Đang tải... (xem toàn văn)
Bài 34. Thực hành: Khảo sát đoạn mạch điện xoay chiều có R, L, C mắc nối tiếp tài liệu, giáo án, bài giảng , luận văn, l...
Giáo án Vật lý 12 nâng cao - TIẾT 55-56 : THỰC HÀNH KHẢO SÁT ĐOẠN MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU CÓ R, L, C MẮC NỐI TIẾP. A. Mục tiêu bài học: I.Kiến thức - Biết cách khảo sát mạch điện xoay chiều RLC không phân nhánh bằng thực nghiệm để hiêủ ý nghĩa thực tế của những đại lượng cơ bản là trở kháng, sự lệch pha, hiện tượng cộng hưởng điện. - Dùng được dao động ký điện từ, máy phát âm tần và các dụng cụ đo điện xoay chiều thông thường để làm thực nghiệm, liên hệ giữa các phép đo cụ thể với việc vẽ giản đồ vectơ. Bằng thực nghiệm củng cố kiến thức về dao động điện từ, củng cố kiến thức về cộng hưởng, liên hệ giữa cộng hưởng trong dao động điện với dao động cơ. - Biết phối hợp hành động trong việc học với hành với tập thể nhóm. II.Kỹ năng - Tiếp tục rèn luyện kĩ năng phân tích, lựa chọn phương án thí nghiệm. B. Chuẩn bị: 1. Giáo viên: a) Kiến thức và dụng cụ: - Các dụng cụ thực hành theo yêu cầu của bài. - Một số hình vẽ mô tả các phương án thực hành. - Báo cáo thực hành mẫu. - Những điều cần lưu ý trong SGV. b) Dự kiến ghi bảng: (Chia thành hai cột) Bài 34: Thực hành: Xác định trở kháng của mạch điện xoay chiều. 1. Mục đích: SGK 2. Cơ sở lí thuyết: SGK 3. Tiến hành: a) Phương án 1: Làm theo từng bước + Ghi số liệu: b) Phương án 2: + Dụng cụ: SGK, + Thao tác: SGK. Làm theo từng bước + Ghi số liệu: + Dụng cụ: SGK, + Thao tác: SGK. 4. Báo cáo thí nghiệm: Mẫu trong SGK 2. Học sinh: - Đọc và chuẩn bị bài thực hành bài 34 trong SGK. Chuẩn bị mẫu báo cáo thí nghiệm. 3. Gợi ý ứng dụng CNTT: GV có thể chuẩn bị một số hình ảnh về các phương án thực hành. C. Tổ chức các hoạt động dạy học : Hoạt động 1 ( phút) : ổn định tổ chức. Kiểm tra bài cũ. Hoạt động của học sinh Sự trợ giúp của giáo viên - Báo cáo tình hình lớp. - Trả lời câu hỏi của thày. - Nhận xét bạn - Tình hình học sinh. - Yêu cầu: trả lời về mục đích và cơ sở của bài thực hành. - Kiểm tra miệng, 1 đến 3 em. Hoạt động 2 ( phút) : Bài mới: Bài 34: Thực hành: Xác định trở kháng của mạch điện xoay chiều. GV giới thiệu cấu tạo, sử dụng dao động kí điện từ và các dụng cụ đo khác. GV chia nhóm thí nghiệm, mỗi nhóm có nhóm trưởng, phân công từng việc cho các thành viên trong nhóm. Mỗi nhóm làm một phương án. Hoạt động của học sinh Sự trợ giúp của giáo viên - Làm theo HD của thày. - Đọc SGK kết hợp với HD tiến hành làm thí nghiệm thực hành. - Phân công nhiệm vụ cho từng thành viên. - Lắp đặt, đo các đại lượng. - Ghi chép kết quả và tính toán kết quả thí nghiệm. + HD HS đọc cơ sở lí thuyết, phương án thí nghiệm, các bước tiến hành như sau: - Tìm hiểu dụng cụ thí nghiệm. - Bố trí các dụng cụ. - Hiệu chỉnh dụng cụ thí nghiệm. - Tiến hành đo các đại lượng theo yêu cầu của bài. Mỗi đại lượng đo 3 lần. - Ghi chép kết quả thí nghiệm. Hoạt động 3 ( phút): Phần 2: Làm báo cáo thí nghiệm. Hoạt động của học sinh Sự trợ giúp của giáo viên - Đọc SGK theo HD - Làm báo cáo thí nghiệm. - Nêu nhận xét. + HD HS đọc phần 4. - Viết báo cáo theo mẫu. - Ghi chép các kết quả và tính toán kết quả thí nghiệm. - Nhận xét. Hoạt động 4 ( phút): Vận dụng, củng cố. Hoạt động của học sinh Sự trợ giúp của giáo viên - Trả lời các câu hỏi theo yêu cầu của thày. - Nộp báo cáo thí nghiệm. - Ghi nhận kiến thức. - Yêu cầu HS trả lời các câu hỏi sau bài. - Thu báo cáo thí nghiệm. - Đánh giá, nhận xét kết quả giờ dạy. Hoạt động 5 ( phút): Hướng dẫn về nhà. Hoạt động của học sinh Sự trợ giúp của giáo viên - Chuẩn bị cho bài sau BÀI CŨ: ? Nêu mối quan hệ pha u i đoạn mạch có R, có L, có C? ? Viết biểu thức đònh Đáp án: luật Ôm cho Ctừng đoạn L mạch trên? R u pha với i U I = R u trễ pha π / i U I= ZC u sớm pha π / i U I= ZL BÀI 14 : MẠCH CÓ R, L, C MẮC NỐI TIẾP I- PHƯƠNG PHÁP GIẢN ĐỒ FRE - NEN Đònh luật điện áp tức thời Trong mạch xoay chiều gồm Điện ápnhiều đoạn mạch nối tiếptrong điện đoạn áp tức mạch nối thời hai đầu mạch tiếp tổng đại số điện áp tức thời dòng điện hai đầu đoạn mạch chiều không đổi có đặc điểm gì? BÀI 14 : MẠCH CÓ R, L, C MẮC NỐI TIẾP I- PHƯƠNG PHÁP GIẢN ĐỒ FRE - NEN Phương pháp giản đồ Fre-nen Mạch R C L r ur Các vectơ quay Đònh luật I U Hãy biểu Ôm u r diễnuumối uR quanUhệ R r U R = RI pha so u vàIi với i giản r uC trễ pha π /đồ I vectơ ur U C = ZC I so với cho UC ur i đoạnUmạch L uL sớm pha πchỉ /2 r U L = ZL I có R I so L với i : MẠCH CÓ R, L, C MẮC NỐI TIẾP BÀI 14 II- MẠCH CÓ R, L, C MẮC NỐI TIẾP Độ lệch pha điện áp dòng điện : - Xét đoạn mạch hìnhR vẽ : L C ϕ cđdđ - Giả sử - Góc tức độ thời chạy đ/mu lệch phaqua có dạng : i = I i: cos ωt u R = U RZcos tC L −ωZ Thìtan ϕ = : uL = U L cos ( ωRt + π / ) uC = U 0C cos ( ωt + π / ) ur UL Hãy biểu diễn ur lệchurpha U LC U điện áp hai ϕ đầu phần tửur so với U R ur U C cường độ dòng điện chạy r I BÀI 14 : MẠCH CÓ R, L, C MẮC NỐI TIẾP II- MẠCH CÓ R, L, C MẮC NỐI TIẾP Đònh Độ lệch luậtpha Ôm cho điện đoạn áp mạch R, có dòng L, C điện mắc nối : tiếp Tổng Z L − ZC tan ϕ = ur trở - Nếu Z L > ZC ϕthì U R U U I = = Dựa pha vàohơnϕ > 0: u2 sớm R + ( giản Z L − Z C ) đồZ i góc ϕ - Nếu Zvectơ L < ZChãy tìmpha biểu < : u trễ hơnϕi thức2 Z = Rgóc + ( Z L − ZC ) Với :Tổng (Ω) mối quan ϕ Nếu Z = Z L C trở hệ U = : u pha I? với i L ur U LC ur U r I ϕ O ur UC ur UR BÀI 14 : MẠCH CÓ R, L, C MẮC NỐI TIẾP II- MẠCH CÓ R, L, C MẮC NỐI TIẾP Cộng Z = R + ( Z L − ZC ) Từ hưởng điện: ct : Ta có, ZL = ZC hay ωL = ωC CộngKhi hưởng xảykhi: ZL = Zđiện C khi:thì cường Thì : Zmin = R ω LC = U U độ dòng I = = ZL = ZC hay Khi max Z R điện có U : Khi giá :I max = trò R -> Đoạn mạch R, L, C nối tiếp xảy nào? tượng cộng hưởng điện * Củng cố: Z L − ZC Góc lệch ϕpha điện áp dòng tan ϕ = R điện: + Nếu ZL > ZC : u sớm pha i + Nếu ZL < ZC : u trễ pha i 2 Z =nối R + ( tiếp: Z L − ZC ) Tổng trở đoạn mạch RLC Đònh luật Ôm cho đoạn mạch RLC nối tiếp: U I= R + ( Z L − ZC ) 2 Cộng hưởng điện xảy khi:ωZ LC = 1ZC L = U : I = max u pha với i vàR * Củng cố: • Vận dụng: Cường độ dòng điện sớm pha điện áp hai đầu đoạn mạch đoạn mạch có: a cuộn cảm L b R L mắc nối tiếp c L C mắc nối tiếp d R C mắc nối tiếp d Đặt điện áp xoay chiều vào hai đầu đoạn mạch RLC nối tiếp Dòng điện trễ pha điện áp hai đầu đoạn mạch khi: a b bc d ωL < ωC ωL > ωC ωL = ωC ω= LC Khi có tượng cộng hưởng điện đoạn mạch RLC nối tiếp Chọn câu sai a Điện áp hai đầu đoạn mạch pha với dòng điện b Cường độ dòng điện hiệu dụng qua mạch đạt giá trò lớn c Tổng trở đoạn mạch: Z = ZL – ZC d Tổng trở đoạn mạch đạt giá trò nhỏ c R Vật lí lớp 12 - Tiết: 31 THỰC HÀNH: KHẢO SÁT ĐOẠN MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU CÓ R, L, C MẮC NỐI TIẾP (1) 1. Mục tiêu: a) Về kiến thức: - Phát biểu và viết được các công thức tính cảm kháng, dung kháng, tổng trở, cường độ dòng điện hiệu dụng I, hệ số công suất cos trong đoạn mạch điện xoay chiều có R, L, C mắc nối tiếp. - Vận dụng phương pháp giản đồ Fre-nen để biểu diễn các điện áp trong các loại đoạn mạch điện xoay chiều mắc nối tiếp. b) Về kỹ năng: - Sử dụng được đồng hồ đa năng hiện số để đo điện áp xoay chiều: lựa chọn đúng phạm vi đo, đọc đúng kết quả đo, xác định đúng sai số đo. - Vận dụng được phương pháp giản đồ Fre- nen để xác định L, r của ống dây, điện dung C của tụ điện, góc lệch giữa cường độ dòng điện i và điện áp u ở từng phần tử của đoạn mạch. c) Về thái độ: - Trunng thực, khách quan, chính xác và khoa học. 2. Chuẩn bị của GV và HS: a) Chuẩn bị của GV: - Nhắc HS tìm hiểu nội dung bài thực hành, ôn lại các kiến thức liên quan về dòng điện xoay chiều, đặc biệt và phương pháp giản đồ Fre-nen. - Trả