 Phương pháp giải số dạng tập nâng cao – Phần dòng điện xoay chiều Vật lý 12 SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐỒNG NAI Đơn vị Trường THPT Thanh Bình - Mã số: SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM PHƯƠNG PHÁP GIẢI MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP VÀ NÂNG CAO DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU Người thực hiện: Chu Mạnh Hưng Lĩnh vực nghiên cứu: - Quản lý giáo dục  - Phương pháp dạy học môn: vật lý  - Lĩnh vực khác:  Có đính kèm: Các sản phẩm in SKKN  Mô hình  Đĩa CD (DVD)  Phim ảnh  Hiện vật khác Năm học: 2014-2015 Người viết: Chu Mạnh Hưng – Trường THPT Thanh Bình, Đồng Nai  Trang  Phương pháp giải số dạng tập nâng cao – Phần dòng điện xoay chiều Vật lý 12 BM02-LLKHSKKN SƠ LƯỢC LÝ LỊCH KHOA HỌC –––––––––––––––––– I THÔNG TIN CHUNG VỀ CÁ NHÂN Họ tên: Chu Mạnh Hưng Ngày tháng năm sinh: 06/10/1981 Nam, nữ: nam Địa chỉ: Ấp Phú Tân – xã Phú Bình – Huyện Tân Phú – Tỉnh Đồng Nai Điện thoại:(CQ)/ 0613 858 146 0918840454 (NR); ĐTDĐ: E-mail: chumanhhung@gmail.com.vn Fax: Chức vụ: Giáo viên Nhiệm vụ giao: giảng dạy vật lý lớp: 12A10 , 12A11 , 11A1 , 11A7 , 11A8 , 11A11 Đơn vị công tác: Trường THPT Thanh Bình Xã Phú Bình, Huyện Tân Phú, Tỉnh Đồng Nai II TRÌNH ĐỘ ĐÀO TẠO - Học vị (hoặc trình độ chuyên môn, nghiệp vụ) cao nhất: cử nhân - Năm nhận bằng: 2006 - Chuyên ngành đào tạo: cử nhân vật lý III KINH NGHIỆM KHOA HỌC - Lĩnh vực chuyên môn có kinh nghiệm: giảng dạy môn vật lý Số năm có kinh nghiệm: năm - Các sáng kiến kinh nghiệm có năm gần đây: Người viết: Chu Mạnh Hưng – Trường THPT Thanh Bình, Đồng Nai  Trang  Phương pháp giải số dạng tập nâng cao – Phần dòng điện xoay chiều Vật lý 12 Tên SKKN: PHƯƠNG PHÁP GIẢI MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP VÀ NÂNG CAO DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU I LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Hiện nay, mà hình thức thi trắc nghiệm khách quan áp dụng kì thi tốt nghiệp tuyển sinh đại học, cao đẳng yêu cầu việc nhận dạng để giải nhanh tối ưu câu trắc nghiệm, đặc biệt câu trắc nghiệm định lượng cần thiết để đạt kết cao kì thi Trong đề thi tuyển sinh ĐH CĐ năm gần môn Vật Lý có câu trắc nghiệm định lượng khó mà đề thi trước chưa có, chưa gặp chưa giải qua lần thí sinh khó mà giải nhanh xác câu Hình thức thi môn vật lý trắc nghiệm khách quan, nội dung thi bao quát chương trình, tránh tình trạng học tủ từ đánh giá trình độ học sinh cách toàn diện Tuy nhiên, để làm tốt thi trắc nghiệm đòi hỏi người học phải ghi nhớ đầy đủ kiến thức trọng tâm, biết cách vận dụng linh hoạt, sáng tạo nhanh nhạy phán đoán nhận dạng tính toán đạt kết cao Điện xoay chiều phần quan trọng chương trình vật lí lớp 12 chiếm tỉ trọng lớn đề thi kì thi Tốt Nghiệp 12 Đại Học, phần có lượng kiến thức lớn khó nhiều học sinh THPT Trong thực tế làm tập kiểm tra, đánh giá HS thường không làm phải bỏ qua số dạng tập định phải vận dụng kiến thức toán học nhiều để làm phải nhiều thời gian Với lí đó, chọn nghiên cứu đề tài: “PHƯƠNG PHÁP GIẢI MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP VÀ NÂNG CAO ĐIỆN XOAY CHIỀU” nhằm trang bị cho em học sinh phương pháp giải số công thức kết chứng minh số dạng tập nằm nhóm kiến thức nâng cao giúp em giải nhanh tập trắc nghiệm phần điện xoay chiều cách nhanh chóng tránh nhầm lẫn II TỔ CHỨC THỰC HIỆN ĐỀ TÀI Cơ sở lý luận a khái niệm kĩ Là khả sử dụng kiến thức cá nhân trình nhận thức giải vấn đề tình rèn luyện trí óc, đòi hỏi học sinh phải biết vận dụng phối hợp lĩnh vực đọc hiểu, làm toán khoa học để đưa phương pháp b Khái niệm tập vật lý Bài tập vật lý tập cho học sinh làm để tập vận dụng kiến thức học Theo nghĩa rộng tập bao gồm câu hỏi, tập lý thuyết, tập thực hành, tập thí nghiệm, tập nhận thức c Vai trò tập vật lý bồi dưỡng kĩ cho học sinh + Bài tập phương tiện rèn luyện cho học sinh kỹ thu thập thông tin + Bài tập phương tiện rèn luyện cho học sinh kỹ sử lý thông tin + Bài tập phương tiện rèn luyện cho học sinh kỹ vận dụng tri thức vào thực tiễn Người viết: Chu Mạnh Hưng – Trường THPT Thanh Bình, Đồng Nai  Trang  Phương pháp giải số dạng tập nâng cao – Phần dòng điện xoay chiều Vật lý 12 - Kỹ vận dụng kiến biết biết để giải thích tượng thực tế - Kỹ vận dụng công thức tính toán để giải tập cách nhanh xác - Kỹ chế tạo, thiết kế thiết bị đơn giản đời sống - Kỹ vận dụng kiến thức để giải vấn đề liên quan đến kĩ thuật đời sống d Thực trạng sử dụng tập rèn luyện kĩ cho học sinh + Hầu hết giáo viên nhận thức tầm quan trọng tập vật lý trình dạy học + Giáo viên hay áp đặt học sinh giải theo cách riêng mà không hướng dẫn học sinh độc lập suy nghĩ tìm kiếm lời giải để từ rèn luyện cho học sinh kỹ tự học + Khi tập lớp nhà, đa số giáo viên sử dụng tập từ sách giáo khoa sách tập mà chưa có đầu tư khai thác tập phù hợp với trình độ học sinh Giáo viên ngại tìm kiếm tài liệu để khai thác hệ thống tập phong phú, chưa quan tâm đến hệ thống tập định hướng hoạt động học tập cho học sinh học để kích thích tư em, giúp em độc lập giải tập + Khi giải tập vật lý có phận nhỏ học sinh giỏi độc lập suy nghĩ để tìm lời giải cho tập, tự giải nhiệm vụ học tập + Nhiều học sinh ( đặc biệt học sinh yếu, kém) gặp tập phải nói tìm giải tài liệu để giải theo, ý thức tự lực để giải e Nguyên nhân thực trạng nói Chương trình đưa vào giảng dạy, có số kiến thức so với chương trình cũ nội dung cách tiếp cận Vì vậy, theo có nguyên nhân