CÔNG SUẤT CỦA DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU HỆ SỐ CÔNG SUẤT I / MỤC TIÊU :  Nắm được đặc điểm của công suất tức thời, công suất trung bình và khái niệm hệ số công suất.  Biết cách tính công suất của dòng điện xoay chiều. II / CHUẨN BỊ : 1 / Giáo viên : Đồng hồ điện 2 / Học sinh : Xem lại giản đồ vectơ của các bài 36 + 37 + 38 + 39, các biểu thức bài 40 và công thức lượng giác tích thành tổng. II / GỢI Ý VỀ TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY – HỌC : Hoạt động của học sinh Hoạt động của giáo viên Hoạt động 1 : HS : i = I o cost GV : Viết biểu thức cường độ dòng điện qua mạch ? GV : Viết biểu thức hiệu điện thế ở HS : u = U o cos( t +  ) HS : p = ui = U o I o cost.cos(t + ). HS : p = UIcos + UIcos(2t + ) Hoạt động 2 : HS : P = W t   HS : Công suất trung bình trong một chu kỳ . HS : UIcos HS : Bằng 0 HS : P = UIcos Hoạt động 3 : HS : Hệ số công suất. HS : Bằng 0 hai đầu đoạn mạch ? GV : Viết biểu thức công suất tức thời ? GV : Hướng dẫn học sinh biến đổi biểu thức công suất tức thời ? GV : GV thông báo định nghĩa công suất trung bình ? GV : So sánh các công suất trung bình tính trong thời gian t = T và tính trong thời gian t >> T ? GV : Giá trị trung bình của số hạng thứ nhất trong biểu thức ? GV : Giá trị trung bình của số hạng thứ hai trong biểu thức ? GV : Công suất của dòng điện xoay chiều trong mạch ? GV : Giới thiệu ý nghĩa vật lý của cos ? HS : Bằng 0 HS : cos = R Z HS : cos = 1 GV : Đối với đoạn mạch chỉ có cuộn cảm thì cos có giá trị như thế nào ? GV : Đối với đoạn mạch chỉ có tụ điện thì cos có giá trị như thế nào ? GV : Viết biểu thức xác định hệ số công suất cos ? GV : Đối với đoạn mạch RLC xảy ra hiện tượng cộng hưởng thì cos có giá trị như thế nào ? IV / NỘI DUNG : 1. Công suất tức thời Xét một đoạn mạch xoay chiều có dòng điện i = I o cost chạy qua. Hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch u = U o cos(t + ). Công suất tức thời : p = ui = U o I o cost.cos(t + ). Thay U o = U 2 , I o = I 2 p = UIcos + UIcos(2t + ) (41.1) 2. Công suất trung bình Công suất trung bình của dòng điện tính trong một khoảng thời gian t. P = W t   (41.2) Nếu t = T thì P là công suất trung bình trong một chu kì. Nếu t >> T thì công suất trung bình tính được cũng bằng công suất trung bình trong một chu kì. Để tính công suất P, ta hãy tính giá trị trung bình của từng số hạng trong vế phải của biểu thức (41.1). Số hạng thứ nhất không phụ thuộc thời gian nên sau khi lấy trung bình vẫn có giá trị không đổi, đó là UIcos. Số hạng thứ hai là hàm tuần hoàn dạng sin của thời gian với chu kì T’ = 2 T , nên giá trị trung bình của nó trong thời gian T sẽ bằng không. Công suất của dòng điện xoay chiều P = UIcos (41.3) 3. Hệ số công suất Đối với đoạn mạch chỉ có cuộn cảm thuần 2          , hoặc chỉ có tụ điện 2           , thì cos = 0, công suất P = 0. Các đoạn mạch này không tiêu thụ điện năng. Đối với đoạn mạch RLC nối tiếp cos = 2 RI RI UI ZI  cos = R