn theo thời gian.
- HS nêu định nghĩa.
Giá trị hiệu dụng
Giá trị cực đại
= 
, 
III. Giá trị hiệu dụng
- Cho dòng điện xoay chiều i = I0cos(wt + j) chạy qua R, công suất tức thời tiêu thụ trong R
p = Ri2 = RI20cos2(wt + j)
- Giá trị trung bình của p trong 1 chu kì:
- Kết quả tính toán, giá trị trung bình của công suất trong 1 chu kì (công suất trung bình):
- Đưa về dạng giống công thức Jun cho dòng điện không đổi:
P = RI2
Nếu ta đặt: 
Thì 	
I: giá trị hiệu dụng của cường độ dòng điện xoay chiều (cường độ hiệu dụng)
1. Định nghĩa: (Sgk)
2. Ngoài ra, đối với dòng điện xoay chiều, các đại lượng như hiệu điện thế, suất điện động, cường độ điện trường, … cũng là hàm số sin hay cosin của thời gian, với các đại lượng này
Hoạt động 5 (5 phút): Cuûng coá-höôùng daãn
Các năng lực thành phần cần đạt
Hoạt động của GV
Hoạt động của HS
Kiến thức cơ bản
C1: Nắm được các kiến thức sau bài học
-Bieåu thöùc töùc thôøi cuûa doøng xoay chieàu?
-Giaù trò hieäu duïng?
-Höôùng daãn hoïc sinh traû lôøi caùc caâu hoûi trong SGK
-Traû lôøi caâu hoûi vaø naém vöõng kieán thöù.
-Tìm hieåu vaø traû lôøi caâu hoûi.
Caâu 4: a.R=484.b.5/11A
c.100Wh
Caâu 7C-8A-9D-10C:
i = I0cos(wt + j)
, 
Hoạt động 6 (5 phút): Giao nhiệm vụ về nhà.
Các năng lực thành phần cần đạt
Hoạt động của GV
Hoạt động của HS
Kiến thức cơ bản
C2: Đọc trước bài học sau
- Nêu câu hỏi và bài tập về nhà.
- Yêu cầu: HS chuẩn bị bài sau.
- Ghi câu hỏi và bài tập về nhà.
- Ghi những chuẩn bị cho bài sau.
V. RÚT KINH NGHIỆM