Giáo án Vật lý Khối 12 - Chương III: Dòng điện xoay chiều - Bài 12: Đại cương về dòng điện xoay chiều

Chương III.	DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU
Tiết: 0	ĐẠI CƯƠNG VỀ DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU
MỤC TIÊU
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.
Kĩ năng:
Thái độ:
CHUẨN BỊ
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).
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).
HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC
Hoạt động 1 ( 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 ( phút): Tìm hiểu các khái niệm về dòng điện xoay chiều
Hoạt động của GV
Hoạt động của HS
Kiến thức cơ bản
- Dòng điện 1 chiều không đổi là gì?
- Dòng điện chạy theo một
I. Khái niệm về dòng
chiều với cường độ không
điện xoay chiều
® Dòng điện xoay chiều hình sin.
đổi.
- HS ghi nhận định nghĩa
- Là dòng điện có cường độ biến thiên tuần hoàn
dòng điện xoay chiều và biểu
với thời gian theo quy luật
thức.
của hàm số sin hay cosin,
- Dựa vào biểu thức i cho ta biết điều
với dạng tổng quát:
gì?
- Cường độ dòng điện tại thời
i = Imcos(wt + j)
Y/c HS hoàn thành C2.
+ Hướng dẫn HS dựa vào phương trình tổng quát: i = Imcos(wt + j)
Từ w = 2p f = 2p
T
® T = 2p , f = w
w	2p
Y/c HS hoàn thành C3. i = Imcos(wt + j)
điểm t.
C2
a. 5A; 100p rad/s; 1/50s; 50Hz; p/4 rad
b. 2 2 A; 100p rad/s; 1/50s; 50Hz; -p/3 rad
c. i = 5 2 cos(100pt ± p) A
® 5 2 A; 100p rad/s; 1/50s; 50Hz; ± p rad
C3
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).
Im > 0: giá trị cực đại của i (cường độ cực đại).
w > 0: tần số góc.
w = 2p f = 2p
T
f: tần số của i.
® I = I cos(2p T +j)
m	m	T 8
® cos(j + p ) = 1 = cos0 4
® j	p rad ® chọn j	p rad
=± 4	=+ 4
T + T + k T = 3T + k T
8	4	2	8	2
Khi t = T thì i = Im
8
Vậy: i = I cos(wt + p )
m	4
® t = 0 ® i = I cos p = Im
m	4	2
T: chu kì của i.
(wt + j): pha của i.
j: pha ban đầu
Hoạt động 3 ( phút): Tìm hiểu nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều
Hoạt động của GV
Hoạt động của HS
Kiến thức cơ bản
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 B có phương ^
với trục quay.
w
B
B
a
n
B
D
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
II. Nguyên tắc tạo ra
để tìm hiểu nguyên tắc tạo ra
dòng điện xoay chiều
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 B 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
F = NBScosa với a = (B, n)
® F biến thiên theo thời gian t.
diện tích mỗi vòng.
- F biến thiên theo thời gian t nên trong cuộn dây xuất hiện suất điện động cảm ứng:
- Suất điện động cảm ứng biến theo theo thời gian.
e = - dF = NBSwsinwt dt
- Nếu cuộn dây kín có điện
trở R thì cường độ dòng
điện cảm ứng cho bởi:
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.
i = NBSw sinwt
R
Vậy, trong cuộn dây xuất hiện dòng điện xoay chiều với tần số góc w và cường độ cực đại:
I = NBSw
m	R
Nguyên tắc: dựa vào hiện
tượng cảm ứng điện từ.
Hoạt động 4 ( phút): Tìm hiểu về giá trị hiện dụng
Hoạt động của GV
Hoạt động của HS
Kiến thức cơ bản
- Dòng điện xoay chiều cũng có tác
- HS ghi nhận giá trị hiệu
III. Giá trị hiệu dụng
dụng nhiệt như dòng điện một chiều.
dụng của dòng điện xoay
Cho dòng điện xoay chiều i = Imcos(wt + j) chạy qua R, công suất tức thời tiêu thụ trong R
p = Ri2 = RI2mcos2(wt + j)
Giá trị trung bình của p trong 1 chu kì:
p = RI 2 cos2wt
m
Kết quả tính toán, giá trị trung bình của công suất trong 1 chu kì (công suất trung bình):
P = p = 1 RI 2
2	m
Đưa về dạng giống công thức Jun cho dòng điện không đổi:
P = RI2
2	I 2
Nếu ta đặt: I = m 
2
Thì	I = Im
2
I: giá trị hiệu dụng của cường độ dòng điện xoay chiều (cường độ hiệu dụng)
* 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
Giá trị = Giá trị cực đại hiệu dụng	2
chiều.
- Ta có nhận xét gì về công suất p?
® do đó có tên công suất tức thời.
- p biến thiên tuần hoàn theo thời gian.
- Cường độ hiệu dụng là gì?
- HS nêu định nghĩa.
- Do vậy, biểu thức hiệu điện thế
hiệu dung, suất điện động hiệu dụng cho bởi công thức như thế nào?
U = Um , E = Em
2	2
- 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.
Hoạt động 5 ( phút):
Hoạt động của GV
Hoạt động của HS
Kiến thức cơ bản
Hoạt động 6 ( phút): Giao nhiệm vụ về nhà.
Hoạt động của GV
Hoạt động của HS
Kiến thức cơ bản
- Nêu câu hỏi và bài tập về nhà.
- Ghi câu hỏi và bài tập về
- Yêu cầu: HS chuẩn bị bài sau.
nhà.
- Ghi những chuẩn bị cho bài
sau.
RÚT KINH NGHIỆM
..............................................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................................