XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG “ĐIỆN XOAY CHIỀU” VẬT LÝ 12 NÂNG CAO

DẠY HỌC BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI VẬT LÝ

vectorstock.com/10212086

Ths Nguyễn Thanh Tú eBook Collection

XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG “ĐIỆN XOAY CHIỀU” VẬT LÝ 12 NÂNG CAO NHẰM BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI WORD VERSION | 2021 EDITION ORDER NOW / CHUYỂN GIAO QUA EMAIL TAILIEUCHUANTHAMKHAO@GMAIL.COM

Tài liệu chuẩn tham khảo Phát triển kênh bởi Ths Nguyễn Thanh Tú Đơn vị tài trợ / phát hành / chia sẻ học thuật : Nguyen Thanh Tu Group Hỗ trợ trực tuyến Fb www.facebook.com/DayKemQuyNhon Mobi/Zalo 0905779594

XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG “ĐIỆN XOAY CHIỀU” VẬT LÝ 12 NÂNG CAO NHẰM BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM VẬT LÝ

DANH MỤC MỘT SỐ KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT GV

Giáo viên

HS

Học Sinh

GD

Giáo dục

PT

Phổ thông

i

HSG

Học sinh thông

THPT

Trung học phổ thông

NCKH

Nghiên cứu khoa học

BTVL

Bài tập Vật Lí

ĐC

Đối chứng

TN

Thực nghiệm

MỤC LỤC Trang Lời cảm ơn ................................................................................................ i Danh mục viết tắt ........................................................................................ ii Mục lục ........................................................................................................iii Danh mục các bảng ..................................................................................... v

ii

Danh mục các sơ đồ ....................................................................................vi MỞ ĐẦU ................................................................................................

1

Chương 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI........... 5 1.1. Lịch sử vấn đề ..................................................................................... 5 1.2. Quan điểm hiện đại về dạy học ............................................................ 6 1.2.1. Bản chất của quá trình dạy học ......................................................... 6 1.2.2. Nhiệm vụ của dạy học ....................................................................... 6 1.3.Quan niệm về năng lực, tư duy sáng tạo của học sinh ......................... 7 1.3.1. Khái niệm về năng lực ................................................................

7

1.3.2. Khái niệm về tư duy sáng tạo .......................................................... 7 1.4 . Bài tập Vật lí và phân loại bài tập Vật lí ............................................. 8 1.4.4. Vai trò và tác dụng của bài tập Vật lí trong dạy học ........................12 1.4.5. Phương pháp giải bài tập................................................................ 13 1.4.6. Lựa chọn bài tập trong dạy học vật lý ..............................................14 1.4.7. Hướng dẫn hoạt động giải bài tập Vật lí ..........................................15 1.5. Phát triển tư duy Vật lí cho học sinh ....................................................16 1.6. Quan niệm về học sinh giỏi................................................................ 17 1.6.1. Quan niệm về học sinh giỏi...............................................................17 1.7. Vị trí và tầm quan trọng của công tác bồi dưỡng học sinh giỏi trong dạy học Vật lí ở trường trung học phổ thông , ................................ 19 1.8. Khảo sát và phân tích thực trạng bồi dưỡng học sinh giỏi Vật lí ở trường trung học phổ thông................................................................

20

Kết luận chương 1 ......................................................................................23 Chương 2: XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP CHƯƠNG ĐIỆN XOAY CHIỀU VẬT LÍ 12 NÂNG CAO NHẰM BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI.........................................................24 2.1. Vị trí ,cấu trúc nội dung chương “Điện xoay chiều” Vật lí lớp 12 nâng cao................................................................................................ 24 2.1.1. Sơ đồ cấu trúc nội dung ................................................................ 24

iii

2.1.2. Vị trí, vai trò .....................................................................................24 2.2. Mục tiêu dạy học chương “Điện xoay chiều” Vật lí lớp 12 nâng cao.......................................................................................................25 2.2.1. Kiến thức ...........................................................................................25 2.2.2. Kĩ năng ..............................................................................................26 2.2.3. Nội dung kiến thức trọng tâm ...........................................................26 2.3. Xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập trong dạy học chương

31

“Điện xoay chiều ” Vật lí lớp 12 nâng cao .................................................

2.3.1. Hệ thống bài tập trắc nghiệm khách quan .........................................31 2.3.3. Hệ thống bài tập định lượng..............................................................47 2.3.4. Hệ thống bài tập thí nghiệm và liên hệ thực tế ................................ 53 2.4. Xây dựng tiến trình dạy học các kiến thức thuộc chương “Điện xoay chiều” với việc sử dụng hệ thống bài tập đã xây dựng nhằm bồi dưỡng học sinh giỏi ................................................................................................54 2.4.1. Bài soạn có sử dụng hệ thống bài tập chương điện xoay chiều

55

2.4.2. Sử dụng hệ thống bài tập chương “Điện xoay chiều ” trong ôn luyện học sinh giỏi .................................................................................66 Kết luận chương 2 .......................................................................................82 Chương 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM ................................................84 3.1. Mục đích và nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm ........................... 84 3.2. Đối tượng thực nghiệm sư phạm..........................................................84 3.3. Phương pháp và nội dung tiến hành thực nghiệm sư phạm .................84 3.4. Kết quả thực nghiệm sư phạm

.......................................................85

3.5. Phân tích đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm................................86 Kết luận chương 3 .......................................................................................90 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ ...........................................................91 1. Kết luận ................................................................................................ 91 2. Khuyến nghị ............................................................................................92 TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................93 iv

PHỤ LỤC ................................................................................................ 97

v

DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 2.1: Ma trận các câu hỏi của bộ đề trắc nghiệm................................

31 Bảng 2.2: Ma trận các câu hỏi của hệ thống bài tập định lượng ....................

53 Bảng 3.1 . Kết quả thực nghiệm sư phạm .......................................................

85 Bảng 3.2 . Kết quả điểm kiểm tra ................................................................

86 Bảng 3.3. Bảng giá trị các tham số đặc trưng ..................................................

88 Bảng 3.4. Bảng phân phối tần suất (Wi%) số học sinh đạt điểm Xi

88

Bảng 3.5. Phân phối tần suất (wi%) số học sinh đạt điểm Xi trở xuống ...............................................................................................................

88

vi

DANH MỤC CÁC HÌNH, ĐỒ THỊ Trang Hình 1.1. Sơ đồ cấu trúc của hệ bài tập ………………………………………9 Hình 1.2. Phân loại bài tập vật lí …………………………………………...10 Hình 1.3. Hướng dẫn hoạt động giải bài tập……………………………….. 15 Hình 2.1. Cấu trúc nội dung chương điện xoay chiều……………………… 24 Đồ thị 3.1. Phân bố tần suất………………………………………………… 89 Đồ thị 3.2. Phân bố tần suất lũy tích………………………………………...89

vii

MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Chúng ta đang sống trong một thế giới diễn ra sự bùng nổ về khoa học và công nghệ do đó sự nghiệp giáo dục và đào tạo nước ta đóng vai trò, chức năng quan trọng trong việc “nâng cao dân trí, đào tạo nhân lực, bồi dưỡng nhân tài” để thực hiện thành công công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước và hội nhập với quốc tế, sánh vai cùng các nước tiên tiến trên thế giới. Trong những năm qua, với sự quan tâm của Đảng, Nhà nước, toàn xã hội và sự nỗ lực phấn đấu của ngành giáo dục, sự nghiệp giáo dục đã có một số tiến bộ mới: ngân sách đầu tư cho giáo dục nhiều hơn, cơ sở vật chất kĩ thuật được tăng cường, quy mô giáo dục được mở rộng, trình độ dân trí được nâng cao. Những tiến bộ ấy đã góp phần quan trọng vào công cuộc đổi mới, xây dựng và bảo vệ Tổ quốc.

Từ thực tế đó đặt ra cho ngành giáo dục và đào tạo không những có nhiệm vụ “giúp học sinh phát triển toàn diện về đạo đức, trí tuệ, thể chất, thẩm mĩ và các kĩ năng cơ bản, phát triển năng lực cá nhân, tính năng động và sáng tạo, hình thành nhân cách con người Việt Nam xã hội chủ nghĩa, xây dựng tư cách và trách nhiệm công dân” mà còn phải có nhiệm vụ phát hiện, bồi dưỡng những học sinh có năng khiếu, có tư duy sáng tạo nhằm đào tạo các em trở thành những nhà khoa học, nhà quản lý, doanh nhân giỏi và trở thành cán bộ lãnh đạo các cấp của Đảng, Nhà nước.

Vì vậy, việc phát hiện và bồi dưỡng học sinh giỏi môn Vật Lí ở trường phổ thông có một vị trí quan trọng đặc biệt, là công tác mũi nhọn và trọng tâm. Nó có tác dụng thiết thực và mạnh mẽ nâng cao trình độ chuyên môn nghiệp vụ của đội ngũ các thầy cô giáo, nâng cao chất lượng giáo dục góp phần khẳng định thương hiệu của nhà trường, tạo ra khí thế hăng say vươn lên học tập giành những đỉnh cao trong học sinh.

Là một học viên cao học bộ môn Vật Lí, tôi nhận thấy rằng trong quá trình dạy học của giáo viên Vật lí cũng như việc bồi dưỡng học sinh giỏi Vật lí học đang gặp một số khó khăn như: giáo viên chưa có nhiều kinh nghiệm trong việc phát hiện năng khiếu học sinh bộ môn, chưa có định hướng đúng đắn cho các em để các em có thêm niềm đam mê học môn Vật lí. Bản thân giáo viên cũng chưa định hướng rõ được phẩm chất và năng lực cần có của một học sinh giỏi là gì? Cần làm

1

những gì để góp phần hình thành và phát triển những phẩm chất và năng lực cần có của một học sinh giỏi…Đặc biệt giáo viên chưa chuẩn bị tốt hệ thống lý thuyết và chưa xây dựng được hệ thống bài tập chuyên sâu trong quá trình giảng dạy, học sinh không có nhiều tài liệu tham khảo, nội dung giảng dạy so với nội dung thi quốc gia, quốc tế là rất xa… Ta biết rằng trong học tập bộ môn Vật lí nói chung và việc bồi dưỡng học sinh giỏi Vật lí thì bài tập Vật lí có vai trò hết sức quan trọng . Chỉ thông qua việc giải các bài tập vật lý dưới hình thức này hay hình thức khác nhằm tạo điều kiện cho học sinh vận dụng kiến thức đã học để giải quyết các tình huống cụ thể thì kiến thức đó mới trở nên sâu sắc và hoàn thiện. Vì vậy có thể nói bài tập vật lý là một phương tiện rất tốt để phát triển tư duy, trí tưởng tượng, khả năng độc lập trong suy nghĩ và hành động, tính kiên trì trong việc khắc phục những khó khăn trong cuộc sống của học sinh. Bài tập vật lý là cơ hội để giáo viên đề cập đến những kiến thức mà trong giờ học lý thuyết chưa có điều kiện để đề cập qua đó nhằm bổ sung kiến thức cho học sinh. Xuất phát từ những lí do trên tôi đã chọn đề tài nghiên cứu: “Xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập trong dạy học chương Điện xoay chiều Vật lí lớp 12 nâng cao nhằm bồi dưỡng học sinh giỏi ” Với mong muốn công trình của mình sẽ góp phần thiết thực vào việc bồi dưỡng học sinh giỏi Vật lí phổ thông hiện nay.

2. Mục đích nghiên cứu - Xây dựng hệ thống bài tập chương “ Điện xoay chiều” thuộc chương trình Vật lí 12 nâng cao nhằm bồi dưỡng học sinh giỏi - Thiết kế tiến trình dạy học các kiến thức thuộc chương “Điện xoay chiều ” với việc sử dụng hệ thống bài tập đã xây dựng nhằm bồi dưỡng học sinh giỏi .

3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu - Hoạt động dạy và học của giáo viên và học sinh tại trường THPT B Thanh Liêm –Hà Nam và một số trường trung học phổ thông trong tỉnh Hà Nam, trong tiến trình dạy học một số kiến thức chương “ Điện xoay chiều ” – Vật lí 12 nâng cao - Phạm vi về thời gian: từ tháng 02 đến tháng 11 năm 2013 4. Giả thuyết khoa học Nếu xây dựng được hệ thống bài tập và sử dụng hệ thống bài tập hợp lí chương “Điện xoay chiều” – Vật lí 12 nâng cao thì sẽ phát huy tính tích cực, phát triển năng

2

lực sáng tạo của học sinh trong học tập, đồng thời có hiệu quả tốt trong việc bồi dưỡng HSG Vật lí THPT. 5. Nhiệm vụ nghiên cứu Để đạt được mục đích nghiên cứu ở trên, chúng tôi đề ra các nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể như sau: - Nghiên cứu các quan điểm dạy học hiện đại, trong đó đặc biệt quan tâm đến cơ sở lí luận bài tập vật lí.

- Nghiên cứu cơ sở lý luận và thực tiễn về việc bồi dưỡng HSG Vật lí THPT - Nghiên cứu nội dung kiến thức và hệ thống bài tập nhằm rèn luyện tư duy và năng lực sáng tạo cho HSG Vật lí THPT -Xây dựng hệ thống bài tập và hướng dẫn giải bài tập chương “Điện xoay chiều ” – Vật lí 12 nâng cao nhằm hỗ trợ quá trình bồi dưỡng HSG Vật lí THPT - Đề xuất tiến trình dạy học các kiến thức thuộc chương “Điện xoay chiều” với việc sử dụng hệ thống bài tập đã xây dựng nhằm bồi dưỡng học sinh giỏi - Tiến hành thực nghiệm sư phạm theo nội dung và tiến trình đã soạn thảo.

Phân tích kết quả thực nghiệm thu được để đánh giá sự vận dụng các kiến thức vật lí vào thực tiễn của học sinh, tính tích cực, chủ động, tính sáng tạo và hợp tác của học sinh trong học tập. Từ đó, nhận xét, rút kinh nghiệm, sửa đổi, bổ sung .

6. Phương pháp nghiên cứu Để thực hiện các nhiệm vụ trên, chúng tôi dử dụng các phương pháp sau: 6.1. Phương pháp nghiên cứu lí luận Nghiên cứu các tài liệu về cơ sở lí luận của dạy học bài tập Vật lí, phân tích và tổng hợp lý thuyết và bài tập Vật lí dùng trong việc bồi dưỡng HSG để làm cơ sở định hướng cho việc thực hiện mục đích nghiên cứu.

Nghiên cứu chương trình, nội dung sách giáo khoa, sách giáo viên và các tài liệu tham khảo để xác định mức độ nội dung kiến thức Vật lí ở chương “Điện xoay chiều” mà học sinh cần tiếp thu được.

6.2. Phương pháp nghiên cứu thực tiễn -Tìm hiểu việc dạy (thông qua phỏng vấn, trao đổi với giáo viên) và việc học (thông qua trao đổi với học sinh) nhằm sơ bộ đánh giá tình hình bồi dưỡng học sinh gỏi chương “Điện xoay chiều”.

3

- Điều tra cơ bản năng lực tư duy của học sinh - Đề xuất hệ thống bài tập nhằm hỗ trợ HSG tự học 6.3. Phương pháp thực nghiệm - Tiến hành thực nghiệm sư phạm theo kế hoạch. Phân tích kết quả thu được trong quá trình thực nghiệm sư phạm, đối chiếu với mục đích nghiên cứu và rút ra kết luận của đề tài.

7. Đóng góp của đề tài - Làm rõ cơ sở lí luận về dạy học bài tập Vật lí trong việc phát hiện và bồi dưỡng HSG - Vận dụng cơ sở lí luận của dạy học để xây dựng hệ thống bài tập chương “Điện xoay chiều”. Vật lí lớp 12 ban nâng cao nhằm phát huy tính tích cực và phát triển năng lực sáng tạo của học sinh trong học tập và hố trợ cho việc bồi dưỡng HSG Vật lí THPT, có thể làm tư liệu tham khảo cho giáo viên và học sinh trong quá trình dạy và học ở các trường THPT 8. Cấu trúc của luận văn Ngoài phần mở đầu, kết luận và khuyến nghị, tài liệu tham khảo, phụ lục, nội dung chính của luận văn được trình báy trong 3 chương: Chương 1: Cơ sở lí luận và thực tiễn về bồi dưỡng học sinh giỏi Vật lí ở trường trung học phổ thông Chương 2: Xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập trong dạy học chương “Điện xoay chiều” Vật lí lớp 12 nâng cao Chương 3: Thực nghiệm sư phạm

4

CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 1.1. Lịch sử vấn đề Định hướng đổi mới phương pháp dạy và học đã được xác định trong Nghị quyết Trung ương 4 khóa VII (1/1993), Nghị quyết Trung ương 2 khóa VIII (12/1996), được thể chế hóa trong Luật giáo dục (2005) và được cụ thể hóa trong các chỉ thị của Bộ Giáo dục và Đào tạo, đặc biệt chỉ thị số 14(4/1999).

Giáo dục ngày nay đang đứng trước yêu cầu lớn lao của xã hội hiện đại. Việc học tập của học sinh không thể là thụ động tiếp thu bài giảng của giáo viên mà phải là sự tham gia tích cực vào các hoạt động học tập. Trong nhà trường THPT ngoài nhiệm vụ nâng cao chất lượng giáo dục toàn diện cho học sinh còn phải chú ý đến nhiệm vụ "mũi nhọn" phát hiện bồi dưỡng học sinh năng khiếu để nhanh chóng tạo nguồn đào tạo cán bộ tri thức và tay nghề lao động cao cho cộng đồng để hoàn thành công cuộc CNH - HĐH đất nước đúng như điều Bác Hồ đã từng nói : "Kiến thiết cần có nhân tài, nhân tài ở nước ta tuy chưa thật nhiều lắm, nhưng nếu chúng ta khéo léo chọn lựa, khéo phân phối, khéo dùng thì nhân tài ngày càng phát triển thêm nhiều" Đã có nhiều tác giả viết và nghiên cứu về các phương pháp dạy học tích cực qua chương: Điện xoay chiều để giúp đạt được mục đích trên như: Luận văn thạc sĩ “Xây dựng hệ thống câu hỏi trắc trắc nghiệm khách quan dùng kiểm tra đánh giá kết quả học tập môn Vật Lí của học sinh THPT trong giảng dạy chương : Điện xoay chiều Vật Lí 12 ” của Ngô Ánh Diệp – Đại học Vinh. Luận văn thạc sĩ “Xây dựng hệ thống câu hỏi định hướng phát triển tư duy của học sinh trong dạy học chương Điện xoay chiều” của Nguyễn Đăng Quang –Đại học Vinh. Luận văn thạc sĩ “Bồi dưỡng năng lực tự học và liên hệ thực tế của học sinh trong dạy học chương Điện xoay chiều” của Nguyễn Kim Dũ –Đại học sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh. Luận văn thạc sĩ “ Hướng dẫn học sinh giải bài toán cực trị phần dòng điện xoay chiều vật lí lớp 12 nâng cao bằng sơ đồ tư duy” của Nguyễn Thị Mến – Trường Đại học Giáo dục –Đại học Quốc gia Hà nội. Luận văn thạc sĩ “Sử dụng phần mêm toán học Matlab trong dạy học bài tập chương dòng điện xoay chiều vật lí 12 nâng cao” của Vy Hồng Hiếu - Trường Đại học Giáo dục –Đại học Quốc gia

5

Hà nội. Tuy nhiên có rất ít các công trình nghiên cứu và viết về xây dựng hệ thống bài tập nhằm phát huy tính tích cực, bồi dưỡng học sinh giỏi thông qua dạy học chương điện xoay chiều. Vì vậy trong đề tài này tôi muốn xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập trong dạy học chương Điện xoay chiều Vật lí lớp 12 nâng cao nhằm bồi dưỡng học sinh giỏi.

1.2. Quan điểm hiện đại về dạy học 1.2.1. Bản chất của quá trình dạy học ,[17,Tr140] Có rất nhiều quan niệm khác nhau về dạy và học. Với quan niệm thông thường dạy thế nào thì học thế ấy nên khái niệm dạy sẽ kéo theo khái niệm học.

Dạy là hoạt động lãnh đạo, tổ chức, điều khiển hoạt động học của học sinh. Học là hoạt động do được sự lãnh đạo, tổ chức, điều khiển nên nó là hoạt động nhận thức đặc biệt Tóm lại, hoạt động dạy của giáo viên và hoạt động học của học sinh luôn song hành tồn tại , là hai mặt của một quá trình luôn luôn tác động qua lại, bổ sung cho nhau, quyết định lẫn nhau thông qua hoạt động cộng tác nhằm tạo cho người học khả năng phát triển trí tuệ, góp phần hoàn thiện nhân cách. Bản chất của quá trình dạy học là một hệ thống toàn vẹn bao gồm ba thành tố cơ bản là khái niệm khoa học (nội dung dạy học), học và dạy. Dạy học bao gồm quá trình dạy và quá trình học 1.2.2. Nhiệm vụ của dạy học,[17,Tr142] Dựa trên cơ sở mục đích dạy học và mục tiêu của trường PT, sự tiến bộ của cuộc cách mạng khoa học – công nghệ, đặc điểm của lứa tuổi học sinh ở các cấp học ở trường PT, người ta đề ra ba nhiệm vụ dạy học sau Nhiệm vụ 1: Làm cho học sinh nắm vững hệ thống những tri thức PT cơ bản, hiện đại. phù hợp với thực tiễn nước ta về tự nhiên, xã hội và tư duy, đồng thời rèn luyện cho họ hệ thống kỹ năng, kỹ xảo tương ứng.

Nhiệm vụ 2: Phát triển trong học sinh năng lực hoạt động trí tuệ và hoạt động thực hành, đặc biệt là năng lực tư duy sáng tạo. Năng lực hoạt động trí tuệ được đặc trưng bởi hai mặt sau: Năng lực vận dụng các thao tác trí tuệ và sự tích luỹ các tri thức cơ bản, thiết yếu nhất. Trong quá trình nắm tri thức diễn ra sự thống nhất giữa

6

một bên là những tri thức với tư cách là cái được phản ánh và một bên là thao tác trí tuệ với tư cách là phương thức phản ánh.

Nhiệm vụ 3: Trên cơ sở vũ trang tri thức, hình thành kỹ năng, kỹ xảo và phát triển năng lực hoạt động trí tuệ và thực hành mà hình thành cho học sinh cơ sở thế giới quan khoa học, lý tưởng và những phẩm chất đạo đức của con người mới.

Ba nhiệm vụ dạy học nêu trên có mối liên hệ mật thiết với nhau, tác động hỗ trợ lẫn nhau để hoàn thành mục đích giáo dục.

1.3. Quan niệm về năng lực, tư duy sáng tạo của học sinh 1.3.1. Khái niệm về năng lực [28] [31] [34] Theo quan điểm của những nhà tâm lý học Năng lực là tổng hợp các đặc điểm, thuộc tính tâm lý của cá nhân phù hợp với yêu cầu đạc trưng của một hoạt động, nhất định nhằm đảm bảo cho hoạt động đó đạt hiệu quả cao. Các năng lực hình thành trên cơ sở của các tư chất tự nhiên của cá nhân nới đóng vai trò quan trọng, năng lực của con người không phải hoàn toàn đo tự nhiên mà có, phần lớn do công tác, do tập luyện mà có. Tâm lý học chia năng lực thành các dạng khác nhau như năng lực chung và năng lực chuyên môn.

- Năng lực chung là năng lực cần thiết cho nhiều ngành hoạt động khác nhau như năng lực phán xét tư duy lao động, năng lực khái quát hoá, năng lực lát tập, năng lực tưởng tưởng - Năng lực chuyên môn là năng lực đặc trưng trong lĩnh vực nhất định của xã hội như năng lực tổ chức, năng lực âm nhạc, năng lực kinh doanh, hội hoạ, toán học...

1.3.2. Khái niệm về tư duy sáng tạo [28] [31] [34] Tư duy sáng tạo là một dạng tư duy độc lập, tạo ra ý tưởng mới, độc đáo và có hiệu quả giải quyết vấn đề cao.Nội dung của sự sáng tạo bao gồm hai ý chính: Có tính mới (khác với cái cũ, cái đã biết) và có lợi ích (có giá trị hơn cái cũ). Theo Henry Gleitman “Sáng tạo, đó là năng lực tạo ra những giải pháp mới hoặc duy nhất cho một vấn đề thực tiễn và hữu ích”. Nhà tâm lý học Đức Mehlonr cho rằng: “Tư duy sáng tạo là hạt nhân của sự sáng tạo cá nhân, đồng thời là mục tiêu cơ bản của giáo dục”. Theo ông, tư duy sáng tạo đặc trưng bởi chất lượng hoạt động trí tuệ như tính mềm dẻo, tính nhuần nhuyễn, tính độc đáo, tính nhạy cảm…. Một số thành tố

7

đặc trưng của tư duy sáng tạo: Tính mềm dẻo, tính nhuần nhuyễn, tính độc đáo, tính nhạy cảm vấn đề, tính hoàn thiện. Ngoài năm thành phần cơ bản đó còn có những yếu tố quan trọng như tính chính xác năng lực định giá trị, năng lực định nghĩa lại…

1.4 . Bài tập Vật lí và phân loại bài tập Vật lí 1.4.1. Khái niệm về bài tập Vật lí , [15], [32,tr7] Theo X.E. Camenetxki và V.P.Oorrekhop « Trong thực tế dạy học, bài tập Vật lí được hiểu là một vấn đề được đặt ra mà trong trường hợp tổng quát đòi hỏi những suy luận logic, những phép toán và thí nghiệm dựa trên cơ sở các định luật và các phương pháp vật lí ... ». Thực ra, trong các giờ học Vật lí, mỗi một vấn đề xuất hiện do nghiên cứu tài liệu giáo khoa trong các tiết học chính là một bài tập đối với học sinh. Hiểu theo nghĩa rộng thì sự tư duy định hướng một cách tích cực luôn luôn là việc giải bài tập.

Trong các tài liệu giáo khoa cũng như các tài liệu về phương pháp dạy học bộ môn người ta thường hiểu bài tập Vật lí là những bài luyện tập được lựa chọn một cách phù hợp với mục đích chủ yếu là nghiên cứu các hiện tượng Vật lí, hình thành các khái niệm, phát triển tư duy Vật lí của học sinh và rèn kĩ năng vận dụng kiến thức của học sinh vào thực tiễn.

Với định nghĩa trên, cả hai ý nghĩa khác nhau của bài tập Vật lí là vận dụng kiến thức và hình thành kiến thức mới đều có mặt. Do đó, bài tập Vật lí với tư cách là một phương pháp dạy học giữ vị trí đặc biệt quan trọng trong việc hoàn thành nhiệm vụ dạy học vật lí ở nhà trường phổ thông.

