Bài giảng Vật lí Lớp 12 - Bài 13: Các mạch điện xoay chiều (Bản chuẩn kĩ năng)

TIẾT 22 . 
BÀI 13. 
CÁC MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU 
NHIỆT LIỆT CHÀO MỪNG CÁC QUÝ THẦY CÔ 
VÀ TOÀN THỂ CÁC EM HỌC SINH! 
TIẾT 22 - BÀI 13 
KIỂM TRA BÀI CŨ 
 Viết biểu thức dòng điện có biên độ 10A, tần số 50Hz và có pha ban đầu bằng 0. 
CÁC MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU 
 Viết biểu thức hiệu cường độ dòng điện xoay chiều , giải thích ý nghĩa của các đại lượng . 
Viết biểu thức hiệu điện thế có biên độ 200V, cùng tần số với dòng điện , lần lượt cùng pha , sớm pha vuông góc , trễ pha vuông góc với dòng điện . 
TIẾT 22 - BÀI 13 
CÁC MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU 
Các thiết bị tiêu thụ điện có rất nhiêu loại . Có thiết bị chỉ có tác dụng tỏa nhiệt như ấm đun nước , bàn là , bóng đèn dây tóc . 
Có loại thì có có tác dụng sinh ra từ trường như máy biến áp , chấn lưu đèn ống ,  
Những thiết bị này liệt vào hàng điện trở thuần 
Có loại có tác dụng tích điện . 
Những thiết bị này gọi chung là cuộn cảm 
Đó là những chiếc tụ điện . 
Như vậy các thiết bị tiêu thụ điện mặc dù có rất nhiều nhưng có thể được phân thành ba loại : Điện trở , tụ điện , cuộn cảm . 
* Độ lệch pha giữa điện áp và dòng điện trong đoạn mạch xoay chiều 
TIẾT 22 - BÀI 13 
CÁC MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU 
+ Độ lệch pha giữa điện áp và dòng điện : 
+ Biểu thức dòng điện : 
+ Biểu thức điện áp : 
Mạch tiêu thụ 
 
u 
i 
Chú ý: Đại lượng được ký hiệu là  trong mạch điện xoay chiều phải được hiểu là  
I. MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU CHỈ CÓ ĐIỆN TRỞ 
 
U 
i 
R 
Điện áp hai đầu đoạn mạch : 
Cường độ dòng điện trong mạch : 
* Kết luận về đoạn mạch xoay chiều chỉ chứa điện trở 
(1) Quan hệ giữa điện áp và cường độ dòng điện 
+ Biện độ : 
+ Pha : 
(2) Định luật Ohm: 
hay 
u r cùng pha với i 
hay 
hay 
(3) Giản đồ vector 
? Hãy cho biết mối quan hệ giữa điện áp giữa hai bản tụ điện và cường độ dòng điện trong mạch . 
II. MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU CHỈ CÓ TỤ ĐIỆN 
1. Thí nghiệm 
+ NX TN1: Mạch của nguồn điện không đổi , không có dòng điện . Dòng điện không đổi không qua được tụ điện 
* Kết luận : Dòng điện xoay chiều có thể tồn tại trong mạch chứa tụ điện . 
+ NX TN2: Mạch của nguồn xoay chiều có dòng điện , Dòng điện xoay chiều có qua được tụ điện và có bị cản trở 
 
C 
C 
Đ 
Đ 
u 
E 
Đ 
? Hãy nhận xét về tác dụng của tụ điện đối với dòng điện không đổi và dòng điện xoay chiều 
? Hãy nhận xét về quan hệ giữa điện áp và cường độ dòng điện trong đoạn mạch chỉ chứa tụ điện ! 
II. MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU CHỈ CÓ TỤ ĐIỆN 
2. Khảo sát mạch điện xoay chiều chỉ chứa tụ điện 
+ Điện áp giữa hai bản tụ điện : 
+ Cường độ dòng điện trong mạch 
+ Điện tích của tụ điện : 
 
C 
u 
i 
với 
* Kết luận về mạch điện xoay chiều chỉ chứa tụ điện : 
+ Pha : Điện áp giữa hai bản tụ trễ pha /2 so với cường độ dòng điện 
+ Biên độ : I 0 = CU 0 
* Định luật Ohm cho đoạn mạch chỉ chứa tụ điện : 
Từ công thức : I 0 = CU 0 , ta có : I= CU  
=q’ 
Với 
* Giản đồ vector cho đoạn mạch chỉ chứa tụ điện 
Gọi là dung kháng 
? Hãy biểu diễn giản đồ vector cho đoạn mạch chỉ chứa tụ điện 
II. MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU CHỈ CÓ TỤ ĐIỆN 
 