Z (41.4) Nếu trong đoạn mạch xảy ra cộng hưởng hoặc đoạn mạch chỉ có điện trở thuần thì  = 0, cos = 1. Với cùng một hiệu điện thế U và cường độ dòng điện I, nếu đoạn mạch có cos càng lớn thì công suất của dòng điện càng lớn. Nếu cos nhỏ, để công suất cũng vẫn bằng P, hiệu điện thế là U thì cường độ dòng điện I = cos P U  phải có giá trị lớn. Khi đó dây dẫn phải làm to hơn, hao phí vì nhiệt tỏa ra trên dây dẫn lớn hơn. Đó là điều ta cần tránh. V / CỦNG CỐ VÀ DẶN DÒ : Trả lời câu hỏi 1, 2, 3 và làm bài tập 1, 2 Xem bài 42 Ng­êi­thùc­hiƯn: GV:Nguyễn­Đình­Dũng­ Tổ:­Lý-Hoá Trường­THCS­&­THPT­ Nguyễn­Du­ ­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­Bảo­Lộc Kiểm Tra Bài Cũ Câu­1:­Hãy­nêu­công­thức­tính­ độ­lệch­pha­giữa­điện­áp­và­ dòng­điện­trong­mạch­RLC­mắc­ nối­tiếp.­ Z L − ZC tan ϕ = R Z L − ZC tan ϕ = R Câu­2:­Hãy­nêu­các­nhận­xét­ về­độ­lệch­pha­giữa­điện­áp­ hai­đầu­đoạn­mạch­và­dòng­ điện­trong­mạch­RLC +Nếu­ZL>ZC:­thì­­u­sớm­pha­hơn­i +Nếu­ZL Hệ­số­công­suất­của­đoạn­ mạch­xoay­chiều­bằng­0­trong­ trường­hợp­nào­sau­đây? A)­Đoạn­mạch­chỉ­có­điện­trở­ thuần.­ B)­Đoạn­mạch­chỉ­có­cuộn­cảm C)­Đoạn­mạch­chỉ­có­tụ­điện D)­Đoạn­mạch­có­tụ­điện­và­ cuộn­cảm Xin­Chào­ Hẹn­Gặp­Lại CÔNG SUẤT CỦA DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU HỆ SỐ CÔNG SUẤT I- MỤC TIÊU  Hiểu ý nghĩa và phân biệt được công suất toàn phần, công suất tức thời, công suất trong bình và công suất tiêu thụ trong mạch điện xoay chiều.  Hiểu ý nghĩa của hệ số công suất cos.  Biết cách tính công suất và các đại lượng liên quan. II- CHUẨN BỊ Giáo viên Tranh vẽ phóng to Hình 23.1. Hình 23.1 Thí nghiệm về công suất Học sinh Ôn lại cách tính công suất của dòng điện không đổi, cách tính các giá trị trung bình. III- GỢI Ý VỀ TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY – HỌC 1. Để đặt vấn đề cho bài học, phần mở bài có đưa ra một TN mà nếu tính toán theo công thức đã học ở phần dòng điện không đổi thì sẽ thấy một nghi vấn. GV có thể đưa ra sơ đồ này (có ghi rõ số liệu) rồi yêu cầu hai HS tính theo hai công thức đã học P = UI và P = RI 2 rồi so sánh. Nếu có thể làm TN thì HS rất dễ phát hiện điện trở R bị nóng còn cuộn dây L (kích thước lớn hơn) hầu như không nóng. Kết quả này sẽ càng khắc sâu nghi vấn cần giải quyết. 2. Để giải quyết vấn đề trên, SGK đã trình bày ngay cách tính giá trị trung bình của công suất. Việc này có thể hơi đột ngột với HS. Vì vậy, khi định hướng cho HS giải quyết nghi vấn trên, GV nên giải thích vì sao lại làm như vậy. Lí do chủ yếu là không thể có một giá trị xác định về I hay U của dòng điện xoay chiều mà chỉ có thể có các giá trị tức thời luôn biến đổi không thể đo lường được. Với HS ban KHXH, không yêu cầu trình bày quá sâu về toán học khi đưa ra biểu thức công suất trung bình. 3. Làm thế nào để HS hiểu rõ ý nghĩa của hệ số cos là một băn khoăn của GV, nhiều GV đã có các giải pháp hữu ích. Ví dụ như so sánh công thức P = UIcos với công thức A =FScos (công cơ học) ta có thể phát hiện nhiều ý nghĩa tương tự. MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU I- MỤC TIÊU  Giải thích được vì sao khung dây quay đều trong từ trường thì có thể tạo ra dòng điện xoay chiều, chứng minh được bằng toán học.  