sau: + Một số giáo viên chưa bám sát mức độ nội dung kiến thức mà học sinh cần nắm vững nên chưa làm bật chưa khắc sâu kiến thức + Trong trình dạy học giáo viên ý đến việc giảng dạy cho rõ ràng dễ hiểu kiến thức sách giáo khoa mà chưa ý đến việc vận dụng phương pháp dạy học tích cực giảng để tạo điều kiện cho học sinh tự giải vấn đề Mặc dù giáo viên nhận thức tầm quan trọng tập vật lý trình dạy học giáo viên chưa xác định hệ thống kĩ tự học kỹ rèn luyện cho học sinh kĩ trình giải tập vật lý + Trình độ, khả nắm vứng vận dụng kiến thức học sinh hạn chế, nhiều học sinh trình độ chưa phù hợp với lớp học Do học sinh thiếu hứng thú học tập, lực học sinh tự học hạn chế, nặng bắt chước máy móc + Phần đông học sinh nhận thức tầm quan trọng việc tự học trình học tập, nhiên em điều kiện rèn luyện kĩ áp lực học tập thi cử f Các biện pháp khắc phục Với tính chủ quan, đề số biện pháp khắc phục khó khăn hạn chế giáo viên học sinh trình dạy học chương “ Dòng điện xoay chiều’’ sau: Người viết: Chu Mạnh Hưng – Trường THPT Thanh Bình, Đồng Nai  Trang  Phương pháp giải số dạng tập nâng cao – Phần dòng điện xoay chiều Vật lý 12 + Về nội dung kiến thức: Trên sở nội dung kiến thức chương đối chiếu với mục tiêu dạy học chương cần lựa chọn nội dung tập theo hướng bồi dưỡng kĩ giải tập cho học sinh + Về phía giáo viên: Phải xây dựng hệ thống tập tương ứng với trình dạy học đơn vị kiến thức theo hướng rèn luyện kĩ tự học để từ bồi dưỡng cho học sinh kĩ tự học Hệ thống tập nên có câu hỏi định hướng để học sinh tự giải tập + Về phía học sinh: Ý thức vấn đề tự học quan trọng, tránh học theo kiểu bắt chước, máy móc Nội dung, biện pháp thực giải pháp đề tài: PHƯƠNG PHÁP GIẢI MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP VÀ NÂNG CAO DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU Sau nghiên cứu kĩ đặc điểm mục tiêu, nội dung chương “Dòng điện xoay chiều” Vật lý 12 đưa sơ đồ logic kiến thức sau: Khai thác xây dựng hệ thống tập vật lý chương “Dòng điện xoay chiều” theo hướng rèn luyện kĩ giải tập cho học sinh 1.Yêu cầu sử dụng tập chương “Dòng điện xoay chiều” - Số lượng BT hệ thống tập vật lý xây dựng phải phong phú số lượng đa dạng chủng loại - Hệ thống tập vật lý phải từ dễ đến khó, từ đơn giản đến phức tạp - Mỗi tập chọn mắc xích hệ thống tập, đồng thời tập đóng góp phần vào việc củng cố, hoàn thiện mở rộng kiến thức - Hệ thống tập bám sát nội dung phải gắn liền với ứng dụng kỹ thuật đời sống, phải ý mức tập có nội dung thực tế - Hệ thống tập phải góp phần khắc phục vướng mắc chủ yếu, sai lầm HS trình học tập - Mỗi tập sau phải đem lại cho HS khó khăn vừa sức điều lạ định, nhằm tạo niềm tin, hứng thú trình học tập em, đồng thời việc giải tập trước sở giúp HS giải tập sau - Qua tập cụ thể, HS rèn luyện kỹ - Nêu định hướng giúp HS thông qua hoạt động thực hành tự chiếm lĩnh kiến thức tự giải tập - Gợi ý sử dụng tập: sau tập nên có phần gợi ý sử dụng để GV dễ vận dụng Cụ thể tập sử dụng khâu trình dạy học: dùng để đặt vấn đề, nghiên cứu kiến thức mới, củng cố, vận dụng hay dùng tự kiểm tra, đánh giá giao nhiệm vụ nhà cho tập Xây dựng hệ thống tập chương “Dòng điện xoay chiều” theo hướng rèn luyện kĩ cho học sinh Trong thực tế giảng dạy xây dựng hệ thống tập nhằm rèn luyện kĩ học sinh sau Bài tập dòng điện xoay chiều Bài tập vật lý dạng yêu cầu HS nắm nội dung như: đặc trưng dòng điện xoay chiều,các mạch điện xoay chiều bản,mạch R,L,C mắc nối tiếp định luật Ôm cho đoạn mạch,công suất, máy biến áp, máy phát điện xoay chiều động không đồng Thông qua tập rèn Người viết: Chu Mạnh Hưng – Trường THPT Thanh Bình, Đồng Nai  Trang  Phương pháp giải số dạng tập nâng cao – Phần dòng điện xoay chiều Vật lý 12 luyện cho HS kỹ thu thập thông tin từ quan sát, xử lý thông tin thu nhận được, giúp cho HS vận dụng thông tin để giải thích hiểu sâu sắc tượng thực tiễn sống III MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU - Đề tài nhằm giúp học sinh hình thành hệ thống tập chương điện xoay chiều, phương pháp giải, công thức kết số tập khó chứng minh sáng kiến, từ chủ động vận dụng phương pháp để giải tập tương tự Ngoài ra, qua việc giải tập giúp học sinh phát triển kỹ tư duy, kỹ giải tập, kỹ sử dụng máy tính để giải nhanh gọn tập điện xoay chiều Vật Lí 12, giải nhanh chóng toán trắc nghiệm chương NỘI DUNG CÁC DẠNG BÀI TẬP VỀ DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU DẠNG 1: TỪ THÔNG, SUẤT ĐIỆN ĐỘNG -Xét khung dây dẫn kín phẳng có N vòng, diện tích  vòng S, khung quay với tốc độ góc ω quanh trục ur vuông góc với từ trường B Khi từ thông qua khung dây biến thiên theo thời gian: ur ur Φ= NBS.cos(ωt + φ) với φ = ( B , n ) lúc t =  với Φ0 = NBS từ thông cực đại qua khung (Wb) - Theo định luật cảm ứng điện từ, khung xuất suất điện động cảm ứng:  ε = - Φ t' = NBSω.sin(ωt + φ)  e = E0cos(ωt + φ - r B r B r n r B π ) với E0 = NBSω suất điện động cực đại (V) Điện áp hai đầu khung dây u = U0cos(ωt + φu ) Dòng điện xoay chiều mạch i = I0cos( ωt + φi ) Ví dụ 1: Một khung dây dẫn phẳng dẹt hình chữ nhật có 500 vòng dây, diện tích vòng 220 cm2 Khung quay quanh trục đối xứng nằm mặt phẳng ur khung dây với tốc độ 50 vòng/giây, từ trường có véctơ cảm ứng từ B vuông góc với trục quay có độ lớn B = T Tìm suất điện động cực đại 5π khung dây * Hướng dẫn giải : Suất điện động cực đại khung E0 = NBSω= 500 0,022 100π = 220 (V) 5π Ví dụ 2: Một khung dây dẫn có 500 vòng dây quấn nối tiếp, diện tích vòng