1.4.2. Mục đích, ý nghĩa của việc giải bài tập .Cấu trúc của hệ bài tập Vật lí, [19] , [29] Quá trình giải một bài tập vật lý là quá trình tìm hiểu điều kiện của bài toán, xem xét hiện tượng vật lý đề cập, dựa vào kiến thức vật lý để tìm ra những cái chưa biết trên cơ sở những cái đã biết. Thông qua hoạt động giải bài tập, học sinh không những củng cố lý thuyết và tìm ra lời giải một cách chính xác, mà còn hướng cho học sinh cách suy nghĩ, lập luận để hiểu rõ bản chất của vấn đề, và có cái nhìn đúng đắn khoa học.

8

Sơ đồ cấu trúc của hệ bài tập được thể hiện như sau

BÀI TẬP

NGƯỜI GIẢI

Những điều kiện

Phép giải

Những yêu cầu

Phương tiện giải

Hình 1.1. Sơ đồ cấu trúc của hệ bài tập

1.4.3. Phân loại bài tập Vật lí ,[15], [32, tr.15] Số lượng các bài tập Vật lí sử dụng trong thực tiễn dạy học hiện nay rất nhiều, vì vậy cần có sự phân loại sao cho có tính tương đối thống nhất về mặt lí luận cũng như thực tiễn để người dạy lựa chọn và sử dụng hợp lí các bài tập Vật lí trong dạy học. Các bài tập vật lí khác nhau về nội dung và mục đích dạy học, trong dạy học vật lí có thể phân loại chúng theo các cách sau: - Phân loại theo nội dung.

- Phân loại theo phương thức cho điều kiện và phương thức giải.

- Phân loại theo yêu cầu luyện tập kĩ năng, phát triển tư duy sáng tạo của học sinh.

Tuy nhiên, cần nói thêm rằng, các phương án phân loại như trên không hoàn toàn tách biệt, một bài tập cụ thể có thể đồng thời thuộc một vài nhóm khác nhau.

9

1.4.3.1. Phân loại bài tập theo nội dung BÀI TẬP VẬT LÍ

Phân loại theo nội dung

Bài tập theo đề tài vật lí

Cơ

Bài tập có nội dung cụ thể hoặc trừu tượn

Nhiệt

Phân loại theo yêu cầu phát triển tư duy

Bài tập có nội dung lịch sử

Bài tập Kĩ thuậ t tổng hợp

Điện

Bài tập vật lí vui

Bài tập luyệ n tập

Bài tập sáng tạo

Phân loại theo phương thức cho điều kiện và phương thức giải

Bài tập định tính

Bài tập định lượng

Bài tập thí nghiệm

Bài tập đồ thị

Trắc nghiêm khách quan

Quang

Hình 1.2. Phân loại bài tập vật lí Nên chia các bài tập theo các đề tài của tài liệu vật lí của chúng. Theo đó, người ta phân thành các bài tập về Cơ học, Vật lí phân tử, Điện học...sự phân chia này mang tính quy ước, bởi vì kiến thức sử dụng trong giả thiết một bài tập thường không phải chỉ lấy trong một chương mà có thể lấy từ các chương, các phần vật lí khác nhau trong chương trình vật lí đã học.

Theo nội dung, bài tập vật lí cũng có thể phân chia thành các bài tập có nội dung trừu tượng và bài tập có nội dung cụ thể. Ở các bài tập có nội dung trừu tượng, các dữ kiện đều cho dưới dạng các kí hiệu, lời giải cũng sẽ biểu diễn dưới dạng một công thức chứa đựng ẩn số và dữ kiện đã cho Ngược lại, với các bài tập có nội dung cụ thể, các dữ kiện đều cho dưới dạng các con số cụ thể. Ưu điểm của bài tập trừu tượng là nhấn mạnh bản chất vật lí

10

của hiện tượng mô tả trong bài tập, còn ưu điểm của các bài tập cụ thể mang đặc trưng trực quan gắn liền với thực tiễn, với kinh nghiệm sống của học sinh.

1.4.3.2. Phân loại theo phương thức cho điều kiện và phương thức giải Theo đó, người ta sẽ phân ra thành các dạng: bài tập định tính, bài tập định lượng, bài tập thí nghiệm, bài tập đồ thị, bài tập trắc nghiệm khách quan.

- Bài tập định tính: Có hai loại bài tập định tính là: Giải thích hiện tượng và dự đoán hiện tượng. + Giải thích hiện tượng thực chất là cho biết một hiện tượng và lí giải xem vì sao hiện tượng lại xảy ra như thế. Trong các bài tập này, bắt buộc phải thiết lập được mối quan hệ giữa hiện tượng cụ thể với một số đặc tính của sự vật hay với một số định luật vật lí. + Dự đoán hiện tượng thực chất là căn cứ vào những điều kiện cụ thể của đề bài, xác định những định luật chi phối hiện tượng và dự đoán được hiện tượng gì xảy ra và xảy ra thế nào. Ta thực hiện suy luận lôgic,thiết lập luận ba đoạn, trong đó ta mới biết tiền đề thứ hai (phán đoán khẳng định riêng), cần phải tìm tiền đề thứ nhất (phán đoán khẳng định chung) và kết luận (phán đoán khẳng định riêng).

- Bài tập định lượng (bài tập tính toán): Đó là các bài tập khi giải phải sử dụng các phương pháp Toán học, bằng cách dựa trên các định luật, các quy tắc và công thức Vật lí. Đây là dạng bài tập phổ biến, thường được soạn thảo cho chương trình Vật lí phổ thông. Các bài tập này có thể giải trên lớp, trong giờ luyện tập, giao về nhà cho học sinh tập vận dụng kiến thức (sau đó có sự kiểm tra của giáo viên).

Dạng bài tập này có ưu điểm làm sâu sắc các kiến thức của học sinh, rèn luyện cho học sinh vận dụng phương pháp nhận thức đặc thù của Vật lí, đặc biệt phương pháp suy luận Toán học. Tuỳ theo phương pháp Toán học được vận dụng, bài tập tính toán được quy về các bài tập số học, đại số và hình học.

- Bài tập thí nghiệm: là loại bài tập đòi hỏi phải làm thí nghiệm để kiểm chứng lời giải bằng lí thuyết hoặc tìm những số liệu cần thiết cho bài tập. Bài tập thí nghiệm có nhiều tác dụng về mặt giáo dục và giáo dục kĩ thuật tổng hợp, đặc biệt làm sáng tỏ mối quan hệ giữa lí luận và thực tiễn: trong các bài tập thí nghiệm thì trong thí nghiệm chỉ cho các số liệu để giải bài tập, chứ không cho biết tại sao hiện

11

tượng lại xảy ra như thế, cho nên phần vận dụng các định luật vật lý để lý giải các hiện tượng mới là nội dung chính của bài tập thí nghiệm.

- Bài tập đồ thị: là bài tập trong đó các số liệu được dùng làm dữ kiện để giải phải tìm trong đồ thị đã cho trước hoặc ngược lại. Bài tập đòi hỏi học sinh phải biểu diễn quá trình diễn biến của hiện tượng đã nêu trong bài tập. Bài tập đồ thị có tác dụng rèn luyện kĩ năng đọc, vẽ đồ thị, và mối quan hệ hàm số giữa các đại lượng mô tả trong đồ thị.

- Bài tập trắc nghiệm khách quan: bài tập dạng trắc nghiệm khách quan thường dùng để kiểm tra kiến thức trong phạm vi rộng, số lượng người được kiểm tra nhiều, kết quả thu được khách quan không phụ thuộc người chấm. Bài tập dạng này yêu cầu học sinh phải nhớ, hiểu và vận dụng đồng thời rất nhiều các kiến thức liên quan.

1.4.4. Vai trò và tác dụng của bài tập Vật lí trong dạy học, [15] ; [19, tr.337] ; [32, tr.7] 1.4.4.1. Bài tập giúp cho việc ôn tập, đào sâu, mở rộng kiến thức Trong giai đoạn xây dựng kiến thức, học sinh đã nắm được cái chung, khái quát của các khái niệm, định luật và cũng là cái trừu tượng. Trong bài tập, học sinh phải vận dụng những kiến thức khái quát, trừu tượng đó vào những trường hợp cụ thể rất đa dạng, nhờ thế mà học sinh nắm được những biểu hiện cụ thể của chúng trong thực tế. Ngoài những ứng dụng quan trọng trong kĩ thuật, bài tập vật lý sẽ giúp học sinh thấy được những ứng dụng muôn hình, muôn vẻ trong thực tiễn của các kiến thức đã học Bài tập vật lý là một phương tiện củng cố, ôn tập kiến thức sinh động. Khi giải bài tập, học sinh phải nhớ lại các kiến thức đã học, có khi phải sử dụng tổng hợp các kiến thức thuộc nhiều chương, nhiều phần của chương trình 1.4.4.2. Bài tập có thể là điểm khởi đầu để dẫn dắt đến kiến thức mới Các bài tập nếu được sử dụng khéo léo có thể dẫn học sinh đến những suy nghĩ về một hiện tượng mới hoặc xây dựng một khái niệm mới để giải thích hiện tượng mới do bài tập phát hiện ra 1.4.4.3. Giải bài tập vật lý rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo vận dụng lý thuyết vào thực tiễn, rèn luyện thói quen vận dụng kiến thức khái quát

12

Bài tập vật lý là một trong những phương tiện rất quý báu để rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo vận dụng lý thuyết vào thực tiễn, rèn luyện thói quen vận dụng kiến thức khái quát đã thu nhận được để giải quyết các vấn đề của thực tiễn. Có thể xây dựng nhiều bài tập có nội dung thực tiễn, trong đó học sinh phải biết vận dụng lý thuyết để giải thích hoặc dự đoán các hiện tượng xảy ra trong thực tiễn ở những điều kiện cho trước.

1.4.4.4. Giải bài tập là một trong những hình thức làm việc tự lực cao của học sinh Trong khi làm bài tập, do phải tự mình phân tích các điều kiện của đầu bài, tự xây dựng những lập luận, kiểm tra và phê phán những kết luận mà học sinh rút ra được nên tư duy học sinh được phát triển, năng lực làm việc tự lực của họ được nâng cao, tính kiên trì được phát triển.

1.4.4.5. Giải bài tập vật lý góp phần làm phát triển tư duy sáng tạo của học sinh Việc giải bài tập vật lý đòi hỏi phải phân tích bài toán để tìm bản chất vật lý với mức độ khó được nâng dần lên giúp học sinh phát triển tư duy.

Có nhiều bài tập vật lý không chỉ dừng lại trong phạm vi vận dụng những kiến thức đã học mà còn giúp bồi dưỡng cho học sinh tư duy sáng tạo. Đặc biệt là những bài tập giải thích hiện tượng, bài tập thí nghiệm, bài tập thiết kế dụng cụ rất có ích về mặt này.

1.4.4.6. Giải bài tập vật lý để kiểm tra mức độ nắm vững kiến thức của học sinh Bài tập vật lý cũng là một phương tiện có hiệu quả để kiểm tra mức độ nắm vững kiến thức của học sinh. Tùy theo cách đặt câu hỏi kiểm tra, ta có thể phân loại được các mức độ nắm vững kiến thức của học sinh, khiến cho việc đánh giá chất lượng kiến thức của học sinh được chính xác.

1.4.5. Phương pháp giải bài tập,[19, tr.347], [32, tr.31] Đối với học sinh phổ thông, vấn đề giải và sửa bài tập gặp không ít khó khăn vì học sinh thường không nắm vững lý thuyết và kĩ năng vận dụng kiến thức vật lý. Vì vậy các em giải một cách mò mẫm, không có định hướng rõ ràng, áp dụng công thức máy móc và nhiều khi không giải được. Có nhiều nguyên nhân:Học sinh chưa có phương pháp khoa học để giải bài tập vật lý.Chưa xác định được mục đích của việc giải bài tập là xem xét, phân tích các hiện tượng vật lý để đi đến bản chất vật lý.

13

Việc rèn luyện cho học sinh biết cách giải bài tập một cách khoa học, đảm bảo đi đến kết quả một cách chính xác là một việc rất cần thiết. Nó không những giúp học sinh nắm vững kiến thức mà còn rèn luyện kĩ năng suy luận logic, làm việc một cách khoa học, có kế hoạch.

Quá trình giải một bài tập vật lý thực chất là quá trình tìm hiểu điều kiện của bài tập, xem xét hiện tượng vật lý, xác lập được những mối liên hệ cụ thể dựa trên sự vận dụng kiến thức vật lý vào điều kiện cụ thể của bài tập đã cho. Từ đó tính toán những mối liên hệ đã xác lập được để dẫn đến lời giải và kết luận chính xác.

Sự nắm vững những mối liên hệ này sẽ giúp cho giáo viên định hướng phương pháp dạy bài tập một cách hiệu quả.

Bài tập vật lý rất đa dạng, cho nên phương pháp giải cũng rất phong phú. Vì vậy không thể chỉ ra được một phương pháp nào cụ thể mà có thể áp dụng để giải được tất cả bài tập. Từ sự phân tích như đã nêu ở trên, có thể vạch ra một dàn bài chung gồm các bước chính như sau: - Tìm hiểu đầu bài, tóm tắt các dữ kiện - Phân tích hiện tượng -Xây dựng lập luận - Lựa chọn cách giải cho phù hợp - Kiểm tra, xác nhận kết quả và biện luận 1.4.6. Lựa chọn bài tập trong dạy học vật lý, , [15] [19, tr.363] Hệ thống bài tập mà giáo viên lựa chọn phải thỏa mãn các yêu cầu sau: -

Bài tập phải đi từ dễ tới khó, từ đơn giản đến phức tạp (phạm vi và số

lượng các kiến thức, kĩ năng cần vận dụng từ một đề tài đến nhiều đề tài, số lượng các đại lượng cho biết và các đại lượng cần tìm…) giúp học sinh nắm được phương pháp giải các loại bài tập điển hình.

- Mỗi bài tập phải là một mắt xích trong hệ thống bài tập, đóng góp một phần nào đó vào việc củng cố, hoàn thiện và mở rộng kiến thức.

- Hệ thống bài tập cần bao gồm nhiều thể loại bài tập: bài tập giả tạo và bài tập có nội dung thực tế, bài tập luyện tập và bài tập sáng tạo, bài tập cho thừa hoặc thiếu dữ kiện, bài tập mang tính chất ngụy biện và nghịch lý. ..

14

1.4.7. Hướng dẫn hoạt động giải bài tập Vật lí ,[15], [32, tr57] Ta có thể minh họa bằng sơ đồ sau: Tư duy giải bài tập vật lí

Phân tích phương pháp giải bài tập vật lí cụ thể Phương pháp hướng dẫn giải bài tập vật lí cụ thể

Mục đích sư phạm

Xác dịnh kiểu hướng dẫn

Hình 1.3.Hướng dẫn hoạt động giải bài tập Vật lí Để việc hướng dẫn giải bài tâp cho học sinh có hiệu quả, thì trước hết giáo viên phải giải được bài tập đó, và phải xuất phát từ mục đích sư phạm để xác định kiểu hướng dẫn cho phù hợp.

Theo đó, tùy theo mục đích sư phạm mà người ta vận dụng các kiểu hướng dẫn khác nhau trong hướng dẫn giải bài tập vật lí.

1.4.7.1. Hướng dẫn theo mẫu (hướng dẫn Angorit) Sự hướng dẫn hành động theo mẫu sẵn có thường gọi là hướng dẫn angôrit.

Hướng dẫn angorit là sự hướng dẫn chỉ rõ cho học sinh những hành động cụ thể cần thực hiện và trình tự thực hiện các hành động đó để đạt được các kết quả như mong muốn. Những hành động sơ cấp phải được học sinh hiểu một cách đơn giá và học sinh đã nắm vững. Kiểu hướng dẫn angorit không đòi hỏi học sinh phải tự mình tìm tòi xác định các hành động cần thực hiện để giải quyết vấn đề đặt ra mà chỉ đòi hỏi học sinh chấp hành các hành động đã được giáo viên chỉ ra, căn cứ theo đó học sinh sẽ đạt được kết quả, sẽ giải được bài tập đã cho.

1.4.7.2. Hướng dẫn tìm tòi (Hướng dẫn Ơrixtic) Hướng dẫn tìm tòi là kiểu hướng dẫn mang tính chất gợi ý cho học sinh suy nghĩ tìm tòi phát hiện cách giải quyết. Không phải là giáo viên chỉ dẫn cho học sinh chỉ việc chấp hành các hành động theo một mẫu đã có để đi tới kết quả mà là giáo viên gợi mở để học sinh tự tìm cách giải quyết, tự xác định các hành động cần thực hiện để đạt được kết quả. Thông thường, kiểu hướng dẫn tìm tòi được áp dụng khi cần giúp đỡ học sinh vượt qua khó khăn để giải được bài tập, đồng thời vẫn đảm

15

bảo yêu cầu phát triển tư duy học sinh, muốn tạo điều kiện để học sinh tự lực tìm cách giải quyết.

1.4.7.3. Định hướng khái quát chương trình hóa Định hướng khái quát chương trình hóa cũng là sự hướng dẫn cho học sinh tự tìm tòi cách giải quyết, chứ không thông báo ngay cho học sinh cái có sẵn. Nét đặc trưng của kiểu hướng dẫn này là, giáo viên định hướng hoạt động tư duy của học sinh theo đường lối khái quát của việc giải quyết vấn đề. Phương pháp hướng dẫn này được áp dụng khi có điều kiện hướng dẫn tiến trình hoạt động giải bài tập của học sinh, nhằm giúp cho học sinh tự giải được bài tập đã cho, đồng thời dạy cho học sinh cách suy nghĩ trong quá trình dạy giải bài tập.

Trong quá trình hướng dẫn học sinh giải bài tập không thể theo một khuôn mẫu nhất định, mà tùy thuộc vào nội dung, kiến thức, yêu cầu của bài toán, và còn tùy thuộc vào đối tượng học sinh mà chúng ta có cách lựa chọn kiểu hướng dẫn cho phù hợp. Người giáo viên phải biết phối hợp cả ba kiểu hướng dẫn trên, tận dụng những ưu điểm trong cả ba phương pháp.

1.5. Phát triển tư duy Vật lí cho học sinh 1.5.1. Tư duy vật lí là gì? [28], [30] Tư duy vật lý là sự quan sát các hiện tượng vật lý, phân tích một hiện tượng phức tạp thành những bộ phận đơn giản và xác lập giữa chúng những mối quan hệ và những sự phụ thuộc xác định, tìm ra mối liên hệ giữa mặt định tính và mặt định lượng của các hiện tượng và các đại lượng vật lý, dự doán các hệ quả mới từ các lý thuyết và áp dụng những kiến thức khái quát thu được vào thực tiễn.

- Các hiện

tượng vật lý trong tự nhiên rất phức tạp, nhưng những định luật chi phối chúng thường lại rất đơn giản, vì mỗi hiện tượng bị nhiều yếu tố tác động chồng chéo lên nhau hoặc nối tiếp nhau mà ta chỉ quan sát được kết quả tổng hợp cuối cùng.

1.5.2. Các biện pháp phát triển tư duy của học sinh ,[28], [31] 1.5.2.1. Tạo nhu cầu hướng thú, kích thích tính tò mò, ham hiểu biết của học sinh.

Tư duy là quá trình tâm lý diễn ra trong đầu học sinh. Tư duy chỉ thực sự có hiệu quả khi học sinh tự giác mang hết sức mình thực hiện. Tư duy chỉ được bắt đầu trong khi xuất hiện một câu hỏi mà chưa có lời giải đáp ngay ở trong đầu học sinh, khi giữa một bên là nhu cầu, nhiệm vụ nhận thức mới phải giải quyết và một bên là

16

trình độ kiến thức hiện có không đủ để giải quyết nhiệm vụ đó, cần phải xây dựng kiến thức mới, tìm giải pháp mới. Lúc đó học sinh vừa ở trạng thái hơi căng thẳng, vừa hưng phấn khao khát vượt qua được khó khăn, giải quyết được mâu thuẫn, đạt được một trình độ cao hơn trên con đường nhận thức. Ta nói rằng: học sinh được đặt vào “tình huống có vấn đề ”.

Nhu cầu hứng thú còn được tạo ra từ sự kích thích bên ngoài như: khen thưởng, sự ngưỡng mộ của bạn bè, gia đình, sự hứa hẹn một tương lai tươi đẹp, thực tế xây dựng quê hương đất nước 1.5.2.2. Xây dựng logic nội dung phù hợp với đối tượng học sinh.

Vật lý học đưa vào dạy học ở trường phổ thông không phải là vật lý học được trình bày dưới dạng hiện đại nhất của khoa học, bởi nếu như vậy thì nhiều khi học sinh không thể hiểu được. Do đó giáo viên phải tìm một con đường thích hợp vừa với trình độ của học sinh. Vật lý học trong nhà trường phổ thông đơn giản, dễ hiểu hơn vật lý trong khoa học thực sự nhưng không được trái với tinh thần của khoa học hiện đại. Trong quá trình học lên các lớp trên, kiến thức của học sinh sẽ được hoàn chỉnh, bổ sung thêm, tiếp cận ngày càng gần hơn với khoa học vật lý hiện đại. c. Rèn luyện cho học sinh kỹ năng thực hiện các thao tác tư duy Tổ chức quá trình học tập ở từng giai đoạn, xuất hiện những tình huống bắt buộc học sinh phải thực hiện các thao tác tư duy và hành động nhận thức mới có thể giải quyết được vấn đề và hoàn thành được nhiệm vụ học tập. Đặt ra những câu hỏi để định hướng cho học sinh tìm những thao tác tư duy hay phương pháp suy luận, hành động trí tuệ thích hợp.

Phân tích câu trả lời của học sinh, chỉ ra chỗ sai của học sinh khi thực hiện các thao tác tư duy và hướng dẫn cách sửa chữa.

1.6. Quan niệm về học sinh giỏi 1.6.1. Quan niệm về học sinh giỏi, [34, tr.353] Nhìn chung các nước đều dùng hai thuật ngữ chính là gift (giỏi, có năng khiếu) và talent (tài năng). Luật bang Georgia (Hoa Kỳ) định nghĩa HSG như sau:“HSG là học sinh chứng minh được trí tuệ ở trình độ cao và có khả năng sáng tạo, thể hiện một động cơ học tập mãnh liệt và đạt xuất sắc trong lĩnh vực lý thuyết khoa học; người cần một sự giáo dục đặc biệt và sự phục vụ đặc biệt để đạt được trình độ

17

tương ứng với năng lực của người đó”. Cơ quan giáo dục Hoa Kỳ miêu tả khái niệm HS giỏi như sau: Đó là những học sinh có khả năng thể hiện xuất sắc hoặc năng lực nổi trội trong các lĩnh vực trí tuệ, sự sáng tạo, khả năng lãnh đạo, nghệ thuật, hoặc các lĩnh vực lí thuyết chuyên biệt. Những HS này thể hiện tài năng đặc biệt của mình từ tất cả các bình diện xã hội, văn hóa và kinh tế”.

Nhiều nước quan niệm: HSG là những đứa trẻ có năng lực trong các lĩnh vực trí tuệ, sáng tạo, nghệ thuật và năng lực lãnh đạo hoặc lĩnh vực lí thuyết. Những học sinh này cần có sự phục vụ và những hoạt động không theo những điều kiện thông thường của nhà trường nhằm phát triển đầy đủ các năng lực vừa nêu trên. Nhiều tài liệu khẳng định: HSG có thể học bằng nhiều cách khác nhau và tốc độ nhanh hơn so với các bạn cùng lớp vì thế cần có một Chương trình HSG để phát triển và đáp ứng được tài năng của họ.

1.6.2 . Những phẩm chất cần có của học sinh giỏi Vật Lí Theo nhiều tài liệu được trình bày : Đối với một học sinh giỏi vật lí, trước hết học sinh đó phải có kiến thức cơ bản vững vàng, sâu sắc, có hệ thống. Từ những kiến thức có được, một học sinh giỏi vật lí cần biết vận dụng linh hoạt các kiến thức cơ bản vào giải quyết các vấn đề đặt ra, biết áp dụng trong các tình huống mới. Một học sinh giỏi vật lí cần có năng lực tư duy sáng tạo (biết phân tích tổng hợp và so sánh, khái quát hóa, có khả năng sử dụng các phương pháp phán đoán mới: quy nạp, diễn dịch, nội suy…) Kỹ năng thực hành là một yếu tố không thể thiếu đối với học sinh giỏi vật lí, để từ đó kết hợp tốt các kỹ năng thực hành với các phương pháp nghiên cứu khoa học vật lí (biết nêu ra những dự đoán, lý luận cho các hiện tượng xảy ra trong thực tế, biết cách dùng thực nghiệm để kiểm chứng lại những lý luận trên và biết dùng lý thuyết để giải thích các hiện tượng đã được kiểm chứng) . Như vậy đối với những giáo viên, khi đào tạo những học sinh có năng khiếu về môn vật lí ta cần hướng học sinh học tập để học sinh được trang bị những kiến thức, kỹ năng, giúp các em tự học hỏi, tự sáng tạo nhằm phát huy tối đa năng lực của mình.

1.6.3. Mục tiêu dạy học sinh giỏi ,[34] Mục tiêu chính của chương trình dành cho HSG và HS tài năng nhìn chung các nước đều xác định là

18

- Phát triển phương pháp suy nghĩ ở trình độ cao phù hợp với khả năng trí tuệ của trẻ.

- Thúc đẩy được động cơ học tập của học sinh .Bồi dưỡng sự lao động, làm việc sáng tạo - Phát triển các kĩ năng, phương pháp và thái độ tự học suốt đời.

- Nâng cao ý thức và khát vọng của trẻ về sự tự chịu trách nhiệm.

- Khuyến khích sự phát triển về lương tâm và ý thức trách nhiệm trong đóng góp xã hội.