Hiểu nguyên tắc hoạt động của máy phát điện một pha và ba pha. II- CHUẨN BỊ Bài này mở đầu cho phần các ứng dụng của dòng điện xoay chiều trong thực tế. Vì vậy, cách dạy và học cũng cần sát thực tế, tuyệt đối không dạy chay. Giáo viên - Mô hình khung dây quay trong từ trường như Hình vẽ 24.1 * SGK. - Tranh vẽ phóng to Hình 24.2 * và 24.5 * SGK. - Tranh vẽ Hình 24.3, 24.4 SGK. - Máy phát điện ba pha trong phòng thí nghiệm như Hình 24.6 và 24.7 SGK. Học sinh - Nguyên tắc hoạt động của máy phát điện (ôn lại lớp 9). - Từ thông, định luật cảm ứng điện từ. - Phép tính đạo hàm của hàm số lượng giác. - Quy tắc bàn tay phải. - Cách vẽ đồ thị dạng sin, biểu diễn pha trên đồ thị. Hình 24.1 Đồ thị suất điện động ứng với các vị trí của khung. III- GỢI Ý VỀ TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY – HỌC 1. Có thể nêu vấn đề bằng nhiều cách, ví dụ như : - Đưa ra một máy phát điện xoay chiều đơn giản có tải là hai đèn LED mắc song song ngược chiều rồi nối tiếp với một điện trở. Quay nhẹ và chậm sẽ thấy hai LED sáng tối luân phiên ngược nhau. HS sẽ thắc mắc vì sao như vậy. Đưa ra Hình 24.1 SGK để gợi ý HS thảo luận. - Cũng có thể đặt ngay vấn đề là ta đã khảo sát nhiều về dòng điện xoay chiều nhưng vẫn chưa biết cách tạo ra nó, tại sao nó lại có dạng sin. Đó là các vấn đề sẽ giải quyết trong bài này. 2. Khi tổ chức cho HS thảo luận để giải quyết vấn đề trên, nên lưu ý đến hai giải pháp.  Một là phân tích định tính trên mô hình và Hình 24.1 và 24.2 SGK.  Hai BÀI 41 : CÔNG SUẤT CỦA DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU HỆ SỐ CÔNG SUẤT I / MỤC TIÊU :  Nắm được đặc điểm của công suất tức thời, công suất trung bình và khái niệm hệ số công suất.  Biết cách tính công suất của dòng điện xoay chiều. II / CHUẨN BỊ : 1 / Giáo viên : Đồng hồ điện 2 / Học sinh : Xem lại giản đồ vectơ của các bài 36 + 37 + 38 + 39, các biểu thức bài 40 và công thức lượng giác tích thành tổng. II / GỢI Ý VỀ TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY – HỌC : Hoạt động của học sinh Hoạt động của giáo viên Hoạt động 1 : HS : i = I o cost GV : Viết biểu thức cường độ dòng điện qua mạch ? GV : Viết biểu thức hiệu điện thế ở HS : u = U o cos( t +  ) HS : p = ui = U o I o cost.cos(t + ). HS : p = UIcos + UIcos(2t + ) Hoạt động 2 : HS : P = W t   HS : Công suất trung bình trong một chu kỳ . HS : UIcos HS : Bằng 0 HS : P = UIcos Hoạt động 3 : HS : Hệ số công suất. HS : Bằng 0 hai đầu đoạn mạch ? GV : Viết biểu thức công suất tức thời ? GV : Hướng dẫn học sinh biến đổi biểu thức công suất tức thời ? GV : GV thông báo định nghĩa công suất trung bình ? GV : So sánh các công suất trung bình tính trong thời gian t = T và tính trong thời gian t >> T ? GV : Giá trị trung