lời câu hỏi trong phần “Tóm tắt lí thuyết” để định hướng việc thực hành. - Chuẩn bị đủ và kiểm tra cận thận các dụng cụ cần cho từng nhóm thực hành. - Tiến hành lắp thử mạch, đo, vẽ giản đồ theo nội dung bài thực hành trong Sgk để phát hiện các điểm cần điều chỉnh và rút ra các kinh nghiệm cần lưu ý. - Lập danh sách các nhóm thực hành gồm 3 - 4 HS. b) Chuẩn bị của HS: Trước ngày làm thực hành cần: - Đọc bài thực hành để định rõ mục đích và quy trình thực hành. - Trả lời câu hỏi phần Tóm tắt lí thuyết để định hướng việc thực hành. - Trả lời câu hỏi ở cuối bài để biết cách dùng đồng hồ đa năng hiện số và luyện cách vẽ giản đồ Fre-nen. - Chuẩn bị 1 compa, 1 thước 200mm và 1 thước đo góc và lập sẵn ba bảng để ghi kết quả theo mẫu ở phần báo cáo thực hành trong Sgk. 3. Tiến trình bài dạy: * Ổn định lớp: (1 phút) a) Kiểm tra bài cũ: (5 phút) Câu hỏi: 1. Nêu cấu tạo, nguyên tắc hoạt động máy phát điện xoay chiều 3 pha. 2. Nêu cách mắc hình sao và hình tam giác, viết công thức tính tần số máy phát nhiều cặp cực và công thức liên hệ U dây với U pha. Đáp án: 1. SGK 2. f np . 3 dây pha U U . Hoạt động 1 (1 phút): Đặt vấn đề. Hoạt động 2 ( phút): Hoạt động của GV Hoạt động của HS Hoạt động 3 ( phút): Hoạt động của GV Hoạt động của HS Hoạt động 4 ( phút): Hoạt động của GV Hoạt động của HS Hoạt động 5 ( phút): Hoạt động của GV Hoạt động của HS Hoạt động 6 ( phút): Giao nhiệm vụ về nhà. Hoạt động của GV Hoạt động của HS IV. RÚT KINH NGHIỆM [...]...BÁO CÁO THÍ NGHIỆM MỖI HỌC SINH +PHIẾU TRẢ CÂU HỎI NỘP NGAY SAU KHI ĐƯỢC HỎI NHÓM THÍ NGHIỆM + BÁO CÁO CHUNG CỦA NHÓM, CÓ GHI ĐẦY ĐỦ TÊN HS CỦA NHÓM STT HỌ VÀ TÊN ĐIỂM LT 1 Ng Văn A 2 Lê Thị B 3 Trần Như C 4 Phan Văn D 5 Ngô Thị E ĐIỂM TH TỔNG ĐIỂM 1 Mắc mạch điện theo sơ đồ hình 19. 1 P TỤ C Q r, L M N R A Tiết: 0 Thực hành: KHẢO SÁT ĐOẠN MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU CÓ R, L, C MẮC NỐI TIẾP I. MỤC TIÊU 1. Kiến thức: - Phát biểu và viết được các công thức tính cảm kháng, dung kháng, tổng trở, cường độ dòng điện hiệu dụng I, hệ số công suất cos ϕ trong đoạn mạch điện xoay chiều có R, L, C mắc nối tiếp. - Vận dụng phương pháp giản đồ Fre-nen để biểu diễn các điện áp trong các loại đoạn mạch điện xoay chiều mắc nối tiếp. 2. Kĩ năng: - Sử dụng được đồng hồ đa năng hiện số để đo điện áp xoay chiều: lựa chọn đúng phạm vi đo, đọc đúng kết quả đo, xác định đúng sai số đo. - Vận dụng được phương pháp giản đồ Fre-nen để xác định L, r của ống dây, điện dung C của tụ điện, góc lệch ϕ giữa cường độ dòng điện i và điện áp u ở từng