- Hình thành , rèn luyện và phát triển khả năng NCKH, khả năng hợp tác - Phát triển phẩm chất lãnh đạo 1.7. Vị trí và tầm quan trọng của công tác bồi dưỡng học sinh giỏi trong dạy học Vật lí ở trường trung học phổ thông ,[34] Có thể nói, hầu như tất cả các nước đều coi trọng vấn đề đào tạo và bồi dưỡng học sinh giỏi trong chiến lược phát triển giáo dục phổ thông. Nhiều nước ghi riêng thành một mục dành cho HSG hoặc coi đó là một dạng của giáo dục đặc biệt Trong suốt thế kỉ XX, HSG đã trở thành một vấn đề của nước Mỹ với hàng loạt các tổ chức và các trung tâm nghiên cứu, bồi dưỡng học sinh giỏi ra đời. Năm 2002 có 38 bang của Hoa Kỳ có đạo luật về giáo dục HSG. Nước Anh thành lập cả một Viện hàn lâm quốc gia dành cho học sinh giỏi và tài năng trẻ và Hiệp hội quốc gia dành cho học sinh giỏi, bên cạnh website hướng dẫn giáo dạy cho HS giỏi và HS tài năng (http://www.nc.uk.net/gt/). Từ năm 2001 chính quyền New Zealand đã phê chuẩn kế hoạch phát triển chiến lược HSG. Cộng hòa liên bang Đức có Hiệp hội dành cho HSG và tài năng Đức. Giáo dục Phổ thông Hàn Quốc có một chương trình đặc biệt dành cho HSG nhằm giúp chính quyền phát hiện HS tài năng từ rất sớm.

Từ năm 1985, Trung Quốc thừa nhận phải có một chương trình GD đặc biệt dành cho hai loại đối tượng HS yếu kém và HSG. Ở Việt Nam hiện nay, Đảng và nhà nước ta luôn quan tâm đến dân trí, nhân lực, nhân tài vì nguồn lực con người là động lực phát triển của đất nước . Tương lai của sự phồn vinh của đất nước tùy thuộc vào cả 3 mặt : Nâng cao dân trí, đào tạo nhân lực , bồi dưỡng nhân tài vì vậy đã coi “ Giáo dục là quốc sách hang đầu ” , và công tác phát hiện bồi dưỡng học sinh giỏi có một vai trò rất quan trọng vì “Tài năng là

19

vốn quí của nước nhà ”. Đồng chí Lê Khả Phiêu nguyên Bí thư trung ương Đảng đã từng nói : "Về nhân tài một mặt phải tìm được những cách thích hợp để phát hiện và bồi dưỡng nhân tài, đồng thời cũng cần lưu ý là nhân tài sẽ có điều kiện xuất hiện trên một nền dân trí rộng và trên cơ sở việc tổ chức đào tạo nhân lực tốt và nhân tài là người có trí tuệ sắc bén và những người có bàn tay vàng có những kỹ năng đặc biệt”. Giáo sư Nguyễn Cảnh Toàn cũng đã nói : "Không có nền có gốc thì không có cây cao bóng cả" Nguồn lực đó là người lao động có trí tuệ có tay nghề thành thạo, có phẩm chất tốt đẹp, được đào tạo bồi dưỡng và phát huy bởi một nền giáo dục tiên tiến gắn liền với một nền khoa học công nghiệp hiện đại. Nhận thức đầy đủ và sâu sắc về vai trò tầm quan trọng của nhiệm vụ phát hiện và bồi dưỡng HSG, Bộ giáo dục và đào tạo cũng có những chủ trương mới về công tác bồi dưỡng học sinh giỏi. Đó là tiếp tục chú trọng xây dựng hệ thống các trường chuyên một cách hoàn thiện hơn, khuyến khích và tôn vinh các học sinh xuất sắc đạt thành tích cao. Các em học sinh có năng khiếu có thể được học với chương trình có tốc độ cao hơn học sinh bình thường. Hiện nay công tác bồi dưỡng tuyển chọn HSG diễn ra ở tất cả các cấp học từ tiểu học, THCS, THPT đến Đại học cũng đã tổ chức những kì thi olympic cho sinh viên, nhiều học sinh Việt Nam tham gia các kì thi HSG khu vực và quốc tế đã đạt nhiều thành tích tích xuất xắc, điều đó chứng tỏ vai trò của của bồi dưỡng HSG ở nước ta hiện nay đang được quan tâm, khích lệ.

1.8. Khảo sát và phân tích thực trạng bồi dưỡng học sinh giỏi Vật lí ở trường trung học phổ thông 1.8.1. Những khó khăn Trong công tác bồi dưỡng học sinh giỏi của các trường THPT hiện nay thường gặp những hạn chế về kết quả. Điều đó xuất phát từ những nguyên nhân chủ yếu như sau: - Nội dung bồi dưỡng: Vì không phải là trường chuyên nên không có chương trình dành cho lớp chuyên, thiếu định hướng và thiếu tính liên thông trong hệ thống chương trình. Tất cả giáo viên dạy bồi dưỡng đều phải tự soạn, tự nghiên cứu và tự sưu tầm tài liệu , đôi khi đề thi HSG đề cập đến kiến thức quá rộng nên GV không xác định rõ được giới hạn kiến thức cần giảng dạy cho học sinh . Căn cứ vào các tài liệu đã xuất bản hay các đề thi hàng năm ở các cấp thì có nhiều phần , bài tập đề cập đến kiến thức quá rộng , nằm ngoài chương trình quá xa không phù hợp

20

- Giáo viên : GV dạy bồi dưỡng HSG vẫn phải hoàn tất công tác giảng dạy như các giáo viên khác, đôi khi còn kiêm nhiệm nhiều công tác khác như: chủ nhiệm, tổ trưởng bộ môn, thư ký hội đồng giáo dục, công đoàn… đó là một thực tế do ban giám hiệu lúc nào cũng muốn giao công tác cho những giáo viên tốt, giỏi, có uy tín. Chính vì lý do đó, việc đầu tư cho công tác bồi dưỡng HSG cũng có phần bị hạn chế. Một số khó khăn khác đôi khi gặp phải là có giáo viên giỏi nhưng không gắn bó với công tác bồi dưỡng HSG vì nhiều lý do khác nhau. Việc giáo viên dạy bồi dưỡng phải trên cơ sở tình nguyện chứ không thể áp đặt hoặc dùng biện pháp hành chính - Học sinh: Một số HS không yên tâm khi được chọn bồi dưỡng HSG vì phải mất nhiều thời gian, ảnh hưởng đến sức khỏe và kết quả học tập chung. Đặc biệt trong kì thi tuyển tốt nghiệp và đại học hiên nay môn Vật lí được thi dưới hình thức trắc nghiệm nên HSG không cảm thấy tha thiết khi được chọn bồi dưỡng HSG. Cũng chính vì điều này mà hiện nay một số tỉnh, thành phố đã ra đề thi HSG Vật lí cũng dưới hình thức trắc nghiệm , hay một phần trắc nghiệm.

HS và phụ huynh HS chưa thật sự yên tâm do chính sách đặc cách của HS đạt giải chưa ổn định , chưa thỏa đáng. Theo các em và gia đình thì việc ôn thi đại học mới là cần thiết, thực tế còn việc HSG chỉ là để sát hạch thử hay lấy danh hiệu.

-

Chế độ : Hiện nay các nhà trường PT đều coi việc bồi dưỡng HSG là trách

nhiệm của mỗi giáo viên, vì vậy kinh phí dành cho bồi dưỡng theo qui định còn quá bất cập, hạn chế. Do đó có nhiều GV đầu tư quan tâm nhiều đến luyện thi đại học hơn là bồi dưỡng HSG, bên cạnh đó việc tổ chức bồi dưỡng HSG ở cả ba khối lớp thì có tình trạng có GV năm nào cũng gánh trách nhiệm bồi dưỡng HSG, với áp lực về thời gian và thành tích như hiện nay thì sẽ gây nhiều vất vả và ức chế với giáo viên.

1.8.2. Một số khuyến nghị trong công tác bồi dưỡng học sinh giỏi + Về nội dung chương trình - Nên có giới hạn kiến thức thông báo trước trong đề thi của mỗi năm - Biên soạn chương trình, nội dung bồi dưỡng rõ ràng, cụ thể, chi tiết cho từng khối, lớp ,về từng mảng kiến thức rèn luyện các kỹ năng ngôn ngữ theo số tiết quy định nhất định và nhất thiết phải bồi dưỡng theo quy trình từ thấp đến cao, từ dễ đến khó để các em HS bắt nhịp dần.

21

- Xác định rõ trọng tâm kiến thức giảng dạy cho từng khối lớp để tránh trùng lập. Chương trình bồi dưỡng cần có sự liên thông trong suốt 3 năm liền (từ lớp 10 đến lớp 12 ) - Trường nên mua bổ sung kịp thời những tài liệu nâng cao mới để giúp giáo viên cập nhật những nội dung mới để đưa vào giảng dạy.

- Sưu tầm các bộ đề thi các cấp trong tỉnh nhà và các tỉnh khác thông qua công nghệ thông tin nhằm giúp các em tiếp xúc làm quen với các dạng đề + Về cơ sở vật chất và phương tiện dạy học v.v …

- Cần tạo mọi điều kiện cho giáo viên tham gia các lớp học tập nâng cao trình độ chuyên môn nghiệp vụ .Tổ chức các buổi trao đổi , học hỏi giữa các GV bồi dưỡng HSG trong phạm vi cấp tỉnh hay cụm tỉnh -

Cần đầu tư một cách đồng bộ cơ sở vật chất, trang thiết bị phục vụ dạy học

như: Phòng học bộ môn, thiết bị thực hành ,thí nghiệm, phương tiện công nghệ thông tin , máy chiếu, loa trợ giảng …. + Về chế độ đãi ngộ với giáo viên bồi dưỡng học sinh giỏi - Có những chế độ động viên, khuyến khích khen thưởng cao đối với giáo viên tham gia bồi dưỡng học sinh giỏi như: Ưu tiên khi xét các danh hiệu thi đua, giảm tiết dạy chính khóa, ưu tiên trong các các đợt xét nâng bậc lương sớm, lấy thành tích bồi dưỡng học sinh giỏi làm một trong các tiêu chí đánh giá danh hiệu giáo viên giỏi các cấp….

- Cần phải phân công chuyên môn một cách hợp lý, lựa chọn giáo viên có năng lực chuyên môn giỏi, có kinh nghiệm, tinh thần trách nhiệm, cố gắng phân công theo hướng ổn định để phát huy kinh nghiệm của giáo viên + Về quyền lợi , chế độ với học sinh giỏi - Với học sinh ,giáo viên cần hướng dẫn học sinh các tài liệu, sách vở, băng đĩa phù hợp với trình độ của các em để tự rèn luyện thêm ở nhà. Đồng thời cung cấp hoặc giới thiệu các địa chỉ trên mạng để học sinh có thể tự học, tự nghiên cứu, bổ sung kiến thức.

- Có những chính sách ưu tiên, động viên , khuyến khích thích hợp để các em

22

có thêm động lực, yêu thích bộ môn hơn : Như đặt ra mức thưởng cao cho các giải , với các học sinh có giải cao cần được cộng điểm ưu tiên trong kì thi tốt nghiệp, đặc biệt là kì thi đại học hiện nay, với các học sinh đạt giải quốc gia được ưu tiên xét tuyển thẳng đại học thì các học sinh đạt giải cao ở kì thi cấp tỉnh cũng cần dược cộng điểm ưu tiên khi thi đại học , đó chính là nguồn động viên lớn lao với các em… nếu làm được điều này thì sự nghiệp bồi dưỡng HSG chắc chắn sẽ có nhiều khởi sắc.

Kết luận chương 1 Trong chương này , tôi đã trình bày: + Lịch sử vấn đề nghiên cứu, quan điểm hiện đại về dạy học (bản chất quá trình dạy học, nhiệm vụ của dạy học). Bên cạnh đó tôi cũng đã trình bày những lý luận về năng lực tư duy sáng tạo , tư duy vật lí, phát triển tư duy vật lí cho học sinh . Ngoài ra, ý nghĩa, vị trí ,vai trò, tác dụngcủa bài tập Vật lí , phân loại bài tập ,hướng dẫn giải bài tập Vật lí cũng được trình bày để thông qua đó thấy được vai trò ,công việc xây dựng một hệ thống bài tập mà tôi sẽ xây dựng ở chương sau. + Nêu ra quan điểm về HSG, mục đích dạy HSG, đồng thời đã phân tích vai trò của việc ôn luyện HSG trong nhà trường phổ thông cũng như thực trạng của việc ôn tập bồi dưỡng HSG Vì vậy , để nâng cao chất lượng bồi dưỡng HSG, thúc đẩy phát triển tư duy, sáng tạo của học sinh thì GV cần có trình độ cao về Lý luận và tác dụng, vai trò của bài tập Vật lí Cơ sở lý luận về tư duy, tư duy Vật lí của HS + Tôi cũng đã nêu ra một số tồn tại trong chương trình THPT đối với việc bồi dưỡng HSG, những khó khăn về chương trình ,nội dung bồi dưỡng, những khó khăn của GV và HS khi tham gia bồi dưỡng HSG, từ đó đề cập dến một số nhu cầu để công tác bồi dưỡng HSG trong trường THPT được thuận lợi và hiệu quả hơn.

23

CHƯƠNG 2 XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP CHƯƠNG ĐIỆN XOAY CHIỀU VẬT LÍ 12 NÂNG CAO NHẰM BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI 2.1. Vị trí ,cấu trúc nội dung chương “Điện xoay chiều” Vật lí lớp 12 nâng cao 2.1.1. Sơ đồ cấu trúc nội dung

Hiện tượng cảm ứng điện từ

Đại cương về dòng điện xoay chiều

Các mạch điện xoay chiều đơn giản

Mạch điện xoay chiều chỉ có R

Mạch điện xoay chiều chỉ có L

Máy điện

Công suất của dòng điện xoay chiều

Mạch điện xoay chiều chỉ có C

Mach R,L,C nối tiếp , cộng hưởng

Công suất tức thời

Máy điện động

Động cơ không đồng bộ 1 pha

Công suất tiêu thụ

Hệ số công suất

Động cơ không đồng bộ 3 pha

Máy tĩnh điện

Máy phát điện xoay chiều một pha

Máy phát điện xoay chiều ba pha

Truyền tải điện năng

Hình 2.1: Sơ đồ cấu trúc nội dung chương điện xoay chiều 2.1.2. Vị trí, vai trò - Trong sách giáo khoa Vật lí 12 nâng cao chương “Điện xoay chiều” được trình bày ở chương 5, sau chương “Dao động và sóng điện từ ” lúc này học sinh đã có được những khái niệm về suất điện động , dòng điện, điện áp tức thời , hiệu dụng ,cực đại, hiểu được dòng điện, điện áp tức thời biến thiên điều hòa theo thời gian dạng sin , biết được dao động điện từ tắt dần, cưỡng bức, duy trì và hiện tượng cộng

24

Máy biến áp

cộng hưởng trong mạch LC … , khi đó học sinh sẽ dễ dàng hiểu được bản chất dòng điện trong mạng điện xoay chiều thực chất là một dao động điện từ cưỡng bức gây ra bởi diện áp hai đầu đoạn mạch và cách tạo ra dòng điện xoay chiều là dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ.

- Điện xoay chiều là một chương có lượng kiến thức tương đối nhiều và hay, phần kiến thức về điện xoay chiều không thể thiếu trong các đề thi tốt nghiệp, thi đại học cao đẳng và đặc biệt là thi học sinh giỏi, hơn thế nữa phần này còn chiếm một tỉ trọng lớn trong các đề thi. Những kiến thức của chương điện xoay chiều rất gần gũi với thực tế hằng ngày, như các loại đoạn mạch xoay chiều, các dụng cụ tiêu thụ điện điện trở, tụ điện, cuộn cảm, động cơ điện gắn liền với mạng điện trong mỗi gia đình. Máy biến áp, máy phát điện hiện nay cũng là những thiêt bị thông dụng mà học sinh rất rễ thấy trong thực tế, đặc biệt là bài toán truyền tải điện năng, mạng lưới điện… Vì vậy việc dạy và học chương điện xoay chiều có một ý nghĩa quan trọng trong chương trình Vật Lí phổ thông.

2.2. Mục tiêu dạy học chương “Điện xoay chiều” Vật lí lớp 12 nâng cao 2.2.1. Kiến thức -Viết được biểu thức của cường độ dòng điện và điện áp tức thời.

- Phát biểu được định nghĩa và viết được công thức tính giá trị hiệu dụng của cường độ dòng điện, của điện áp.

- Viết được các công thức tính cảm kháng, dung kháng và tổng trở của đoạn mạch có R, L, C mắc nối tiếp và nêu được đơn vị đo các đại lượng này.

- Viết được các hệ thức của định luật Ôm đối với đoạn mạch RLC nối tiếp (đối với giá trị hiệu dụng và độ lệch pha).

- Nêu được những đặc điểm của đoạn mạch RLC nối tiếp khi xảy ra hiện tượng cộng hưởng điện - Viết được công thức tính công suất điện và công thức tính hệ số công suất của đoạn mạch RLC nối tiếp.

- Nêu được lí do tại sao cần phải tăng hệ số công suất ở nơi tiêu thụ điện.

- Nêu được nguyên tắc cấu tạo và hoạt động của máy biến áp, máy phát điện xoay chiều , động cơ không đồng bộ ba pha

25

2.2.2. Kĩ năng - Vận dụng được các công thức tính cảm kháng ,dung kháng ,tổng trở - Vẽ giản đồ Fre-nen cho đoạn mạch RLC nối tiếp.

- Giải được các bài tập đối với đoạn mạch RLC nối tiếp - Giải thích nguyên tắc hoạt động của máy biến áp - Giải thích được nguyên tắc hoạt động của máy phát điện xoay chiều - Giải thích được nguyên tắc hoạt động của động cơ không đồng bộ ba pha - Giải được các bài tập về máy biến áp lí tưởng, truyền tài điện, máy phát điện xoay chiều, động cơ không đồng bộ.

-

Vẽ được đồ thị biểu diễn dòng điện ba pha

-

Tiến hành được thí nghiệm để khảo sát đoạn mạch RLC nối tiếp

2.2.3. Nội dung kiến thức trọng tâm Dòng điện xoay chiều. Mạch điện xoay chiều chỉ có điện trở thuần - Dòng điện xoay chiều là dòng điện có cường độ biến đổi điều hoà theo thời gian i = I0cos(t +  i ), trong đó :, i là giá trị tức thời của cường độ dòng điện tại thời điểm t; , I0 > 0 là giá trị cực đại của i , gọi là biên độ của dòng điện,;  > 0 là tần số góc;, t +  i là pha của i tại thời điểm t ;,  i là pha ban đầu. Biểu thức của điện áp tức thời cũng có dạng : u  U0cos(t+u ) trong đó, u là giá trị tức thời của điện áp tại thời điểm t, U0 > 0 là biên độ của điện áp,  là tần số góc, (t +  u) là pha của u tại thời điểm t,  u là pha ban đầu.

- Cường độ hiệu dụng của dòng điện xoay chiều là đại lượng có giá trị bằng cường độ của một dòng điện không đổi, sao cho khi đi qua cùng một điện trở R thì công suất tiêu thụ trong R bởi dòng điện không đổi ấy bằng công suất trung bình tiêu thụ trong R bởi dòng điện xoay chiều nói trên. Điện áp hiệu dụng được định nghĩa tương tự.

Giá trị hiệu dụng của đại lượng xoay chiều bằng giá trị cực đại (biên độ) của đại lượng chia cho

2.

- Công thức tính giá trị hiệu dụng của cường độ dòng điện và điện áp : :

26

I0

I

2

;; U

U0 2

trong đó, I0 là giá trị cực đại (biên độ) của dòng điện, U0 là giá

trị cực đại (biên độ) của điện áp.

- Các số liệu ghi trên các thiết bị điện đều là các giá trị hiệu dụng. Ví dụ bóng đèn có ghi 220V- 0,3A, nghĩa là bóng đèn được thiết kế dùng với điện áp hiệu dụng 220V, khi đó thì cường độ hiệu dụng của dòng điện là 0,3A. Các thiết bị đo đối với mạch điện xoay chiều chủ yếu là đo giá trị hiệu dụng Mạch điện xoay chiều chỉ có tụ điện ,cuộn cảm.

- Nếu đoạn mạch chỉ có điện trở thuần thì :cường độ dòng điện trong mạch cùng pha với điện áp giữa hai đầu mạch.

- Nếu đoạn mạch chỉ có tụ điện, thì cường độ dòng điện sớm pha

 so với 2

điện áp giữa hai bản tụ điện.

- Nếu đoạn mạch chỉ có cuộn cảm thuần thì :cường độ dòng điện trễ pha

 so 2

với điện áp tức thời.

R là điện trở thuần của mạch; ZL là cảm kháng của cuộn cảm, được tính bằng công thức ZL = L; ZC là dung kháng của tụ điện, được tính bằng công thức Z C 

1 . C

Điện trở R , cảm kháng ZL , dung kháng ZC và tổng trở Z đều có đơn vị là ôm ().

Mạch có R,L,C nối tiếp .Cộng hưởng điện.

- Công thức tính tổng trở Z của mạch RLC nối tiếp là Z 

:

R 2  (Z L  Z C )2

- Định luật Ôm : : Cường độ hiệu dụng trong một đoạn mạch điện xoay chiều có R,L,C mắc nối tiếp có giá trị bằng thương số của điện áp hiệu dụng giữa hai đầu đoạn mạch và tổng trở của đoạn mạch : : I =

27

U Z

- Độ lệch pha  giữa điện áp u đối với cường độ dòng điện i được xác định từ công thức : : tan  

Z L  ZC R

Nếu ZL > ZC,  > 0 thì u sớm pha hơn so với i.

Nếu ZL < ZC,  < 0 thì u trễ pha hơn so với i.

- Trong đoạn mạch xoay chiều có R, L, C mắc nối tiếp, khi ZL= ZC thì điện áp biến thiên cùng pha với dòng điện, trong mạch xảy ra hiện tượng cộng hưởng. Khi đó ta có : : L 

1 hay 2LC = 1 : C

- Hiện tượng cộng hưởng có những đặc điểm : Tổng trở của mạch đạt giá trị cực tiểu: Zmin = R, lúc đó cường độ dòng điện hiệu dụng trong mạch đạt giá trị cực đại: I m ax 

U .

R

Điện áp giữa hai đầu đoạn mạch biến đổi cùng pha với cường độ dòng điện. Điện áp tức thời giữa hai bản tụ điện và điện áp tức thời giữa hai đầu cuộn cảm có biên độ bằng nhau nhưng ngược pha nên triệt tiêu nhau. Điện áp giữa hai đầu điện trở bằng điện áp hai đầu đoạn mạch.

Công suất của đoạn mạch xoay chiều .Hệ số công suất - Công thức tính công suất tiêu thụ trong một mạch điện xoay chiều có RLC nối tiếp : là P = UIcos  = RI2 Trong đó, U là giá trị hiệu dụng của điện áp, I là giá trị hiệu dụng của cường độ dòng điện của mạch điện và cosử gọi là hệ số công suất của mạch điện.

- Công thức tính hệ số công suất: : cos =

R Z

trong đó, R là điện trở thuần và Z là tổng trở của mạch điện

Máy phát điện xoay chiều - Mỗi máy phát điện xoay chiều kiểu cảm ứng đều có hai bộ phận chính :: phần cảm nhằm tạo ra từ trường;, được cấu tạo bởi nam châm vĩnh cửu hoặc nam

28

châm điện; phần ứng gồm các cuộn dây mà trong đó có dòng điện cảm ứng. Bộ phận đứng yên gọi là stato, bộ phận quay gọi là rôto.

- Máy phát điện xoay chiều có rôto là phần cảm (nam châm vĩnh cửu hoặc nam châm điện) có p cặp cực từ, stato là phần ứng (các cuộn dây).

- Máy phát điện xoay chiều hoạt động dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ.

Khi rôto quay với tốc độ n (vòng/s) thì từ thông qua mỗi cuộn dây của stato biến thiên tuần hoàn với tần số f = np. Kết quả là trong các cuộn dây xuất hiện suất điện động xoay chiều hình sin cùng tần số f: e  

d dt

trong đó,

d là tốc độ dt

biến thiên từ thông qua cuộn dây.

- Máy phát điện xoay chiều ba pha là máy tạo ra ba suất điện động xoay chiều hình sin cùng tần số, cùng biên độ và lệch pha nhau

2 từng đôi một.

3

- Cấu tạo của máy phát điện xoay chiều ba pha : gồm hai bộ phận: Stato gồm có ba cuộn dây hình trụ giống nhau được đặt trên một đường tròn tại ba vị trí đối xứng (ba trục của ba cuộn dây nằm trên mặt phẳng đường tròn, đồng quy tại tâm O của đường tròn và lệch nhau 120o).

Rôto là nam châm vĩnh cửu hoặc nam châm điện có thể quay quanh một trục đi qua O. Khi rôto quay với tốc độ góc  thì trong mỗi cuộn dây của stato xuất hiện suất điện động cảm ứng cùng biên độ, cùng tần số, cùng biên độ và lệch pha nhau

2 3

Động cơ không đồng bộ - Nguyên tắc hoạt động của động cơ điện không đồng bộ ba pha dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ và tác dụng của từ trường quay.

- Một khung dây dẫn đặt trong từ trường quay, thì khung sẽ quay theo từ trường đó với tốc độ góc nhỏ hơn tốc độ quay của từ trường. Động cơ hoạt động theo nguyên tắc này gọi là động cơ không đồng bộ.

- Khi khung dây dẫn đặt trong từ trường quay thì từ thông qua khung dây biến thiên, trong khung dây xuất hiện dòng điện cảm ứng. Từ trường tác dụng một ngẫu lực lên khung dây làm khung dây quay. Theo định luật Len-xơ, chiều dòng

29

điện cảm ứng xuất hiện trong khung phải có tác dụng làm quay khung theo chiều từ trường quay để chống lại sự biến thiên từ thông của từ trường qua khung dây. Kết quả là khung quay nhanh dần đuổi theo tốc độ quay của từ trường. Tuy nhiên khi tốc độ góc của khung dây tăng lên thì tốc độ biến thiên từ thông qua khung sẽ giảm đi, do đó cường độ của dòng điện cảm ứng, đồng thời momen lực từ cũng sẽ giảm đi. Cho đến khi momen lực từ vừa đủ cân bằng với momen lực cản của các lực cản và ma sát thì khung sẽ quay đều. Tốc độ góc của khung nhỏ hơn tốc độ góc của từ trường quay.

- Trong động cơ không đồng bộ ba pha, từ trường quay được tạo nên bởi dòng điện ba pha chạy trong các cuộn dây stato.

Máy biến áp .Truyền tải diện - Máy biến áp là thiết bị có khả năng biến đổi điện áp xoay chiều.

- Máy biến áp gồm hai cuộn dây có số vòng khác nhau, quấn trên một lõi sắt từ khép kín (làm bằng thép silic). Một trong hai cuộn dây được nối với nguồn điện xoay chiều được gọi là cuộn sơ cấp, có N1 vòng dây. Cuộn thứ hai được nối với tải tiêu thụ, gọi là cuộn thứ cấp, có N2 vòng dây.

- Máy biến áp hoạt động dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ. Nguồn phát điện tạo nên một điện áp xoay chiều tần số f ở hai đầu cuộn sơ cấp. Dòng điện xoay chiều trong cuộn sơ cấp gây ra biến thiên từ thông trong trong hai cuộn. Do cấu tạo của máy biến áp, có lõi bằng chất sắt từ nên hầu như mọi đường sức từ do dòng điện ở cuộn sơ cấp gây ra đều đi qua cuộn sơ cấp, nói cách khác từ thông qua mỗi vòng dây của cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp là như nhau. Kết quả là trong cuộn thứ cấp có sự biến thiên từ thông, do đó xuất hiện một suất điện động cảm ứng.

Khi máy biến áp làm việc, trong cuộn thứ cấp xuất hiện dòng điện xoay chiều cùng tần số f với dòng điện ở cuộn sơ cấp.

- Ở chế độ không tải thì điện áp hiệu dụng ở hai đầu mỗi cuộn dây của máy biến áp tỉ lệ với số vòng dây : :

U2 N2 = U1 N1

trong đó, U1 là điện áp của cuộn sơ cấp, U2 là điện áp của cuộn thứ cấp.

Nếu

N2 N1

> 1 : thì máy biến áp là máy tăng áp,; và nếu

30

N2 N1

< 1 : thì là máy hạ áp.

Nếu điện năng hao phí không đáng kể (máy biến áp lí tưởng), ở chế độ có tải thì cường độ dòng điện qua mỗi cuộn dây tỉ lệ nghịch với điện áp hiệu dụng ở hai đầu mỗi cuộn : :

I1 U 2 .  I2 U1

- Máy biến áp có nhiều ứng dụng trong đời sống và kĩ thuật, nhất là trong truyền tải điện năng đi xa và trong công nghiệp như nấu chảy kim loại và hàn điện.

Công suất hao phí trên đường dây tải điện là Php  rI 2  r

-

P2 2

1

U cos2 

.

Trong đó, P là công suất tiêu thụ, U là điện áp hiệu dụng từ nhà máy;, r là điện trở của dây tải điện. Với cùng một công suất tiêu thụ, nếu hệ số công suất nhỏ thì công suất hao phí trên đường dây lớn;. Vì vậy để khắc phục điều này, ở các nơi tiêu thụ điện năng, phải bố trí các mạch điện sao cho hệ số công suất lớn. Hệ số này được nhà nước quy định tối thiểu phải bằng 0,85.

2.3. Xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập trong dạy học chương “Điện xoay chiều ” Vật lí lớp 12 nâng cao 2.3.1. Hệ thống bài tập trắc nghiệm khách quan Bảng 2.1: Ma trận các câu hỏi của bộ đề trắc nghiệm Mức độ Nội dung Dòng xoay

Biết

Hiểu

(20%)

(20%)

điện 2câu chiều. 1;2

Mạch

Vận dụng

Tổng hợp

(40%)

(20%)

2câu

4câu

2câu

3;5

4;6;7;8

9;10;

2câu

4câu

2câu

15;16

13;17;18

12;20

Tổng 65 câu

10 câu

điện

xoay chiều chỉ có

điện

trở

thuần Mạch

điện 2câu

xoay chiều chỉ 11;14 có

tụ

điện

19

,cuộn cảm.

31

10 câu

Mạch cóR,L,C tiếp

2câu nối 24;22 .Cộng

2câu

4câu

2câu

21;30

23;26;28

25;27

10 câu

29

hưởng điện Công suất của 2câu

2câu

4câu

2câu

đoạn

mạch 31;32

34;40

33;36;37

35;38

xoay

chiều

10 câu

39

.Hệ số công suất Máy phát điện 1câu

1câu

2câu

1câu

xoay chiều

45

41;43

42

5 câu

2câu

4câu

2câu

10 câu

48;49

50;51;

54;55

Động không

44

cơ 2câu đồng 46;47

bộ

52; 53

Máy biến áp 2câu

2câu

4câu

2câu

.Truyền

58;62

60;61;63;

59; 65

tải 56;57

diện

10 câu

64

2.3.1.1. Dòng điện xoay chiều. Mạch điện xoay chiều chỉ có điện trở thuần Câu 1: Trong các câu sau đây, câu nào sai?

A. Khi một khung dây quay đều quanh một trục vuông góc với các đường sức của một từ trường đều thì trong khung dây xuất hiện suất điện động xoay chiều hình cosin.

B. Điện áp xoay chiều là điện áp biến đổi điều hoà theo thời gian.

C. Dòng điện có cường độ biến đổi điều hoà theo thời gian gọi là dòng điện xoay chiều.

D. Trên cùng một đoạn mạch, dòng điện và điện áp xoay chiều luôn biến thiên với cùng pha ban đầu.

32

Câu 2: Một khung dây quay điều quanh trục  trong một từ trường đều

vuông

góc với trục quay  với tốc độ góc  . Từ thông cực đại gởi qua khung và suất điện động cực đại trong khung liên hệ với nhau bởi công thức: A. E0 

0

B. E0 

2

C. E0  0

0  2

D. E0  0



Câu 3: Một khung dây đặt trong từ trường đầu

có trục quay  của khung vuông

góc với các đường cảm ứng từ. Cho khung quay đều quanh trục  , thì từ thông gởi qua khung có biểu thức   1 cos(100 t   ) (Wb). Biểu thức suất điện động cảm 2

3

ứng xuất hiện trong khung là: A. e  50 cos(100 t  5 ) V .

B. e  50 cos(100 t   ) V .

C. e  50 cos(100 t   ) V .

D. e  50 cos(100 t  5 ) V .

6

6

6

6

Câu 4: Dòng điện xoay chiều có tần số 50 Hz. Trong 1s nó đổi chiều bao nhiêu lần?

A. 25 lần

B. 50 lần

C.100 lần

D. 200 lần

Câu 5: Một khung dây dẫn phẳng quay đều với tốc độ góc  quanh một trục cố định nằm trong mặt phẳng khung dây, trong một từ trường đều có vectơ cảm ứng từ vuông gốc với trục quay của khung. Suất điện động cảm ứng trong khung có biểu  2

thức e  E 0 cos(t  ) . Tại thời điểm t = 0, vectơ pháp tuyến của mặt phẳng khung dây hợp với vectơ cảm ứng từ một góc bằng A. 450.

B. 1800.

C. 1500.

D. 900.

Câu 6: Cho dòng điện xoay chiều có tần số 50 Hz, chạy qua một đoạn mạch.

Khoảng thời gian giữa hai lần liên tiếp cường độ dòng điện này bằng 0 là: A.

1 s 25

B.

1 s 50

C.

1 s 100

D.

1 s 200

33

Câu 7: Trong khoảng thời gian từ 0 đến 0,01s cường độ dòng điện tức thời có giá trị bằng 0,5I0 vào những thời điểm (i = I0cos(100t)(A)) A. 1/300s và 2/300. s

B.1/400 s và 2/400. s

C. 1/500 s và 3/500. S

D. 1/600 s và 5/600. s

Câu 8: Điện áp giữa hai đầu một đoạn mạch là u = 150cos100t (V). Cứ mỗi giây có bao nhiêu lần điện áp này bằng không?

A. 100 lần.

B. 50 lần.

C. 200 lần.

D. 2 lần.

 Câu 9: Tại thời điểm t, điện áp u = 200 2 cos(100t  ) (trong đó u tính bằng V, t 2

tính bằng s) có giá trị 100 2 V và đang giảm. Sau thời điểm đó

1 s , điện áp này 300

có giá trị là A. -100 2 V

B. -100 V

C. 100 3 V

D. 200 V

Câu 10: Một đèn ống huỳnh quang được dưới một hiệu điện thế xoay chiều có giá trị cực đại 220V và tần số 50 Hz. Biết đèn chỉ sáng lên khi hiệu điện thế tức thời đặt vào đèn là u  110 2 V. Tính trung bình thời gian đèn sáng trong mỗi phút là: A. 30 s

B. 40 s

C. 20 s

D. 10 s

2.3.1.2. Mạch điện xoay chiều chỉ có tụ điện ,cuộn cảm.

Câu 11: Trong đoạn mạch xoay chiều chỉ có tụ điện , nếu đồng thời tăng tần số của điện áp lên 4 lần và giảm điện dung của tụ điện 2 lần thì cường độ hiệu dụng qua mạch A. tăng 2 lần .

B. tăng 3 lần .

C. giảm 2 lần .

D. giảm 4 lần .

Câu 12: Dòng điện xoay chiều hình sin chạy qua một đoạn mạch có biểu thức có  

biểu thức cường độ là i  I 0 cos t 



 , I0 > 0. Tính từ lúc t  0( s ) , điện lượng 2

chuyển qua tiết diện thẳng của dây dẫn của đoạn mạch đó trong thời gian bằng nửa chu kì của dòng điện là

34

A.

 2I 0 . 

B.

C.

I 0 .  2

D.

I0



.

2I 0



.

Câu 13 : Dòng điện xoay chiều chạy qua một đoạn mạch có biểu thức i  2 2 cos(100t )( A) , t tính bằng giây (s).Vào thời điểm t =

1 (s) thì dòng 300

điện chạy trong đoạn mạch có cường độ tức thời bằng A. 1,0 A và đang tăng

B.

2 A và đang giảm.

C. 1,0 A và đang giảm .

D.

2 A và đang tăng

Câu 14: Đặt điện áp xoay chiều u=U0cost vào hai đầu đoạn mạch chỉ có điện trở thuần. Gọi U là điện áp hiệu dụng giữa hai đầu đoạn mạch; i, I0 và I lần lượt là giá trị tức thời, giá trị cực đại và giá trị hiệu dụng của cường độ dòng điện trong đoạn mạch. Hệ thức nào sau đây sai?

A.

U I  0.

U0 I0

B.

U I   2.

U0 I0

C.

u i  0.

U I

D.

u2 i2   1.

U 02 I 02

Câu 15: Đặt một điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng U không đổi và tần số 50 Hz vào hai bản của một tụ điện thì cường độ dòng điện hiệu dụng qua tụ là 2 A . Để cường độ dòng điện hiệu dụng qua tụ bằng 1 A thì tần số dòng điện là A. 200 Hz

B. 100 Hz .

C. 50 Hz .

D. 25 Hz .

Câu 16: Đoạn mạch điện xoay chiều AB chỉ chứa một trong các phần tử: điện trở thuần, cuộn dây hoặc tụ điện. Khi đặt hiệu điện thế u = U0cos(t - /6) lên hai đầu A và B thì dòng điện trong mạch có biểu thức i = I0cos(t + /3). Đoạn mạch AB chứa A. điện trở thuần

B. cuộn dây có điện trở thuần

C. cuộn dây thuần cảm

D. tụ điện

35

 Câu 17:Đặt điện áp u  U 0 cos  100 t   (V) vào hai đầu một tụ điện có điện dung 

2.104



3

(F). Ở thời điểm điện áp giữa hai đầu tụ điện là 150 V thì cường độ dòng

điện trong mạch là 4A. Biểu thức của cường độ dòng điện trong mạch là 

A. i  4 2 cos  100 t 

 B. i  5cos  100 t   (A)

 6



 C. i  5cos  100 t  

 D. i  4 2 cos  100 t  

6



6



Câu 18: Đặt điện áp xoay chiều u  U 0 cos  100 t  

cảm thuần có độ tự cảm L 

6





 (V ) vào hai đầu một cuộn 3

1 (H). Ở thời điểm điện áp giữa hai đầu cuộn cảm là 2

100 2 V thì cường độ dòng điện qua cuộn cảm là 2A. Biểu thức của cường độ dòng

điện qua cuộn cảm là  A. i  2 3 cos  100 t   ( A) 6



C. i  2 2 cos  100 t  

B. i  2 3 cos  100 t  





 ( A) 6

 D. i  2 2 cos  100 t   ( A)

 ( A) 6

6



Câu 19: Điện áp giữa hai đầu một đoạn mạch điện xoay chiều chỉ có điện trở thuần  R= 100 có biểu thức u= 200 2 cos(100 t  ) (V ) . Biểu thức của cường độ dòng 4

điện trong mạch là :  A. i= 2 2 cos(100 t  ) ( A)

 C.i= 2 2 cos(100 t  ) ( A)

 B. i= 2 2 cos(100 t  ) ( A)

 D.i= 2cos(100 t  ) ( A)

4

4

2

2

Câu 20: Mắc nối tiếp một một bóng đèn và một tụ điện rồi mắc vào mạng điện xoay chiều thì đèn sáng bình thường . Nếu ta mắc thêm một tụ điện song song với tụ điện ở mạch trên thì A. đèn sáng hơn trước .

B. đèn sáng hơn hoặc kém sáng hơn tuỳ thuộc vào điện dung của tụ điện đã mắc thêm

36

C. độ sáng của đèn không thay đổi .

D. đèn sáng kém hơn trước .

2.3.1.3. Mạch có R,L,C nối tiếp .Cộng hưởng điện Câu 21. Cường độ hiệu dụng của dòng điện chạy trên đoạn mạch RLC nối tiếp không có tính chất nào dưới đây?

A. Không phụ thuộc vào chu kỳ dòng điện.

B. Tỉ lệ thuận với hiệu điện thế ở hai đầu đoạn mạch.

C. Phụ thuộc vào tần số điểm điện.

D. Tỉ lệ nghịch với tổng trở của đoạn mạch.

Câu 22. Dung kháng của một đoạn mạch RLC nối tiếp có giá trị nhỏ hơn cảm kháng. Ta làm thay đổi chỉ một trong các thông số của đoạn mạch bằng cách nêu sau đây. Cách nào có thể làm cho hiện tượng cộng hưởng điện xảy ra?

A. Tăng điện dung của tụ điện.

B. Tăng hệ số tự cảm của cuộn dây.

C. Giảm điện trở của đoạn mạch.

D. Giảm tần số dòng điện.

Câu 23. Cần ghép một tụ điện nối tiếp với các linh kiện khác theo cách nào dưới đây, để có được đoạn mạch xoay chiều mà dòng điện trễ pha /4 đối với hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch? Biết tụ điện trong mạch này có dung kháng bằng 20.

A. Một cuộn thuần cảm có cảm kháng bằng 20.

B. Một điện trở thuần 20.

C. Một điện trở thuần bằng 40 và một cuộn thuần cảm có cảm kháng 20.

D. Một điện trở thuần bằng 20 và một cuộn thuần cảm có cảm kháng 40.

Câu 24: Cho đoạn mạch AB gồm các phần tử RLC nối tiếp, biểu thức nào sau đây là đúng uC ZC

A. i =

uR R

B. i =

C. i =

uL ZL

D. cả A, B, C

Câu 25: Cho đoạn mạch điện xoay chiều gồm cuộn dây mắc nối tiếp với tụ điện. Độ lệch pha của hiệu điện thế giữa hai đầu cuộn dây so với cường độ dòng điện trong mạch là

 . Hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai đầu tụ điện bằng 3

37

3 lần hiệu

điện thế hiệu dụng giữa hai đầu cuộn dây. Độ lệch pha của hiệu điện thế giữa hai đầu cuộn dây so với hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch trên là A. 0.  3

C.  .

B.

 .

2

D.

2 .

3

Câu 26: Cho đoạn mạch điện xoay chiều mắc nối tiếp gồm điện trở thuần R = 20  , cuộn dây thuần cảm L =

0, 2



H và tụ điện có điện dung C =

103 . Điện áp xoay 4

chiều ở 2 đầu mạch có tần số 50Hz. Độ lệch pha giữa điện áp hai đầu cuộn cảm so với điện áp giữa hai đầu mạch có giá trị là A. C.



B.

4



3 4

D. 0

2

Câu 27: Mạch điện xoay chiều AB gồm điện trở thuần R = 80Ω nối tiếp với hộp X. Trong hộp X chỉ chứa một phần tử là điện trở thuần R’ hoặc cuộn thuần cảm L hoặc  tụ C. Biết u AB  100 2cos(120 t  )V . Dòng điện qua R có cường độ hiệu dụng 1A 4

và trễ pha hơn uAB. Phần tử trong hộp X có giá trị: A. R’ = 20Ω C. L =

B. C =

1 H 2

D. L =

103 F 6

6 H 10

Câu 28: Đặt điện áp xoay chiều u = 200 2 cos100 t (V ) vào hai đầu một đoạn mạch AB gồm điện trở thuần R= 100, cuộn cảm thuần L và tụ điện C mắc nối tiếp. Khi  đó, điện áp hai đầu tụ điện là uc  100 2 cos(100 t  ) (V). Hệ số tự cảm L của 2

cuộn cảm là A. L  C. L 

2



1



B. L 

H

D. L 

H

38

1 H 4

1 H 2

Câu 29: Đặt điện áp u = U 2 cosωt vào hai đầu đoạn mạch xoay chiều có R, L, C mắc nối tiếp. Điện áp giữa hai đầu điện trở là uR = UR 2 cos(ωt +

 3

) . Đối với

đoạn mạch này ta có : A. UL – UC = C. UC =

3 UR

B. U = 2UR

3 UR

D. U = UR

Câu 30: Đặt một điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng 50V vào hai đầu đoạn mạch gồm điện trở thuần R mắc nối tiếp với cuộn cảm thuần L. Điện áp hiệu dụng giữa hai đầu cuộn cảm L là 30V. Điện áp hiệu dụng giữa hai đầu điện trở R bằng A. 40V

B. 20V

C. 30V

D. 10V

2.3.1.4. Công suất của đoạn mạch xoay chiều .Hệ số công suất Câu 31: Chọn câu trả lời sai. Ý nghĩa của hệ số công suất cos  A. Hệ số công suất càng lớn thì công suất tiêu thụ của mạch càng lớn.

B. Hệ số công suất càng lớn thì công suất hao phí của mạch càng lớn.

C. Để tăng hiệu quả sử dụng điện năng, ta phải tìm cách nâng cao hệ số công suất.

D. Công suất của các thiết bị điện thường phải cos  >0,85.

Câu 32: Mạch RLC nối tiếp có 2 . f LC = 1. Nếu cho R tăng 2 lần thì hệ số công suất của mạch: A. Tăng 2 lần

B. Giảm 2 lần

C. Không đổi

D. Tăng bất kỳ

Câu 33: Một đoạn mạch điện xoay chiều gồm một tụ điện có dung kháng ZC = 200Ω và một cuộn dây mắc nối tiếp. Khi đặt vào hai đầu đoạn mạch trên một điện áp xoay chiều luôn có biểu thức u = 120 2 cos(100πt +

 3

hai đầu cuộn dây có giá trị hiệu dụng là 120 và sớm pha

)V thì thấy điện áp giữa  2

mạch. Công suất tiêu thụ của cuộn dây là A. 144W

B. 72 W.

C. 240W.

D. 120W.

39

so với điện áp đặt vào

Câu 34: Một dòng điện xoay chiều i  4 2 cos .t (A) qua 1 đoạn mạch AB gồm R = 20  , L, C nối tiếp. Công suất tiêu thụ của đoạn mạch AB bằng: A. Không tính được vì không biết ω

B. Không tính được vì không biết L, C

C. A, B đúng

D. Bằng 320 W

Câu 35:Mắc nối tiếp R với cuộn cảm L có R0 rồi mắc vào nguồn xoay chiều. Dùng vônkế có điện trở rất lớn đo U ở hai đầu cuộn cảm, điện trở và cả đoạn mạch ta có các giá trị tương ứng 100V, 100V, 173,2V. Suy ra hệ số công suất của cuộn cảm là A. 0,5

B. 0,707

C. 0,866

D. 0,6

Câu 36: Cho một đoạn mạch điện xoay chiều RL , cuộn dây không thuần cảm. biết hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai đầu đoạn mạch là 200V, tần số f = 50 Hz, điện trở 50  , UR = 100V, Ur= 20V. Công suất tiêu thụ của mạch đó là: A. 60 W

B. 120W

C. 240W

D. 480W

Câu 37: Đặt một hiệu điện thế u  100 cos(100 .t )V vào hai đầu đoạn mạch RLC không phân nhánh với R,C không đổi và L 

1



H . Khi đó hiệu điện thế hiệu dụng ở

hai đầu mỗi phần tử R, L, C bằng nhau. Công suất tiêu thụ của đoạn mạch là: A. 350W

B. 50W

C. 100W

D. 250W

Câu 38: Cho một đoạn mạch điện xoay chiều AB gồm R, L, C mắc nối tiếp có R = 200. Đặt vào hai đầu đoạn mạch này một điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng 220V và tần số thay đổi được. Khi thay đổi tần số, công suất tiêu thụ có thể đạt giá trị cực đại bằng A. 200W.

B. 220 2 W.

C. 242 W

D. 484W.

Câu 39 : Cho mạch điện nối tiếp có hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai đầu đoạn mạch UAB = 200V, tần số dòng điện f =50Hz., R = 50  , UR =100V, r = 10  .Công suất tiêu thụ của đoạn mạch là: A. 60 W

B. 120 W

C. 240 W

D. 360 W

40

Câu 40: Đặt vào hai đầu đoạn mạch không phân nhánh RLC một hiệu điện thế: u  127 2 cos(100 .t 

 3

)V . Điện trở thuần 50  . Công suất của dòng điện xoay

chiều qua đoạn mạch nhận giá trị nào sau đây?

A. P = 80,65W

B. P = 20,16 W

C. P = 40,38 W

D. Không có đáp án đúng

2.3.1.5. Máy phát điện xoay chiều Câu 41 : Một máy phát điện xoay chiều một pha có phần ứng gồm bốn cuộn dây giống nhau mắc nối tiếp. Suất điện động xoay chiều do máy phát sinh ra có tần số 50 Hz và giá trị hiệu dụng 100 2 V. Từ thông cực đại qua mỗi vòng của phần ứng là

5 mWb. Số vòng 

dây trong mỗi cuộn dây của phần ứng là A. 71 vòng.

B. 200 vòng.

C. 100 vòng.

D. 400 vòng.

Câu 42 : Nối hai cực của một máy phát điện xoay chiều một pha vào hai đầu đoạn mạch AB gồm điện trở thuần R mắc nối tiếp với cuộn cảm thuần. Bỏ qua điện trở các cuộn dây của máy phát. Khi rôto của máy quay đều với tốc độ n vòng/phút thì cường độ dòng điện hiệu dụng trong đoạn mạch là 1 A. Khi rôto của máy quay đều với tốc độ 3n vòng/phút thì cường độ dòng điện hiệu dụng trong đoạn mạch là 3 A. Nếu rôto của máy quay đều với tốc độ 2n vòng/phút thì cảm kháng của đoạn

mạch AB là A. 2 R 3 .

C.

B.

R 3.

D.

2R .

3

R .

3

Câu 43: Nối hai cực của một máy phát điện xoay chiều một pha vào hai đầu cuộn cảm thuần. Bỏ qua điện trở các cuộn dây của máy phát. Khi rôto của máy quay đều với tốc độ n vòng/phút thì cường độ dòng điện hiệu dụng trong đoạn mạch là 1A .Khi rôto của máy quay đều với tốc độ 2n vòng/phút thì cường độ dòng điện hiệu dụng trong đoạn mạch là A.2A

B.3A

C.2,5 A

D.1A

41

Câu 44: Một máy phát điện xoay chiều ba pha hình sao có điện áp pha bằng 220 V. Điện áp dây của mạng điện là: A. 127 V.

B. 220 V.

C. 110 V.

D. 381 V.

Câu 45: Một máy phát điện xoay chiều một pha có phần cảm là rôto gồm 10 cặp cực (10 cực nam và 10 cực bắc). Rôto quay với tốc độ 300 vòng/phút. Suất điện động do máy sinh ra có tần số bằng A. 3000 Hz.

B. 50 Hz.

C. 5 Hz.

D. 30 Hz.

2.3.1.6. Động cơ không đồng bộ Câu 46: Trong động cơ không đồng bộ ba pha, tại một thời điểm nào đó, cảm ứng từ do cuộn dây thứ nhất gây ra tại tâm O có giá trị cực đại là B1 thì cảm ứng từ do hai cuộn dây kia gây ra tại tâm O là: A. B2 = B3 = B1/ 2 .

B. B2 = B3 = 3 B1.

C. B2 = B3 = B1/2.

D. B2 = B3 = B1/3.

Câu 47: Gọi B0 là cảm ứng từ cực đại của một trong ba cuộn dây ở động cơ không đồng bộ ba pha khi có dòng điện vào động cơ. Cảm ứng từ do cả ba cuộn dây gây ra tại tâm stato có giá trị A. B = 0.

B. B = B0.

C. B = 1,5B0.

D. B = 3B0.

Câu 48:Stato của một động cơ không đồng bộ ba pha gồm 6 cuộn dây, cho dòng điện xoay chiều ba pha tần số 50Hz vào động cơ. Từ trường tại tâm của stato quay với tốc độ bằng bao nhiêu?

A. 3000vòng/ phút.

B. 1500vòng/ phút..

C. 1000vòng/ phút.

D. 500vòng/phút.

Câu 49: Stato của một động cơ không đồng bộ ba pha gồm 9 cuộn dây, cho dòng điện xoay chiều ba pha tần số 50Hz vào động cơ. Rôto lồng sóc của động cơ có thể quay với tốc độ nào sau đây?

A. 3000vòng/ phút.

B. 1500vòng/ phút..

C. 1000vòng/ phút.

D. 900 vòng/ phút.

42

Cau 50 .Một động cơ điện xoay chiều sản ra một công suất cơ học 100kW và có hiệu suất 80%. Mắc động cơ vào mạng điện xoay chiều đúng định mức thì điện năng tiêu thụ của động cơ trong một giờ là: A.80 kW h

B. 100 kWh

C. 125 kWh

D. 360 MJ

Câu 51: Một động cơ điện xoay chiều tiêu thụ công suất 2kW và có hiệu suất 75%.

Công cơ học hữu ích do động cơ sinh ra trong 20 phút bằng: A. 180J.