dây S = 200 cm2 Khung dây đặt từ trường B = 0,2 T Lúc t = 0, ur ur π véctơ pháp tuyến n khung hợp với véctơ cảm ứng từ B góc rad Cho ur khung quay quanh trục (  ) vuông góc với B với tần số 40 vòng/s Viết biểu thức suất điện động hai đầu khung dây Người viết: Chu Mạnh Hưng – Trường THPT Thanh Bình, Đồng Nai  Trang  Phương pháp giải số dạng tập nâng cao – Phần dòng điện xoay chiều Vật lý 12 * Hướng dẫn giải : Tốc độ góc khung ω = 2πf = 2π.40 = 80π (rad/s) π Biểu thức suất điện động khung dây e = NBSω.cos(ωt + φ - ) π π e = 500.0,2.0,02.80π.cos( 80πt + - ) π  e = 160π.cos( 80πt - ) (V) Ví dụ 3: (ĐH 2011) Một máy phát điện xoay chiều pha có phần ứng gồm bốn cuộn dây giống mắc nối tiếp, suất điện động xoay chiều máy phát có tần số 50 Hz có giá trị hiệu dụng 100 (V) Từ thông cực đại qua vòng phần ứng (mWb) Số vòng dây cuộn dây phần ứng ? π * Hướng dẫn giải : Từ thông cực đại qua vòng:  (1) = BS Suất điện động cực đại máy (4 cuộn dây) E0 = NBSω = Nω  (1) E0 E 100 2 = = = 400 vòng ωΦ 0(1) ωΦ0(1) 2π.50 103 π Số vòng dây cuộn dây: N N1 = = 100 vòng Ví dụ 4: Một khung dây dẫn phẳng quay với tốc độ góc ω quanh trục cố định nằm mặt phẳng khung dây, từ trường có véctơ cảm ứng từ vuông góc trục quay khung Suất điện động khung có biểu thức e = π E0cos(ωt + ) V Tại thời điểm t = 0, véctơ pháp tuyến mặt phẳng khung dây hợp với véctơ cảm ứng từ góc ? Giải Ta có Φ = NBS.cos(ωt + φ) π Suất điện động e = - Φ ’ = E0cos(ωt + φ - ) V (*) π π So sánh p/trình suất điện động tổng quát (*) đề  φ - = 2  φ = π (rad)  N= DẠNG 2: ĐẠI CƯƠNG VỀ DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU * Các công thức: Biểu thức i u: I0cos(t + i); u = U0cos(t + u) Độ lệch pha u i:  = u - i Các giá trị hiệu dụng: I = Chu kì; tần số: T = U E I0 ;U= 0;E= 2 2 ; f =  2  Trong giây dòng điện xoay chiều có tần số f (tính Hz) đổi chiều 2f lần Người viết: Chu Mạnh Hưng – Trường THPT Thanh Bình, Đồng Nai  Trang  Phương pháp giải số dạng tập nâng cao – Phần dòng điện xoay chiều Vật lý 12 * Bài tập minh họa: Ví dụ 1: Dòng điện xoay chiều có cường độ i = 4cos120t (A) Xác định cường độ hiệu dụng dòng điện cho biết thời gian giây dòng điện đổi chiều lần? * Hướng dẫn giải : Ta có: I = I0  = 60 Hz = 2 A; f = 2 Trong giây dòng điện đổi chiều 4f = 240 lần Ví dụ 2: Dòng điện chạy qua đoạn mạch có biểu thức i = I0cos100t; (i tính A, t tính s) Trong khoảng thời gian từ đến 0,02 s, xác định thời điểm cường độ dòng điện có giá trị tức thời có giá trị bằng: a) 0,5 I 0; b) * Hướng dẫn giải : a) Ta có: 0,5I0 = I0cos100t  cos100t = cos(± I  ) 100t =  + 2k + 0,02k; với k  Z Các nghiệm dương nhỏ 0,02 s t=± 300 s t = s họ nghiệm t = 300 60   b) Ta có: I0 = I0cos100t  cos100t = cos(± ) 100t = ± + 2k 4 + 0,02k; với k  Z Các nghiệm dương nhỏ 0,02 s t=± 400 s t = s họ nghiệm t = 400 400  Ví dụ 3: Tại thời điểm t, điện áp u = 200 cos(100πt - ) (V); (u tính V, t tính s) có giá trị 100 V giảm Xác định điện áp sau thời điểm s 300  * Hướng dẫn giải : Tại thời điểm t: u = 100 = 200 cos(100πt - )    cos(100πt - ) = = cos(± ) Vì u giảm nên ta nhận nghiệm (+)    100πt - =  t = (s) 120 s, ta có: Sau thời điểm 300  1 2 u = 200 cos(100π( + ) - ) = 200 cos = - 100 (V) 120 300 ± Ví dụ 4: Điện áp xoay chiều hai điểm A B biến thiên điều hòa với biểu thức u = 220 cos(100πt +  ) (V); (u tính V, t tính s) Tại thời điểm t có giá trị tức thời u1 = 220 V có xu hướng tăng Hỏi thời điểm t2 sau t1 ms có giá trị tức thời u2 bao nhiêu? Người viết: Chu Mạnh Hưng – Trường THPT Thanh Bình, Đồng Nai  Trang  Phương pháp giải số dạng tập nâng cao – Phần dòng điện xoay chiều Vật lý 12 * Hướng dẫn giải : Ta có: u1 = 220 = 220 cos(100πt1 +  )  cos(100πt +  ) = 6  = cos( )  =-  t =- s 240 0,2 s  u = 220 cos(100πt +  ) = 220 V  t2 = t1 + 0,005 = 2 240 Vì u tăng nên ta nhận nghiệm (-)  100πt1 + DẠNG 3: TÌM MỘT SỐ ĐẠI LƯỢNG TRÊN CÁC LOẠI ĐOẠN MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU * Các công thức: Cảm kháng, dung kháng, tổng trở: ZL = L; ZC = ; Z = R  (Z - Z ) L C C U = U R = U L = UC R ZC ZL Z Z  ZC Góc lệch pha u i: tan = L R U R Công suất: P = UIcos = I R = Z R Hệ số công suất: cos = Z Định luật Ôm: I = Điện tiêu thụ mạch điện: W = A = Pt * Phương pháp giải: Để tìm đại lượng đoạn mạch xoay chiều ta viết biểu thức liên quan đến đại lượng biết đại lượng cần tìm từ suy tính đại lượng cần tìm Trên đoạn mạch khuyết thành phần ta cho thành phần Nếu mạch vừa có điện trở R vừa có cuộn dây có điện trở r điện trở mạch (R + r) * Bài tập minh họa: Ví dụ 1: Nếu đặt vào hai đầu cuộn dây điện áp chiều V cường độ dòng điện cuộn dây 0,5 A Nếu đặt vào hai đầu cuộn dây điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng V cường độ hiệu dụng dòng điện qua cuộn dây 0,3 A Xác định điện trở cảm kháng cuộn dây * Hướng dẫn giải : Ta có: R = U1C U = 18 ; Zd = XC = 30 ; ZL = I I Z d2  R = 24  Ví dụ 2: Một điện trở R = 30  cuộn dây mắc nối tiếp với thành đoạn mạch Khi đặt điện áp không đổi 24 V vào hai đầu đoạn mạch dòng điện qua có cường độ 0,6 A; đặt điện áp xoay chiều tần số 50 Hz vào hai đầu đoạn mạch, dòng điện qua lệch pha 45 so với điện áp Tính độ tự cảm cuộn dây, tổng trở cuộn dây tổng trở đoạn mạch * Hướng dẫn giải : Ta có: R + r = + r = 40  U = 40   r = 10 ; Z L = tan =  Z = R L Rr I Người viết: Chu Mạnh Hưng – Trường THPT Thanh Bình, Đồng Nai  Trang  Phương pháp giải số dạng tập nâng cao – Phần dòng điện xoay chiều Vật lý 12 L= ZL = 0,127 H; Zd = 2 f r  Z L2 = 