Chuyên đề Tìm hiểu cách giải các dạng bài toán điện xoay chiều và thiết bị điện

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐỒNG NAI Trường THPT Nguyễn Hữu Cảnh Mã số: Chuyên đề : SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM CÁCH GIẢI CÁC DẠNG BÀI TOÁN ĐIỆN XOAY CHIỀU VÀ THIẾT BỊ ĐIỆN. Người thực hiện: NGUYỄN TRƯỜNG SƠN Lĩnh vực nghiên cứu: Quản lý giáo dục: £ Phương pháp dạy học bộ môn : £ Phương pháp giáo dục: £ Lĩnh vực khác: £ Có đính kèm: £ Mô hình £ Phần mềm £ Phim ảnh £ Hiện vật khác Năm học: 2008-2009 SƠ LƯỢC LÝ LỊCH KHOA HỌC I. THÔNG TIN CHUNGVỀ CÁ NHÂN: 1. Họ và tên : Nguyễn Trường Sơn . 2. Ngày tháng năm sinh: 06 tháng 4 năm 1958 3. Nam, nữ: Nam 4. Địa chỉ: 22/F6 – Khu phố I - Phường Long Bình Tân – Thành phố Biên Hoà - Tỉnh Đồng Nai 5. Điện thoại: CQ: 0613.834289; (NR) 0613.834666; ĐTDĐ:0903124832. 6. Chức vụ: Tổ trưởng tổ Vật lý. 7. Đơn vị công tác: Trường THPT Nguyễn Hữu Cảnh- Biên Hoà- Tỉnh Đồng Nai. II. TRÌNH ĐỘ ĐÀO TẠO: - Học vị: Đại học. - Chuyên ngành đào tạo: Vật lý. III. KINH NGHIỆM KHOA HỌC * Năm 2004: giải nhì thi đồ dùng dạy học do Sở giáo dục đào tạo tổ chức, đề tài: “Thí nghiệm sóng dừng trên dây.” * Năm 2005: chuyên đề “ Tìm cực trị bằng bất đẳng thức Bunhiacopxki” * Năm 2006: chuyên đề “ bài toán mạch cầu trở” cùng thực hiện với Nguyễn Thùy Dương tổ Vật lý. * Năm 2007: chuyên đề “ bài toán mạch đèn” cùng tổ Vật lý. * Năm 2008: chuyên đề “phương pháp đồ thị giải bài toán vật lý”. * Năm 2009 chuyên đề “cách giải các dạng bài toán mạch điện xoay chiều, thiết bị điện , dao động và sóng điện từ “ Chuyên đề : “CÁCH GIẢI CÁC DẠNG BÀI TOÁN VỀ ĐIỆN XOAY CHIỀU VÀ THIẾT BỊ ĐIỆN”. Tóm tắt : Chuyên đề đưa ra phân loại và cách giải các dạng bài toán về mạch điện xoay chiều và thiết bị điện. A- PHẦN MỞ ĐẦU : I- LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI: Theo thời gian, sự phát triển khoa học kỹ thuật ngày càng đạt được những thành tựu to lớn; những kiến thức khoa học ngày càng sâu và rộng hơn. Khoa học kỹ thuật đã có những tác động quan trọng góp phần làm thay đổi bộ mặt của xã hội loài người, nhất là những ngành khoa học kỹ thuật cao. Cũng như các môn khoa học khác, Vật lý học là bộ môn khoa học cơ bản, làm cơ sở lý thuyết cho một số môn khoa học ứng dụng mới ngày nay. Sự phát triển của Vật lý học dẫn tới sự xuất hiện nhiều ngành kỹ thuật mới: Kỹ thuật điện, kỹ thuật điện tử, tự động hoá và điều khiển học, công nghệ thông tin… Do có tính thực tiễn, nên bộ môn Vật lý ở các trường phổ thông là môn học mang tính hấp dẫn. Tuy vậy, Vật lý là một môn học khó vì cơ sở của nó là toán học. Bài tập vật lý rất đa dạng và phong phú. Trong phân phối chương trình số tiết bài tâp lại hơi ít so với nhu cầu cần củng cố kiến thức cho học sinh. Chính vì thế, người giáo viên phải làm thế nào để tìm ra phương pháp tốt nhất nhằm tạo cho học sinh niềm say mê yêu thích môn học này. Giúp học sinh việc phân loại các dạng bài tập và hướng dẫn cách giải là rất cần thiết. Việc làm này rất có lợi cho học sinh trong thời gian ngắn đã nắm được các dạng bài tập, nắm được phương pháp giải và từ đó có thể phát triển hướng tìm tòi lời giải mới cho các dạng bài tương tự. Trong yêu cầu về đổi mới giáo dục về việc đánh giá học sinh bằng phương pháp trắc nghiệm khách quan thì khi học sinh nắm được dạng bài và phương pháp giải sẽ giúp cho học sinh nhanh chóng trả được bài . Chúng ta đã biết rằng trong chương trình Vật lý lớp 12, bài tập về điện xoay chiều là phức tạp và khó. Qua những năm đứng lớp tôi nhận thấy học sinh thường rất lúng túng trong việc tìm cách giải các dạng bài tập toán này. Xuất phát từ thực trạng trên, qua kinh nghiệm giảng dạy, tôi đã chọn đề tài: “CÁCH GIẢI CÁC DẠNG BÀI TOÁN ĐIỆN XOAY CHIỀU VÀ THIẾT BỊ ĐIỆN “. Đề tài này nhằm giúp học sinh khắc sâu những kiến thức lí thuyết , có một hệ thống bài tập và phương pháp giải chúng, giúp các em có thể nắm được cách giải và từ đó chủ động vận dụng các phương pháp này trong khi làm bài tập. Từ đó hoc sinh có thêm kỹ năng về cách giải các bài tập Vật lí, cũng như giúp các em học sinh có thể nhanh chóng giải các bài toán trắc nghiệm về bài tập điện xoay chiều phong phú và đa dạng . II. THỰC TRẠNG TRƯỚC KHI THỰC HIỆN CÁC GIẢI PHÁP CỦA ĐỀ TÀI. Chúng ta đã biết rằng Bộ môn Vật lí bao gồm một hệ thống lí thuyết và bài tập đa dạng và phong phú. Theo phân phối chương trìnhVật lý lớp 12 bài tập về điện xoay chiều là rất phức tạp và khó , số tiết bài tâp lại hơi ít so với nhu cầu cần nắm kiến thức cho học sinh. Qua những năm đứng lớp tôi nhận thấy học sinh thường rất lúng túng trong việc tìm cách giải các dạng bài tập toán này. Và trong yêu cầu về đổi mới đánh giá học sinh bằng phương pháp trắc nghiệm khách quan thì khi học sinh nắm được dạng bài và phương pháp giải sẽ giúp các em nhanh chóng trả được bài . Xuất phát từ thực trạng trên, cùng một số kinh nghiệm giảng dạy, tôi đã chọn đề tài: “CÁC CÁCH GIẢI CÁC DẠNG BÀI TOÁN ĐIỆN XOAY CHIỀU,THIẾT BỊ ĐIỆN , DAO ĐỘNG ĐIỆN TỪ VÀ SÓNG ĐIỆN TỪ”. Hiện tại cũng có nhiều sách tham khảo cũng đã trình bày về vấn đề này ở các góc độ khác nhau . Ở chuyên đề này trình bày việc phân loại các dạng bài tập và hướng dẫn cách giải có tính hệ thống với những chú ý giúp các em nắm sâu sắc các vấn đề liên quan. Việc làm này rất có lợi cho học sinh trong thời gian ngắn đã nắm được các dạng bài tập nắm được phương pháp giải và từ đó có thể phát triển hướng tìm tòi lời giải mới cho các bài tương tự. B –PHẠM VI ÁP DỤNG VÀ GIỚI HẠN NỘI DUNG CỦA SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM: 1. Phạm vi áp dụng: A. Chương trình Vật lý lớp 12 Chương V: DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU B. Chương trình Công nghệ lớp 12 2. Giới hạn nội dung: Chuyên đề đặt ra yêu cầu phân loại các dạng bài tâp, đưa ra lời giải cho từng dạng bài tập đó và đưa ra những hướng vận dụng phương pháp và phát triển hướng tìm tòi khác . Phân loại dang bài tập : Dạng I : Suất điện động xoay chiều. Dạng II : Đoạn mạch RLC không phân nhánh . Dạng III : Các thiết bị điện. C . NỘI DUNG ĐỀ TÀI: Dang bài I: SUẤT ĐIỆN ĐỘNG XOAY CHIỀU. Chủ Đề : Cách tạo ra dòng điện xoay chiều (khung quay đều trong từ trường