Bài giảng môn Vật lí nâng cao Lớp 12 - Bài 27: Mạch điện xoay chiều chỉ có tụ điện và cuộn cảm (Tiết 2) - Võ Đình Hiệp

Nội dung text: Bài giảng môn Vật lí nâng cao Lớp 12 - Bài 27: Mạch điện xoay chiều chỉ có tụ điện và cuộn cảm (Tiết 2) - Võ Đình Hiệp

1. Giáo viên: Võ Đình Hiệp Trường:A THPT Bùi Dục Tài
2. Mạch chỉ có một điện trở thuần Mạch chỉ có một tụ điện C R i= I 2 cos t u= U 2cos( t) u= U 2 cos  t − 2 U U 1 I = I = ZC = R ZC C + Pha: u cùng pha với i Pha : uC trễ pha /2 so với i R + + O U0R I0 I O 0 U0C
3. MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU CHỈ CÓ TỤ ĐIỆN VÀ CUỘN CẢM(t2)
4. Nghiên cứu SGK, cho biết thế nào là cuộn cảm thuần? Cuộn cảm thuần là cuộn dây có độ tự cảm L, có điện trở không đáng kể Khi cho dòng điện xoay chiều vào cuộn cảm thuần, có hiện tượng vật lý gì xảy ra trong cuộn cảm không? Giải thích? Hiện tượng tự cảm
5. Hiện tượng tự cảm trong mạch điện xoay chiều Từ thông tự cảm của cuộn dây  = Li Suất điện động tự cảm của cuộn dây di e = −L dt
6. 1. Thí nghiệm Đ A 1 B Đ2 C D L, r=0 K ξ Đ1 A B Đ C 2 D L , r=0 K ~
7. Kết quả thí nghiệm * Cuộn cảm cho dòng điện một chiều đi qua và không cản trở dòng một chiều *Cuộn cảm cho dòng xoay chiều đi qua nhưng có tính cản trở dòng điện xoay chiều. *Điện áp tức thời sớm pha hơn dòng điện một góc π/2.
8. Nhiệm vụ bài học - Dùng kiến thức đã học về hiện tượng tự cảm chứng tỏ điện áp tức thời sớm pha hơn dòng điện 1 góc π/2. - Tìm hiểu đại lượng nào đóng vai trò cản trở dòng điện xoay chiều khi đi qua cuộn cảm thuần(thông qua xây dựng định luật ôm cho đoạn mạch)
9. 2.Giá trị tức thời của cường độ dòng điện và điện áp. u  a/ Xét dòng điện trong mạch: i= I0 cos( t) di L + Suất điện động tự cảm: eL=− =−Li' i dt e=  LI0 sin(  t) + Điện áp hai đầu cuộn cảm: u=- e = − LI0 sin(  t) = −U0 sin(  t) Đặt U00= LI u= U0 cos  t + 2 b/ Pha: Điện áp nhanh pha /2 so với cường độ dòng điện. = + (rad) 2 U0L c/ Giản đồ vector cho đoạn mạch chỉ chứa cuộn cảm: I0 3. Định luật Ohm cho đoạn mạch chỉ chứa cuộn cảm U Từ biểu thức: U= LI Ta có: 00 U= LI =I.ZL I = ZL Với: ZLL = = 2 fL Gọi là cảm kháng ()
10. * Ý nghĩa của cảm kháng  * Biểu thức cảm kháng: ZLL = = 2 fL * Ý nghĩa: + Đặc trưng cho tính chất cản trở dòng điện xoay chiều của cuộn cảm L lớn,  lớn thì ZL lớn tức cản trở dòng điện lớn (nhất là dòng cao tần) + Gây ra cho điện áp sớm pha /2 so với cường độ dòng điện
11. điện trở thuần . tụ điện . Cuộn cảm C L R i= I 2 cos t u= U 2cos( t) u= U 2 cos  t − u= U0 cos  t + 2 2 U U =I.Z U I = 1 L I = ZC = ZC C R ZLL = = 2 fL uR cùng pha với i UC trễ pha /2 so với i UL sớm pha /2 so với i + U + 0L U0R O I0 O I0 U0C I0
12. Câu 1. Đặt điện áp u=U0cos (t)(V) vào hai đầu một cuộn cảm thuần. Cường độ dòng điện chạy qua cuộn cảm có thể là A. i =I0cos (t + /2)(A). B. i =I0cos (t)(A). C. i =I0cos (t - /2)(A). D. i =I0cos (t + /4)(A).
13. Câu2. Trong mạch điện xoay chiều chỉ có tụ điện, ta có thể có A. u=U0cos (t)( V ); i =I0cos (t - /2)( A ). B. u=U0cos (t + /2)( V ); i =I0cos (t)( A ). C. u=U0cos (t - /4)( V ); i =I0cos (t + /4)( A ). D. u=U0cos (t - /2)( V ); i =I0cos (t - /2)( A ).