B. 1800kJ.

C. 1800J.

D. 180kJ.

Câu 52 :Một động cơ điện xoay chiều khi hoạt động bình thường với điện áp hiệu dụng 220 V thì sinh ra công suất cơ học là 170 W. Biết động cơ có hệ số công suất 0,85 và công suất toả nhiệt trên dây quấn động cơ là 17 W. Bỏ qua các hao phí khác, cường độ dòng điện cực đại qua động cơ là A. 2 A

B. 1 A

C. 2 A

D. 3A

Câu 53: Một động cơ điện xoay chiều mắc vào mạng điện 220V thì có thể sản ra một công suất là 330W. Biết hệ số công suất của động cơ là 0,8 và điện trở cuộn dây trong động cơ là 22. Điện năng cần cung cấp cho động cơ trong 3h là A. 412,5Wh

B. 528Wh

C. 1,23kWh

D, 1,58kWh

Câu 54: Trong giờ học thực hành, học sinh mắc nối tiếp một quạt điện xoay chiều với điện trở R rồi mắc hai đầu đoạn mạch này vào điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng 380 V. Biết quạt điện này có các giá trị định mức: 220 V – 88 W và khi hoạt động đúng công suất định mức thì độ lệch pha giữa điện áp ở hai đầu quạt và cường độ dòng điện qua nó là φ, với cosφ = 0,8. Để quạt điện này chạy đúng công suất định mức thì R bằng A. 361 Ω.

B. 180 Ω.

C. 267 Ω.

D. 354 Ω.

Câu 55 . Động cơ không đồng bộ ba pha, có ba cuộn dây giống hệt nhau mắc hình tam giác. Mạch điện ba pha dùng để chạy động cơ này phải dùng mấy dây dẫn:

43

A. 4

B. 3

C. 6

D. 5

2.3.1.7. Máy biến áp .Truyền tải diện Câu 56: Khi truyền tải một công suất điện P từ nơi sản xuất đến nơi tiêu thụ, để giảm hao phí trên đường day do toả nhiệt ta có thể: A.Đặt ở đầu ra của nhà máy điện máy tăng thế.

B. Đặt ở đầu ra của nhà máy điện máy hạ thế.

C.Đặt ở nơi tiêu thụ máy hạ thế.

D. Đặt ở đầu của nhà máy điện máy tăng thế và ở nơi tiêu thụ máy hạ thế.

Câu 57. Chọn câu sai. Dòng điện xoay chiều được sử dụng rộng rãi hơn là dòng điện một chiều vì A. sản xuất dễ hơn dòng điện một chiều.

B. có thể sản xuất với công suất lớn.

C. không thể dung máy biến thế để truyền đi xa do hao phí lớn.

D. hệ thống dòng điện xoay chiều ba pha tiết kiệm được dây dẫn khi truyền tải và tạo được từ trường quay cho động cơ Câu 58. Một biến thế có hao phí bên trong xem như không đáng kể, khi cuộn 1 nối với nguồn xoay chiều U1 = 110V thì hiệu điện thế đo được ở cuộn 2 là U2 = 220V. Nếu nối cuộn 2 với nguồn U1 thì hiệu điện thế đo được ở cuộn 1 là A.

110 V.

B. 45V.

C.

220 V .

D. 55 V .

Câu 59: Đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp của một máy biến áp lí tưởng (bỏ qua hao phí) một điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng không đổi thì điện áp hiệu dụng giữa hai đầu cuộn thứ cấp để hở là 100 V. Ở cuộn thứ cấp, nếu giảm bớt n vòng dây thì điện áp hiệu dụng giữa hai đầu để hở của nó là U, nếu tăng thêm n vòng dây thì điện áp đó là 2U. Nếu tăng thêm 3n vòng dây ở cuộn thứ cấp thì điện áp hiệu dụng giữa hai đầu để hở của cuộn này bằng A. 110 V.

B. 100 V.

C. 220 V.

D. 200 V.

Câu 60 : Một máy biến áp gồm: cuộn sơ cấp có 1000 vòng, cuộn thứ cấp có 2000 vòng. mắc cuộn sơ cấp vào điện áp 100V. khi cuộn thứ cấp hở đo được điện áp là 199V. tỉ số giữa cảm kháng và điện trở thuần của cuộn sơ cấp là

44

A 199

B 9.96

C 1.01

D đáp số khác

Câu 61 : Ta cần truyền một công suất điện 1(MW) đến nơi tiêu thụ bằng đường dây 1 pha, hiệu điện thế hiệu dụng 10(kV). Mạch điện có hệ số công suất cos  = 0,85. Muốn cho tỉ lệ năng lượng mất mát trên đường dây không quá 5% công suất truyền thì điện trở của đường dây phải có giá trị A. R  3,61 (  )

B. R  361(  ).

C. R  3,61(k  ).

D. R  36,1(  ).

Câu 62 : Một trạm phát điện xoay chiều có công suất không đổi, truyền điện đi xa với điện áp hai đầu dây tại nơi truyền đi là 200kV thì tổn hao điện năng là 30%. Nếu tăng điện áp truyền tải lên 500kV thì tổn hao điện năng là: A. 12%

B. 75%

C. 24%

D. 4,8%

Câu 63: Một máy biến áp lí tưởng có tỉ số vòng dây cuộn sơ cấp và thứ cấp là 2:3.

Cuộn thứ cấp nối với tải tiêu thụ là mạch điện xoay chiều gồm điện trở thuần R = 60, tụ điện có điện dung C = 0, 6 3



103 F . cuộn dây thuần cảm có cảm kháng L = 12 3

H , cuộn sơ cấp nối với điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng 120V và tần

số 50Hz. Công suất toả nhiệt trên tải tiêu thụ là A. 180W.

B. 135W.

C. 26,7W.

D. 90W

Câu 64: Người ta truyền tải điện xoay chiều một pha từ một trạm phát điện cách nơi tiêu thụ 10km. Dây dẫn làm bằng kim loại có điện trở suất 2,5.10-8  m, tiết diện 0,4cm2, hệ số công suất của mạch điện là 0,9. Điện áp và công suất truyền đi ở trạm phát điện là 10kV và 500kW. Hiệu suất truyền tải điện là: A. 96,14%

B. 93,75%

C. 96,88%

D. 92,28%

Câu 65. Điện năng tải từ trạm tăng thế đến trạm hạ thế nhờ các dây dẫn có điện trở tổng cộng 20  . Ở đầu ra cuộn thứ cấp máy hạ thế cần dòng điện có cường độ hiệu dụng 100A, công suất 12kW. Cho phụ tải thuần trở, tỷ số vòng dây của cuộn sơ cấp 45

và cuộn thứ cấp máy hạ thế là 10. Bỏ qua mọi hao phí trong máy biến thế. Cường độ dòng điện hiệu dụng trong mạch sơ cấp máy hạ thế và điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn thứ cấp máy tăng thế là: A. 10A và 1200 V

B. 10A và 1400 V

C. 1000A và 1200V

D. Tất cả đều sai

2.3.2. Hệ thống bài tập định tính và liên hệ thực tế Bài 1: Một học sinh mắc nhầm một vôn kế thay cho một ămpe kế để đo cường độ dòng điện qua một bóng đèn. Khi đó độ sáng của dây tóc bóng đèn thay đổi như thế nào ?

Bài 2: Khác với các đường dây của mạng điện thắp sáng, các đường đây cao thế không được bọc một lớp vỏ cách điện. Tại sao?

Bài 3: Bàn là, ấm đun nước bằng điện bị hở một chút, khi sử dụng rất dễ bị điện giật do chạm vào vỏ của nó, mỗi khi như thế, ta chỉ cần đổi đầu phích cắm là an toàn?Giải thích cơ sở của cách làm này?

Bài 4: Giải thích tại sao đoạn mạch xoay chiều gồm cuộn cảm L và tụ điện C trong thực tế vẫn tiêu thụ điện năng?

Bài 5: Ổ cắm điện gia đình có 2 lỗ, một lỗ nối với đây nóng khi thử bằng bút thử điện thấy sáng, một lỗ nối với dây nguội khi thử bằng bút thử điện không thấy sáng, nghĩa là hai lỗ này về bản chất khác nhau.Thế nhưng tại sao khi cắm điện sử dụng các dụng cụ điện như bếp điện, bàn là, quạt…ta lại không quan tâm đến điều đó, cắm xuôi hay ngược các dụng cụ đều hoạt động được. Hãy giải thích điều dường như vô lí này ?

Bài 6: Mạch xoay chiều RLC nối tiếp có phải là mạch dao động không ? Vì sao?

Bài 7: Một cạnh của khung dây hình chữ nhật đồng thời là một phần mạch điện thẳng. Cho khung dây quay đúng một vòng quanh cạnh này trong từ trường đều.

Khi tham gia chuyển động này trong khung có xuất hiện hiện dòng điện cảm ứng không?

Bài 8: Đồi với máy biến áp hàn điện, cuộn dây thứ cấp thường có tiết diện lớn hơn cuộn sơ cấp vì sao ?

Bài 9: Đèn điện thắp sáng trong nhà thường tức thời giảm độ sáng khi bật công tắc khởi động một động cơ. Tại sao?

46

Bài 10: Một bóng đèn có ghi 6V – 3W. Lần lượt mắc vào mạch điện 1 chiều rồi vào mạch điện xoay chiều có cùng hiệu điện thế 6V. Trường hợp nào đèn sáng hơn? Tại sao?

2.3.3. Hệ thống bài tập định lượng Bài 11: Một khung dây dẫn gồm N = 100 vòng quấn nối tiếp, diện tích mỗi vòng dây là S = 60cm2. Khung dây quay đều với tần số 20 vòng/s, trong một từ trường đều có cảm ứng từ B = 2.10-2T. Trục quay của khung vuông góc với . a. Lập biểu thức của suất điện động cảm ứng tức thời. b. Vẽ đồ thị biểu diễn suất điện động cảm ứng tức thời theo thời gian.

Bài 12: Khung dây gồm N = 250 vòng quay đều trong từ trường đều có cảm ứng từ 

B = 2.10-2T. Vectơ cảm ứng từ B vuông góc với trục quay của khung. Diện tích của mỗi vòng dây là S = 400cm2. Biên độ của suất điện động cảm ứng trong khung là Eo  4 (V)  12,56 (V). Chọn gốc thời gian (t = 0) lúc pháp tuyến của khung 

song song và cùng chiều với B . a. Viết biểu thức của suất điện động cảm ứng e theo t. b. Xác định giá trị của suất điện động cảm ứng ở thời điểm t  c. Xác định thời điểm suất điện động cảm ứng có giá trị e 

1 s.

40

Eo  6,28 V. 2

Bài 13: Một đoạn mạch điện xoay chiều gồm một điện trở thuần R = 80, một cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm L = 64mH và một tụ điện có điện dung

C  40 F mắc nối tiếp. a. Tính tổng trở của đoạn mạch. Biết tần số của dòng điện f = 50Hz. b. Đoạn mạch được đặt vào điện áp xoay chiều có biểu thức u  282cos314t (V).

Lập biểu thức cường độ tức thời của dòng điện trong đoạn mạch.

Bài 14:Cho mạch điện xoay chiều như hình 2.2 , R = 100, L là độ tự cảm của cuộn dây thuần cảm, C 

104 F, RA  0. Điện 3

áp u AB  50 2 cos100 t (V). Khi K đóng hay Hình 2.2

khi K mở, số chỉ của ampe kế không đổi. a. Tính độ tự cảm L của cuộn dây và số chỉ không đổi của ampe kế.

47

b. Lập biểu thức của cường độ dòng điện trong mạch khi K đóng và khi K mở.

Bài 15: Mạch điện như hình 2.3. Cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm L = 0,318H, R = 100, tụ C là tụ xoay. Điện áp đặt vào hai đầu đoạn mạch có biểu

Hình 2.3

thức u  200 2 cos100 t (V). a. Tìm C để điện áp giữa hai đầu bản tụ đạt giá trị cực đại, tính giá trị cực đại đó. b. Tìm C để điện áp hai đầu MB đạt cực đại, tính giá trị cực đại đó.

Bài 16: Cho mạch điện xoay chiều có sơ đồ như hình 2.4. Đặt điện áp xoay chiều có tần số 50Hz vào hai đầu M,Q của đoạn mạch thì vôn kế nhiệt Hình 2.4

chỉ 90V, RV = . Khi đó uMN lệch pha 150o và uMP

lệch pha 30o so với uNP. Đồng thời UMN = UMP = UPQ. Cho biết điện trở thuần của đoạn mạch PQ là R = 30. a. Hỏi cuộn dây có điện trở thuần không? Giải thích. b.Tính UMQ và hệ số tự cảm L của cuộn V1

dây Bài 17: Cho mạch điện xoay chiều như

A

D

M

R

C

A N

hình 2.5, gồm cuộn dây D có độ tự cảm V2

L mắc nối tiếp với điện trở thuần R và tụ điện có điện dung C. Biết điện áp giữa hai đầu đoạn mạch AB có

biểu thức u = U0cos100πt (V) không đổi. Các vôn kế nhiệt V1;V2 có điện trở rất lớn Hình 2.5

chỉ lần lượt là U1 = 120V; U2 =80 3 V. Điện áp tức thời giữa hai đầu đoạn mạch MB lệch pha so với điện áp tức thời giữa hai đầu đoạn mạch NB góc /6 và lệch pha so với điện áp tức thời giữa hai đầu đoạn mạch AN góc /2. Ampe kế nhiệt có điện trở không đáng kể chỉ 3 A. a. Xác định các giá trị của R; L và C. b. Tính U0 và viết biểu thức cường độ dòng điện tức thời qua mạch.

Bài 18: Mạch điện như hình 2.6. Điện áp hai đầu A và B ổn định có biểu thức

u  100 2 cos100 t (V). Cuộn cảm có độ tự cảm Hình 2.6 48

B

L

2,5



, điện trở thuần Ro = R = 100, tụ điện có điện dung Co. Người ta đo được

hệ số công suất của mạch điện là cos   0,8 . a. Biết điện áp u sớm pha hơn dòng điện i trong mạch. Xác định Co. b. Để công suất tiêu thụ đạt cực đại, người ta mắc thêm một tụ điện có điện dung C1 với tụ điện Co để có bộ tụ điện có điện dung C thích hợp. Xác định cách mắc và giá trị của C1.

Bài 19: Cho vào mạch điện hình 2.7 một dòng điện xoay chiều có cường độ i  I o cos100 t (A). Khi đó

uMB

và

uAN

vuông

pha

nhau,

và

  uMB  100 2 cos 100 t   (V). Hãy viết biểu thức 3 

Hình 2.7

uAN và tìm hệ số công suất của mạch MN. Bài 20 :Cho mạch điện xoay chiều nối tiếp R, L, C như hình 2.8. Cuộn dây có L 

1



H, tụ điện có điện

Hình 2.8

dung C thay đổi được. Điện áp giữa hai đầu đoạn mạch u  200cos100 t (V). Biết rằng khi C = 0,159.10-4F thì cường độ dòng điện i trong mạch nhanh pha hơn điện áp u giữa hai đầu đoạn mạch một góc

 4

.

a. Tìm biểu thức giá trị tức thời của i. b. Tìm công suất P trong mạch. Khi cho điện dung C tăng dần thì công suất P thay đổi thế nào?

Bài 21: Ý nghĩa của của hệ số công suất ? Tại sao ta lại nên nâng cao hệ số công suất cos  .

Bài 22:Động cơ điện xoay chiều một pha mắc vào mạng xoay chiều một pha đã hạ áp với U = 110V. Động cơ sinh ra một công suất cơ học Pi = 60W. Biết hiệu suất là 0,95 và dòng điện qua động cơ I = 0,6A. Hãy tính điện trở của động cơ và hệ số công suất của động cơ.

49

Bài 23:Mạng điện ba pha có điện áp pha Up = 120V có tải tiêu thụ mắc thành hình sao. Tính cường độ dòng điện trong các dây pha và dây trung hòa nếu các tải tiêu thụ trên A, B, C là điện trở thuần RA = RB = 12 ; RC = 24.

Bài 24. Trong giờ thực hành một học sinh mắc nối tiếp một quạt điện xoay chiều với điện trở R, rồi mắc vào hai đầu mạch điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng 380V. Biết quạt có các giá trị định mức 220V – 88W. Khi hoạt động đúng công suất định mức thì độ lệch pha giữa điện áp hai đầu quạt và dòng điện qua nó là , với cos = 0,8. Để quạt hoạt động đúng công suất thì R =?

Bài 25:Một đường dây tải điện xoay chiều một pha đến nơi tiêu thụ ở xa 6 km. Giả thiết dây dẫn làm bằng nhôm có điện trở suất  = 2,5.10-8 m và có tiết diện 0,5cm2. Điện áp và công suất truyền đi ở trạm phát điện lần lượt là U = 6 kV, P = 540 kW. Hệ số công suất của mạch điện là cos = 0,9. Hãy tìm công suất hao phí trên đường dây và hiệu suất truyền tải điện.

Bài 26:Máy phát điện xoay chiều một pha cung cấp công suất P1 = 2 MW. Điện áp giữa hai cực là U1 = 2000V. Dòng điện đưa vào cuộn sơ cấp máy biến áp có hiệu suất H = 97,5%. Cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp có số vòng dây tương ứng là N1 = 160 vòng và N2 = 1200 vòng. Dòng điện thứ cấp được truyền tải đến nơi tiêu thụ bằng dây dẫn có R = 10. Hãy tính điện áp, công suất nơi tiêu thụ và hiệu suất truyền tải điện.

Bài 27: Trong quá trình truyền tải điện năng đi xa cần tăng điện áp của nguồn lên bao nhiêu lần để giảm công suất hao phí trên đường dây đi 100 lần. Giả thiết công suất nơi tiêu thụ nhận được không đổi, điện áp tức thời u cùng pha với dòng điện tức thời i. Biết ban đầu độ giảm điện thế trên đường dây bằng 15% điện áp của tải tiêu thụ Bài 28: Điện năng từ một trạm phát điện được đưa đến một khu tái định cư bằng đường dây truyền tải một pha. Cho biết, nếu điện áp tại đầu truyền đi tăng từ U lên 2U thì số hộ dân được trạm cung cấp đủ điện năng tăng từ 120 lên 144. Cho rằng chỉ tính đến hao phí trên đường dây, công suất tiêu thụ điện của các hộ dân đều như nhau, công suất của trạm phát không đổi và hệ số công suất trong các trường hợp đều bằng nhau. Nếu điện áp truyền đi là 4U thì trạm phát này cung cấp đủ điện năng cho bao nhiêu hộ dân.

50

Bài 29: Một người định cuốn một biến thế từ hiệu điên thế U1 = 110V lên 220V với lõi không phân nhánh, không mất mát năng lượng và các cuộn dây có điện trở rất nhỏ , với số vòng các cuộn ứng với 1,2 vòng/Vôn. Người đó cuốn đúng hoàn toàn cuộn thứ cấp nhưng lại cuốn ngược chiều những vòng cuối của cuộn sơ cấp.

Khi thử máy với nguồn thứ cấp đo được U2 = 264 V so với cuộn sơ cấp đúng yêu cầu thiết kế, điện áp nguồn là U1 = 110V. Tính số vòng cuộn sai Bài 30 : Cho mạch điện như hình vẽ 2.9. Tụ điện C1 có điện dung thay đổi được. Điện trở R1 = 100, cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm L1 = 0,318H.

Hình 2.9

Hộp kín X chứa hai trong ba phần tử điện (thuần Ro, thuần Lo, thuần Co). Đặt vào hai đầu đoạn mạch AB điện áp xoay chiều có U = 200V, f = 50Hz. - Khi C1 = 1,59.10-5F thì uMB nhanh pha hơn uAM một góc  

5 rad.

12

- Nếu điều chỉnh C1 để uAM trùng pha với dòng điện thì công suất tiêu thụ của mạch là P = 200W. Hãy xác định các phần tử chứa trong hộp kín X và giá trị của chúng.

Bài 31:Cho đoạn mạch AB như hình vẽ 2.10. Mỗi hộp X và Y chỉ chứa hai trong ba phần tử: điện trở thuần, cuộn dây thuần cảm và tụ điện mắc nối tiếp. Các vôn kế V1, V2 và ampe kế đo được cả dòng xoay chiều và một chiều, điện trở các vôn kế rất lớn, điện trở ampe kế không đáng kể.

Khi mắc vào hai điểm A và M hai cực của nguồn

Hình 2.10

điện một chiều, ampe kế chỉ 2A, V1 chỉ 60V.

Khi mắc A và B vào nguồn điện xoay chiều, tần số 50Hz thì ampe kế chỉ 1A, các vôn kế chỉ cùng giá trị 60V nhưng uAM và uMB lệch pha nhau

 2

. Hai hộp X và Y

chứa những phần tử nào? Tính giá trị của chúng.

Bài 32: Cho mạch điện như hình 2.11 , A là ampekế nhiệt, điện trở R0 = 100, X là hộp kín chứa 2 trong 3 phần tử (R, L,

K

C) mắc nối tiếp. Đặt vào hai đầu M, N của mạch điện mộtđiện áp xoay chiều M có biểu thức :

R0 A

C0 D

X Hình 2.11

51

N

uMN = 200 2 cos2ft (V), tần số f thay đổi được. Bỏ qua điện trở ampekế, khoá K và dây nối.

1) a. Với f = 50Hz thì khi đóng K, ampekế chỉ 1A. Tính điện dung C0 của tụ điện. b. Ngắt K, thay đổi tần số thì thấy khi f = 50Hz, ampekế chỉ giá trị cực đại và điện áp tức thời giữa hai đầu X lệch pha /2 so với điện áp giữa 2 điểm M và D. Hỏi hộp X chứa những phần tử nào? Tính các giá trị của chúng.

2) Khoá K vẫn ngắt, thay đổi f thì thấy ampekế chỉ cùng trị số khi f = f1 hoặc f = f2. Biết f1 + f2 = 125Hz. Tính f1, f2 và viết biểu thức cường độ dòng điện qua mạch khi đó.

Bài 33: Một mạch điện XC gồm một cuộn dây thuần cảm có L1 mắc nối tiếp với cuộn dây L2 =

1 H; điện trở trong r = 50  . Điện áp XC giữa hai đầu đoạn mạch 2

có dạng u = 130 2 cos100t (V). Cường độ hiệu dụng trong mạch là 1A. Phải mắc thêm một tụ có điện dung C là bao nhiêu để điện áp

U=100V A D

giữa hai đầu cuộn (L2 , r) đạt giá trị cực đại.

~

f=50Hz

Bài 34: Mạch điện có sơ đồ như hình vẽ 2.12.

L

Cuộn dây thuần cảm L. Người ta thay đổi L và C để

B

công suất mạch tuân theo biểu thức: P  K 2 Z L .ZC . a)Khi L 

1



C

R E

Hình 2.12

( H ) thì K 2  4 , dòng điện trong mạch cực đại. Tính C và R.

b)Tính độ lệch pha giữa uAE và uBD khi Imax. Tìm liên hệ giữa R, C, L để I = K. Lúc đó độ lệch pha giữa uAE và uBD bằng bao nhiêu?

Câu 35: Cho đoạn mạch AB gồm R, L, C mắc nối tiếp như hình vẽ 2.16. Đặt vào hai đầu đoạn mạch một điện áp xoay chiều u AB  220 2 cos100t (V ) , R  50 3 , L

2



H, C 

10 3 F. 5

A

R

M

L

N

C

a) Viết biểu thức cường độ dòng điện, biểu Hình 2.16

thức của các điện áp uAN và uMB.

b) Điều chỉnh C để công suất trên cả đoạn mạch đạt cực đại. Tìm C và giá trị cực đại của công suất.

52

B

c) Giữ nguyên L  bằng C1 

2



H , thay điện trở R bằng R1  1000, điều chỉnh tụ điện C

4 F . Giữ nguyên điện áp hiệu dụng của nguồn, thay đổi tần số f đến 9

giá trị f0 sao cho điện áp hiệu dụng UC1 giữa hai bản cực của tụ điện đạt cực đại.

Tìm f0 và giá trị cực đại của UC1.

Bảng 2.2: Ma trận các câu hỏi của hệ thống bài tập định lượng Nội dung

Số bài/ bài

Dòng điện xoay chiều. Mạch điện xoay chiều chỉ có 2 bài điện trở thuần

11;12

Mạch cóR,L,C nối tiếp .Cộng hưởng điện

5 bài 13;14;15;16;17

Công suất của đoạn mạch xoay chiều .Hệ số công 4 bài 18;19;20;21 suất Máy phát điện xoay chiều. Động cơ không đồng bộ

3 bài 22;23;24

Máy biến áp .Truyền tải diện

5 bài 25;26;27;28;29

Bài tập tổng hợp

6 bài 30;31;32;33;34;35

2.3.4. Hệ thống bài tập thí nghiệm và liên hệ thực tế Bài 36: Nêu một phương án không cần tháo đến vỏ , mà vẫn xác định được số vòng dây cuộn sơ cấp và số vòng dây cuộn thứ cấp của một máy biến thế dùng trong gia đình.

Bài 37: Cho các dụng cụ sau: Một hộp điện trở mẫu cho phép tuỳ chọn điện trở có trị số nguyên từ 10  đến vài M.

Một nguồn điện xoay chiều có tần số f đã biết và có hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai cực không đổi.

Một nguồn điện một chiều.

53

Một máy đo điện cho phép đo được cường độ dòng điện và hiệu điện thế (một chiều, xoay chiều).

Các dây nối, các ngắt điện có điện trở không đáng kể.

Một đồng hồ đo thời gian.

Hãy lập bốn phương án xác định điện dung của một tụ điện.

Yêu cầu nêu: nguyên tắc lí thuyết của phép đo, cách bố trí thí nghiệm, cách tiến hành thí nghiệm, các công thức tính toán, những điều cần chú ý để giảm sai số của phép đo.

Câu 38: Trình bày một phương án đo hệ số công suất cosφ của một mạch điện với tải tiêu tụ bất kì bằng vôn-kế,ampe-kế và woat-kế .

2.4. Xây dựng tiến trình dạy học các kiến thức thuộc chương “Điện xoay chiều” với việc sử dụng hệ thống bài tập đã xây dựng nhằm bồi dưỡng học sinh giỏi Trong hệ thống bài tập mà tôi xây dựng, có một số bài tập được đưa ra ngay cho học sinh làm tại lớp trong quá trình xây dựng kiến thức mới, một số bài tập để củng cố, khắc sâu kiến thức cuối bài học, một số bài tập được sử dụng trong các tiết ôn luyện học sinh giỏi để hoàn thiện các kiến thức cơ bản, nâng cao lý thuyết trong chừng mực có thể, làm cho học sinh nhớ và khắc sâu hơn vấn đề lý thuyết đã học, giúp học sinh có điều kiện thực hành, vận dụng các kiến thức đã học vào việc giải quyết các bài toán thực tế, các bài toán có tác dụng rèn luyện kỹ năng tính toán, rèn luyện các thao tác tư duy để phát triển năng lực sáng tạo, các bài tập còn lại sẽ được giao về nhà để các em học sinh có thời gian tự nghiên cứu, độc lập tư duy, giúp các em có thói quen học tập ngoài giờ, cũng như hình thành kĩ năng sắp xếp phân bố, sắp xếp thời gian,thực hành những kĩ năng, học lại những kiến thức mà các em đã học trên lớp, giúp có thêm kiến thức nền cho bài học sau .Các bài tập về nhà sẽ được hướng dẫn chữa ở tiết sau .