C 
u 
i 
3. Ý nghĩa của dung kháng : 
+ Dung kháng đặc trưng cho tính cản trở dòng xoay chiều của tụ điện . Dòng điện có tần số càng cao thì dung kháng cảng giảm , càng dễ đi qua. 
+ Gây ra sự chậm pha /2 của điện áp so với cường độ dòng điện 
* Biểu thức : 
* Ý nghĩa 
CỦNG CỐ 
* Kết luận về đoạn mạch chỉ chứa điện trở thuần 
? Hãy cho biết các vấn đề liên quan đến đoạn mạch chỉ chứa điện trở thuần ! 
(1) Quan hệ giữa điện áp và cường độ dòng điện 
+ Biện độ : 
+ Pha : 
(2) Định luật Ohm: 
hay 
u r cùng pha với i 
hay 
hay 
(3) Giản đồ vector 
CỦNG CỐ 
* Kết luận về đoạn mạch chỉ chứa tụ điện 
? Hãy cho biết các vấn đề liên quan đến đoạn mạch chỉ chứa tụ điện ! 
+ Pha : Điện áp giữa hai bản tụ trễ pha /2 so với cường độ dòng điện 
+ Biên độ : I 0 = CU 0 
* Định luật Ohm cho đoạn mạch chỉ chứa tụ điện : 
Với 
* Giản đồ vector cho đoạn mạch chỉ chứa tụ điện 
Gọi là dung kháng 
+ Dung kháng đặc trưng cho tính cản trở dòng xoay chiều của tụ điện . Dòng điện có tần số càng cao thì dung kháng cảng giảm , càng dễ đi qua. 
+ Gây ra sự chậm pha /2 của điện áp so với cường độ dòng điện 
* Ý nghĩa 
TIẾT 23 . 
BÀI 13. 
CÁC MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU (t2) 
NHIỆT LIỆT CHÀO MỪNG CÁC QUÝ THẦY CÔ 
VÀ TOÀN THỂ CÁC EM HỌC SINH! 
CÂU HỎI 
+ Nhận xét về tác dụng của tụ điện đối với dòng điện không đổi và dòng điện xoay chiều ! 
+ Trình bày mối quan hệ giữa điện áp và cường độ dòng điện trong đoạn mạch xoay chiều chỉ chứa tụ điện ! 
+ Viết biểu thức dung kháng của tụ điện và biểu thức định luật Ohm cho đoạn mạch xoay chiều chỉ chứa tụ điện ! 
III. MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU CHỈ CÓ CUỘN THUẦN CẢM CẢM 
1. Thí nghiệm 
+ NX TN1: Đối với nguồn điện không đổi : hai bóng đèn sáng như nhau , như vậy cuộn cảm cho dòng điện không đổi đi qua và không cản trở dòng không đổi 
+ NX TN2: Đối với nguồn điện Xoay chiều , mạch có cuộn cảm , đèn sáng yếu hơn . Như vậy cuộn cảm cho dòng xoay chiều đi qua có cản trở 
 
E 
L 
Đ’ 
L 
Đ 
Đ’ 
Đ 
u 
III. MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU CHỈ CÓ CUỘN CẢM 
2. Khảo sát mạch điện xoay chiều chỉ chứa cuộn cảm 
+ Cường độ dòng điện trong mạch : 
+ Suất điện động tự cảm : 
+ Điện áp hai đầu cuộn cảm : 
* Kết luận về đoạn mạch xoay chiều chỉ chứa cuộn cảm 
+ Biện độ : 
+ Pha : Điện áp nhanh pha /2 so với cường độ đòng điện . 
* Định luật Ohm cho đoạn mạch chỉ chứa cuộn cảm 
* Giản đồ vector cho đoạn mạch chỉ chứa cuộn cảm : 
* Từ biểu thức : 
Ta có : 
Với : 
Gọi là cảm kháng 
 
L 
i 
u 
? Hãy nhận xét về quan hệ giữa điện áp và cường độ dòng điện trong đoạn mạch chỉ chứa cuộn thuần cảm ! 
? Hãy biểu diễn giản đồ vector cho đoạn mạch chỉ chứa tụ điện 
III. MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU CHỈ CÓ CUỘN CẢM 
3. Ý nghĩa của cảm kháng 
 
* Ý nghĩa : 
* Biểu tức cảm kháng : 
+ Đặc trưng cho tính chất cản trở dòng điện xoay chiều của cuộn cảm 
	 Dòng điện có tần số càng cao thì cảm kháng càng lớn , tức là càng khó đi qua. 
+ Gây ra cho điện áp sớm pha /2 so với cường độ dòng điện 
CỦNG CỐ 
* Kết luận về đoạn mạch chỉ chứa cuộn cảm 
? Hãy cho biết các vấn đề liên quan đến đoạn mạch chỉ chứa cuộn cảm ! 
+ Biện độ : 
+ Pha : Điện áp nhanh pha /2 so với cường độ đòng điện . 
* Định luật Ohm cho đoạn mạch chỉ chứa cuộn cảm 
* Giản đồ vector cho đoạn mạch chỉ chứa cuộn cảm : 
Với : 
Gọi là cảm kháng 
* Ý nghĩa : 
+ Đặc trưng cho tính chất cản trở dòng điện xoay chiều của cuộn cảm 
	 Dòng điện có tần số càng cao thì cảm kháng càng lớn , tức là càng khó đi qua. 
+ Gây ra cho điện áp sớm pha /2 so với cường độ dòng điện