đều ): Xác định suất điện động cảm ứng xoay chiều e(t) Þ suy ra biểu thức i(t) và u(t) ? ω x S x’ Phương pháp: Cho khung dây dẫn quay đều trong từ trường đều. +Tìm biểu thức từ thông nhờ : đặt với +Tìm biểu thức suất điện động đưa về dạng với Hệ quả :-Tìm i(t) :giả sử mạch ngoài chỉ có R thì -Tìm u(t): thông thường khung dây có r = 0 nên : . Vậy Þ U0 = E0 và U = E . Dạng bài II : ĐOẠN MẠCH R , L, C KHÔNG PHÂN NHÁNH. Chủ đề 1: Các đặc trưng mạch RLC. Phương pháp: * Cảm kháng: ZL=wL=2pfL; dung kháng : ZC =1/wC =1/(2pfC); Tổng trở : . * Độ lệch pha hiệu điện thế 2 đầu đoạn mạch so với dòng điện là : tính theo * Định luật Ôm: * Hệ số công suất cos j = R/Z . Công suất tiêu thụ trên mạch : P = UIcosj = I2R * Chú ý : +Các công thức trên đều áp dụng được cho đoạn nào đó trên mạch AMNB như: AN, MB. +Nếu đoạn mạch thiếu linh kiện nào đó thì ở công thức trên thay điện trở linh kiện đó bằng không. Trường hợp cuộn dây có điện trở thần đáng kể R0 * Cuộn dây lúc này như một đoạn mạch mắc nối tiếp có tổng trở ; ta cũng có các công thức: I = Ud/Zd ; tg jd = ZL/R0 ; cos jd = R0/Zd; Pd = UdIcos jd = I2R0. * Các công thức của cả mạch lúc này viết thành : ; ; cos j = (R+R0)/Z ; P = I2(R+R0) . *Chú ý: - Khi áp dụng định luật Ôm cho đoạn mạch xoay chiều hai đại lượng cường độ dòng điện và hiệu điện thế phải cùng loại: cùng giá trị hiệu dụng hoặc cùng giá trị cực đại. - Giản đồ véc tơ đối với đoạn mạch nối tiếp thường chọn pha dòng điện i làm gốc. - Tổng trở của các đoạn mạch không cho phép cộng đại số (trừ trường hợp cùng loại điện trở). -Đại lượng u hay i không cho phép cộng đại số. Trừ khi các u cùng pha nhau hoặc các i cùng pha nhau . -Cần phân biệt cho được : giá trị cực đại khi có cộng huởng (I)max và giá trị biên I0=I -Khi tính toán phải nhớ đổi đơn vi về hệ SI như C(F); L(H). R(W ); Z(W ) ; I(A); U(V) ; P(W); j (rad). -Tu điện C’ ghép với tụ C: + Ghép nối tiếp Þ địên dung bộ tụ nhỏ đi Cb < C, Cb<C’ +Ghép song song :Cb = C + C’ Þ điện dung bộ tụ tăng lên Cb>C, Cb>C’ Chủ Đề 2: Đoạn mạch RLC:cho biết biểu thức cường độ dòng điện i = I0cos wt , viết biểu thức hiệu điện thế u(t). Phương pháp: Giả sử đã biết , tìm biểu thức hiệu điện thế: + Tìm trong đó + Tìm nhờ : … chú ý rằng: Chú ý : *Nếu biết thì *Khi tính độ lệch pha u so với i là ju/i nên dùng hàm tgju/i như trên để suy ngay được ju/i cả về dấu và độ lớn, nếu dùng hàm cosj =R/Z để lấy nghiệm phải so sánh ZC và ZL mới lấy được dấu của ju/i . Chủ Đề 3: Đoạn mạch RLC: cho biểu thức hiệu điệu thế u(t) xác định biểu thức i(t), suy ra biểu thức uR(t) , uL(t), uC(t), uMN(t). Phương pháp: + Cho biểu thức hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch *Bước 1: Viết biểu thức i có dạng ; với ; và độ lệch pha là tính dựa *Bước 2: Viết biểu thức hiệu điện thế như chủ đề 2: uR cùng pha với i nên : với U0R = I0 R uL sớm pha với i : với U0L = I0.ZL uC trễ pha với i : với UC =I0.Zc uMN lệch pha so với i là thì Chú ý Nếu biết thì Chủ Đề 4: Trường hợp một phần tử điện(L hay C hay R) bị đoản mạch, biết U tính I (ngược lại). Phương pháp: Nếu có 1 phần tử điện (thuộc