41,2 ; Z = ( R  r )  Z L2 = 40  Ví dụ 3: Một ấm điện hoạt động bình thường nối với mạng điện xoay chiều có điện áp hiệu dụng 220 V, điện trở ấm 48,4  Tính nhiệt lượng ấm tỏa thời gian phút * Hướng dẫn giải : Ta có: I = U = 4,55 A; P = I2R = U = 1000 W; Q = Pt = 60000 R R J = 60 kJ Ví dụ 4: Một đoạn mạch gồm điện trở R, cuộn cảm L tụ điện C mắc nối tiếp Cường độ dòng điện tức thời qua mạch có biểu thức i = 0,284cos120t (A) Khi điện áp hiệu dụng hai đầu điện trở, cuộn dây tụ điện có giá trị tương ứng UR = 20 V; UL = 40 V; UC = 25 V Tính R, L, C, tổng trở Z đoạn mạch điện áp hiệu dụng hai đầu đoạn mạch * Hướng dẫn giải : Ta có: I = ZL  I0 U U = 0,2 A; R = R = 100 ; ZL = L = 200 ; L = I I = 0,53 H; ZC = UC = 125 ; C = = 21,2.10-6 F; Z = I  ZC U = IZ = 25 V Ví dụ 5: Đặt điện áp u = 100cos(t + R  (Z L - ZC ) = 125 ;  ) (V) vào hai đầu đoạn mạch RLC dòng cos(t +  ) (A) Tính công suất tiêu thụ điện trở điện qua mạch i = đoạn mạch * Hướng dẫn giải : Ta có:  = u - i = -  ; P = UIcos = 50 W; R = P = I2 25  Ví dụ 6: Đặt điện áp u = 200 cos(100t) (V) vào hai đầu đoạn mạch AB gồm hai đoạn mạch AM MB mắc nối tiếp Đoạn AM gồm điện trở R mắc nối tiếp với cuộn cảm L, đoạn MB có tụ điện C Biết điện áp hai đầu đoạn mạch AM điện áp hai đầu đoạn mạch MB có giá trị hiệu dụng 2 Tính điện áp hiệu dụng hai đầu đoạn mạch AM    * Hướng dẫn giải : Ta có: U AB = U AM + U MB  U 2AB = U 2AM + U 2MB + lệch pha   2UAMUMBcos(U AM, U MB)   Vì UAM = UMB (U AM ,U MB ) = 2  U 2AB = U 2AM  UAM = UAB = 220 V Ví dụ 7: Một đoạn mạch AB gồm hai đoạn mạch AM MB mắc nối tiếp Đoạn mạch AM có điện trở R = 50 Ω nối tiếp với cuộn cảm có L =  H, đoạn mạch MB có tụ điện với điện dung thay đổi Đặt điện áp u = U0cos100πt (V) Người viết: Chu Mạnh Hưng – Trường THPT Thanh Bình, Đồng Nai  Trang 10  Phương pháp giải số dạng tập nâng cao – Phần dòng điện xoay chiều Vật lý 12 ZC R + ZC2 =  Z = L R + ZC2 ZL ZC y’ =  x = xL= Bảng biến thiên : x y’ - ∞ + xL y ymin UL(Max) UL U R + ZC2 R + ZC2 Vậy ZL = hiệu điện UL(Max) = ZC R *Tương tự: tìm C để UC(Max) ta có kết quả: R + Z2L ZC = ZL hiệu điện U R + ZL2 UC(Max) = R Ví dụ 1: (ĐH 2011) Đặt điện áp xoay chiều uAB = U cos(100πt) V vào hai đầu mạch mắc nối tiếp gồm điện trở R, cuộn cảm có độ tự cảm L = (H) tụ điện có điện dung C thay đổi Điều chỉnh C để điện áp hiệu 5π dụng hai đầu tụ điện đạt cực đại, thấy giá trị cực đại U Điện trở R bao nhiêu? * Hướng dẫn giải : ZL = Lω = 100π = 20 (  ) 5π UC(Max) =  R= U R + ZL2 = U  R2 + Z 2L = 3R2 R ZL = 10 (  ) Ví dụ 2: Cho mạch RLC mắc nối tiếp: điện trở R = 200 (  ), cuộn dây cảm có độ tự cảm L = (H), tụ điện có điện dung C thay đổi Đặt vào π Người viết: Chu Mạnh Hưng – Trường THPT Thanh Bình, Đồng Nai  Trang 36  Phương pháp giải số dạng tập nâng cao – Phần dòng điện xoay chiều Vật lý 12 hai đầu đoạn mạch điện áp xoay chiều uAB = 220 cos(100πt + π ) V Tìm giá trị C để điện áp hiệu dụng hai đầu tụ điện đạt cực đại ? * Hướng dẫn giải : ZL = Lω = π 100π = 400 (  ) UC(Max) ZC = R + Z2L 2002  4002 = = 500 (  ) 400 ZL  C= 104 1 20 = = (F) = (μF) ZC ω 500.100π 5π π Ví dụ 3: Cho mạch RLC mắc nối tiếp: điện trở R= 300 (  ), cuộn cảm có hệ số tự cảm L thay đổi được, tụ điện có điện dung C = 25 π (μF) Đặt vào hai đầu đoạn mạch điện áp xoay chiều u AB = 220 2cos(100πt - π ) V Tìm giá trị L để điện áp hai đầu cuộn cảm đạt cực đại ? 1 * Hướng dẫn giải : ZC = = = 400 (  ) 25 -4 Cω 10 100π π UL(Max) R + ZC2 3002  4002 ZL = = = 625(  ) ZC 4002 Z 625 6,25  L= L= = (F) ω 100π π Bài 1: Cho mạch điện RLC mắc nối tiếp, R = 100 (  ), L = 0,96(H) tụ điện có điện dung C thay đổi Điện áp hiệu dụng hai đầu mạch u AB= 10-4 200 cos(100πt) V Khi C = C1 = (F) C = C2 = 2C1 mạch điện có 4π công suất P = 200 (W) a Xác định ZC b Hỏi C để UC(Max) tính UC(Max) * Hướng dẫn giải : a P không đổi  I1 = I2  R + (ZL - ZC )2 = R + (Z L - Z C ) 2 ZC + Z C = 300 (  ) b C = 9,6 (μF); UC(Max) = 632,5 (V)  ZC = Bài 2: Cho mạch điện xoay chiều hình vẽ: Các Vôn kế có điện trở lớn, R = 40(  ); C = 103 (F), L thay đổi; 2π Người viết: Chu Mạnh Hưng – Trường THPT Thanh Bình, Đồng Nai  Trang 37  Phương pháp giải số dạng tập nâng cao – Phần dòng điện xoay chiều Vật lý 12 uAB= 80 cos(100πt) V Tìm hệ số tự cảm L cuộn dây để: a.Vôn kế V1 giá trị cực đại b.Vôn kế V2 giá trị cực đại * Hướng dẫn giải : a UR = R.U AB R + (Z L - Z C )  UR(Max) ZL = ZC  L = 0,2 (H) π b ZL = R + ZC2 = 100 (  )  L = (H) π ZC DẠNG 12: TÌM ω ĐỂ UL(Max) HOẶC UC(Max) Ta có UL = I.ZL U.Lω UL = (**) 2 R + (Lω ) Cω UL Chia tử mẫu cho ω  UL = = R + (L ) ω2 Cω2 U UL = y Đặt x = ω Tính y’ = hàm y = 2L x + (R2 )x + L2 C C 2L x + (R ) C C L R2 y’ =  x = xx = C2( ) = ω = C ω Bảng biến thiên : UL 1 2L + (R ) + L2 C ω C ω2 X Y’ Y - xx C L R2 C (Đ/kiện: L R2 > ) C ∞ + ymin UL(Max) UL Người viết: Chu Mạnh Hưng – Trường THPT Thanh Bình, Đồng Nai  Trang 38  Phương pháp giải số dạng tập nâng cao – Phần dòng điện xoay chiều Vật lý 12 Vậy ω = L R2 C C L U C hiệu điện UL(Max) = L R - R2 C *Tương tự: tìm ω để UC(Max) ta có kết quả: ω = L R2 L C Ví dụ 1: Cho mạch điện RLC mắc nối tiếp hình vẽ: uAB= 100 cos(ωt) V Biết 200 R = 100 (  ); C = (μF); L = (H), ω thay đổi 3π π a Khi ω = 100π (rad/s) Viếu biểu thức i(t) b Giữ nguyên R, L, C uAB cho, thay đổi tần số góc dòng điện Xác định ω để UC đạt cực đại * Hướng dẫn giải : a Viết biểu thức dòng điện tức thời mạch: ZL = Lω = 100 (  ) ; ZC = = 150 (  ) Cω ZAB = R + (ZL - ZC )2 = 50 (  ) U I = AB = 0,4 (A) ZAB Z -Z tanφ = L C = 0,5  φ = 0,463 rad R φ = φu – φi  φi = φu – φ = - 0,463 (rad) Vậy i = 0,4 10 cos(100πt - 0,463) (A) b Theo chứng minh ta xác định giá trị ω UC(Max) ω= = 100π (rad/s) L R2 L C Ví dụ 2: Cho đoạn mạch không phân nhánh RLC, R = 100 (  ), cuộn dây cảm có độ tự cảm L = 1,59 (H), tụ điện có điện dung C = 31,8 (μF) Đặt vào hai đầu đoan mạch điện áp xoay chiều có tần số f thay đổi có điện áp hiệu dụng 200(V) Khi điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn dây đạt giá trị cực đại tần số f có giá trị ? * Hướng dẫn giải : Theo chứng minh trên, giá trị ω UL(Max) ω = L R2 C C ω Vậy f = = = 23,6 (Hz) 2π L R2 2πC C Người viết: Chu Mạnh Hưng – Trường THPT Thanh Bình, Đồng Nai  Trang 39  Phương pháp giải số dạng tập nâng cao – Phần dòng điện xoay chiều Vật lý 12 Dạng 13: BÀI TOÁN VỚI ω = ω1 HOẶC ω = ω2 THÌ I1 = I2 I1 = I2  Z1 = Z2  (Lω1 - 2 ) = (Lω2 ) Cω1 Cω  Lω1 - Cω1 Cω2 1 = Lω2 Cω1 Cω ω1 ω2 = LC  Lω1 -  = Lω2 - (Vì ω1  ω2 ) Ví dụ 1: Cho mạch điện gồm điện trở R, cuộn cảm L mắc nối tiếp Đặt vào hai đầu mạch điện áp xoay chiều uAB = U0cosωt với ω thay đổi Khi ω = ω1 = 20π (rad/s) ω = ω2 = 80π (rad/s) dòng điện qua mạch có giá trị hiệu dụng Hỏi ω có giá trị để cường độ hiệu dụng đạt giá trị cực đại * Hướng dẫn giải : Khi ω = ω1 ω = ω2 I1 = I2 Khi ta có: ω1 ω2 = (*) LC (**) LC Từ (*) (**)  ω0 = ω1ω2 = 20π.80π = 40π (rad/s) Ví dụ 2: (ĐH 2011) Đặt điện áp xoay chiều u = U0cosωt (U0 không đổi ω thay đổi được) vào hai đầu đoạn mạch gồm điện trở R, cuộn cảm L tụ điện C mắc nối tiếp với CR2 < 2L Khi ω = ω1 ω = ω2 điện áp hiệu dụng hai tụ điện có giá trị Khi ω = ω0 điện áp hiệu dụng hai tụ điện đạt cực đại Hệ thức liên hệ ω, ω1, ω2 U U * Hướng dẫn giải : UC = IZC = = = 2 2 2 Cω R + (Lω ) C R ω + (Lω - ) Cω C U C y 2L Đặt y = R 2ω2 + (Lω2 - )2 = L2ω4 + (R2 )ω + đặt x = ω2 C C C 2L 2  y = L x + (R )x + C C 2L y’ = 2L2x + (R2 ) C 2L R2C y’ =  x = xl= 2L Cường độ hiệu đạt cực đại ω0 = Bảng biến thiên : Người viết: Chu Mạnh Hưng – Trường THPT Thanh Bình, Đồng Nai  Trang 40  Phương pháp giải số dạng tập nâng cao – Phần dòng điện xoay chiều Vật lý 12 X y’ ∞ + xl - Y ymin UC(Max) UC Đồ thị đường cong Parabol có bề lõm hướng lên  ymin  x = x0 = - b 2a Vậy ω = ω1 ω = ω2 (tương ứng x= x1 x = x2) UC(1) = UC(2)  x1 + b x x2 = - =  ω 02 = ( ω12 + ω 22 ) a Dạng 14: BÀI TOÁN VỚI R = R1 HOẶC R = R2 THÌ P1 = P2 U2 P = RI = R R + (ZL - ZC ) 2 2  P.R – U R + P.(ZL- ZC) = Theo định lí Vi-ét (“tổng bà, tích ca”), ta có: R1R2 = (ZL- ZC) ; R1 + R2 = U2 P Ví dụ 1: Cho mạch RLC mắc nối tiếp: R biến trở, cuộn cảm có hệ số tự cảm L không đổi, tụ điện có điện dung C không đổi Đặt vào hai đầu mạch điện áp xoay chiều uAB = 200 cos(ωt) V, tần số góc ω không đổi Thay đổi R đến giá trị R = R = 75  R = R = 125  công suất mạch có giá trị ? * Hướng dẫn giải : Khi R = R R = R P1 = P2  R1 + R2 = P = U2 P U2 = 200 (W) R1 + R Ví dụ 2: (ĐH 2009) Đặt điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng không đổi vào hai đầu đoạn mạch gồm biến trở R mắc nối tiếp với tụ điện Dung kháng tụ điện 100(  ) Khi điều chỉnh R hai giá trị R1 R2 công suất tiêu thụ mạch Biết điện áp hiệu dụng hai đầu tụ điện R = R1 hai lần điện áp hiệu dụng đầu tụ điện R = R2 Các giá trị R1 R2 bao nhiêu? * Hướng dẫn giải : Khi R = R R = R P1 = P2  R1R2 = (ZL- ZC)2 = Z C2 = 100 (  ) (*) Mặt khác ta có: UC(1) = UC(2)  I1ZC = 2I2ZC Người viết: Chu Mạnh Hưng – Trường THPT Thanh Bình, Đồng Nai  Trang 41  Phương pháp giải số dạng tập nâng cao – Phần dòng điện xoay chiều Vật lý 12  I1 = 2I2 1  2 R12 + ZC2 R12 + ZC2  R 22 + Z C2 = 4( R 12 + Z C2 ) (**) Thay (*) vào (**)  R2 = 4R1 thay vào (*) ta có: R1= 50 (  ) R2 = 200(  ) Ví dụ 3: Đặt điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng U = 200 (V), tần số f = 50 (Hz) vào hai đầu không phân nhánh RLC R biến thiên Khi R = 50(  ) R = 200 (  ) công suất tiêu thụ toàn mạch Thay đổi R để công suất toàn mạch đạt cực đại bao nhiêu? * Hướng dẫn giải : + Khi R = R R = R P1 = P2  R1R2 = (ZL- ZC)2  ZL - ZC = R1R (*) U2 U2 +P=R = (Z - Z ) R + (ZL - ZC )2 R+ L C R U2 Vậy PMax R = ZL - ZC PMax= (**) Z L - ZC U2 U2 Từ (*) (**): PMax = = = 200 (W) ZL - ZC R1R Dạng 15: BÀI TOÁN TÌM KHOẢNG THỜI GIAN ĐÈN SÁNG (HAY TẮT) TRONG MỘT CHU KÌ Phương pháp: sử dụng mối liên hệ chuyển động tròn dao động điều hòa để tìm thời gian t - Khi đặt điện áp u = U0cos(t + u) vào hai đầu bóng đèn, biết đèn sáng lên u ≥ U1 4Δ Δt = ω U π Với cosΔφ = , (0 <  < ) U0 π ) V, đèn sáng u  110 (V) Biết chu kì đèn sáng hai lần tắt hai lần Ví dụ 1: Một đèn ống mắc vào mạng điện xoay chiều u = 220cos(100πt - Khoảng thời gian lần đèn tắt bao nhiêu? * Hướng dẫn giải : Khoảng thời gian đèn sáng chu kì: U π 110 cosΔφ = = =  Δφ = U0 220 Người viết: Chu Mạnh Hưng – Trường THPT Thanh Bình, Đồng Nai  Trang 42  Phương pháp giải số dạng tập nâng cao – Phần dòng điện xoay chiều Vật lý 12 π 4Δ Δt = = = (s) 100π 300 ω 2π Chu kì dòng điện: T = = (s) 50 ω Khoảng thời gian lần tắt đèn: 1 1 t = (T – Δφ) = ( )= (s) 300 2 50 300 Ví dụ 2: Một đèn ống làm việc với điện áp xoay chiều u = 220 cos100t (V) Tuy nhiên đèn sáng điệu áp đặt vào đèn có |u| = 155 V Hỏi trung bình giây có lần đèn sáng? * Hướng dẫn giải : Đèn sáng điện áp đặt vào đèn có |u|  155 V, chu kì có lần đèn sáng Trong giây có = 50 chu kì nên có 100 lần 2  đèn sáng Dạng 16: MÁY BIẾN ÁP- TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG * Các công thức: Máy biến áp: U I1 N = = U1 I N1 P r Công suất hao phí đường dây tải: Php = rI = r   = P2 U U  Độ giảm điện áp đường dây tải điện: U = Ir Hiệu suất tải điện: H = P  Php P * Phương phái giải: Để tìm đại lượng máy biến áp đường dây tải điện ta viết biểu thức liên quan đến đại lượng biết đại lượng cần tìm từ suy tính đại lượng cần tìm * Bài tập minh họa: Ví dụ 1: Một máy biến áp có số vòng dây cuộn sơ cấp số vòng dây cuộn thứ cấp 2000 vòng 500 vòng Điện áp hiệu dụng cường độ dụng mạch thứ cấp 50 V A Xác định điện áp hiệu dụng cường độ hiệu dụng mạch sơ cấp * Hướng dẫn giải :Ta có: U I1 N N N = =  U1 = U2 = 200 V; I1 = I2 = 1,5 U1 I N1 N2 N1 A Ví dụ 2: Cuộn sơ cấp thứ cấp máy biến áp có số vòng N = 600 vòng, N2 = 120 vòng Điện trở cuộn dây không đáng kể Nối hai đầu cuộn sơ cấp với điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng 380 V a) Tính điện áp hai đầu cuộn thứ cấp b) Nối đầu cuộn thứ cấp với bóng đèn có điện trở 100  Tính cường độ dòng điện hiệu dụng chạy cuộn sơ cấp Bỏ qua hao phí máy biến áp * Hướng dẫn giải :a) Ta có: U2 = N2 U = 76 V N1 Người viết: Chu Mạnh Hưng – Trường THPT Thanh Bình, Đồng Nai  Trang 43  Phương pháp giải số dạng tập nâng cao – Phần dòng điện xoay chiều Vật lý 12 b) Ta có: I2 = U2 N = 0,76 A I1 = I2 = 0,152 A R N1 Ví dụ 3: Một máy phát điện có công suất 120 kW, điện áp hiệu dụng hai cực máy phát 1200 V Để truyền đến nơi tiêu thụ, người ta dùng dây tải điện có điện trở tổng cộng  a) Tính hiệu suất tải điện điện áp hai đầu dây nơi tiêu thụ b) Để tăng hiệu suất tải điện, người ta dùng máy biến áp đặt nơi máy phát có tỉ số vòng dây cuộn thứ cấp sơ cấp 10 Bỏ qua hao phí máy biến áp, tính công suất hao phí dây hiệu suất tải điện lúc P P  P = * Hướng dẫn giải :a) Ta có: P = RI = R = 60000 W = 60 kW; H = P U 0,5 = 50%; P R = 600 V  U = U – U = 600 V U P P ' P2 b) U’ = 10U = 12000V; P’ = RI’2 = R '2 = 600 W; H’ = = 0,995 = 99,5% P U U = IR = Ví dụ 4: Điện tải từ trạm tăng áp tới trạm hạ áp đường dây tải điện pha có điện trở R = 30  Biết điện áp hai đầu cuộn sơ cấp thứ cấp máy hạ áp 2200 V 220 V, cường độ dòng điện chạy cuộn thứ cấp máy hạ áp 100 A Bỏ qua tổn hao lượng máy biến áp Tính điện áp hai cực trạm tăng áp hiệu suất truyền tải điện Coi hệ số công suất * Hướng dẫn giải :Ta có: I1 = U 2I2 U = 10 A; U = I1R = 300 V; U = U1 + U = 2500 V Ví dụ 5: Đặt vào đầu cuộn sơ cấp máy biến áp lí tưởng (bỏ qua hao phí) điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng không đổi điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn thứ cấp để hở 100 V Ở cuộn thứ cấp, giảm bớt n vòng dây điện áp hiệu dụng hai đầu để hở U, tăng thêm n vòng dây điện áp 2U Tính điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn thứ cấp để hở tăng thêm 3n vòng dây cuộn thứ cấp N2  n N2 n U N2 U    * Hướng dẫn giải :Ta có: ; với U2 = 100 V Vì: = N N N N1 U U1 n U = (1) N1 U  N  n N n U2 n U2 U n 2U   = (1’) Tương tự: = + = N1 N N1 U1 U1 N1 N1 U (2) 2U 3U 2U 200 = U= = V U1 U1 3 N  3n N 3n U 3n U3   Mặt khác: = + = (3) N1 N N1 U1 N1 U1 Từ (1) (2) suy ra: Người viết: Chu Mạnh Hưng – Trường THPT Thanh Bình, Đồng Nai  Trang 44  Phương pháp giải số dạng tập nâng cao – Phần dòng điện xoay chiều Vật lý 12 4U  3U U3 =  U3 = 4U2 – 3U = 200 V U1 U1 Ví dụ 6: Từ nơi sản xuất đến nơi tiêu thụ hai máy biến áp Máy tăng áp A có hệ số Từ (1’) (3) ta có: biến đổi KA = , máy hạ áp B có hệ số biến đổi K = 15 Dây tải điện hai biến B 20 áp có điện trở tổng cộng R = 10  Bỏ qua hao phí hai biến áp giả sử đường dây có hệ số công suất cos = Để đảm bảo nơi tiêu thụ, mạng điện 120 V – 36 kW hoạt động bình thường nơi sản xuất điện phải có I1A U1A bao nhiêu? Tính hiệu suất tải điện * Hướng dẫn giải : Tại B: U2B = 120 V; I2B = = PB = 300 A; U1B = KB.U2B = 1800 V; I1B U 2B I 2B = 20 A KB Tại A: I2A = I1B = 20 A; I1A = I 2A = 400 A; U2A = U1B + I1BR = 2000 V; KA U1A = KAU2A = 100 V Công suất truyền tải: PA = I1AU1A = 40000 W = 40 kW Hiệu suất tải điện: H = PB = 90% PA Ví dụ 7: Một học sinh quấn máy biến áp với dự định số vòng dây cuộn sơ cấp gấp hai lần số vòng dây cuộn thứ cấp Do sơ suất nên cuộn thứ cấp bị thiếu số vòng dây Muốn xác định số vòng dây thiếu để quấn tiếp thêm vào cuộn thứ cấp cho đủ, học sinh đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng không đổi, dùng vôn kế xác định tỉ số điện áp cuộn thứ cấp để hở cuộn sơ cấp Lúc đầu tỉ số điện áp 0,43 Sau quấn thêm vào cuộn thứ cấp 24 vòng dây tỉ số điện áp 0,45 Bỏ qua hao phí máy biến áp Tính số vòng dây mà học sinh phải tiếp tục quấn thêm vào cuộn thứ cấp để máy biến áp dự định * Hướng dẫn giải : Ta có: Ta lại có: N2 N  24 = 0,43 = 0,45  N2 = 516; N1 = 1200 N1 N1 N2  24  N = 0,5 N = 60 (vòng) N1 Dạng 17: MÁY PHÁT ĐIỆN – ĐỘNG CƠ ĐIỆN * Các công thức: Tần số dòng điện máy phát điện xoay chiều pha phát (tính Hz): Máy có cặp cực, rôto quay với tốc độ n vòng/giây: f = n Máy có p cặp cực, rôto quay với tốc độ n vòng/giây: f = pn Máy có p cặp cực, rôto quay với tốc độ n vòng/phút: f = pn 60 Công suất tiêu thụ động điện: I2r + P = UIcos * Bài tập minh họa: Người viết: Chu Mạnh Hưng – Trường THPT Thanh Bình, Đồng Nai  Trang 45  Phương pháp giải số dạng tập nâng cao – Phần dòng điện xoay chiều Vật lý 12 Ví dụ 1: Một máy phát điện xoay chiều pha có phần cảm rôto gồm cặp cực (8 cực nam cực bắc) Rôto quay với tốc độ 300 vòng/phút a) Tính tần số suất điện động cảm ứng máy phát b) Để tần số suất điện động cảm ứng máy phát 50 Hz rôto phải quay với tốc độ bao nhiêu? * Hướng dẫn giải :a) f = pn = 40 Hz 60 b) n’ = 60 f = 375 vòng/phút p Ví dụ 2: Một máy phát điện xoay chiều pha có cặp cực Biểu thức suất điện động máy phát là: e = 220 cos(100t – 0,5) (V) Tính tốc độ quay rôto theo đơn vị vòng/phút * Hướng dẫn giải :Ta có: f =  2 = pn 60 n= 60 2 p = 750 vòng/phút Ví dụ 3: Một máy phát điện xoay chiều pha có phần ứng gồm bốn cuộn dây giống mắc nối tiếp Suất điện động xoay chiều máy phát sinh có tần số 50 Hz giá trị hiệu dụng 100 V Từ thông cực đại qua vòng dây phần ứng mWb Tính số vòng dây cuộn dây phần ứng  * Hướng dẫn giải :E0 = E = 2fN0  N = = E = 400 vòng Mỗi cuộn: N 1c 2 f 0 N = 100 vòng Ví dụ 4: Nối hai cực máy phát điện xoay chiều pha vào hai đầu đoạn mạch AB gồm điện trở R mắc nối tiếp với cuộn cảm Bỏ qua điện trở cuộn dây máy phát Khi rôto máy quay với tốc độ n vòng/phút cường độ dòng điện hiệu dụng đoạn mạch A Khi rôto máy quay với tốc độ 3n vòng/phút cường độ dòng điện hiệu dụng đoạn mạch A Tính cảm kháng đoạn mạch AB theo R rôto máy quay với tốc độ 2n vòng/phút * Hướng dẫn giải : Tần số dòng điện xoay chiều máy phát ra: f = Suất điện động cực đại máy phát ra: E0 = NBS = 2fNBS Điện áp hiệu dụng đặt vào đầu đoạn mạch: U = E = pn 60 E0 = fNBS Cảm kháng đoạn mạch: ZL = L = 2fL + Khi rôto máy quay với tốc độ n1 = n thì: f1 = U1 = f1NBS; ZL1 = 2f1L; I1 = U1 R  Z L21 =1 + Khi rôto máy quay với tốc độ n3 = 3n thì: f3 = Người viết: Chu Mạnh Hưng – Trường THPT Thanh Bình, Đồng Nai pn ; 60 (1) pn = 3f1; 60  Trang 46  Phương pháp giải số dạng tập nâng cao – Phần dòng điện xoay chiều Vật lý 12 U3 = f3NBS = 3U1; ZL3 = 2f3L = 3ZL1; I3 = U3 R  Z L23 = 3U1 R  9Z L21 = (2) R  Z L21 Từ (1) (2) suy ra: = R  9Z L21  ZL1 = R + Khi rôto máy quay với tốc độ n2 = 2n thì: f2 = pn = 2f1; 60 2R Ví dụ 5: Trong học thực hành, học sinh mắc nối tiếp quạt điện xoay chiều với điện trở R mắc hai đầu đoạn mạch vào điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng 380 V Biết quạt điện có giá trị định mức: 220 V - 88 W hoạt động công suất định mức độ lệch pha điện áp hai đầu quạt cường độ dòng điện qua φ, với cosφ = 0,8 Tính R để quạt chạy công suất định mức PQ UQ * Hướng dẫn giải :Ta có: PQ = UQIcos  I = = 0,5 A; ZQ = = 440 ; U Q cos  I U RQ = ZQcos = 352 ; Z = = 760 ; Z2 - Z Q2 = 384000 I (R + RQ)2 +(ZLQ - ZCQ)2 - (R Q2 + (ZLQ - ZCQ)2) = (R + RQ)2 - R Q2 = 384000  (R + RQ)2 = 384000 + R Q2 = 712,672  R = 712,67 – RQ = 360,67  361 () Ví dụ 6: Một động điện xoay chiều có điện trở dây 32 , mắc vào mạch có điện áp hiệu dụng 200 V sản công suất 43 W Biết hệ số công suất 0,9 Tính cường độ dòng điện chạy qua động 43 A (loại * Hướng dẫn giải :Ta có: I2r + Pđ = UIcos  32I2 - 180I + 43 =  I = công suất hao phí lớn, không phù hợp thực tế) I = 0,25 A (nhận) Ví dụ 7: Một động điện xoay chiều hoạt động bình thường với điện áp hiệu dụng 220 V sinh công suất học 170 W Biết động có hệ số công suất 0,85 công suất tỏa nhiệt dây quấn động 17 W Bỏ qua hao phí khác Tính cường độ dòng điện cực đại qua động Ptp * Hướng dẫn giải :Ta có: Ptp = Pci + Php = 187 W; Ptp = UIcos  I = = A; U cos  I0 = I = A ZL2 = 2f2L = 2ZL1 = Người viết: Chu Mạnh Hưng – Trường THPT Thanh Bình, Đồng Nai  Trang 47  Phương pháp giải số dạng tập nâng cao – Phần dòng điện xoay chiều Vật lý 12 IV HIỆU QUẢ CỦA ĐỀ TÀI Việc phân loại, đề phương pháp giải lựa chọn hệ thống tập thích hợp dựa sở khoa học chặt chẽ góp phần nâng cao chất lượng giải tập, nắm vững kiến thức học sinh Đặc biệt cần ý tới việc phát huy khả sáng tạo, tìm tòi, tích cực tự lực học sinh, áp đặt cách suy nghĩ giáo viên học sinh giải tập nêu Trong năm hoc 2014-2015 trình giảng dạy chương dòng điện xoay chiều tiết tập tiết tự chọn áp dụng chuyên đề đề tài thấy : việc nắm bắt dạng tập xử lý tập em nhanh hiệu Trong đề thi tuyển sinh ĐH CĐ năm gần có số câu trắc nghiệm định lượng dài khó nên nhiều thí sinh không làm kịp Để giúp em nhận dạng để giải nhanh số câu trắc nghiệm định lượng, đưa vào tài liệu số dạng tập xem với cách giải coi ngắn gọn (theo suy nghĩ chủ quan thân tôi) để đồng nghiệp em học sinh tham khảo Để đạt kết cao kỳ thi em học sinh nên giải nhiều đề luyện tập để rèn luyện kỷ nhận dạng từ đưa phương án tối ưu để giải nhanh xác câu V ĐỀ XUẤT,KHUYẾN NGHỊ KHẢ NĂNG ÁP DỤNG Tài liệu trình bày phần chương trình Vật Lý 12 Cách giải tập theo suy nghĩ chủ quan cho ngắn gọn chưa ngắn gọn chắn không tránh khỏi thiếu sót cách phân dạng cách giải tập minh họa Rất mong nhận nhận xét, góp ý quí đồng nghiệp để xây dựng tập tài liệu hoàn hảo Xin chân thành cảm ơn Người viết: Chu Mạnh Hưng – Trường THPT Thanh Bình, Đồng Nai  Trang 48  Phương pháp giải số dạng tập nâng cao – Phần dòng điện xoay chiều Vật lý 12 MỤC LỤC STT 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 NỘI DUNG TÊN ĐỀ TÀI LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI TỔ CHỨC THỰC HIỆN ĐỀ TÀI Cơ sở lý luận Nội dung biện pháp thực giải pháp đề tài MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU NỘI DUNG Dạng Từ thông , suất điện động Dạng Đại cương dòng điện xoay chiều Dạng Tìm số đại lượng loại đoạn mạch xoay chiều Dạng Viết biểu thức u(t) i(t) đoạn mạch xoay chiều Dạng Bài toán cực trị đoạn mạch xoay chiều Dạng Bài toán nhận biết thành phần đoạn mạch xoay chiều Dạng Dùng giãn đồ véc tơ để giải số toán đoạn mạch xoay chiều Dạng Cộng hưởng điện Dạng Bài toán độ lệch pha u(t) so với i(t) Dạng 10 Bài toán độ lệch pha u1 so với u2 Dạng 11 Tìm L để