bình của số hạng thứ nhất trong biểu thức ? GV : Giá trị trung bình của số hạng thứ hai trong biểu thức ? GV : Công suất của dòng điện xoay chiều trong mạch ? GV : Giới thiệu ý nghĩa vật lý của cos ? HS : Bằng 0 HS : cos = R Z HS : cos = 1 GV : Đối với đoạn mạch chỉ có cuộn cảm thì cos có giá trị như thế nào ? GV : Đối với đoạn mạch chỉ có tụ điện thì cos có giá trị như thế nào ? GV : Viết biểu thức xác định hệ số công suất cos ? GV : Đối với đoạn mạch RLC xảy ra hiện tượng cộng hưởng thì cos có giá trị như thế nào ? IV / NỘI DUNG : 1. Công suất tức thời Xét một đoạn mạch xoay chiều có dòng điện i = I o cost chạy qua. Hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch u = U o cos(t + ). Công suất tức thời : p = ui = U o I o cost.cos(t + ). Thay U o = U 2 , I o = I 2 p = UIcos + UIcos(2t + ) (41.1) 2. Công suất trung bình Công suất trung bình của dòng điện tính trong một khoảng thời gian t. P = W t   (41.2) Nếu t = T thì P là công suất trung bình trong một chu kì. Nếu t >> T thì công suất trung bình tính được cũng bằng công suất trung bình trong một chu kì. Để tính công suất P, ta hãy tính giá trị trung bình của từng số hạng trong vế phải của biểu thức (41.1). Số hạng thứ nhất không phụ thuộc thời gian nên sau khi lấy trung bình vẫn có giá trị không đổi, đó là UIcos. Số hạng thứ hai là hàm tuần hoàn dạng sin của thời gian với chu kì T’ = 2 T , nên giá trị trung bình của nó trong thời gian T sẽ bằng không. Công suất của dòng điện xoay chiều P = UIcos (41.3) 3. Hệ số công suất Đối với đoạn mạch chỉ có cuộn cảm thuần 2          , hoặc chỉ có tụ điện 2           , thì cos = 0, công suất P = 0. Các đoạn mạch này không tiêu thụ điện năng. Đối với đoạn mạch RLC nối tiếp cos = 2 RI RI UI ZI  cos = R Z (41.4) Nếu trong đoạn mạch xảy ra cộng hưởng hoặc đoạn mạch chỉ có điện trở thuần thì  = 0, cos = 1. Với cùng một hiệu điện thế U và cường độ dòng điện I, nếu đoạn mạch có cos càng lớn thì BÀI 41 : CÔNG SUẤT CỦA DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU HỆ SỐ CÔNG SUẤT I / MỤC TIÊU :  Nắm được đặc điểm của công suất tức thời, công suất trung bình và khái niệm hệ số công suất.  Biết cách tính công suất của dòng điện xoay chiều. II / CHUẨN BỊ : 1 / Giáo viên : Đồng hồ điện 2 / Học sinh : Xem lại giản đồ vectơ của các bài 36 + 37 + 38 + 39, các biểu thức bài 40 và công thức lượng giác tích thành tổng. II / GỢI Ý VỀ TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY – HỌC : Hoạt động của học sinh Hoạt động của giáo viên Hoạt động 1 : HS : i = I o cost HS : u = U o cos( t +  ) GV : Viết biểu thức cường độ dòng điện qua mạch ? GV : Viết biểu thức hiệu điện thế ở hai đầu đoạn mạch ? GV : Viết biểu thức công suất tức thời HS : p = ui = U o I o cost.cos(t + ). HS : p = UIcos + UIcos(2t + ) Hoạt động 2 : HS : P = W t   HS : Công suất trung bình trong một chu kỳ . HS : UIcos HS : Bằng 0 HS : P = UIcos Hoạt động 3 : HS : Hệ số công suất. HS : Bằng 0 HS : Bằng 0 ? GV : Hướng dẫn học