mạch RLC) bị đoản mạch thì ta phải loại bỏ phần tử đó nghĩa là trong các công thức nói trên ta phải cho điện trở tương ứng bằng 0. Hình 2: K đóng R L C R L C Hình 1: Ví dụ trường hợp đoản mạch: +Trường hợp 1 : Hai đầu phần tử điện bị nối tắt với nhau : Thí dụ (hình 1) : Cuộn L bị đoản mạch Lúc đó : +Trường hợp 2: Hai đầu của phần tử điện mắc song song khóa điện K (có RK=0) mà khóa điện K bị đóng lại . Thí dụ (hình 2): Khi K đóng Þ tụ C bị đoản mạch Þ ZC = 0 , Lúc đó Chủ Đề 5: Tính độ lệch pha giữa hiệu điệu thế u1 và u2 của hai đoạn mạch . Cách vận dụng . Phương pháp đại số : Cách 1 :+Tính độ lệch pha theo : +Tìm độ lệch pha , nhờ : và Cách 2 : Tính trực tiếp công thức : Phương pháp giản đồ vectơ : Độ lệch pha Vận dụng : Nếu đã biết và đã biết 5 trong 6 thông số của mạch điện ta tính được thông số còn lại. Thí dụ: biết và tính được à áp dụng công thức Chú ý: Trường hợp hiệu điện thế u1 và u2 vuông pha nhau thì Chủ đề 6: Đoạn mạch RLC: biết các hiệu điện thế hiệu dụng UR ;UL ;UC. Tìm U và j u/i của đoạn mạch. O j Phương pháp: Cách 1 : Áp dụng công thức định luật Om:U=IZ Và Cách 2: dùng giản đồ vectơ Hiệu điện thế tức thời : Vẽ giản đồ vectơ hiệu điện thế theo giá trị hiệu dụng . Từ giản đồ vectơ Þ và y C jd j O O x O Chủ Đề 7: Cuôn dây (R,L) nối tiếp tụ C, biết các Hiệu điện thế hiệu dụng Ud,, UC. (R,L) C Ud UC Tìm U , j u/ i của mạch . Phương pháp: Dùng giản đồ vectơ : Hiệu điện thế : uAB =ud + uC Þ giản đồ véc tơ (1) (R,L) C Ud UC Cách 1: Tính UL, UR theo UR=Udcosjd ; UL=Udsinjd Từ giản đồ vectơ y C jd j O O x O và Cách 2: Tính theo hình học của giản đồ : Xét D OAC với góc Ð OAC = p/2-jd Theo định lí hàm số cos: U2 = Ud2 + UC2 –2UdUC cos(p/2 - jd) = Ud2 + UC2 –2UdUC sinjd với sin jd = ZL/Zd = ZL/(R2 + ZL2)1/2 chiếu (1) lên trục Ox ta có : Ucosj = Ud cosj d Þ cos j u/i = (Ud/U)cos jd Þ j u/i….. hoặc chiếu lên trục Oy^Ox Þ U sin j =Ud sinj d -UC Þ sin j = (Udsin j d – UC)/U Þ j u/i …… Chủ Đề 8 : Biết U,R :tìm hệ thức giữa L,C,để Imax cộng hưởng điện. Phương pháp : * Trường hợp I=max : Theo định luật Om : Nhận xét: I=max khi Z=min Û LCw2 = 1 O * Trường hợp u,i cùng pha : độ lệch pha . Vậy : Û LCw2 = 1. * Trường hợp hệ số công suất cực đại Û ZL = ZC Û LCw 2 =1 Kết luận chung Hiện tựơng cộng hưởng : Imax=U/R; u,i cùng pha j u/i =0; (cos j)max = 1 LCw 2 = 1 Hệ quả : Û Các dấu hiệu cộng hưởng khác : * Khi i cùng pha với u ; hay u cùng pha với uR . * Khi L biến thiên UCmax ,hay URmax,hay Pmax . * Khi (A) chỉ giá trị cực đại . * Khi C biến thiên ULmax ,hay URmax ,hay Pmax. * Đèn sáng nhất khi L, C, f biến thiên. * Khi f biến thiên ULmac, hay UCmax , hay URmax , hay Pmax * Khi Z = R tức Zmin. * Khi uC hay uL vuông pha với u hai đầu đoạn mach. Chủ Đề 9: Tìm C’và cách mắc tụ vào tụ C để Imax cộng hưởng điện. R L C C’ Phương pháp : Gọi C0 là điện dung tương đương của hệ C và C’ Lập luận tương tự chủ đề 8 , đưa đến kết quả: LC0 w2 = 1 Þ C0 ….. *So sánh C0 với C : Nếu C0 > C Þ C’ghép song song tụ C :C0 =C + C’ Þ C’….. Nếu C0 < C Þ C’ ghép nối tiếp tụ C :1/C0 =1/C + 1/C’ Þ C’ …. *Hoặc so sánh :ZC với ZL . nếu