14. Câu 3. Chọn câu sai? Đặt vào hai đầu đoạn mạch xoay chiều chỉ có tụ điện C = 100/ µF một hiệu điện thế xoay chiều u = 100 2cos100 t ( V ) . Khi đó A. dung kháng của tụ là 100 . B. dòng điện qua mạch có cường độ hiệu dụng là 1 A . C. biểu thức cường độ dòng điện qua mạch là i=+2cos(100 t )( A ) 2 D. cường độ dòng điện qua mạch biến thiên với chu kì 0,02s.
15. Câu1. Đặt vào 2 đầu cuộn dây thuần cảm một điện áp có 0,2 biểu thức u = 220 2 cos100 t(V ) biết LH= a. Tính cảm kháng của mạch ? b. Tính cường độ dòng điện hiệu dụng của mạch? c. Viết biểu thức cường độ dòng điện qua mạch?
16. GIẢI a. Tính dung kháng của mạch. 0,2 ZL= =100 = 20(  ) c b. Tính cđộ dòng điện hiệu dụng của mạch. U 220 IA= = =11( ) ZL 20 c. Viết biểu thức cường độ dòng điện qua mạch. i= I2 cos(100 t − )( A ) = 11 2 cos(100 t − )( A ) 22
17. 1 Câu 2. Đặt vào tụ điện C = F một điện áp xoay 5000 chiều u=120cos 100 t (V) viết biểu thức của cường độ dòng điện tức thời qua mạch? Câu 3. Đặt một điện áp xoay chiều u = 120cos 100 1 H t (V) vào hai đầu cuộn cảm thuần L = . Viết biểu thức của cường độ dòng điện tức thời qua mạch?
18. 11 Câu 1. Z = = =50  C 1 C 100. 5000 U 120 IA= = = 2, 4 ZC 50 i= 2,4 2os(100 c t+ )( A ) 2 Câu 2. ZL = L = 100 . 0,5/ = 50 U 120 IA= = = 2, 4( ) Z L 50 i= 2,4 2os(100 c t- )( A ) 2
19. BÀI TẬP: 10−4 Cho đoạn mạch điện như hình vẽ. Biết R= 60 , CF= Khi đặt điện áp xoay chiều u vào hai đầu mạch thì R C dòng điện qua mạch là: i= 0,5 2 cos 100 t + ( A) 2 A M B a/ Tính dung kháng của mạch? b/ Điện áp hiệu dụng: UAM ; UMB? c/ Viết biểu thức điện áp tức thời giữa A và M ; giữa M và B? HD: 1 a/ Dung kháng của mạch: Z== =100 C C U== Z I b/ Điện áp hiệu dụng: UAM == RI = 30V MB C = 50V c/ Viết biểu thức điện áp tức thời : uAM= U AM 2 cos 100 t + = uAM = 30 2 cos 100 t + ( V) 2 2 uMB= U MB 2cos( 100 t) = uMB = 50 2cos( 100 t)( V)
20. * Bài tập về nhà: SGK. * Đọc bài mới: Mạch có R, L, C mắc nối tiếp 1/ Công thức tính tổng trở? 2/ Định luật Ohm cho mạch R, L, C nối tiếp? 3/ Công thức độ lệch pha giữa điện áp và dòng điện? 4/ Cộng hưởng điện là gì?
21. Chú ý.*Với cuộn dây không thuần cảm L,r≠0 *Ta phân tích mạch thành 2 L r≠0 thành phần như hình vẽ * Biểu thức ĐL Ôm khi đó: I = U UL d U/ZTrongd đó U là điện áp hiệu dụng (V) I là cường độ hiệu dụng (A) Zd gọi là trở kháng () U I o d r Từ giản đồ véc tơ ta có:U d =U r +U L 2 2 2 2 2 2 2 2 Hay Ud= UUmIZ r + Là d = IrIZ + L Z d = rZ + L UZ tan ==LL Sự lệch pha giữa Ud và I là d Urr
22. XIN TRÂN TRỌNG CẢM ƠN CÁC THẦY CÔ ĐÃ ĐẾN VỚI LỚP HỌC. CHÚC CÁC EM HỌC TỐT.
23. Hiện tượng tự cảm trong mạch điện xoay chiều Hiện tượng: Đối với nguồn điện xoay chiều, u mạch có cuộn cảm, đèn sáng lên từ từ. Như  vậy cuộn cảm cho dòng xoay chiều đi qua L Đ và có sự cản trở nhất định Từ thông tự cảm của cuộn dây  = Li Đ’ Hai đầu cuộn dây có điện áp uAB=u = e + ri mà r = 0 → uAB= e di e = −L Suất điện động tự cảm của cuộn dây dt
24. MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU CHỈ CÓ ĐiỆN TRỞ THUẦN CHỈ CÓ CUỘN CẢM