sinh biến đổi biểu thức công suất tức thời ? GV : GV thông báo định nghĩa công suất trung bình ? GV : So sánh các công suất trung bình tính trong thời gian t = T và tính trong thời gian t >> T ? GV : Giá trị trung bình của số hạng thứ nhất trong biểu thức ? GV : Giá trị trung bình của số hạng thứ hai trong biểu thức ? GV : Công suất của dòng điện xoay chiều trong mạch ? GV : Giới thiệu ý nghĩa vật lý của cos ? GV : Đối với đoạn mạch chỉ có cuộn cảm thì cos có giá trị như thế nào ? GV : Đối với đoạn mạch chỉ có tụ điện HS : cos = R Z HS : cos = 1 thì cos có giá trị như thế nào ? GV : Viết biểu thức xác định hệ số công suất cos ? GV : Đối với đoạn mạch RLC xảy ra hiện tượng cộng hưởng thì cos có giá trị như thế nào ? IV / NỘI DUNG : 1. Công suất tức thời Xét một đoạn mạch xoay chiều có dòng điện i = I o cost chạy qua. Hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch u = U o cos(t + ). Công suất tức thời : p = ui = U o I o cost.cos(t + ). Thay U o = U 2 , I o = I 2 p = UIcos + UIcos(2t + ) (41.1) 2. Công suất trung bình Công suất trung bình của dòng điện tính trong một khoảng thời gian t. P = W t   (41.2) Nếu t = T thì P là công suất trung bình trong một chu kì. Nếu t >> T thì công suất trung bình tính được cũng bằng công suất trung bình trong một chu kì. Để tính công suất P, ta hãy tính giá trị trung bình của từng số hạng trong vế phải của biểu thức (41.1). Số hạng thứ nhất không phụ thuộc thời gian nên sau khi lấy trung bình vẫn có giá trị không đổi, đó là UIcos. Số hạng thứ hai là hàm tuần hoàn dạng sin của thời gian với chu kì T’ = 2 T , nên giá trị trung bình của nó trong thời gian T sẽ bằng không. Công suất của dòng điện xoay chiều P = UIcos (41.3) 3. Hệ số công suất Đối với đoạn mạch chỉ có cuộn cảm thuần 2          , hoặc chỉ có tụ điện 2           , thì cos = 0, công suất P = 0. Các đoạn mạch này không tiêu thụ điện năng. Đối với đoạn mạch RLC nối tiếp cos = 2 RI RI UI ZI  cos = R Z (41.4) Nếu trong đoạn mạch xảy ra cộng hưởng hoặc đoạn mạch chỉ có điện trở thuần thì  = 0, cos = 1. Với cùng một hiệu điện thế U và cường độ dòng điện I, nếu đoạn mạch có cos càng lớn thì BÀI 41 : CÔNG SUẤT CỦA DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU HỆ SỐ CÔNG SUẤT I / MỤC TIÊU :  Nắm được đặc điểm của công suất tức thời, công suất trung bình và khái niệm hệ số công suất.  Biết cách tính công suất của dòng điện xoay chiều. II / CHUẨN BỊ : 1 / Giáo viên : Đồng hồ điện 2 / Học sinh : Xem lại giản đồ vectơ của các bài 36 + 37 + 38 + 39, các biểu thức bài 40 và công thức lượng giác tích thành tổng. II / GỢI Ý VỀ TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY – HỌC : Hoạt động của học sinh Hoạt động của giáo viên Hoạt động 1 : HS : i = I o cost GV : Viết biểu thức cường độ dòng điện qua mạch ? GV : Viết biểu thức hiệu điện thế ở hai HS : u = U o cos(  t +  ) HS : p = ui = U o I o cost.cos(t + ). HS : p = UIcos + UIcos(2t + ) Hoạt động 2 : HS : P = W t   HS : Công suất trung