ZCo>ZC à C0 = C’nối tiếp C ; nếu ZCo< ZC à C0 = C’// C Chủ Đề 10: Đoạn mạch RLC :Tính công suất tiêu thụ P của mạch. Phương pháp : * Tìm P(mạch): Cách 1: trong mạch RLC :chỉ có điện trở thuần tiêu thụ điện năng (dạng nhiệt ), còn cuôn cảm thuần và tụ không tiêu thụ điện năng Cách 2:dùng công thức tổng quát : với ; j tính từ hay Bảng biến thiên: Đồ thị quan hệ P(R) P Pmax 0 Rm R R 0 Rm ¥ P Pmax 0 0 Chủ đề 11: Biết U, R, L (hayC), w.Tìm C (hay L) để Pmax. Khảo sát biến thiên P theo C (hay L) . Phương pháp: Trong 3 phần tử điện R;L;C :chỉ có điện trở R tiêu thụ điện năng (dạng nhiệt). Ta có P=I2R vậy 1 \ Tìm L hay C để P max : Nhận xét: Tử số RU2 = const nên P = max khi mẫu số M=min Û ZL-ZC = 0 Û LCw2 = 1 Mạch cộng hưởng điện Þ Lúc đó : Pmax = U2/R + Biết L suy ra Cm = 1/ (Lw2) + Biết C suy ra Lm = 1/(w2C). 2\ Biến thiên của P theo C: Khi C = ¥ Û ZC = 0 Û P1 = RU2/(R2 + ZL2) 0 Cm C P Pmax P1 C 0 Cm ¥ P Pmax 0 P1 P Pmax P0 0 Lm L 3\Biến thiên của P theo L: Khi L = 0P0 = RU2/(R2 + ZC2) L 0 Lm ¥ P Pmax P0 0 Chủ đề 12: Cho U, w , L, C . Tìm R để công suất tiêu thụ Pmax . Khảo sát biến thiên P theo R . Phương pháp: L R C C Lập luận Þ (1) Chia tử và mẫu cho RÞ Nhận xét : MS ( mẫu số ) là tổng của 2 số dương , có tích của chúng là : R* (ZL- ZC)2/R = (ZL –ZC)2 = const , nên theo hệ quả của bất đẳng thức Cauchy MS = min khi mà 2 số đó bằng nhau R = (ZL- ZC)2/R . vậy với thì P Pmax 0 Rm R R 0 Rm ¥ P Pmax 0 0 Bảng biến thiên: Chú ý: Từ (1) suy ra phương trình bậc hai của R : R2 – U2.R/P + (ZL-Zc)2 = 0 (2) * Khi P = Pmax và * Khi P<Pmax thì tồn tại hai giá trị R1; R2 cùng có công suất P cho trước là nghiệm của phương trình (2) Ta có quan hệ theo định lý Vi-et : R1+ R2 =U2/P và R1.R2 =(ZL-ZC)2 à U; ïZL-ZCï Nếu cho P, R1 và R2 thì tìm được - Gíá trị cực trị Rm=(R1R2)1/2 và Pmax=P(R1+ R2)/2Rm . - Suy ra ïZL-ZCï = (R1.R2)1/2 à tính được tg j ; Z ; cosj - Tìm R’ ứng với P’ giải phương trỉnh R’2 – P(R1+ R2)R’/P’+ R1R2 = 0 * Khi P>Pmax thì (2) vô nghiệm. Chủ đề 13: Cho biết U, w ,R,L .Tìm C để UCmax đạt cực đại . Cho biết U, w ,R, C.Tìm L để ULmax đạt cực đại . Phương pháp: 1) Trường hợp Cho U ,w ,R,L: tìm C để UC = max ? Cách 1:(dùng đạo hàm) . Ta có UC = I. ZC (1) Chia cả tử số, mẫu số cho Zc + _ 0 + 0 x M Þ . Nhận xét: tử số là U không đổi, nên UC = max Û y = min Đặt x = 1/ZC thì ZC 0 ZCm µ y’ - 0 + y ymin UC UC max Tính đạo hàm : y’ = 2(R2 + ZL2).x –2.ZL Þ y’= 0 Û Þ Bảng biến thiên : Vậy khi thì hiệu điện thế Cách 2: (dùng tam thức bậc hai) . Ta có : UC = IZC (1) chia cả tử số,mẫu số cho Zc : Þ Đặt thì . Đây là tam thức bậc hai có a = R2 + ZL2 >0 ; b = -2ZL , c = 1 . Nên đồ thị Parabol y(x) có bề lõm quay lên Þ tồn tại y = min . Dựa vào toạ độ đỉnh Parabol tính (xm; ymin) Û xm = (-b/2a) = ZL/(R2 + ZL2 ) A b O a H B Þ Û ymin = () = R2/(R2+ZL2) Vì U=const nên y= min Û Cách 3: (dùng giản đồ vectơ) . Xét chung (RL) nối tiếp C : u = uRL + uC biểu diễn véctơ như hình vẽ. Nhận xét từ giản đồ véctơ : đặt góc ÐAOB=b; Ð OAB= a theo định lí hàm số sin :Þ mà sin a =UR/URL= R/(R2 + ZL2 )1/2 = không đổi. vậy khi b = 900 ;^Þ D OAH Þ cos a = UL / URL = ZL / (R2 + ZL2)1/2 D OAB Þ cos a = URL/ UC = (R2 + ZL2)1/2 / ZC Vậy thì UCmax và uRL vuông pha với u hai đầu đọan mạch. Trường hợp 2: Cho U,w ,R,C : tìm L để UL = max ? Cách 1: (dùng đạo hàm). Ta có UL = I. ZL (1) + _ 0 + 0 x M Chia cả tử số và mẫu số cho ZL : Đặt x = 1/ZL thì Tính: y’ =2(R2 + Zc2)x –2 Zc Þ y’ = 0 Û Û ZL 0 ZLm µ y’ - 0 + y ymin UL ULmax Bảng biến thiên : Vậy khi thì hiệu điện thế Cách 2: (dùng tam thức bậc hai) . Ta có : UL = IZL (1) chia cả tử số,mẫu số cho ZL : Đặt và . y là tam thức bậc 2 có a =R2 + ZC2 >0; b = -2ZC , c = 1 Þ A O H b a B A O a H b B Nên đồ thị Parabol y(x) có bề lõm quay lên Þ tồn tại y=min . Dựa vào toạ độ đỉnh Parabol tính (xm; ymin). Û xm=(-b/2a) = ZC/(R2 + ZC2) Þ Û ymin == R2/(R2+Zc2) A O H b a B B Vì U=const nên y= min ÛUL = max Û Cách 3: (dùng giản đồ vectơ) .Xét chung (RC) nối tiếp L : u = uRC + uL Þ biểu diễn như hình vẽ Nhận xét giản đồ véctơ ; đặt góc : ÐAOB = b; Ð OBA = a . D AOB theo định lí hàm số sin : Þ mà sina = UR/URc = R/(R2 + Zc2 )1/2 = không đổi. vậy khi b = 900 ;^thì Từ giản đồ véc tơ: D OBH Þ cos a = UC / URC = ZC / (R2 + ZC2)1/2 D OAB Þ cos a = URC/ UL = (R2 + ZC2)1/2 / ZL àthì UCmax và uRC vuông pha với u hai đầu đọan mạch. Chú ý : uRL vuông pha với u hai đầu đọan mạch và uRC vuông pha với u hai đầu đọan mạch là dấu hiệu tương ứng UCmax hay ULmax.; từ quan hệ vuông pha ( chủ đề 5)ta có thể xác định được hay . Chủ đề 1: Xác định tần số f của dòng xoay chiều Do máy phát điện xoay điện xoay chiều 1 pha phát ra. Dạng bài III : CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN , TẢI ĐIỆN NĂNG ĐI XA. Phương pháp : 1/Tính tần số dòng điện khi biết rôto của máy phát điện có p cặp cực , tần số quay là n: *Nếu n tính bằng vòng/s thì f = n.p *Nếu n tính bằng vòng /phút thì f = n.p/60 N S Chú ý: Số cặp cực: p = nửa tổng số cực (bắc và nam) 2/ Tính tần số khi biết suất điện động xoay chiều (E hoặcE0) Áp dụng :với → Chú ý : * Thông thường rô to của máy có p cặp cực (bắc+nam) thì stator phần ứng có k = 2p cuộn dây nối tiếp. Nếu mỗi cuộn N1 vòng thì có k cuộn dây sẽ có N = k.N1 vòng dây . Rôto có p cặp cực thì tốc độ quay giảm p lần . Nhưng trong biểu thức từ thông đặt với và trong biểu thức suất điện động e = E0sin(wt+a0) với thì vẫn dùng . Chủ đề 2: Nhà máy thuỷ điện :Thác nước cao h, làm quay tuabin và rôto của máy phát điện. Tìm công suất P của máy phát điện. Phương pháp: h Tuabin HT ,PT ~ Máy phát điện HD ,PD Gọi: HT hiệu suất của tuabin nước, HD hiệu suất của máy phát điện . m : khối lượng nước của thác nước trong thời gian t . Công suất của thác nước : Với m=V/t là lưu lượng nước (tính theo m3/s ). Công suất cùa tuabin nước :. Công suất của máy phát điện: Chủ đề 3:Mạch điện 3 pha mắc hình sao (Y): Tìm cường độ dòng trung hoà khi tải đối xứng ? Tính hđt dây Ud (theo hđt pha Up )? Tính Pt các tải ? Phương pháp : *Cường độ dòng điện trên dây trung hoà ith = ? A1 A2 O A3 + Dòng trên ba dây pha : i1= I0cos(wt) ; i2= I0cos (wt - 2p/3) ; i3 = I0cos (wt + 2p/3) + Dòng trên dây trung hoà: Từ giản đồ suy ra : hay *Tính