phần tử của đoạn mạch. 3. Thái độ: Trunng thực, khách quan, chính xác và khoa học. II. CHUẨN BỊ 1. Giáo viên: - Nhắc HS tìm hiểu nội dung bài thực hành, ôn lại các kiến thức liên quan về dòng điện xoay chiều, đặc biệt và phương pháp giản đồ Fre-nen. - Trả lời câu hỏi trong phần “Tóm tắt lí thuyết” để định hướng việc thực hành. - Chuẩn bị đủ và kiểm tra cận thận các dụng cụ cần cho từng nhóm thực hành. - Tiến hành lắp thử mạch, đo, vẽ giản đồ theo nội dung bài thực hành trong Sgk để phát hiện các điểm cần điều chỉnh và rút ra các kinh nghiệm cần lưu ý. - Lập danh sách các nhóm thực hành gồm 3 - 4 HS. 2. Học sinh: Trước ngày làm thực hành cần: - Đọc bài thực hành để định rõ mục đích và quy trình thực hành. - Trả lời câu hỏi phần Tóm tắt lí thuyết để định hướng việc thực hành. - Trả lời câu hỏi ở cuối bài để biết cách dùng đồng hồ đa năng hiện số và luyện cách vẽ giản đồ Fre-nen. - Chuẩn bị 1 compa, 1 thước 200mm và 1 thước đo góc và lập sẵn ba bảng để ghi kết quả theo mẫu ở phần báo cáo thực hành trong Sgk. III. HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC Hoạt động 1 ( phút): Kiểm tra bài cũ. Hoạt động của GV Hoạt động của HS Hoạt động 2 ( phút): Hoạt động của GV Hoạt động của HS Hoạt động 3 ( phút): Hoạt động của GV Hoạt động của HS Hoạt động 4 ( phút): Hoạt động của GV Hoạt động của HS Hoạt động 5 ( phút): Hoạt động của GV Hoạt động của HS Hoạt động 6 ( phút): Giao nhiệm vụ về nhà. Hoạt động của GV Hoạt động của HS IV. RÚT KINH NGHIỆM Trang 1/2 Trang 2/2 TRƯỜNG THPT TÂN THẠNH Cho dòng điện xoay chiều có cường độ tức thời Cho dòng điện xoay chiều có cường độ tức thời Lần lượt chạy qua điện trở thuần R=60 Lần lượt chạy qua điện trở thuần R=60 Ω Ω , tụ điện có cuộn cảm , tụ điện có cuộn cảm thuần có . Viết biểu thức điện áp tức thời hai đầu mỗi đoạn mạch. thuần có . Viết biểu thức điện áp tức thời hai đầu mỗi đoạn mạch. ( ) Ati π 100cos22= 120 2 cos100 ( ) R u t V π = 200 2 cos(100 )( ) 2 C u t V π π = − 120 2 cos(100 )( ) 2 L u t V π π = + Ki m tra bài cũể Ki m tra bài cũể FC π 4 10 − = HL π 6,0 = Đáp án Đáp án R L C A B I/ PHƯƠNG PHÁP GIẢN ĐỒ FRE_NEN: Trong mạch điện xoay chiều gồm nhiều đoạn mạch mắc nối tiếp thì điện áp tức thời giữa hai đầu mạch bằng tổng đại số điện áp tức thời giữa hai đầu từng đoạn mạch ấy. u=u 1 +u 2 +………+u n ?Nhắc lại định luật về hiệu điện thế trong mạch điện một chiều gồm nhiều điện trở mắc nối tiếp U=U 1 +U 2 +……….+U n ?