bình trong một chu kỳ . HS : UIcos HS : Bằng 0 HS : P = UIcos Hoạt động 3 : HS : Hệ số công suất. HS : Bằng 0 đầu đoạn mạch ? GV : Viết biểu thức công suất tức thời ? GV : Hướng dẫn học sinh biến đổi biểu thức công suất tức thời ? GV : GV thông báo định nghĩa công suất trung bình ? GV : So sánh các công suất trung bình tính trong thời gian t = T và tính trong thời gian t >> T ? GV : Giá trị trung bình của số hạng thứ nhất trong biểu thức ? GV : Giá trị trung bình của số hạng thứ hai trong biểu thức ? GV : Công suất của dòng điện xoay chiều trong mạch ? GV : Giới thiệu ý nghĩa vật lý của cos ? GV : Đối với đoạn mạch chỉ có cuộn HS : Bằng 0 HS : cos = R Z HS : cos = 1 cảm thì cos  có giá trị như thế nào ? GV : Đối với đoạn mạch chỉ có tụ điện thì cos có giá trị như thế nào ? GV : Viết biểu thức xác định hệ số công suất cos ? GV : Đối với đoạn mạch RLC xảy ra hiện tượng cộng hưởng thì cos có giá trị như thế nào ? IV / NỘI DUNG : 1. Công suất tức thời Xét một đoạn mạch xoay chiều có dòng điện i = I o cost chạy qua. Hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch u = U o cos(t + ). Công suất tức thời : p = ui = U o I o cost.cos(t + ). Thay U o = U 2 , I o = I 2 p = UIcos + UIcos(2t + ) (41.1) 2. Công suất trung bình Công suất trung bình của dòng điện tính trong một khoảng thời gian t. P = W t   (41.2) Nếu t = T thì P là công suất trung bình trong một chu kì. Nếu t >> T thì công suất trung bình tính được cũng bằng công suất trung bình trong một chu kì. Để tính công suất P, ta hãy tính giá trị trung bình của từng số hạng trong vế phải của biểu thức (41.1). Số hạng thứ nhất không phụ thuộc thời gian nên sau khi lấy trung bình vẫn có giá trị không đổi, đó là UIcos. Số hạng thứ hai là hàm tuần hoàn dạng sin của thời gian với chu kì T’ = 2 T , nên giá trị trung bình của nó trong thời gian T sẽ bằng không. Công suất của dòng điện xoay chiều P = UIcos (41.3) 3. Hệ số công suất Đối với đoạn mạch chỉ có cuộn cảm thuần 2          , hoặc chỉ có tụ điện 2           , thì cos = 0, công suất P = 0. Các đoạn mạch này không tiêu thụ điện năng. Đối với đoạn mạch RLC nối tiếp cos = 2 RI RI UI ZI  cos = R Z (41.4) Nếu trong đoạn mạch xảy ra cộng hưởng hoặc đoạn mạch chỉ có điện trở thuần thì  = 0, cos = 1. Với cùng một hiệu điện thế U và cường độ dòng điện I, nếu đoạn mạch có cos càng lớn thì ... thời­gian­t cos ϕ ? ­III .Điện năng­tiêu­thụ của mạch­ điện: W = P t (3) IV .Hệ số công suất: 1 .Hệ số công suất của mạch­RLC­ nối­tiếp: Hệ số công suất mạch RLC nối tiếp xác đònh công thức Hãynào? vẽ... W = P t Công suất dòng điện xoay chiều Điện tiêucông thụ xác đònh thứcmạch nào ?điện xoay chiều thời gian t xác đònh công thức nào? P = UI cos ϕ = R.I W = P t ϕ? UR R Hệ suất cos số = công= iện... ϕ Công suất tiêu thụ trung bình thiết bò điện nhà máy công nghiệp xác đònh công thức nào? I=? 2.Tầm­quan­trọng của hệ số công suất trong­quá­trình­cung­ cấp­và­sử­dụng điện năng: ­­­ Công suất tiêu­thụ của các­thiết­