hiệu điện thế dây:Ud ? : là hiệu điện thế giữa 2 dây pha. o Hiệu điện thế pha: là hiệu điện thế giữa1 dây pha và dây trung hòa. Ta có : Từ giản đồ suy ra : *Công suất các tải Pt ? Do hiệu điện thế ở các tải bằng nhau Up nên: Itải=Up/Ztải Công suất tiêu thụ ở mỗi tải : Công suất dòng ba pha : P=Pt1+Pt2+Pt3 . Chủ đề 4: Biến thế với cuộn sơ có R1=0 : cho U1, I1: tìmU2 , I2 (ở cuộn thứ )? Phương pháp: 1\Trường hợp mạch thứ cấp hở (không tải ) U1~ N1 U2~ N2 Lúc đó : I2 = 0 . Áp dụng : U1~ N1 U2~ N2 I1 I2 Z 2\Trường hợp mạch thứ cấp kín (có tải) *Khi hiệu suất MBT H=1: Ta có : (giả sử ) mà *Khi hiệu suất Máy Biến Thế H<1 : Ta có : (1) Biết rằng H hiệu suất MBT chỉ ảnh hưởng lên cường độ dòng điện, nên ta luôn có : Vậy từ (1) Chú ý: Nếu Máy Biến Thế có ju/i thì ta phải tính P = UICosju/i Chủ đề 5: Máy biến thế có cuộn sơ cấp( R1¹0, L): cho biết U1, I1 ,tìm I2? Phương pháp: Cuộn sơ (R1¹0, L)có thể phân tích thành 2 phần tử điện R1 ,L.Lúc đó UL đóng vai trò U1 trong công thức biến thế .Ta có :(1) Tìm UL: Xét mạch sơ cấp :hiệu điện thế tức thời cuộn sơ cấp Từ giản đồ vectơ Trong đó , thay vào (1) tính U2 =>I2 … I1A U1B N1B N1A PA U2B N2B U1A U2A N2A ~ I2A I1B I2B I=I2A=I1B R D U D P PB Chủ đề 6: Truyền tải điện năng trên dây dẫn : xác định các đại lượng điện trong quá trình truyền tải điện năng . Phương pháp: Chủ đề 6: Truyền tải điện năng trên dây dẫn :xác định các đại lượng điện trong quá trình truyền tải điện năng . NƠI SẢN XUẤT A: và KHI TRUYỀN TẢI : -Cường độ dòng điện : - Điện trở 2 dây: (với l= AB) - Độ giảm thế: - Công suất hao phí: NƠI SỬ DỤNG B và Chủ đề 7:Xác định hiệu suất truyền tải điện năng trên dây dẫn . U2A UB PA I D U D P PB Phương pháp: Công thức định nghĩa:Hiệu suất truyền tải điện năng: +Tính theo công suất : Với +Tính theo hiệu điện thế: Ta có: PA=UA.I; PB = UB .I với DU=IR. D. KẾT QUẢ: Khi dạy chuyên đề này cho học sinh thì thấy học sinh nắm bắt và vận dụng phương pháp rất nhanh vào giải bài tập. Khảo sát bài cho thấy: Khi chưa đưa ra phương pháp trên tỷ lệ học sinh giải được tỷ lệ học sinh lúng túng tỷ lệ hoc sinh không giải được 25% 50% 25% Khi đưa chuyên đề trên vào vận dụng: tỷ lệ học sinh giải được tỷ lệ học sinh lúng túng tỷ lệ hoc sinh không giải được 80% 15% 4-5% Chuyên đề này triển khai với các lớp nguồn và luyện thi học sinh giỏi thì rất hiệu quả. E. BÀI HỌC KINH NGHIỆM * Đề tài này giúp học sinh khắc sâu những kiến thức lí thuyết , có một hệ thống bài tập và phương pháp giải chúng, giúp cho học sinh có thể nắm được cách giải và từ đó chủ động vận dụng các phương pháp này trong khi làm bài tập. Từ đó để cho bản thân hoc sinh có thêm kỹ năng về giải các bài tập Vật lý, cũng như giúp các em học sinh nhanh chóng giải các bài toán trắc nghiệm về bài tập điện xoay chiều rất phong phú và đa dạng . * Các bài toán ở đây có liên quan tới việc giải bài toán cực trị. Trong một số phương pháp giải bài toán cực trị với việc dùng bất đẳng thức Côsi hay biệt thức của phương trình bậc hai. Đó là các phương pháp phổ biến. Tuy nhiên đây không phải là phương pháp duy nhất, ta có thể vận