Bài giảng Vật lí Lớp 12 - Bài 13: Các mạch điện xoay chiều - Phạm Thị Mai

KÍNH CHÀO QUÍ THẦY CÔ 
ĐẾN DỰ GIỜ THĂM LỚP 
 Tiết 23 - Bài 13: 
CÁC MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU 
Giáo viên: Phạm Thị Mai 
Tổ: Vật lý - Công nghệ - Tin học 
KIỂM TRA BÀI CŨ 
 Viết biểu thức dòng điện có cường độ hiệu dụng 5A, tần số 50Hz và có pha ban đầu bằng 0. 
 Viết biểu thức cường độ dòng điện xoay chiều tổng quát, gọi tên của các đại lượng. 
TIẾT 23 - BÀI 13 
CÁC MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU 
 Viết biểu thức định luật Ôm đối với dòng không đổi cho đoạn mạch điện trở . 
TIẾT 23 - BÀI 13 
CÁC MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU 
L 
R 
C 
* Quan h ệ giữa điện áp và dòng điện trong đoạn mạch xoay chiều 
TIẾT 23 - 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  
u sớm pha so với i 
u trễ pha so với i 
u cùng pha với i 
Nếu: 
TIẾT 23 - 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 
Tổng quát 
I. MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU CHỈ CÓ ĐIỆN TRỞ 
 
U 
i 
R 
a)Quan hệ giữa điện áp và dòng điện 
 ? Kết luận về pha giữa u R (u) và i trong đoạn mạch xoay chiều chỉ chứa điện trở. 
c) Pha: 
b) Định luật Ô m: 
u R cùng pha với i 
? Phát biểu định luật Ô m đối với mạch điện xoay chiều thuần điện trở. 
II. MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU CHỈ CÓ TỤ ĐIỆN 
 c) Pha : Cường độ dòng điện sớm pha /2 so với điện áp hai đầu tụ 
 (Điện áp giữa hai bản tụ trễ pha /2 so với cường độ dòng điện) 
 
C 
u 
i 
Z C gọi là dung kháng của tụ 
a)Quan hệ giữa điện áp và dòng điện : 
b) Định luật Ô m: 
2.Mạch điện xoay chiều chỉ chứa tụ điện 
II. MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU CHỈ CÓ TỤ ĐIỆN 
2.Mạch điện xoay chiều chỉ chứa tụ điện 
VD: 
Tính Z C ? 
Tính I? 
Viết biểu thức i? 
 
C 
u 
i 
II. MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU CHỈ CÓ TỤ ĐIỆN 
3. Ý nghĩa của dung kháng: 
+ Dung kháng đặc trưng cho tính cản trở dòng xoay chiều của tụ điện. 
 Tụ có C càng lớn thì Z C càng nhỏ và dòng xoay chiều càng ít bị cản trở 
* Biểu thức: 
* Ý nghĩa 
 
C 
u 
i 
+Dung kháng có tác dụng làm cho i sớm pha /2 so với u 
Đối với dòng không đổi: Z C =∞ nên dòng không đổi không đi qua được tụ 
Dòng điện có tần số càng cao thì dung kháng càng giảm, càng dễ đi qua tụ. 
III. MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU CHỈ CÓ CUỘN CẢM THUẦN 
2. Mạch điện xoay chiều chỉ chứa cuộn cảm thuần (r=0) 
a) Quan hệ giữa điện áp và dòng điện : 
c) Pha: Cường độ dòng điện trễ pha / 2 với điện áp hay điện áp sớm pha / 2 so với cường độ đòng điện. 
b) Định luật Ôm 
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! 
III. MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU CHỈ CÓ CUỘN CẢM thuần 
3. Ý nghĩa của cảm kháng 
 
* Ý nghĩa: 
* Biểu thức cảm kháng: 
	Dòng điện có tần số càng cao thì cảm kháng càng lớn, tức là càng khó đi qua. 
 Cuộn cảm có L càng lớn thì cảm kháng càng lớn hay cản trở nhiều đối với dòng xoay chiều 
+ Cảm kháng có tác dụng làm cho i trễ pha /2 so với u 
+ Đặc trưng cho tính chất cản trở dòng điện xoay chiều của cuộn cảm 
Đối với dòng điện không đổi: 
 Z L =0 
VD: 
Tính Z L ? 
Tính I? 
Viết biểu thức i? 
III. MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU CHỈ CÓ CUỘN CẢM thuần 
 
I. MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU CHỈ CÓ ĐIỆN TRỞ 
 
U 
i 
R 
R 
A 
ε 
A 
i 
Nhận xét: Vai trò của điện trở thuần đối với dòng không đổi có cường độ I tương đương với dòng xoay chiều có cường độ hiệu dụng I 
II. MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU CHỈ CÓ TỤ ĐIỆN 
1. Thí nghiệm 
+TN1: Bố trí như hình vẽ. 
Kết luận: Dòng điện xoay chiều có thể tồn tại trong 
mạch chứa tụ điện. 
+ TN2: Bố trí như hình vẽ. 
C 
A 
ε 
 