Riêng hệ thống 65 bài tập trắc nghiệm soạn theo từng bài , tôi sẽ cho học sinh làm một số bài ngay sau tiết học để củng cố kiến thức, các bài còn lại được giao về nhà và được chữa ở tiết học sau.

Khi giao bài tập cho học sinh, tôi chú ý đến hai điều kiện sau - Số lượng bài tập nhằm áp dụng và khắc sâu kiến thức đã học giao ở lớp học vừa đủ để đảm bảo thời gian học tập

54

- Nội dụng bài tập vừa bám sát khắc sâu kiến thức, vừa có nhiều bài nâng cao, yêu cầu học sinh phải độc lập suy nghĩ, tư duy sáng tạo.

Xuất phát từ những phân tích trên, tôi dự kiến phân bố bài tập theo các tiết học và trong các buổi ôn học sinh giỏi.

Sau đây ,do phạm vi và thời gian nghiên cứu, tôi xin trình bày việc sử dụng hệ thống bài tập trên vào trong giảng dạy hai bài (Theo phân phối chương trình của Bộ giáo dục và đào tạo) -

Tiết 45-46

- Bài 28: Mạch R,L,C nối tiếp.Công hưởng điện

-

Tiết 52

- Bài 32: Máy biến áp. Truyền tải điện năng

Ngoài việc sử dụng hệ thống bài tập đã xây dưng trên lớp như trên. Tôi còn áp dụng hệ thống bài tập trên cho hai buổi ôn học sinh giỏi ,cụ thể: Buổi 1: Bài tập về mạch điện sơ cấp. Công suất điện Buổi 2 : Bài tập về máy điện. Truyền tải điện 2.4.1. Bài soạn có sử dụng hệ thống bài tập chương điện xoay chiều Tiết 45-45 - Bài 28: Mạch R,L,C nối tiếp.Công hưởng điện I. MỤC TIÊU: 1. Kiến thức: - Phát biểu định luật của điện áp tức thời.

- Nêu lên được những điểm cơ bản của phương pháp giản đồ Fre-nen.

- Nêu lên được những tính chất chung của mạch điện xoay chiều mắc nối tiếp .

- Viết được công thức tính tổng trở.

- Viết được công thức định luật Ôm cho đoạn mạch điện xoay chiều có R, L, C mắc nối tiếp.

-Viết được công thức tính độ lệch pha giữa dòng điện và địên áp đối với mạch R, L, C mắc nối tiếp.

-Nêu được đặc điểm của đoạn mạch có R, L, C nối tiếp khi xảy ra hiện tượng cộng hưởng điện tổng trở Z, độ lệch pha  của đoạn mạch RLC nối tiếp.Định luật Ôm - Nắm được hiện tượng và điều kiện xảy ra cộng hưởng.

2. Kĩ năng: - Xác định được độ lệch pha giữa hiệu điện thế và cường độ dòng điện.

- Tính được tổng trở của mạch xoay chiều.

55

- Tìm được các đại lượng trong mạch xoay chiều.

3. Thái độ: - Tình cảm: có hứng thú với bộ môn.

II. TIẾN TRÌNH BÀI HỌC Hoạt động của HS

Hoạt động của GV

Kiến thức

Các giá trị tức thời trong đoạn mạch R,L,C mắc nối tiếp (10 phút) + I = I1 = I2 =…

1. Các giá trị tức

Đặt vấn đề : Bài trước

U = U1 + U2 + …

thời

chúng ta đã đi tìm hiểu các mạch điện xoay chiều riêng

Xét đoạn mạch gồm

lẻ ( đó là mạch đơn giản

một điện trở thuần R L

nhất) .

C mắc nối tiếp.

+ Học sinh tự mắc sơ - Vậy nếu ta nối tiếp 2 hoặc 3

đồ mạch điện.

phần tử R , L , C vào mạch Giả sử cường độ dòng

điện xoay chiều thì + i = iR = iL = iC

Định luật Ohm cho mạch điện i = Iocost.

điện đó được phát biểu thế Biểu thức của các điện

u = uR + uL + uC

nào? +

áp tức thời từng phần

Mối quan hệ điện áp và tử :

+ uR = U0Rcost

cường độ tức thời u; i như thế uR = U0Rcost

 uL = LIocos  t  

nào?



2

 = UOLcos  t   

 uL = LIocos  t   

Hướng dẫn học sinh cách mắc sơ đồ mạch điện 28.1 ?

2

 = UOLcos  t   

Đặt vào hai đầu một điện áp u  uC = UOCcos  t   

2

+ (1) nên u biến thiên điều hoà cùng tần số  với các biểu thức điện áp thành phần.

2

2

  có tần số  . Giả sử có cường uC = UOCcos  t   

độ

trong

đoạn

2

mạch

i=I0cos  t

Điện áp tức thời giữa hai đầu A, B là : u = uR

Hãy viết biểu thức điện áp ở hai đầu mỗi dụng cụ.

56

+ uL + uC

(1)

u = U0cos  t  

Thiết lập về các biểu thứcđịnh luật Ôm, độ lệch pha (25 phút) + HS lên bảng vẽ

+ Hướng dẫn

2.

Giản

đồ

vectơ.

hs vẽ vectơ điện áp thành + Tại thời điểm t = 0, vectơ Quan hệ giữa cường    phần và vectơ điện áp hai quay U R , U L , UC biểu diễn độ dòng điện và điện đầu đoạn mạch tại thời các điện áp uR , uL, uC , hợp áp điểm t=0

với trục Ox  trục i một a) Giản đồ vectơ góc bao nhiêu ?

    U  UR  UL  UC

(2)

_ GV hướng dẫn HS đưa biểu thức tính độ lệch pha thông qua tan  . + TH1 , tan   ? + TH2, tan   ?

b) Định luật Ôm cho

Quan sát trên giản đồ, đoạn mạch RLC nối tiếp. Tổng trở. dấu của  trong cả 2 TH +

U= U 2R  (U L  U C )2 + U= U 2R  (U L  U C )2

 GV nhận xét : đưa ra kết (3) luận

+I=

=

Cường độ dòng điện

U

hiệu dụng:

R 2  (ZL  ZC ) 2

I=

U 1   R 2   L   C  

2

U 2

R  (ZL  ZC ) 2 U

=

1   R   L   C   2

+ So sánh biểu thức (5) với định luật Ôm cho đoạn mạch một chiều chỉ có điện trở R? Nhận xét vai trò của + Tương tự như biểu thức Z

57

Nếu đặt:

2

định luật Ôm Z có vai trò

1  Z = R 2   L   C

cản trở dòng điện giống



như điện trở.

2



(4) thì

I=

U Z

(5)

Đối với dòng điện xoay Hướng dẫn học sinh tìm

chiều tần số góc , đại HS: Dựa vào giản đồ xác biểu thức xác định độ lệch lượng Z đóng vai trò định pha giữa hai đầu đoạn mạch tương tự như điện trở 1 ? L  đối với dòng điện C tg = R không đổi và được gọi + Nếu đoạn mạch có tính là tổng trở của đoạn cảm kháng ( L  + u nhanh pha so với i

1 ), nêu mạch. C

mối quan hệ giữa u và i?

một góc 

c) Độ lệch pha của hiệu điện thế so với + Nếu đoạn mạch có tính

dòng điện.

1 dung kháng ( L  ), nêu C

+ u trễ pha so với i một

mối quan hệ giữa u và i?

L 

tg =

1 C

(6)

R

góc 

+ Nếu đoạn mạch có

+ Nếu đoạn mạch có tính

tính cảm kháng thì  >

dung kháng, thì  < 0,

0, dòng điện trễ pha đối

dòng điện sớm pha đối

với điện áp ở hai đầu

với điện áp ở hai đầu

đoạn mạch.

đoạn mạch.

Tìm hiểu hiện tượng cộng hưởng (20 phút) + Nếu giữ nguyên giá trị 3. Cộng hưởng điện của điện áp hiệu dụng U giữa hai đầu đoạn mạch và

58

+Điều kiện L 

1 C

+ Zmin = R.

thay đổi tần số góc  đến + Đặc điểm

+ I đạt giá trị cực đại Im =

một giá trị sao cho cảm - Tổng trở cực tiểu :Zmin kháng bằng dung kháng thì: = R. - Z ơ thế nào?

U R

- Cường độ dòng điện

- I trong mạch như thế trong mạch đạt giá trị

+ uL, uC cùng biên độ nào?

cực đại : Im =

nhưng ngược pha.

- uL, uC như thế nào?

+ uR, u cùng pha và cùng

- uR, u như thế nào?

U R

Điện áp trên điện trở R bằng điện áp giữa hai

pha với i

đầu đoạn mạch.

Hs quan sát đồ thị

+ Giới thiệu đồ thị 28.4

+ (1) Điện trở lớn (2) Điện trở nhỏ.

U cùng pha i

+ Đặc điểm của đường 1, đường 2

1. Giáo viên cho cho học sinh làm các câu trắc nghiệm 21, 22, 24, 26, 30, - HS thảo luận tìm đáp án - GV gọi học sinh trả lời đáp án - GV nhận xét chỉnh sửa.

2. Giáo viên cho học sinh làm bài tập 6 Bài 6: Mạch xoay chiều RLC nối tiếp có phải là mạch dao động không ? Vì sao?

Hướng dẫn Mạch dao động là một mạch kín gồm một tụ điện có điện dung C đã tích điện, mắc nối tiếp với cuộn cảm L, có tần số góc   

1 LC

, có sự biến thiên điều hòa của



cường độ điện trường E và cảm ứng từ B Mạch RLC nối tiếp cũng có tần số góc riêng  

1 LC

. Khi đắt vào hai đầu đoạn

mạch một hiệu điện thế xoay chiều thì hiệu điện điện thế này gây ra dao động 

cưỡng bức, tụ điện dược tích điện rồi lại phóng điện nên cường độ điện trường E

59



và cảm ứng từ B biến thiên. Như vậy có thể coi mạch xoay chiều R,L,C nối tiếp như một mạch dao động.

3. Giáo viên cho học sinh làm bài tập 13 Bài 13: Một đoạn mạch điện xoay chiều gồm một điện trở thuần R = 80, một cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm L = 64mH và một tụ điện có điện dung

C  40 F mắc nối tiếp. a. Tính tổng trở của đoạn mạch. Biết tần số của dòng điện f = 50Hz. b. Đoạn mạch được đặt vào điện áp xoay chiều có biểu thức u  282cos314t (V).

Lập biểu thức cường độ tức thời của dòng điện trong đoạn mạch.

Hướng dẫn a. Tần số góc:   2 f  2 .50  100 rad/s Cảm kháng:

Z L   L  100 .64.103  20

Dung kháng: Z C  Tổng trở: Z 

1 1   80 C 100 .40.106 2

2

R 2   Z L  Z C   802   20  80   100

b. Cường độ dòng điện cực đại:

Io 

U o 282   2,82 A Z 100

Độ lệch pha của hiệu điện thế so với cường độ dòng điện:

tan  

Z L  Z C 20  80 3       37 o R 80 4

 i  u      37o 

 

Vậy i  2,82cos  314t 

37 rad 180

37   (A) 180 

4.Giáo viên cho học sinh làm bài 14 Bài 14:Cho mạch điện xoay chiều như hình 2.2 , R = 100, L là độ tự cảm của cuộn dây thuần cảm, Hình 2.2

60

104 C F, RA  0. Điện áp u AB  50 2 cos100 t (V).

3 Khi K đóng hay khi K mở, số chỉ của ampe kế không đổi. a. Tính độ tự cảm L của cuộn dây và số chỉ không đổi của ampe kế. b. Lập biểu thức của cường độ dòng điện trong mạch khi K đóng và khi K mở.

Hướng dẫn a. Theo đề bài, điện áp và số chỉ ampe kế không đổi khi K đóng hay khi K mở nên tổng trở Z khi K mở và khi K đóng bằng nhau 2

Z m  Z d  R 2   Z L  Z C   R 2  Z C2 2

  Z L  ZC   ZC2

 Z L  Z C  Z C  Z L  2 ZC   Z L  Z C   Z C  Z L  0 (Loại) Ta có: Z C 

1  C

1  173 104 100 .

3

 Z L  2 Z C  2.173  346 L

ZL





346  1,1 H 100

Số chỉ ampe kế bằng cường độ dòng điện hiệu dụng khi K đóng:

I A  Id 

U U 50   0,25 A 2 2 2 2 Zd R  ZC 100  173

b. Biểu thức cường độ dòng điện: - Khi K đóng: Độ lệch pha : tan d 

 Z C 173     3   d  rad R 100 3

Pha ban đầu của dòng điện: id  u   d   d  Vậy

  id  0,25 2 cos  100 t   (A).

3 

- Khi K mở: 61

 3

Độ lệch pha: tan m 

Z L  Z C 346  173    3  m  R 100 3

Pha ban đầu của dòng điện: im  u  m   m   Vậy

 3

  im  0,25 2 cos 100 t   (A).

3 

Như vậy, bằng cách sử dụng hệ thống bài tập đã xây dựng đan xen vào các tiết học và hướng dẫn học sinh giải các bài tập đó , đã giúp học sinh hiểu sâu kiến thức ,phát huy năng lực tư duy sáng tạo , độc lập nghiên cứu. Cuôi cùng , tôi giao các bài tập tiếp theo trong hệ thống bài tập đã xây dựng đó là Các bài trắc nghiệm : 23;25;27;28;29 Các bài định tính : 1;2 Các bài tập định lượng : 15;16;17 Các bài tập thí nghiệm : 37 Tiết 52 – Bài 32: Máy biến áp. Truyền tải điện năng I. MỤC TIÊU : 1. Kiến thức: - Phát biểu được định nghĩa, nêu được cấu tạo và nguyên tắc làm việc của máy biến áp.

- Viết được hệ thức giữa điện áp của cuộn thứ cấp và của cuộn sơ cấp trong máy biến áp.

- Viết được hệ thức giữa cường độ dòng điện hiệu dụng trong cuộn thứ cấp và trong cuộn sơ cấp của máy biến áp.

- Viết được công suất hao phí trên đường dây tải điện, từ đó suy ra những giải pháp giảm công suất hao phí trên đường dây tải điện, trong đó tăng áp là biện pháp triệt để và hiệu quả nhất.

2. Kỹ năng: - Giải được các bài tập đơn giản về biến thế và truyền tải điện năng.

- Giải thích được mạng lưới điện đơn giản trong thực tế, quấn được máy biến áp mô hình

62

3. Thái độ: Rèn thái độ tích cực tìm hiểu, học tập, tự lực nghiên cứu các vấn đề mới trong khoa học II. TIẾN TRÌNH BÀI HỌC Hoạt động của HS

Hoạt động của GV

Kiến thức

Nguyên tắc hoạt động, cấu tạo và các đặc điểm của máy biến áp (15 phút) + Hs đọc mục 1 SGK

+ Dùng mô hình giới 1. Máy biến áp: thiệu về cấu tạo và Máy biến áp là thiết bị hoạt nguyên tắc hoạt động động dựa trên hiện tượng của máy biến áp

cảm ứng điện từ, dùng để biến đổi điện áp xoay chiều mà không làm thay đổi tần số của nó. a) Cấu tạo và nguyên tắc

+ Hs mô tả các bộ phận về máy biến áp và kí hiệu của

U1

U2 hoạt động:

D2

D1

+ 2 cuộn dây khác nhau,

nó

cuốn trên lõi sắt kín. + Cuộn nối với nguồn điện

+ Hs đọc mục 1.b

+ Gợi ý hs liên hệ thực

Sđđ tức thời:

tế, lấy ví dụ về máy

e0=

biến áp.

e1  N1e0     t e 2  N 2 e 0 

P1  P2 

-Trả

C1,C2,C3

các

câu

b) Sự biến đổi hiệu điện thế và cường độ dòng điện qua máy biến thế:

cấp? + Mối liên hệ giữa E + với N, U với N? hỏi

theo yêu cầu

của giáo viên

mỗi

sơ cấp; e2 của cuôn thư

I1 U 2 1  I I2 U1 U

lời

của

vòng dây; e1 của cuôn

U N  2  2  E, U  N U1 N1

cuộn nối với tải tiêu thụ là cuộn thứ cấp

+ Biểu thức e0

e2 N 2 E N   2  2 e 1 N1 E1 N1

xoay chiều là cuộn sơ cấp,

e2 N 2 E N  (1)  2  2 e 1 N1 E1 N1

(2)

+ Nếu coi máy biến áp + Nếu r  0 thì: U1 = E1; U2 không mất mát năng = E2. lượng, mối liên hệ giữa

63

I với U của cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp



U2 N2  U1 N1

(3)

-Yêu cầu hs trả lời các - Nếu N2>N1: Máy tăng áp câu hỏi C1,C2,C3

- Nếu N2<N1: Máy hạ áp + Coi không mất năng lượng: U1I1 = U2I2. 

I1 U 2  I2 U1

(4)

(5)

Tìm hiểu nguyên tắc truyền tải điện năng (15 phút) Ghi nhận công suất phát Giới thiệu công suất 2. Truyền tải điện năng: đi từ nhà máy phát điện.

phát đi từ nhà máy phát + R: điện trở đường dây, P:

Xác định công suất hao điện.

công suất tải đi xa, U: hiệu

phí do tỏa nhiệt trên đường

Yêu cầu học sinh xác điện thế trên đường dây thì:

dây tải.

định công suất hao phí Công suất hao phí: do tỏa nhiệt trên đường 2 P  I 2 R  P

dây tải.

+ Giảm P:

Nêu các biện pháp giảm công suất hao phí.

Yêu cầu học sinh nêu các biện pháp giảm

Thực hiện C1.

P (6) (U cos ) 2

công suất hao phí.

 S

- Giảm R(R=  ): Tăng U; Tăng U nơi phát

Yêu cầu học sinh thực và giảm áp nơi tiêu thụ đến giá trị cần thiết. Cách làm

hiện C1

Phân tích để tìm ra này thực hiện đơn giản nhờ phương pháp tối ưu để máy biến áp Ghi nhận phương pháp tối ưu để giải bài toán

giải bài toán truyền tải + Sơ đồ truyền tải và phân điện năng đi xa.

truyền tải điện năng đi xa.

64

phối điện năng: SGK

1. Giáo viên cho cho học sinh làm các câu trắc nghiệm 56; 58; ;59; 60; 61 - HS thảo luận tìm đáp án - GV gọi học sinh trả lời đáp án - GV nhận xét chỉnh sửa.

2. Giáo viên cho cho học sinh làm bài tập 9 Bài 8: Đối với máy biến áp hàn điện , cuộn dây thứ cấp thường có tiết diện lớn hơn cuộn sơ cấp vì sao ?

Hướng dẫn Máy biến áp là thiết bị dùng để biến đổi điện áp của dòng điện xoay chiều. Phần lõi được ghép từ các tấm sắt non - silic mỏng song song và cách điện với nhau (để chống lại dòng Phucô) và hai cuộn dây có số vòng khác nhau , cuộn sơ cấp nối với nguồn xoay chiều ,cuộn thứ cấp nối với tải Công suất ở mạch sơ cấp : P1=U1.I1 Công suất ở mạch sơ cấp : P2=U2.I2 Coi hao phí là không đáng kể thì P1=P2  I2 =

U 1 .I 1 . Máy biến áp hàn điện là máy U2

hạ áp nên U2 < U1  I2>I1  Dây của cuộn thứ cấp có tiết diện lớn hơn cuộn sơ cấp.

3. Giáo viên cho cho học sinh làm bài tập 25 Bài 25:Một đường dây tải điện xoay chiều một pha đến nơi tiêu thụ ở xa 6 km. Giả thiết dây dẫn làm bằng nhôm có điện trở suất  = 2,5.10-8 m và có tiết diện 0,5cm2. Điện áp và công suất truyền đi ở trạm phát điện lần lượt là U = 6 kV, P = 540 kW. Hệ số công suất của mạch điện là cos = 0,9. Hãy tìm công suất hao phí trên đường dây và hiệu suất truyền tải điện.

Hướng dẫn Điện trở của dây dẫn tải điện: R  

l 6000  2,5.108  3 S 0,5.104

Cường độ dòng điện trên dây: P  UI cos   I 

I 

540  100 A 6.0,9

65

P U cos 

Công suất hao phí trên dây: P = I2R = 1002.3 = 30 kW Hiệu



suất

truyền

tải

điện

năng:

P  P 540  30 .100%  .100%  94, 4% P 540

Sau đó tôi giao cho học sinh bài tập về nhà và hướng dẫn giải ở tiết sau Các bài trắc nghiệm : 57;62;63;64;65 Các bài định tính : 3;8;11 Các bài tập định lượng : 26; 27; 28; 29 Các bài tập thí nghiệm : 36 2.4.2. Sử dụng hệ thống bài tập chương “Điện xoay chiều ” trong ôn luyện học sinh giỏi I. Sử dụng hệ thống bài tập nhằm bồi dưỡng năng lực sáng tạo, phát huy năng lực tư duy , rèn luyện kĩ năng thực hành Hệ thống bài tập chương : Điện xoay chiều nhằm vận dụng các kiến thức mà học sinh đã học được tôi sử dụng chủ yếu sau khi học sinh đã học xong các đơn vị kiến thức của bài học mới . Các bài tập còn lại ở mức độ tư duy cao, học sinh cần đến những kiến thức tổng hợp nhằm bồi dưỡng năng lực sáng tạo cho học sinh , được sử dụng chủ yếu trong các tiết luyện tập cũng như các buổi ôn tập khi các em đã nắm được những kiến thức cơ bản và làm được các bài tập cơ bản.

Nội dung của buổi ôn tập 1 là định hướng giải các bài tập còn lại mà tôi đã giao về nhà cho học sinh trong các tiết trước phần các bài tập về mạch điện sơ cấp , công suất điện Riêng phần các bài tập trắc nghiệm tôi giao về nhà sau mỗi bài học và được gợi ý ở ngay tiết học bài mới tiếp theo.

II. Hướng dẫn học sinh gải một số bài tập phần định tính, định lượng và bài tập thí nghiệm Buổi 1: Bài tập về mạch điện sơ cấp. Công suất điện Bài 1: Một học sinh mắc nhầm một vôn kế thay cho một ămpe kế để đo cường độ dòng điện qua một bóng đèn. Khi đó độ sáng của dây tóc bóng đèn thay đổi như thế nào ?

66

Hướng dẫn: Đèn không sáng. Vì điện trở của vôn kế thường lớn hơn của đèn rất nhiều, nên với cách mắc như vậy thì hầu như hiệu điện thế được đặt vào vôn kế Bài 3: Bàn là , ấm đun nước bằng điện bị hở một chút, khi sử dụng rất dễ bị điện giật do chạm vào vỏ của nó, mỗi khi như thế, ta chỉ cần đổi đầu phích cắm là an toàn?Giải thích cơ sở của cách làm này?

Hướng dẫn Khi dụng cụ điện bị chạm mát thì ở một trong hai đầu mạch điện trong dụng cụ đã có một chỗ cách điện không tốt , làm cho đầu đó nối tắt với vỏ máy. Khi cắm phích vào ổ điện, nếu chính đầu dây ấy được nối với dây nóng thì khi chạm tay vào vỏ sẽ bị giật. Nếu đổi đầu phích, chỗ chạm mát sẽ nối với dây nguội , thì khi chạm vào vỏ máy ta không bị giật . Tuy nhiên, biện pháp an toàn nhất là sửa ngay sau đó.

Bài 5: Ổ cắm điện gia đình có 2 lỗ, một lỗ nối với đây nóng khi thử bằng bút thử điện thấy sáng, một lỗ nối với dây nguội khi thử bằng bút thử điện không thấy sáng, nghĩa là hai lỗ này về bản chất khác nhau.Thế nhưng tại sao khi cắm điện sử dụng các dụng cụ điện như bếp điện, bàn là, quạt…ta lại không quan tâm đến điều đó, cắm xuôi hay ngược các dụng cụ đều hoạt động được. Hãy giải thích điều dường như vô lí này ?

Hướng dẫn Các dụng cụ sử dụng dòng xoay chiều đều có chung ddawcj điểm giống nhau : Hai cực của dụng cụ cứ lần lượt là cực dương hay âm liên tục, nên ta không cần phải quan tâm đến thứ tự này.

Bài 10: Một bóng đèn có ghi 6V – 3W. Lần lượt mắc vào mạch điện 1 chiều rồi vào mạch điện xoay chiều có cùng hiệu điện thế 6V. Trường hợp nào đèn sáng hơn? Tại sao?

Hướng dẫn Sáng như nhau vì hiệu điện thế hiệu dụng của dòng điện xoay chiều tương đương với hiệu điện thế của dòng điện một chiều có cùng giá trị.

Bài 30 : Cho mạch điện như hình vẽ 2.9. Tụ điện C1 có điện dung thay đổi được. Điện trở R1 = 100, cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm L1 =

67

Hình 2.9

0,318H. Hộp kín X chứa hai trong ba phần tử điện (thuần Ro, thuần Lo, thuần Co). Đặt vào hai đầu đoạn mạch AB điện áp xoay chiều có U = 200V, f = 50Hz. - Khi C1 = 1,59.10-5F thì uMB nhanh pha hơn uAM một góc  

5 rad.

12

- Nếu điều chỉnh C1 để uAM trùng pha với dòng điện thì công suất tiêu thụ của mạch là P = 200W. Hãy xác định các phần tử chứa trong hộp kín X và giá trị của chúng.  U L1

Hướng dẫn Tacó: ZL1 L1  2 f .L1  2.50.0,318 100 ZC1 

 U MB

 U Lo

1 1 1    200 C1 2 f .C1 2 .50.1,59.105

O

2  1 U

 U R1

Ro

tan 1 

Z L1  Z C1 R1



  U L1  U C1

100  200   1  1   100 4

rad

 U AM

Ta có giản đồ Fre-nen như hình vẽ.  U C1

Vì   1   2  2    1

 2 

5     rad 12 4 6

Vậy hộp kín X chứa Ro nối tiếp Lo. Ta có: tan 2 

Z Lo 1 Z   Lo Ro 3 Ro

 Ro  Z Lo 3

(1)

Điều chỉnh C1 để uAM đồng pha với dòng điện thì trên đoạn AM xảy ra cộng hưởng điện, nên ZL1 = ZC1 = 100.