dụng các phương pháp khác, mà đôi khi ngắn gọn hơn. * Chuyên đề này cũng chỉ hạn chế ở những bài toán điển hình. Còn những bài toán không điển hình chưa được đề cập ở chuyên đề này. Đây là vấn đề sẽ được tiếp tục giải quyết trong các chuyên đề tới. F. KẾT LUẬN: Chúng tôi rất mong muốn chuyên đề mang tính khoa học và sư phạm nhằm mục đích góp phần nâng cao chất lượng Dạy và Học của thầy và trò. Do kinh nghiệm của bản thân còn hạn chế nên chắc chắn rằng đề tài còn có thiếu sót, tôi rất mong đón nhận các đóng góp ý kiến của quý Thầy Cô nhằm được học hỏi thêm những kinh nghiệm quí báu và góp phần nâng cao tính khả thi cho đề tài. Chúng tôi chân thành cảm ơn quý Thầy Cô đã quan tâm! G. TÀI LIỆU THAM KHẢO: 1.Bài tâp vật lý sơ cấp chọn lọc. Ngyễn xuân Khang,…; NxB.Hà nội,năm 1984. 2.Phương pháp giải bài tập Vật lý sơ cấp.An văn Chiêu,…;Hà nội ,năm 1985. 3.Giải toán vật lý 12.Bùi Quang Hân,…NxB .Giáo dục,năm 1995. 4.Hướng dẫn giải bài tập vật lý sơ cấp.Ngô quốc Quýnh.NXB Hà nội,năm 1985. 5.Bài tập Vật lí 12.Vũ thanh Khiết,…NXB Giáo dục,năm 1993. 6.100 bài toán điện xoay chiều. Hồ văn Nhẫn. NXB giáo duc.năm 1995. 7. 500 bài toán vật lý sơ cấp . Trương thọ Lương. NXB giáo dục,năm 2001. Biên Hòa , ngày 10 tháng 5 năm 2009. NGƯỜI THỰC HIỆN: NGUYỄN TRƯỜNG SƠN Tổ Vật lý. Trường THPT Nguyễn Hữu Cảnh. SỞ GD&ĐT ĐỒNG NAI CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Trường THPT Nguyễn Hữu Cảnh Độc lập - Tự do - Hạnh phúc BiênHòa, ngày 15 tháng 5 năm 2009 PHIẾU NHẬN XÉT, ĐÁNH GIÁ SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM Năm học: 2008-2009 Tên sáng kiến kinh nghiệm: “CÁCH GIẢI CÁC DẠNG BÀI TOÁN ĐIỆN XOAY CHIỀU VÀ THIẾT BỊ ĐIỆN “. Họ và tên tác giả: NGUYỄN TRƯỜNG SƠN Đơn vị (Tổ):VẬT LÝ Lĩnh vực: Quản lý giáo dục £ Phương pháp dạy học bộ môn £ Phương pháp giáo dục £ Lĩnh vực khác £ Tính mới: Có giải pháp hoàn toàn mới £ Có giải pháp cải tiến, đổi mới từ giải pháp đã có £ 2.Hiệu quả: -Hoàn toàn mới và đã triển khai áp dụng trong toàn ngành có hiệu quả cao £ - Có tính cải tiến hoặc đổi mới từ những giải pháp đã có và đã triển khai áp dụng trong toàn ngành có hiệu quả cao £ - Hoàn toàn mới và đã triển khai áp dụng tại đơn vị có hiệu quả cao £ - Có tính cải tiến hoặc đổi mới từ những giải pháp đã có và đã triển khai áp dụng tại đơn vị có hiệu quả £ 3. Khả năng áp dụng - Cung cấp được các luận cứ khoa học cho việc hoạch định đường lối, chính sách: Tốt £ Khá £ Đạt £ - Đưa ra các giải pháp khuyến nghị có khả năng ứng dụng thực tiễn, dễ thực hiện và dễ đi vào cuộc sống: Tốt £ Khá £ Đạt £ - Đã được áp dụng trong thực tế đạt hiệu quả hoặc có khả năng áp dụng đạt hiệu quả trong phạm vi rộng: Tốt £ Khá £ Đạt £ XÁC NHẬN CỦA TỔ CHUYÊN MÔN HIỆU TRƯỞNG SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐỒNG NAI Trường THPT Nguyễn Hữu Cảnh Mã số SẢN PHẨM SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM Người thực hiện: Lĩnh vực nghiên cứu: Quản lý giáo dục: Phương pháp dạy học bộ môn: Phương pháp giáo dục: Lĩnh vực khác: Có đính kèm: £ Mô hình £ Phần mềm £ Phim ảnh £ Hiện vật khác Năm học: 2008-2009