C 
A 
? Hãy nhận xét về tác dụng của tụ điện đối với dòng điện không đổi và dòng điện xoay chiều 
Quan sát: Ampeke chỉ số 0. 
Quan sát: Ampeke chỉ giá trị I khác 0 
=>dòng không đổi không thể tồn tại trong mạch có chứa tụ điện. 
=>dòng xoay chiều có thể tồn tại trong mạch có chứa tụ điện. 
III. MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU CHỈ CÓ CUỘN THUẦN CẢM 
+ TN1: Đối với nguồn điện không đổi: đèn sáng, như vậy cuộn cảm cho dòng điện không đổi đi qua 
+ 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 thêm cản trở 
 
ε 
L 
Đ 
L 
Đ 
u 
TIẾT 23 - BÀI 13 
CÁC MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU 
 2. Khảo sát mạch điện xoay chiều chỉ chứa cuộn cảm thuần 
1. Cho một đoạn mạch như hình vẽ 
X 
A 
B 
Hộp đen 
Nếu đặt vào hai đầu đoạn mạch AB một điện áp xoay chiều (u AB ) thì cường độ dòng điện tức thời chạy trong đoạn mạch có dạng 
 Hãy viết phương trình u AB Nếu 
X là điện trở thuần (R ) 
X là tụ điện ( C ) 
X là cuộn cảm thuần (L) 
Vận dụng 
2. Trong mạch điện xoay chiều chỉ có tụ điện, 
 ta có thể có 
C. u=U 0 cos (t - /4)( V ); i = I 0 cos (t + /4)( A ). 
B. u=U 0 cos (t + /2)( V ); i = I 0 cos (t)( A ). 
A. u=U 0 cos (t)( V ); i = I 0 cos (t - /2)( A ). 
D. u=U 0 cos (t - /2)( V ); i = I 0 cos (t - /2)( A ). 
Vận dụng 
3. Đặt điện áp u=U 0 cos (t)(V) vào hai đầu một cuộn cảm thuần. Cường độ dòng điện chạy qua cuộn cảm có thể là 
C. i = I 0 cos (t - /2)(A). 
B. i = I 0 cos (t)(A). 
A. i = I 0 cos (t + /2)(A). 
D. i = I 0 cos (t + /4)(A). 
Vận dụng 
 Biểu diễn bằng vectơ quay 
 O 
 x 
+ 
I 
U 
 Đoạn mạch xoay chiều chỉ có điện trở 
 Biểu diễn bằng vectơ quay 
 O 
 x 
+ 
I 
U 
 Đoạn mạch xoay chiều chỉ có tụ điện 
 Biểu diễn bằng vectơ quay 
 O 
 x 
+ 
I 
 Đoạn mạch xoay chiều chỉ có cu ộn cảm thuần 
a 
b 
c 
3. Nhận xét nào là sai về đoạn mạch xoay chiều chỉ 
có tụ điện? 
Tụ điện không cho dòng điện một chiều “đi qua” nhưng cho dòng điện xoay chiều “đi qua”. 
B. Hiệu điện thế hai đầu tụ điện luôn chậm pha /2 so với cường độ dòng điện qua tụ. 
C. Cường độ dòng điện qua tụ điện luôn chậm pha /2 so với hiệu điện thế giữa hai bản tụ điện. 
D. Giữ cho các yếu tố khác không đổi, nếu điện dung của tụ điện tăng 2 lần thì dung kháng của tụ giảm 2 lần. 
Vận dụng 
BÀI TẬP: 
Cho đoạn mạch điện như hình vẽ. 
Khi đặt điện áp xoay chiều u vào hai đầu mạch thì dòng điện qua mạch là: 
a/ Tính dung kháng của mạch? 
b/ Viết biểu thức điện áp tức thời giữa hai đầu đoạn mạch . 
HD: 
a/ Dung kháng của mạch: 
b/ Viết biểu thức điện áp tức thời : 
C 
4. Chọn câu sai ? 
D. cường độ dòng điện qua mạch biến thiên với chu kì 0,02s. 
A. dung kháng của tụ là 100 . 
B. dòng điện qua mạch có cường độ hiệu dụng là 1 A . 
 Đặt vào hai đầu đoạn mạch xoay chiều chỉ có tụ điện C = 100/ µF m ột hiệu điện thế xoay chiều . Khi đó 
C. biểu thức cường độ dòng điện qua mạch là 
Vận dụng 
H ướng D ẫn V ề Nh à 
1/ Nắm vững các kiến thức cơ bản của bài 
2/ Ôn tập phương pháp giản đồ Fre-nen 
3/Ôn tập về đoạn mạch điện mắc nối tiếp 
4/ BTVN: 3,4,7,8,9 SGK 
Xin chân thành cảm ơn 
các thầy cô!