Công suất của mạch:

U2 P  I  R1  Ro   2  R1  Ro  Z 2

P

U 2  R1  Ro 

 R1  Ro 

2

2  Z Lo

 200 

2002 100  Ro 

100  Ro  68

2

2  Z Lo

2  Ro2  Z Lo  1002

(2)

Từ (1) và (2)  Ro  50 3 và Z Lo  50  Lo 

Z Lo





50  0,159 H 2 .50

Vậy hộp kín X chứa Ro  50 3 nối tiếp cuộn thuần cảm

Lo  0,159 H. Bài 31:Cho đoạn mạch AB như hình vẽ 2.10. Mỗi hộp X và Y chỉ chứa hai trong ba phần tử: điện trở thuần, cuộn dây thuần cảm và tụ điện mắc nối tiếp. Các vôn kế V1, V2 và ampe kế đo được cả dòng xoay chiều và một chiều, điện trở các vôn kế rất lớn, điện trở ampe kế không đáng kể.

Hình 2.10

Khi mắc vào hai điểm A và M hai cực của nguồn điện một chiều, ampe kế chỉ 2A, V1 chỉ 60V.

Khi mắc A và B vào nguồn điện xoay chiều, tần số 50Hz thì ampe kế chỉ 1A, các vôn kế chỉ cùng giá trị 60V nhưng uAM và uMB lệch pha nhau

 2

. Hai hộp X và Y

chứa những phần tử nào? Tính giá trị của chúng.

Hướng dẫn Khi mắc hai đầu hộp X với nguồn điện một chiều, ampe kế chỉ 2A  trong mạch có dòng điện có cường độ I1 = 2A, chứng tỏ trong hộp kín X không có tụ điện. Vậy hộp kín X chứa điện trở R nối tiếp cuộn cảm L. Khi đó ta có:

Z AM  R 

U1 60   30 I1 2

 U AM

(vì ZL = 0).

Khi mắc A và B vào nguồn điện xoay chiều, ta

O

có:

Z AM Vì Z AM 

 AM MB

U1' 60    60 I2 1

 I  U MB

R 2  Z L2  R 2  Z L2  602  Z L  602  302  30 3

69

L

ZL 30 3   0,165 H. 2 f 2 .50

Ta có: tan  AM 

Z L 30 3    3   AM  rad R 30 3

Ta có hình vẽ như ở bên dưới. Theo hình, uMB trễ pha so với dòng điện nên  hộp kín Y chứa điện trở R’ nối tiếp tụ điện C. Đối với đoạn mạch MB: Z MB  Mà Z MB 

U 2 60   60 I2 1

R ' 2  Z C2  60

 R ' 2  ZC2  602

(1)

Vì uAM vuông pha uMB nên ta có:

tan  AM .tan  MB  1 



Z L  ZC . R  R'

30 3 Z C . '  1  R'  ZC 3 30 R

Giải (1) và (2)  R '  30 3

C 

Z L ZC  . 1   1  R R' 

;

(2)

Z C  30

1 1   1,06.104 (F).

2 f .Z C 2 .50.30

Vậy hộp X chứa R  30 nối tiếp L  0,165 H hộp Y chứa R '  30 3 nối tiếp C  1,06.104 F. Bài 16: Cho mạch điện xoay chiều có sơ đồ như hình 2.4. Đặt điện áp xoay chiều có tần số 50Hz vào hai đầu M,Q của đoạn mạch thì vôn kế nhiệt chỉ 90V, RV = . Khi đó uMN lệch pha 150o và uMP

Hình 2.4

lệch pha 30o so với uNP. Đồng thời UMN = UMP = UPQ. Cho biết điện trở thuần của đoạn mạch PQ là R = 30. a. Hỏi cuộn dây có điện trở thuần không? Giải thích. b.Tính UMQ và hệ số tự cảm L của cuộn dây

70

Hướng dẫn



a. Giả sử cuộn dây không có điện trở thuần Ro thì điện áp uMN sớm pha i, còn điện áp uNP trễ pha

 2

2

so với

so với i  uMN sớm pha 180o so với uNP (trái

với đề bài là lệch 150o). Vậy cuộn dây phải có điện trở thuần Ro. b. Vẽ giản đồ Fre-nen:

 UL

Dựa vào giản đổ Fre-nen, ta có MNP cân tại M (vì UMN = UMP)  MNP  MPN  30o MA là đường trung tuyến của MNP  UL 

U NP 90   45 V 2 2

U R  U PQ  U MN

 U MQ 

L

U

 A  URo I

 MN

 U MP

o



30 U NP

P

UL 45    30 3 V cos30o 3 2

U Ro  U L .t an30o  45.

Ta có: I 

M

N

 U MN

 UC

1  15 3 V 3 2 Ro

 U R2

2

  U

2

L

 U C   90 V

U 45 U R 30 3  15 3    3 A ; ZL  L  I R 30 3

ZL 15 3   0,083 H 2 f 2 .50

Bài 17: Cho mạch điện xoay chiều V1

như hình 2.5, gồm cuộn dây D có độ tự cảm L mắc nối tiếp với điện trở

A

D

M

R

C

A N

thuần R và tụ điện có điện dung C.

V2

Biết điện áp giữa hai đầu đoạn mạch

Hình 2.5

AB có

71

B

biểu thức u = U0cos100πt (V) không đổi. Các vôn kế nhiệt V1;V2 có điện trở rất lớn chỉ lần lượt là U1 = 120V; U2 =80 3 V. Điện áp tức thời giữa hai đầu đoạn mạch MB lệch pha so với điện áp tức thời giữa hai đầu đoạn mạch NB góc /6 và lệch pha so với điện áp tức thời giữa hai đầu đoạn mạch AN góc /2. Ampe kế nhiệt có điện trở không đáng kể chỉ 3 A. a. Xác định các giá trị của R; L và C. b. Tính U0 và viết biểu thức cường độ dòng điện tức thời qua mạch.

Hướng dẫn a. Xác định giá trị R ; L ;C Vẽ giãn đồ véc tơ đúng R = UR/I = U2cos600 / I = 40Ω ZC = UC/I = U2cos300 /I = 40 3 Ω  C  4,59.105 F ZL = UL/I = U1sin300/I = 20 3 Ω  L  0,11H

b. Xác định U0 và viết biểu thức i 





Từ GĐVT : U = U 1 + U C . Áp dụng định lý hàm số cosin ta được : U2 = U12 + UC2 + 2U1.UC. cos1200 Thay số và tính toán ta được: U = 120V => U0 = 120 2 (V) Lập luận để   = -/6  i = 6 cos(100t + /6) (A)

72

Buổi 2: Bài tập về máy điện. Truyền tải điện Bài 2: Khác với các đường dây của mạng điện thắp sáng, các đường đây cao thế không được bọc một lớp vỏ cách điện . Tại sao?

Hướng dẫn: Đường dây cao thế luôn có một phạm vi cách li nhất định với xung quanh Ở điều kiện bình thường không khí là chất cách điện. Vì vây, các đường đây cao thế không cần thiết phải được bọc một lớp vỏ cách điện.

Bài 7: Một cạnh của khung dây hình chữ nhật đồng thời là một phần mạch điện thẳng. Cho khung dây quay đúng một vòng quanh cạnh này trong từ trường đều.

Khi tham gia chuyển động này trong khung có xuất hiện hiện dòng điện cảm ứng không?

Hướng dẫn Không có dòng điện cảm ứng vì từ thông qua khung không đổi Bài 22: Động cơ điện xoay chiều một pha mắc vào mạng xoay chiều một pha đã hạ áp với U = 110V. Động cơ sinh ra một công suất cơ học Pi = 60W. Biết hiệu suất là 0,95 và dòng điện qua động cơ I = 0,6A. Hãy tính điện trở của động cơ và hệ số công suất của động cơ.

Hướng dẫn Hiệu suất của động cơ: H 

P 60 Pi  0,95  Công suất tiêu thụ P  i   63,12 P H 0,95

(W) Hệ số công suất : cos  

P 63,12   0,956 UI 110.0,6

Công suất tỏa nhiệt của động cơ: PN = P - Pi = 63,12 – 60 = 3,12 (W).

Mà PN  I 2 R  R 

PN 3,12   8,67 .

I 2 0.62

  UIAA thụ mắc thành hình sao. Tính cường độ dòng điện trong các dây Bài 23:Mạng điện ba pha có điện áp pha Up = 120V có tải tiêu

pha và dây trung hòa nếu các tải tiêu thụ trên A, B, C là điện trở thuần RA = RB = 12 ; RC = 24.

73

 I AB

 H  I C O o UC 120   IB U B

Hướng dẫn Do các tải tiêu thụ mắc hình sao nên Id = Ip.  I A  IB 

Up RA



120  10 A 12

IC 

Up RC



120  5 A. 24

Do các tải đều là thuần trở nên dòng điện pha đồng pha với điện áp pha. Các dòng điện lệch pha nhau 120o. Ta suy ra giản đồ Fre-nen sau:

      I o  I A  I B  I C  I AB  I C

Dựa vào giản đồ  Io = IAB – IC.



Vì IA = IB nên I AB là đường chéo của hình thoi tạo





bởi I A và I B  IAB = 2.OH = 2.IB.cos60o = 2.10.cos60o = 10A. Vậy Io = IAB – IC = 10 – 5 = 5A. Bài 26:Máy phát điện xoay chiều một pha cung cấp công suất P1 = 2 MW. Điện áp giữa hai cực là U1 = 2000V. Dòng điện đưa vào cuộn sơ cấp máy biến áp có hiệu suất H = 97,5%. Cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp có số vòng dây tương ứng là N1 = 160 vòng và N2 = 1200 vòng. Dòng điện thứ cấp được truyền tải đến nơi tiêu thụ bằng dây dẫn có R = 10. Hãy tính điện áp, công suất nơi tiêu thụ và hiệu suất truyền tải điện.

Hướng dẫn Cường độ dòng điện do máy phát điện cung cấp: Điện

áp

giữa

hai

đầu

U 2  U1

N 2 2000.1200   15000 V. N1 160

cuộn

I1  thứ

P1 2.106   1000 A. U1 2000 cấp

máy

biến

áp:

I 2 U2 H .P1 0,975.2.106  I2   130 A Dòng điện trong cuộn thứ cấp: Vì H  P1 U2 15000 Độ giảm áp trên đường dây: U  I 2 R  130.10  1300 V. Điện áp đến nơi tiêu thụ: U 3  U 2  U  15000  1300  13700 V Công suất đến nơi tiêu thụ: P3  U 3 .I 2  13700.130  1781000 W 74

Hiệu suất truyền tải điện: H TT 

P3 1781000 .100%  .100%  89% .

P1 2.106

Bài 27: Trong quá trình truyền tải điện năng đi xa cần tăng điện áp của nguồn lên bao nhiêu lần để giảm công suất hao phí trên đường dây đi 100 lần. Giả thiết công suất nơi tiêu thụ nhận được không đổi, điện áp tức thời u cùng pha với dòng điện tức thời i. Biết ban đầu độ giảm điện thế trên đường dây bằng 15% điện áp của tải tiêu thụ Hướng dẫn Đặt U, U1, ΔU , I1, P1 là điện áp nguồn, điện áp ở tải tiêu thụ, độ giảm điện áp trên đường dây, dòng điện hiệu dụng và công suất hao phí trên đường dây lúc đầu.

U’, U2, ΔU' , I2, P2 là điện áp nguồn, điện áp ở tải tiêu thụ, độ giảm điện áp trên đường dây, dòng điện hiệu dụng và công suất hao phí trên đường dây lúc sau.

2

Ta có:

P2  I 2  1 I 1 U ' 1      2    P1  I1  100 I1 10 U 10

Theo đề ra: ΔU = 0,15.U1  U ' 

0,15U1 10

(1)

Vì u và i cùng pha và công suất nơi tiêu thụ nhận được không đổi nên: U1.I1 = U 2 .I 2 

U2 I = 1 = 10  U2 = 10U1 (2) U1 I2

(1) và (2):  U = U1 + ΔU = (0,15 + 1).U1   0,15.U1 0,15 = (10 + ).U1  U' = U 2 + ΔU' = 10.U1 + 10 10

Do đó:

0,15 10+ U' 10 = 8,7 = U 0,15+1

Bài 29: Một người định cuốn một biến thế từ hiệu điên thế U1 = 110V lên 220V với lõi không phân nhánh, không mất mát năng lượng và các cuộn dây có điện trở rất nhỏ , với số vòng các cuộn ứng với 1,2 vòng/Vôn. Người đó cuốn đúng hoàn toàn cuộn thứ cấp nhưng lại cuốn ngược chiều những vòng cuối của cuộn sơ cấp.

Khi thử máy với nguồn thứ cấp đo được U2 = 264 V so với cuộn sơ cấp đúng yêu

75

cầu thiết kế, điện áp nguồn là U1 = 110V. Tính số vòng cuộn sai Hướng dẫn Gọi số vòng các cuộn dây của máy biến áp theo đúng yêu cầu là N1 và N2 Ta có

N 1 110 1    N2 = 2N1 (1) Với N1 = 110 x1,2 = 132 vòng N 2 220 2

Gọi n là số vòng dây bị cuốn ngược. Khi đó ta có N 1  2n 110 N  2n 110 (2)   1  N2 264 2 N1 264

Thay N1 = 132 vòng ta tìm được n = 11 vòng.

Chú ý: Khi cuộn sơ cấp bị cuốn ngược n vòng thì suất điện động cảm ứn xuất hiện ở các cuộn sơ cấp và thứ cấp lấn lượt là e1 = (N1-n)e0 – ne0 = (N1 – 2n) e0 với e0 suất điện động cảm ứng xuất hiện ở mỗi vòng dây. e2 = N2e0

Do đó

N 1  2n e1 E1 U 1 N  2n 110     1  N2 e2 E 2 U 2 N2 264

Bài 24. Trong giờ thực hành một học sinh mắc nối tiếp một quạt điện xoay chiều với điện trở R, rồi mắc vào hai đầu mạch điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng 380V. Biết quạt có các giá trị định mức 220V – 88W. Khi hoạt động đúng công suất định mức thì độ lệch pha giữa điện áp hai đầu quạt và dòng điện qua nó là , với cos = 0,8. Để quạt hoạt động đúng công suất thì R =?

Hướng dẫn Gọi r là điện trở của quạt: P = UqIcos = I2r.

Thay số vào ta được: I =

Zquạt =

Uq I

P P 88 = = 0,5 (A); r = 2 = 352 U q cos  220.0,8 I

= r 2  Z L2 = 440

Khi mác vào U = 380V: I =

U U = = Z ( R  r ) 2  Z L2

U I

U R  2 Rr  r 2  Z L2

2 R2 + 2Rr + Z quat = ( ) 2  R2 + 704R +4402 = 7602

 R2 + 704R – 384000 = 0

 R = 360,7

76

2

Bài 28: Điện năng từ một trạm phát điện được đưa đến một khu tái định cư bằng đường dây truyền tải một pha. Cho biết, nếu điện áp tại đầu truyền đi tăng từ U lên 2U thì số hộ dân được trạm cung cấp đủ điện năng tăng từ 120 lên 144. Cho rằng chỉ tính đến hao phí trên đường dây, công suất tiêu thụ điện của các hộ dân đều như nhau, công suất của trạm phát không đổi và hệ số công suất trong các trường hợp đều bằng nhau. Nếu điện áp truyền đi là 4U thì trạm phát này cung cấp đủ điện năng cho bao nhiêu hộ dân.

Hướng dẫn Công suất hao phí trên dây ứng với điện áp U tại đầu truyền đi: PU  R

P2 U.2 .cos 2 

Công suất hao phí trên dây ứng với điện áp 2U tại đầu truyền đi: P2U  R

P2 1  PU .2 2 4.U .cos  4

3 4

Phần công suất điện được dùng hữu ích tăng thêm: ΔP  ΔPU  ΔP2U  ΔPU Phần công suất tăng thêm đó đủ cung cấp cho n = 144 – 120 = 22 hộ dân Công suất hao phí trên đường dây ứng với điện áp 4U tại đầu truyền đi: P4U  R

P2 1  PU 16.U.2 .cos 2  16

Phần công suất điện được dùng hữu ích tăng thêm:

15 ΔPU Phần công suất tăng thêm trong trường hợp này đủ cung 16 15 ΔP* m   m  22. 16  30 . Vậy công suất của cấp cho m hộ dân .Ta phải có: 3 ΔP 22 4 ΔP*  ΔPU  ΔP4U 

trạm đủ cung cấp cho 150 hộ dân.

Bài 36: Nêu một phương án không cần tháo đến vỏ , mà vẫn xác định được số vòng dây cuộn sơ cấp và số vòng dây cuộn thứ cấp của một máy biến thế dùng trong gia đình.

Hướng dẫn - Dùng dây dẫn mạ cách điện, điện trở nhỏ, quấn cùng lõi thép hay bao xung quanh, đồng trục với các cuộn dây của máy biến thế, số vòng là N. - Mắc cuộn dây đó vào nguồn điện xoay chiều có hiệu điện thế thích hợp U. - Đo hiệu điện thế U1 và U2 ở hai đầu mỗi cuộn dây sơ cấp, thứ cấp của máy.

- Dùng hệ thức

U N U N và để xác định N1, N2.   U1 N1 U2 N2 77

ĐỀ KIỂM TRA KHẢO SÁT CHẤT LƯỢNG HỌC SINH Bài số 1: ( Thời gian : 90 phút ) Bài 1: Một khung dây có diện tích S = 60cm2 quay đều với vận tốc 20 vòng trong một giây. Khung đặt trong từ trường đều B = 2.10-2T. Trục quay của khung vuông góc với các đường cảm ứng từ, lúc t = 0 pháp tuyến khung dây có hướng của . a. Viết biểu thức từ thông xuyên qua khung dây. b. Viết biểu thức suất điện động cảm ứng xuất hiện trong khung dây.

Bài 2: Mạch điện xoay chiều gồm một điện trở thuần R = 40, một cuộn thuần cảm có hệ số tự cảm L 

0,8



H và một tụ điện có điện dung C 

2.104



F mắc nối tiếp.

Biết rằng dòng điện qua mạch có dạng i  3cos100 t (A). a. Tính cảm kháng của cuộn cảm, dung kháng của tụ điện và tổng trở toàn mạch. b. Viết biểu thức điện áp tức thời giữa hai đầu điện trở, giữa hai đầu cuộn cảm, giữa hai đầu tụ điện, giữa hai đầu mạch điện.

Bài 3: Cho mạch điện không phân nhánh gồm R = 1003 , cuộn dây thuần cảm L và tụ điện C =10-4 /2 (F). Đặt vào 2 đầu mạch điện một hiệu điện thế u = 1002cos 100 t. Biết hiệu điện thế ULC = 50V ,dòng điện nhanh pha hơn hiệu điện thế.Hãy tính L và viết biểu thức cường độ dòng điện i trong mạch Bài 4: Cho mạch điện RLC nối tiếp biêt L = 2/ (H) C = 125.10-6/ F , R biến thiên: uAB = 150cos(100t). a. Khi P = 90W Tính R b. Tìm R để công suất tiêu thụ có giá trị cực đại , tính giá trị cực đại đó Bài 5 : Cho mạch điện xoay chiều như hình vẽ. Đặt vào hai

đầu

đoạn

mạch

AB

một

điện

áp

u AB  100 3 cos t (V) (  thay đổi được). Khi   1 thì UR = 100V ; U C  50 2 V ; P = 50 6 W. Cho L  Tính UL và chứng tỏ đó là giá trị cực đại của UL.

78

1



H và

UL > UC.

Bì 6 : Xét một mạch điện gồm một động cơ điện ghép nối tiếp với một tụ điện. Đặt vào hai đầu mạch một điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng U= 100V thì mạch có hệ số công suất là 0,9. Lúc này động cơ hoạt động bình thường với hiệu suất 80% và hệ số công suất 0,75. Biết điện trở trong của động cơ là 10Ω. Tính điện áp hiệu dụng hai đầu động cơ và cường độ dòng điện hiệu dụng qua động cơ ?

ĐÁP ÁN ĐỀ KIỂM TRA KHẢO SÁT CHẤT LƯỢNG HỌC SINH Bài số 1: ( Thời gian : 90 phút ) Bài 1: a. Chu kì:

T

1 1   0,05 (s). no 20

Tần số góc:   2 no  2 .20  40 (rad/s)

 o  NBS  1.2.102.60.104  12.105 (Wb)

Vậy   12.105 cos 40 t (Wb)

b. Eo   o  40 .12.105  1,5.102 (V) Vậy E  1,5.102 sin 40 t (V)

 E  1,5.102 cos  40 t   (V)

Hay

2



Bài 2: a. Cảm kháng: Dung kháng:

Z L   L  100 .

ZC 

1  C

0,8



 80

1  50 2.104 100 .



Tổng trở:

2

2

Z  R 2   Z L  Z C   402   80  50   50

b. Vì uR cùng pha với i nên : u R  U oR cos100 t với UoR = IoR = 3.40 = 120V

  uL  240cos 100 t   (V) 2  Áp dụng công thức: tan  

Vậy u  120cos100 t (V).

  uC  150cos 100 t   2 

Z L  ZC 80  50 3   R 40 4

79

   37o   

37  0,2 (rad). Vậy u  150cos 100 t  0,2  (V).

180

Bài 3: Ta có = 100 rad/s ,U = 100V, Z C 

1  200 C

2  50 3V Hiệu điện thế 2 đầu điện trở thuần là: U R  U 2  U LC

cường độ dòng điện I 

U UR  0,5 A và Z LC  LC  100 R I

Vì dòng điện nhanh pha hơn hiệu điện thế,mà trên giản đồ Frexnen,dòng điện được biêủ diễn trên trục hoành vậy hiệu điện thế được biểu diễn dưới trục hoành nghĩa là ZL< ZC. Do đó ZC-ZL =100ZL =ZC -100 =100 suy ra L  Độ

lệch

pha

giữa

u

và

i

ZL



: tg 

 0,318 H

Z L  ZC 1      R 6 3



i  0,5 2cos(100 t  )( A) 6

Bài 4: a.Ta có: Z L  .L = 200 , Z C  Mặt khác P = I2R =



1 = 80  .C

U2 U2 cos   R Z2 R 2  (Z L  Z C ) 2

U2 (Z  Z C ) 2 R L R

120 2 150 2 R  = 90  = 250  R = 160  hoặc 90 R (200  80) 2 R R

Kết luận Với R = 160  hoặc 90 công suất tiêu thụ trên mạch bằng 90W

b. áp dụng (3) và (4) ta có Pmax khi R =120 và Pmax = 93,75W

Bài 5: Ta có: U 2  U R2  U L  U C 

2

Thay các giá trị của U, UR, UC ta được: 80

vậy

50 6  Công

suất

2



 100 2  U L  50 2

tiêu

thụ

I 

P 50 6   1A U 50 6

R

U R 100   100 I 1

ZL 

toàn



2

 U L  100 2 (V)

P  UI cos   UI

mạch:

(vì

 0)

U L 100 2 Z 100 2   100 2  1  L   100 2 rad/s 1 I 1 L

 ZC 

U C 50 2 1 1 104   50 2  C  F   I 1 1Z C 100 2.50 2 

Ta có:

U L

U L  IZL 

U



2

1 L 1    R2  2  2 2  1 2 4 LC   C L

1   R2    L  C  

Đặt y 



U y

2

1 L 1    R 2  2  2 2  1  ax 2  bx  1 2 4 LC   C L 2

Với x 

1



2

;

a

1 L C2 2

;

L 1  b   R2  2  2 CL 

ULmax khi ymin. Tam thức bậc hai y đạt cực tiểu khi x  

4  1   b 2  4ac  R 4  4  3   L LC 

 U L max 

 ymin  

U 2UL   ymin R 4 LC  C 2 R 2

b (vì a > 0).

2a

 R2  2  4 LC  R 2C 2  4a 4 L

2.50 6.

1

 2

1 104  104  100 4. .  .1002      

 100 2 (V) 81

Vậy U L  U L max  100 2 (V).

Bài 6: Động cơ coi như một cuộn dây có điện trở trong r = 10Ω Đối với cả mạch: U = 100V , cosφ = 0,9 mà cos =

Ur  U r  90V U

Đối với động cơ: Phao phí = r.I2 Ptoàn phần = UdIcosφ H=

Pco ich Ptoan phan

Mà

.100 => Pcó ích = 0,8Ptoàn phần

Ptoàn phần =Phao phí + Pcó ích => Ptoàn phần =Phao phí + 0,8Ptoàn phần => Phao phí =

0,2Ptoàn phần => r.I2 = 0,2.UdIcosφ =>r.I2 = 0,2.Ud.I.0,75=> I= 0,015Ud

Mà cosd 

Ur Ur 90  Ud    120V Thay vào (1) => I = 0,015.120 = 1,8A Ud cosd 0, 75

Kết luận chương 2 Trong chương 2, tôi đã xác định vai trò, vị trí của chương “Điện xoay chiều” lớp 12 THPT , lập luận sơ đồ cấu trúc nội dung của chương, xác định mục tiêu về kiến thức, kĩ năng của chương , với nội dung cụ thể từng bài Tôi đã xây dựng hệ thống bài tập gồm -

Hệ thống các bài trắc nghiệm : 65 bài

-

Hệ thống bài tập định tính và liên hệ thực tế : 10 bài

-

Hệ thống bài tập định lượng : 25 bài

-

Hệ thống bài tập thí nghiệm và liên hệ thực tế : 3 bài Dựa vào cơ sở lí luận đã trình bày ở chương 1, xuất phát từ mức độ nội

dung kiến thức và yêu cầu kĩ năng cần đạt được khi bồi dưỡng học sinh giỏi, tôi đã hướng dẫn hoạt động gải bài tập để cho học sinh tự lực xây dựng kiến thức mới, bồi dưỡng năng lực sáng tạo cho học sinh. Thông qua giảng dạy hai bài (Theo phân phối chương trình của Bộ giáo dục và đào tạo)

82

-

Tiết 45-46 – Bài 28: Mạch R,L,C nối tiếp.Công hưởng điện

-

Tiết 52: Máy biến áp. Truyền tải điện năng

Ngoài việc sử dụng hệ thống bài tập đã xây dưng trên lớp như trên. Tôi còn áp dụng hệ thống bài tập trên cho 2 buổi ôn học sinh giỏi .cụ thể: Buổi 1: Bài tập về mạch điện sơ cấp. Công suất điện Buổi 2 : Bài tập về máy điện. Truyền tải điện

83

CHƯƠNG 3 THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 3.1. Mục đích và nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm 3.1.1. Mục đích thực nghiệm sư phạm Mục đích của thực nghiệm sư phạm nhằm kiểm tra ,đánh giá tính đúng đắn và tính khả thi của giả thuyết khoa học mà đề taih đã nêu ra “Nếu xây dựng được hệ thống bài tập và sử dụng hệ thống bài tập một cách hợp lí chương “ Điện xoay chiều ” – Vật lí 12 nâng cao thì sẽ phát huy tính tích cực và phát triển năng lực sáng tạo của học sinh trong học tập, đồng thời góp phần bồi dưỡng HSG Vật lí THPT ”.