Điện áp tức thời giữa hai đầu mạch điện xoay chiều gồm nhiều đoạn mạch mắc nối tiếp được tính như thế nào u=u 1 +u 2 +………+u n 1/ Định luật về điện áp tức thời: MẠCH CÁC VECTƠ QUAY VÀ Định luật Ơm U r I r I/ PHƯƠNG PHÁP GIẢN ĐỒ FRE_NEN: 2/Phương pháp giản đồ Fre_nen: Phép cộng đại số các đại lượng xoay chiều hình sin được thay bằng phép tổng các vec tơ tương ứng. I r C U r C U r I r I r L U r I r L U r R U RI = C C U Z I= L L U Z I = u,i cùng pha u trễ so với i i sớm so với u 2 π 2 π R Hệ thức điện áp tức thời trong mạch u=u R +u L +u C R L C U U U U = + + r r r r II/ MẠCH CÓ R,L,C MẮC NỐI TIẾP: 1/Định luật Ôm cho đoạn mạch có R,L,C mắc nối tiếp. Tổng trở: 2 cosu U t ω = Giả sử điện áp hai đầu mạch Hệ thức giữa các vectơ ?Hãy vẽ trên cùng hệ trục các vectơ , R U r , L U r , C U r U r (U L >U C ) I r C U r R U r L U r LC U r ϕ U r ( ) 2 2 L C Z R Z Z = + − là tổng trở của mạch có R,L,C mắc nối tiếp Cường độ hiệu dụng trong một mạch điện xoay chiều có R,L,C mắc nối tiếp có giá trị bằng thương số của điện áp hiệu dụng hai đầu mạch và tổng trở của mạch. ?Dựa vào giản đồ và định luật Ôm cho đoạn mạch chỉ chứa R, L, C, hãy tìm công thức tính độ lớn của theo R, Z L , Z C U ur U r U I Z = ?Hãy phát biểu nội dung Định luật Ôm (đơn vị Ω) L U r I r R U r U r ϕ C U r LC U r I r C U r R U r L U r LC U r ϕ U r Định luật Ôm ( ) 2 2 2 R L C U U U U = + − ( ) 2 2 L C U I R Z Z= + − .U I Z = ⇒ U I Z = L C Z Z R − = ϕ :u sớm pha hơn i góc ϕ : u trễ pha hơn i góc tan LC R U U ϕ = = L C Z Z > + Nếu 0 ϕ ⇒ > L C Z Z < + Nếu L C R U U U − 0 ϕ ⇒ < Gọi ϕ là góc lệch pha giữa điện áp và dòng điện II/ MẠCH CÓ R,L,C MẮC NỐI TIẾP: 2/ Độ lệch pha giữa điện áp và dòng điện ( ϕ ): ?Từ giản đồ hãy tìm tan ϕ ϕ ( là độ lệch pha của u đối với i) I r C U r R U r L U r LC U r ϕ U r a/ Định nghĩa: L C Z Z = max U I R = II/ MẠCH CÓ R,L,C MẮC NỐI TIẾP: b/ Điều kiện để có cộng hưởng: c/ Đặc điểm của mạch cộng hưởng: ϕ =0: u và i cùng pha L C Z Z = Là hiện tượng cường độ hiệu dụng của dòng điện trong mạch RLC tăng nhanh đến giá trị cực đại khi ?Nêu điều ... sớm pha πchỉ /2 r U L = ZL I c R I so L với i : MẠCH C R, L, C M C NỐI TIẾP BÀI 14 II- MẠCH C R, L, C M C NỐI TIẾP Độ lệch pha điện áp dòng điện : - Xét đoạn mạch hìnhR vẽ : L C ϕ c dđ - Giả... U điện áp hai ϕ đầu phần tửur so với U R ur U C cường độ dòng điện chạy r I BÀI 14 : MẠCH C R, L, C M C NỐI TIẾP II- MẠCH C R, L, C M C NỐI TIẾP Đònh Độ lệch luậtpha Ôm cho điện đoạn áp mạch. .. i vàR * C ng c : • Vận dụng: C ờng độ dòng điện sớm pha điện áp hai đầu đoạn mạch đoạn mạch c : a cuộn c m L b R L m c nối tiếp c L C m c nối tiếp d R C m c nối tiếp d Đặt điện áp xoay chiều vào