Giáo án điện tử chuyên đề vật lí 12 kết nối bài 2: Đoạn mạch điện xoay chiều RLC mắc nối tiếp

BÀI 2: ĐOẠN MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU RLC MẮC NỐI TIẾP

Xin trân trọng chào đón các em học sinh đến với tiết học hôm nay!

A. KHỞI ĐỘNG

Cường độ dòng điện chạy trong mạch và điện áp đặt vào hai đầu đoạn mạch có mối quan hệ với nhau như thế nào?

Gợi ý trả lời:

Cường độ dòng điện xoay chiều chạy qua điện trở có cường độ tỉ lệ thuận với điện áp giữa hai đầu điện trở đó.

B. HÌNH THÀNH KIẾN THỨC

Hoạt động 1. Tìm hiểu đoạn mạch điện xoay chiều RLC mắc nối tiếp

- HS hoàn thành phiếu học tập số 1

Dự kiến sản phẩm:

I. ĐOẠN MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU RLC MẮC NỐI TIẾP

- Các công thức trong đoạn mạch điện xoay chiều RLC nối tiếp:

+ Cảm kháng của cuộn dây:

Z_L = ωL (Ω)

+ Dung kháng của tụ:

+ Tổng trở của đoạn mạch:

+ Độ lệch pha giữa điện áp hai đầu đoạn mạch và cường độ dòng điện chạy trong mạch:

+ Biểu thức định luật Ohm:

Hoạt động 2. Thực hành khảo sát cường độ dòng điện và điện áp của đoạn mạch RLC mắc nối tiếp

HS hoàn thành phiếu học tập số 2 và thực hành

Dự kiến sản phẩm:

II. ĐƯỜNG ĐẶC TRƯNG VÔN – AMPE (V – A) CỦA ĐOẠN MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU RLC MẮC NỐI TIẾP

- Mục đích thí nghiệm: Khảo sát được mối quan hệ giữa điện áp hiệu dụng và cường độ dòng điện hiệu dụng trong mạch điện xoay chiều RLC mắc nối tiếp.

- Tiến hành:

Bước 1: Lắp ráp thiết bị thí nghiệm theo sơ đồ.

Bước 2: Điều chỉnh tần số máy phát âm tần đến một giá trị xác định.

Bước 3: Điều chỉnh máy phát âm tần đề điện áp hiệu dụng ở hai đầu mạch tăng dần từ 0 V đến 6 V.

Bước 4: Ghi lại giá trị điện áp hiệu dụng và giá trị của cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch tương ứng.

- Hiện tượng cộng hưởng điện: 

+ Nếu đoạn mạch xoay chiều RLC nối tiếp có Z_L= Z_C thì trong đoạn mạch xảy ra hiện tượng cộng hưởng điện.

+ Khi xảy ra hiện tượng cộng hưởng điện, cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch cùng pha với điện áp đặt vào hai đầu đoạn mạch.

C. LUYỆN TẬP

Khoanh tròn vào câu trả lời đúng:

Câu 1: Điện áp giữa hai đầu của một đoạn mạch có R, L, C mắc nối tiếp sớm pha π/4 so với cường độ dòng điện. Phát biểu nào sau đây đúng đối với đoạn mạch này:

A. Tần số dòng điện trong đoạn mạch nhỏ hơn giá trị cần để xảy ra cộng hưởng.

B. Tổng trở của đoạn mạch bằng hai lần điện trở thuần của mạch.

C. Điện áp giữa hai đầu điện trở thuần sớm pha π/4 so với điện áp giữa hai bản tụ điện.

D. Điện trở thuần của đoạn mạch bằng hiệu số giữa cảm kháng và dung kháng.

Câu 2: Hệ số tự cảm của cuộn dây được kí hiệu là

A. L.

B. C.

C. Z_L.

D. Z_C.

Câu 3: Trong mạch điện xoay chiều R, L, C nối tiếp với u và i là điện áp và cường độ dòng điện tức thời. Phát biểu nào sau đây đúng?

A. u và i luôn luôn biến thiên cùng tần số.

B. u và i luôn luôn cùng pha.

C. u luôn sớm pha hơn i góc π/2.

D. u luôn chậm pha hơn i góc π/2.

Câu 4: Cho một đoạn mạch xoay chiều có R, L, C mắc nối tiếp. Vôn kế có điện trở rất lớn mắc giữa hai đầu điện trở thuần chỉ 20 V, giữa hai đầu cuộn cảm thuần chỉ 55 V và giữa hai đầu tụ điện chỉ 40 V. Nếu mắc vôn kế giữa hai đầu đoạn mạch trên thì vôn kế sẽ chỉ:

A. 115 V.

B. 45 V.

C. 25 V.

D. 70 V.

Câu 5: Đặt điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng vào hai đầu đoạn mạch RLC mắc nối tiếp. Biết cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm L thay đổi được. Khi điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn dây đạt giá trị cực đại thì hiệu điện thế hiệu dụng hai đầu tụ điện là 30 V. Giá trị hiệu điện thế cực đại hai đầu cuộn dây là

A. 100 V.

B. 60 V.

C. 150 V.

D. 200 V.

Gợi ý trả lời:

D. VẬN DỤNG

- GV yêu cầu HS hoàn thành nội dung sau:

Xét đoạn mạch điện xoay chiều gồm điện trở thuần R = 10 Ω, cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm L = (H) và tụ điện có điện dung C = (F) theo thứ tự mắc nối tiếp. Đặt vào hai đầu đoạn mạch một điện áp xoay chiều u = U₀ cos(100πt + φ_u) thì dòng điện chạy trong đoạn mạch có biểu thức i = cos(100πt) (A).

1. Điền số thích hợp vào chỗ trống trong các câu sau:

a) Cảm kháng của cuộn dây là …Ω.

b) Dung kháng của tụ điện là …Ω.

c) Tổng trở của đoạn mạch là …Ω.

d) Điện áp cực đại hai đầu đoạn mạch U₀ = …V

............................................................................

Hướng dẫn về nhà:

- Xem lại kiến thức đã học ở bài 2.

- Hoàn thành các bài tập nội dung Vận dụng.

- Xem trước nội dung Bài 3: Máy biến áp.

Cảm ơn sự quan tâm và theo dõi nhiệt tình của thầy cô và các em, hẹn gặp lại!