UL(Max) tìm C để UC(Max) Dạng 12 Tìm ω để UL(Max) UC(Max) Dạng 13 Bài toán với ω = ω1 ω = ω2 I1 = I2 Dạng 14 Bài toán với R = R1 R = R2 P1 = P2 Dạng 15 Bài toán tìm khoảng thời gian đèn sáng (hay tắt) chu kỳ Dạng 16 Máy biến áp – Truyền tải điện Dạng 17 Máy phát điện – Động điện HIỆU QUẢ CỦA ĐỀ TÀI ĐỀ XUẤT,KHUYẾN NGHỊ KHẢ NĂNG ÁP DỤNG Người viết: Chu Mạnh Hưng – Trường THPT Thanh Bình, Đồng Nai TRANG 1 1 4 12 16 23 25 28 30 31 33 36 38 39 40 41 43 46 46  Trang 49  Phương pháp giải số dạng tập nâng cao – Phần dòng điện xoay chiều Vật lý 12 TÀI LIỆU THAM KHẢO Vật lí 12 - Vũ Quang (chủ biên) - NXB GD - Năm 2011 Bài tập vật lí 12 - Vũ Quang (chủ biên) - NXB GD - Năm 2011 Phương pháp giải nhanh trắc nghiệm Vật lí - Phạm Đức Cường (chủ biên) NXB ĐH QG Hà Nội - Năm 2014 Vật lí 12 - Nâng cao - Vũ Thanh Khiết (chủ biên) - NXB GD - Năm 2011 Nội dung ôn tập môn Vật lí 12 - Nguyễn Trọng Sửu - NXB GD - Năm 2010 Tài liệu ôn tập trắc nghiệm khách quan Vật Lý 12 NXB trẻ Tác giả Hội Đồng Bộ Môn SGD TP HCM Nội dung ôn tập đề tự luyện môn Vật Lý 12 NXB GD Tác giả Nguyễn Trọng Sửu (chủ biên) Lê Thanh Sơn Bài tập nâng cao theo chuyên đề NXB GD Tác giả Vũ Văn Hùng (chủ biên) Các tài liệu truy cập trang web thuvienvatly.com violet.vn Tân Phú , tháng 04 năm 2015 Người thực Chu Mạnh Hưng Người viết: Chu Mạnh Hưng – Trường THPT Thanh Bình, Đồng Nai  Trang 50 [...]... dòng điện chạy qua đoạn mạch hoặc viết biểu thức điện áp giữa hai đầu một đoạn mạch ta tính giá trị cực đại của cường độ dòng điện hoặc điện áp cực đại tương ứng và góc lệch pha giữa điện áp và cường độ dòng điện rồi thay vào biểu thức tương ứng Người viết: Chu Mạnh Hưng – Trường THPT Thanh Bình, Đồng Nai  Trang 14  Phương pháp giải một số dạng bài tập cơ bản và nâng cao – Phần dòng điện xoay chiều. .. để đưa về dạng của bất đẳng thức Côsi hoặc dạng của tam thức bậc hai có chứa biến số để tìm cực trị Người viết: Chu Mạnh Hưng – Trường THPT Thanh Bình, Đồng Nai  Trang 18  Phương pháp giải một số dạng bài tập cơ bản và nâng cao – Phần dòng điện xoay chiều Vật lý 12 Sau khi giải các bài tập loại này ta có thể rút ra một số công thức sau để sử dụng khi cần giải nhanh các câu trắc nghiệm dạng này: U2... Nai  Trang 25  Phương pháp giải một số dạng bài tập cơ bản và nâng cao – Phần dòng điện xoay chiều Vật lý 12 Vì 0 <  <  ) nên đoạn mạch có cả điện trở thuần R Vậy đoạn mạch có R và C 2 Ví dụ 2: Đặt vào hai đầu đoạn mạch RLC một điện áp xoay chiều u = U0cost thì dòng điện chạy trong mạch là i = I0cos(t +  ) Có thể kết luận được chính xác gì 6 về điện trở thuần R, cảm kháng ZL và dung kháng ZC... (1) và (2)   02 = (12 +  22 ) 2 LC 2L 2 LC L 2 Ví dụ 16: Đặt điện áp xoay chiều u  U 2 cos100t (U không đổi, t tính bằng s)  02 vào hai đầu đoạn mạch mắc nối tiếp gồm điện trở thuần R, cuộn cảm thuần có độ tự Người viết: Chu Mạnh Hưng – Trường THPT Thanh Bình, Đồng Nai  Trang 24  Phương pháp giải một số dạng bài tập cơ bản và nâng cao – Phần dòng điện xoay chiều Vật lý 12 1 H và tụ điện có điện. .. Đồng Nai  Trang 20  Phương pháp giải một số dạng bài tập cơ bản và nâng cao – Phần dòng điện xoay chiều Vật lý 12 Ví dụ 6: Đặt điện áp u = 100 2 cost (V), có  thay đổi được vào hai đầu đoạn mạch gồm điện trở thuần R = 200 , cuộn cảm thuần có độ tự cảm L = điện có điện dung C = 104  25 H và tụ 36 F mắc nối tiếp Công suất tiêu thụ của đoạn mạch là 50 W Xác định tần số của dòng điện P U = I do đó... 6 2 H, điện trở thuần R = 100  và Ví dụ 10: Mạch RLC gồm cuộn thuần cảm có L = tụ điện có C = 10 4   F Khi trong mạch có dòng điện i = Người viết: Chu Mạnh Hưng – Trường THPT Thanh Bình, Đồng Nai 2 cost (A) chạy qua thì  Trang 17  Phương pháp giải một số dạng bài tập cơ bản và nâng cao – Phần dòng điện xoay chiều Vật lý 12 hệ số công suất của mạch là 2 Xác định tần số của dòng điện và viết... Phương pháp giải một số dạng bài tập cơ bản và nâng cao – Phần dòng điện xoay chiều Vật lý 12 vào hai đầu đoạn mạch AB Điều chỉnh điện dung của tụ đến giá trị C1 sao cho điện áp hai đầu đoạn mạch AB lệch pha  so với điện áp hai đầu đoạn mạch AM Tính 2 C1 * Hướng dẫn giải :Ta có: ZL = L = 100  Vì đoạn mạch AB có tụ điện nên điện áp uAB trể pha hơn điện áp uAN  AB - AN =...  Trang 11  Phương pháp giải một số dạng bài tập cơ bản và nâng cao – Phần dòng điện xoay chiều Vật lý 12 của biến trở thì công suất tiêu thụ trong đoạn mạch đều bằng 400 W Tính giá trị của U U 2 R2 U 2 R1 * Hướng dẫn giải : Ta có: P = 2 = 2  ZL = R1 R2 = 40  U = R2  Z L2 R1  Z L2 P( R12  Z L2 ) = 200 V R1 Ví dụ 11: Đặt điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng và tần số không đổi vào hai đầu đoạn... Trang 12  Phương pháp giải một số dạng bài tập cơ bản và nâng cao – Phần dòng điện xoay chiều Vật lý 12 * Hướng dẫn giải : Ta có: Z L 2 2 f 2 L   (2 f1)2 LC = 1 1 ZC 2 2 f 2C f 22 4 2  2 =  f2 = f1 3 f1 3 Z L1 2 f1L 6   (2 f1)2 LC  1 ZC1 8 2 f1C = 3 4 và Ví dụ 14: Một đoạn mạch AB gồm hai đoạn mạch AM và MB mắc nối tiếp Đoạn mạch AM gồm điện trở thuần R1 mắc nối tiếp với tụ điện có điện dung... là DẠNG 10: BÀI TOÁN ĐỘ LỆCH PHA CỦA u1 SO VỚI u2 Cách 1: Sử dụng giản đồ véctơ (p /pháp vẽ nối tiếp) Người viết: Chu Mạnh Hưng – Trường THPT Thanh Bình, Đồng Nai  Trang 32  Phương pháp giải một số dạng bài tập cơ bản và nâng cao – Phần dòng điện xoay chiều Vật lý 12 Phương pháp này HS rất ít sử dụng, tuy nhiên dùng giản đồ véctơ để giải các bài toán liên quan đến độ lệch pha rất hay và ngắn gọn hơn