Ngoài ra , nhằm khẳng định sự thay đổi về tinh thần , thái độ tiếp nhận và làm các loại bài tập Vật lí của học sinh trong các giờ học , khi biết cách sử dụng và khai thác các loại bài tập đúng lúc ,đúng chỗ , phù hợp với nội dung dạy học.

3.1.2 . Nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm.

- Kiểm tra thái độ và khả năng của học sinh trong việc lĩnh hội và phát huy tính tính cực, tự lực của học sinh thông qua việc giảng dạy bài tập chương “ Điện xoay chiều ” - So sánh kết quả của nhóm thực nghiệm và nhóm đối chứng , từ đó đánh giá sơ bộ hiệu quả của quá trình bồi dưỡng học sinh giỏi theo hướng tích cực bằng việc sử dụng hệ thống bài tập đã soạn thảo , nhằm nâng cao chất lượng và hiệu quả bồi dưỡng học sinh giỏi Vật lí THPT. - Xử lí và phân tích kêt quả để đánh giá tính khả thi của việc sử dụng hệ thống bài tập đã soạn thảo vào quá trình bồi dưỡng học sinh giỏi Vật Lí.

3.2. Đối tượng thực nghiệm sư phạm Đối tượng thực nghiệm sư phạm là học sinh lớp 12C1 (44 HS), theo nội dung chương trình Vật lí 12 nâng cao tại trường THPT B Thanh Liêm – Thanh Liêm – Hà Nam. 3.3. Phương pháp và nội dung tiến hành thực nghiệm sư phạm Tiến hành thực nghiệm tôi chia lớp thành 2 nhóm . Nhóm thực nghiệm gồm 22 học sinh , nhóm đối chứng gồm 22 học sinh và tiến hành giảng dạy : Hai tiết theo phân phối chương trình của Bộ giáo dục và đào tạo -

Tiết 45-46 – Bài 28: Mạch R,L,C nối tiếp.Công hưởng điện

84

-

Tiết 52: Máy biến áp. Truyền tải điện năng.

Tiến hành giảng dạy 2 buổi ôn tập : Mạch RLC nối tiếp, công suất điện Máy biến áp ,truyền tải điện năng Các nội dung này tiến hành dạy thực nhiệm trên hai nhóm thực nghiệm và nhóm đối chứng. Cụ thể Nhóm thực nghiệm dạy theo chương trình, hệ thống bài tập đã soạn thảo và chú trọng đến việc giao nhiệm vụ ( bài tập Vật lí) như đã đề xuất.

Nhóm đối chứng dạy bình thường , theo phương pháp truyền thống và chỉ theo đúng chuẩn kiến thức, kĩ năng của chương trình mà bộ qui định.

Trong quá trình thực nghiệm sư phạm, các giờ học ở nhóm thực nghiệm và nhóm đối chứng đều được quan sát, ghi chép một số hoạt động của học sinh, tập chung ở những điểm sau -

Sự nhanh chóng hoàn thành nhiệm vụ học tập ở lớp của học sinh

-

Số phần trăm học sinh hoàn thành nhiệm vụ học tập ở trên lớp

-

Số phần trăm học sinh hoàn thành nhiệm vụ học tập giao về nhà

-

Sự sáng tạo của học sinh khi làm một số bài tập chuyên biệt

-

Sự ham thích nhiệm vụ học tập (tích cực tham gia xây dựng bài, trao đổi

trong nhóm….)

Sau mỗi giờ , tổ chức rút kinh nghiệm nhằm hoàn thiện các giờ dạy tiếp theo Cho học sinh ở hai nhóm làm bài kiểm tra, kết quả của các bài kiểm tra là một trong những cơ sở để chúng tôi có được những nhận định tích cực và tính khả thi, hiệu quả của đề tài.

3.4. Kết quả thực nghiệm sư phạm Bảng 3.1 : Kết quả thực nghiệm sư phạm Kết quả

Bài 1

Bài 2

Bài 3

Bài 4

Bài 5

Bài 6

Nhóm TN

100 %

100 %

95%

90 %

80 %

75 %

Nhóm ĐC

100 %

75 %

60 %

55 %

40 %

20%

85

Bảng 3.2. Bảng kết quả điểm kiểm tra Tổng

Điểm

Bài

Sĩ số

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

điểm

TB

TN

22

0

0

0

0

0

2

3

3

6

5

3

172

7,82

ĐC

22

0

0

0

2

2

5

4

4

3

2

0

133

6,05

3.5. Phân tích đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm Mục tiêu của hai bài kiểm tra là: Viết được biểu thức của cường độ dòng điện và điện áp tức thời.Vận dụng được các công thức tính cảm kháng, dung kháng và tổng trở của đoạn mạch có R, L, C mắc nối tiếp và nêu được đơn vị đo các đại lượng này.Viết được các hệ thức của định luật Ôm đối với đoạn mạch RLC nối tiếp (đối với giá trị hiệu dụng và độ lệch pha). Vận dụng được công thức tính công suất điện và công thức tính hệ số công suất của mạch điện. Vẽ giản đồ Fre-nen cho đoạn mạch RLC nối tiếp . Giải được các bài tập đối với đoạn mạch RLC nối tiếp. Giải được các bài tập về máy biến áp lí tưởng, truyền tài điện, máy phát điện xoay chiều, động cơ không đồng bộ.

Tôi đã soạn thảo bài kiểm tra tự luận 90 phút gồm 6 bài gồm các câu hỏi lý thuyết và bài tập vận dụng ở các mức độ khác nhau gồm cả kiến thức cơ bản mà học sinh phải nắm vững , và kiến tổng hợp nâng cao.Nội dung bài kiểm tra cũng đã có tác dụng giúp tôi kiểm tra lại những kết luận và quan niệm sai lầm, những khó khăn của học sinh , mà chúng tôi rút ra được qua việc tìm hiểu tình hình dạy học trong phạm vi đề tài trước đây. Đồng thời cũng đánh giá được năng lực tư duy sáng tạo của học sinh Qua quá trình thực nghiệm luận văn đã đạt được những kết quả định tính là: qua quan sát diễn biến các giờ thực nghiệm và giờ dạy thông thường , học sinh ở nhóm thực nghiệm chú ý và trả lời các câu hỏi rất nhanh , số học sinh hoàn thành các nhiệm vụ ở trên lớp và bài tập về nhà đạt khoảng 80% , ở nhóm đối chứng tỉ lệ này khoảng trên 50% , trong các giờ học thực nghiệm không khí học tập trong lớp sôi nổi , hào hứng hơn, tỉ lệ học sinh phát biểu ý kiến trả lời câu hỏi và đưa ra dự đoán chiếm 45% - 55% , trong khi đó tỉ này ở nhóm đối chứng là 25% - 35%.

86

Ở các bài tập 1,2,3 và ý a bài 4 gần như học sinh ở cả 2 nhóm trả lời đúng vì đây là các kiến thức cơ bản . Các bài còn lại đòi hỏi vận dụng kiến thức ở mức độ tuy duy, sáng tạo hơn thì nhóm đối chứng đạt kết quả cao hơn hẳn , điều đó thể hiện sự nắm vững kiến thức cơ bản, khả năng vận dụng tốt kiến thức vào các tình huống mới, dạng bài mới.

Phân tích số liệu : Để so sánh kết quả học tập chương “Điện xoay chiều” của HS ở hai nhóm thực nghiệm và đối chứng, chúng tôi sử dụng các đại lượng sau: -

Điểm trung bình ( X )là tham số xác định giá trị trung bình của kết quả kiểm tra của cả lớp. Điểm trung bình của mỗi lớp được xác định theo công thức sau:

X

1 n ni X i N i 1

(3.1)

Trong đó:ni là số học sinh đạt điểm Xicòn N là số học sinh của lớp.

-

Phương sai (S2) là đại lượng dùng để đánh giá mức độ phân tán hay tập trung các giá trị của biến ngẫu nhiên Xi xung quanh trị số trung bình Trong bài này,Xichính là số điểm của học sinh đạt còn

của nó.

là điểm trung bình

của cả lớp. Phương sai càng nhỏ thì độ phân tán càng nhỏ. Phương sai của mẫu được xác định theo công thức sau: n

S2  -

ni ( X i  X )2  i 1

(3.2)

N 1

Độ lệch tiêu chuẩn(S) là đại lượng biểu thị mức độ phân tán của các số liệu quanh giá trị trung bình của mẫu. n

S  S2 

-

ni ( X i  X )2  i 1 N 1

(3.3)

Hệ số biến thiên (V) là đại lượngbiểu thị mức độ biến thiên trong tập hợp mẫu có giá trị trung bình là . Hệ số biến thiên được xác định bằng biểu thức sau:

V

S .100% X

87

(3.4)

Trong tập hợp khi V nằm trong khoảng 0 - 10% được coi là có dao động nhỏ, độ tin cậy cao.Khi V nằm trong khoảng 11% - 30% độ dao động trung bình. Khi V nằmtrong khoảng 31% - 100% độ dao động lớn, độ tin cậy nhỏ.

-

Hiệu trung bình (dTN-ĐC) là đại lượng để so sánh điểm trung bình cộng của các lớp thực nghiệm (TN) và đối chứng (ĐC), được tính theo công thức sau: (3.5)

dTN  DC  X TN  X DC

-

Tần suất để X=Xi, tức là xác suất để học sinh đạt điểm Xi được xác định theo công thức sau : Wi 

-

ni .100% N

(3.6)

Tần suất tích lũy là xác suất học sinh có điểm nhỏ hơn hoặc bằng Xi được xác định theo công thức sau: W j 

nj N

.100% (3.7)

Với nj là số bài kiểm tra đạt điểm nhỏ hơn hoặc bằng Xi. Dưới đây là phần trình bày kết quả thực nghiệm và xử lí số liệu.

Bảng 3.3. Bảng giá trị các tham số đặc trưng Tham số

X

S2

S

V(%)

Nhóm TN

7,82

2,32

1,52

19,44

Nhóm ĐC

6,05

3,09

1,76

29,09

Đối tượng

dTN-DC

1,77

Bảng 3.4. Phân phối tần suất (Wi%) số học sinh đạt điểm Xi Nhóm N

Số % học sinh đạt điểm Xi 0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

13,64 13,64 27,27 22,72 13,64

TN

22

0

0

0

0

0

9,09

ĐC

22

0

0

0

9,09

9,09

22,72 18,18 18,18 13,64 9,09

0

Bảng 3.5. Phân phối tần suất (wi%) số học sinh đạt điểm Xi trở xuống Nhóm N

Số % học sinh đạt điểm Xi trở xuống 0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

TN

22

0

0

0

0

0

9,09

22,72

36,36

63,63

86,36

100

ĐC

22

0

0

0

9,09

18,18

40,91

59,09

72,27

90,91

100

100

88

Từ bảng số liệu trên đây chúng tôi tiến hành vẽ đồ thị đường phân bố tần suất và tần suất lích lũy cho hai đối tượng thực nghiệm là lớp đối chứng và lớp thực nghiệm.

Đồ thị 3.1. Phân bố tần suất Wi(%)

Đồ thị 3.2. Phân bố tần suất tích lũy wi(%)

89

Nhận xét - Ở lớp đối chứng có học sinh dưới điểm trung bình, ở lớp thực nghiệm không có học sinh đạt điểm dưới trung bình và số học sinh đạt điểm 10 cao hơn ở lớp đối chứng.

- Điểm trung bình cộng của lớp thực nghiệm (7,82) cao hơn lớp đối chứng (6,05). Hệ số biến thiên giá trị điểm số của lớp thực nghiệm (19,44%) nhỏ hơn lớp đối chứng (29,09%). Điều đó có nghĩa là độ phân tán về điểm số quanh điểm trung bình của lớp thực nghiệm là nhỏ hơn lớp đối chứng.

- Đường tần số và tần suất lũy tích (hội tụ lùi) của lớp thực nghiệm nằm bên phải và phía dưới của đường tần suất và tần suất lũy tích của lớp đối chứng. Điều này chứng tỏ chất lượng nắm kiến thức và vận dụng kiến thức của lớp thực nghiệm tốt hơn ở lớp đối chứng.

Kết luận chương 3 Trong chương 3, chúng tôi đã dựa vào những nghiên cứu của chương 1 và hệ thống bài tập đã soạn thảo ở chương 2, thiết kế tiến trình tổ chức dạy học chương “Điện xoay chiều” qua hai bài hai bài -

Tiết 45-46 – Bài 28: Mạch R,L,C nối tiếp.Công hưởng điện

-

Tiết 52: Máy biến áp. Truyền tải điện năng.

Tiến hành giảng dạy 2 buổi ôn tập : Mạch RLC nối tiếp, công suất điện Máy biến áp ,truyền tải điện năng Kết quả đợt thực nghiệm được chúng tôi dùng những kiến thức của thống kê để phân tích. Kết quả thu được giúp chúng tôi khẳng định: Xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập trong dạy học chương Điện xoay chiều Vật lí lớp 12 nâng cao thì sẽ phát huy tính tích cực , phát triển năng lực sáng tạo của học sinh trong học tập, đồng thời có hiệu quả tốt trong việc bồi dưỡng HSG Vật lí THPT .Chất lượng học tập của lớp được thực hiện thực nghiệm cao hơn so với lớp dạy bằng các hệ thống bài tập truyền thống . Điều đó chứng tỏ mục đích của thực nghiệm đã đạt được, tính khả thi và hiệu quả của việc sử dụng hệ thống bài tập trong dạy học chương Điện xoay chiều Vật lí lớp 12 nâng cao theo đề xuất của tác giả đươc khẳng định.

90

KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 1. Kết luận 1.1. Đối chiếu với mục đích nghiên cứu, luận văn đã cơ bản hoàn thành các nhiệm vụ đặt ra: - Đánh giá tình hình giảng dạy , bồi dưỡng HSG nói chung và đặc biệt là việc giảng dạy và bồi dưỡng phần kiến thức chương điện xoay chiều ở các trường THPT và nhận thấy .Trong công tác bồi dưỡng học sinh giỏi của các trường THPT hiện nay thường gặp những hạn chế về kết quả. Điều đó xuất phát từ những nguyên nhân chủ yếu liên quan đến : Nội dung bồi dưỡng, giáo viên , học sinh, chế độ đãi ngộ với GV và HS tham gia bồi dưỡng, cơ sở vật chất, phương tiện dạy học, sự quan tâm giúp đỡ của ban giám hiệu nhà trường và các cấp quản lí như đã trình bày cụ thể ở mục 1.8.

- Luận văn đã tổng quan về một số vấn đề Nghiên cứu các quan điểm dạy học hiện đại, trong đó đặc biệt quan tâm đến cơ sở lí luận bài tập vật lí.

Nghiên cứu cơ sở lý luận và thực tiễn về việc bồi dưỡng HSG Vật lí THPT Nghiên cứu nội dung kiến thức và hệ thống bài tập nhằm rèn luyện tư duy và năng lực sáng tạo cho HSG Vật lí THPT - Luận văn đã đặc biệt nhấn mạnh đến việc xây dựng hệ thống bài tập và phương pháp giải bài tập chương “ Điện xoay chiều ” – Vật lí 12 nâng cao nhằm hỗ trợ quá trình bồi dưỡng HSG Vật lí THPT. Cụ thể xây dựng và lựa chọn được 65 bài tập trắc nghiệm (theo thứ tự các bài trong Sách giáo khoa Vật Lí 12 nâng cao) ; 10 bài tập định tính; 25 bài tập định lượng; 3 bài tập thí nghiệm để phát hiện và bồi dưỡng học sinh giỏi lớp Vật Lí 12. Đề xuất được một số phương hướng sử dụng hệ thống bài tập nhằm phát hiện và bồi dưỡng các năng lực cần thiết cho học sinh giỏi; - Tác giả luận văn trong quá trình hoàn thành luận văn đã tiến hành thực nghiệm sư phạm theo nội dung và tiến trình đã soạn thảo. Phân tích kết quả thực nghiệm thu được để đánh giá sự vận dụng các kiến thức vật lí vào thực tiễn của học sinh, tính tích cực, chủ động, tính sáng tạo và hợp tác của học sinh trong học tập.

Kết quả thực nghiệm sau khi xử lý thống kê cho thấy sự đúng đắn của giả thuyết khoa học, tính hiệu quả và khả thi của đề tài; hệ thống bài tập của đề tài là tài liệu

91

tham khảo tốt, góp phần nâng cao chất lượng học sinh giỏi của các trường THPT. Khả năng ứng dụng trong thực tiễn: Là tài liệu tham khảo trong dạy học Vật Lí ở trường phổ thông.

1.2. Hướng nghiên cứu tiếp theo của đề tài - Mở rộng số đối tượng thực nghiệm, ở những nơi khác nhau. Qua đó có những điều chỉnh, nhận định chính xác hơn, bổ xung và điều chỉnh để đề tài hoàn thiện hơn.

- Mở rộng việc soạn thảo và sử dụng hệ thống bài tập theo hướng đã nghiên cứu ở các chương khác, phần khác trong chương trình vật lí THPT đặc biệt là hệ thống bài tập có liên hệ đến những hiện tượng thực tế, bài tập thí nghiệm thực hành, bài tập đồ thị ..... góp phần nâng cao chất lượng dạy và học vật lí ở trường THPT. 2. Khuyến nghị Để nâng cao cao lượng bồi dưỡng HSG và chất lượng giảng dạy chương điện xoay chiều tác giả khuyến nghị một số vấn đề sau.

2.1. Đối với giáo viên Cần tăng cường nghiên cứu tài liệu đưa nhiều bài có ứng dụng thực tiễn vào quá trình dạy học, để phát triển năng lực tư duy hóa học cho học sinh.

Chú ý hướng dẫn học sinh thông qua hoạt động giải bài tập, để cho học sinh tự khái quát hóa rút ra cách giải bài tập tương tự, cùng loại.

Có thể phân chia việc tổ chức giảng dạy theo từng giai đoạn như sau: Giai đoạn 1: Giới thiệu chương trình, sách giáo khoa, các loại sách, tài liệu tham khảo dành riêng cho HSG (chú ý tên tác giả) và cách truy cập Internet để tìm tài liệu học tập. Hướng dẫn học sinh cách học, cách nghe giảng và ghi chép bài học.

Giai đoạn 2: Hướng dẫn học sinh tiếp thu một số kiến thức cơ bản về môn học. Qua đó làm cho các em yêu thích môn học mà mình tham gia HSG. Giai đoạn 3: Giúp học sinh biết cách giải quyết, khai thác một đơn vị kiến thức hay một bài tập. Từ đó tập cho các em khả năng tư duy logic, tư duy độc lập sáng tạo và biết cách tương tự hóa, mở rộng hóa, tổng quát hóa một vấn đề của kiến thức.

Giai đoạn 4: Sau khi các em đã học xong một số kiến thức cơ bản, cần tổ chức thi kiểm tra để phân loại mặt bằng học tập.

92

Giai đoạn 5: Khi nhận thức học sinh trong các đội tuyển có đủ độ chín muồi, sức mạnh và trách nhiệm, giáo viên có thể giao một số chuyên đề yêu cầu học sinh tự tìm hiểu, nghiên cứu. Tổ chức nhóm học tập.

Giai đoạn 6: Hoàn thiện kiến thức và sẵn sàng tham gia kỳ thi HSG các cấp nếu có.

2.2. Đối với chương trình và sách giáo khoa: Vật Lí sau 2015 nên tăng số lượng bài tập gắn với thực tiễn để tăng tính hấp dẫn phát triển năng lực tư duy Vật lí cho học sinh, bắt kịp với trình độ giáo dục của các nước phát triển trên thế giới.

- Tạo điều kiện: đầu tư kinh phí hoạt động cho công tác bồi dưỡng là một điều tất yếu, chính đáng và thậm chí rất tốn kém. Kinh phí hoạt động được dùng chủ yếu cho các hoạt động : Chuyên môn bồi dưỡng HSG , Khen thưởng .

- Cần trang bị thêm : Phòng học bộ môn, đầy đủ tiện nghi, các thiết bị , thí nghiệm dạy học đặc biệt là môn vật lí. Ngoài những đầu tư riêng của giáo viên, nhà trường cần xây dựng một tủ sách dành riêng cho bồi dưỡng HSG trong đó bao gồm các tài liệu giảng dạy của giáo viên, tài liệu học tập của học sinh, các tài liệu tham khảo.

- Hạn chế và loại bỏ những phương pháp ,cách làm chưa phù hợp về công tác bồi dưỡng HSG như : Hiện nay việc xu thế bồi dưỡng HSG chủ yếu là để tham gia các kì thi HSG để lấy giải và quá chú trọng vào thành tích vì vậy việc bồi dường HSG chỉ diễn ra trước các kì thi đó. Theo tác giả thì việc bồi dưỡng HSG là một quá trình lâu dài ,bồi dưỡng HSG cần được hiểu là giúp HS trau dồi kiến thức sâu rộng , phát huy năng lực tư duy sáng tạo, khả năng tự học, tự nghiên cứu để tiếp tục giúp ích ở các cấp học cao hơn và phục vụ cho công việc , công tác chuyên môn lâu dài sau này khi HS rời ghế nhà trường chứ không chỉ là để tham gia các kì thi HSG .

- Kiến nghị phổ biến những đề xuất của tác giả trong toàn trường để những khyến nghị này đi vào thự tế và có thể khắc phục ,chỉnh sửa những khuyến nghị chưa phù hợp .

93

TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Lê Thị Quỳnh Anh, Đề Thi Tuyển Sinh Vào Đại Học và Cao Đẳng Môn Vật Lý, NXB Đại Học Quốc Gia Hà Nội, năm 1999.

2. Tôn Tích Ái , Điện và từ , NXB Đại học Quốc gia Hà Nội, 2005 3. Nguyễn Tiến Bình, Hỏi Đáp Vật Lý 12, NXB Giáo Dục, năm 2008.

4. Hà Văn Chính – Trần Nguyên Tường, Các Dạng Bài Tập Mạch Điện Xoay Chiều Không Phân Nhánh, NXB Đại Học Sư Phạm, năm 2007.

5. Tôn Quang Cường, Tài liệu tập huấn dành cho giáo viên các trường THPT chuyên. Tài liệu tập huấn ĐH Giáo dục ĐHQG, 2009 6. Phạm Thế Dân, 206 Bài Toán Điện Xoay Chiều, Dao Động và Sóng Điện Từ, NXB Đại Học Quốc Gia TP. Hồ Chí Minh, năm 2003.

7. Trần Văn Dũng, Câu Hỏi Lý Thuyết Vật Lý và Những Suy Luận Có Lí, NXB Đại Học Quốc Gia Hà Nội, năm 2003.

8. Vũ Cao Đàm, Giáo trình Phương pháp luận nghiên cứu khoa học, NXB Giáo Dục Việt Nam.2010 9. Bùi Quang Hân, Giải Toán Vật Lý 12 Dòng Điện Và Sóng Điện Từ, NXB Giáo Dục, năm 1997.

10. Nguyễn Cảnh Hòe – Nguyễn Mạnh Tuấn, Phương Pháp Giải Toán Vật Lý 12 Theo Chủ Đề, NXB Giáo Dục Việt Nam, năm 2009.

11. Vũ Thanh Khiết, Giải Các Bài Toán Vật Lý Sơ Cấp Tập 1, NXB Hà Nội, năm 2002.

12. Nguyễn Thế Khôi, Sách Giáo Khoa Vật Lý 12 Nâng Cao, NXB Giáo Dục, năm 2008.

13. Nguyễn Thế Khôi, Sách Giáo Viên Vật Lý 12 Nâng Cao, NXB Giáo Dục, năm 2008.

14. Nguyễn Quang Lạc, Rèn Luyện Kĩ Năng Giải Bài Tập Vật Lý THPT Dao Động và Sóng Điện Từ - Điện Xoay Chiều, NXB Giáo Dục Việt Nam, năm 2009.

15. Ngô Diệu Nga, Bài giảng chuyên đề phân tích chương trình Vật lí phổ thông dùng cho học viên cao học Vật Lí, 2012.

94

16. Trần Ngọc – Trần Hoài Giang, Phương Pháp Giải Nhanh Các Dạng Bài Tập Vật Lý Trọng Tâm, NXB Đại Học Quốc Gia Hà Nội, năm 2008.

17. Trần Thị Tuyết Oanh, Phạm Viết Vượng , Giáo trình giáo dục học tập 1, NXB Đại học Sư phạm , 2012 18. Trần Quang Phú – Huỳnh Thị Sang, Tuyển Tập 351 Bài Toán Vật Lý 12, NXB Trẻ, năm 1993.

19. Nguyễn Đức Thâm, Phương pháp dạy học Vật Lý ở trường phổ thông ,NXB Đại học Sư phạm , 2002 20. Nguyễn Đức Thâm, Nguyễn Ngọc Hưng, Tổ chức hoạt động nhận thức cho học sinh trong dạy học Vật Lí ở trường phổ thông, Nxb Đại học quốc gia, Hà Nội, 1999.

21. Nguyễn Đức Thâm, Nguyễn Ngọc Hưng, Tổ chức hoạt động nhận thức cho học sinh ở trường phổ thông trong dạy học vật lí, Nxb Đại học Sư phạm, 2006 22. Nguyễn Đức Thâm - Nguyễn Ngọc Hưng - Phạm Xuân Quế, Phương Pháp Dạy Học Vật Lý Ở Trường Phổ Thông, NXB Đại Học Sư Phạm.

23. Nguyễn Anh Thi, Phương Pháp Giải Toán Mạch Điện Xoay Chiều, NXB Giáo Dục, năm 2005.

24. Lê Văn Thông, Phân Loại và Phương Pháp Giải Bài Tập Vật Lý 12, NXB Trẻ, năm 1997.

25. Lê Văn Thông, Giải Toán Vật Lý Điện Xoay Chiều, NXB Trẻ, năm 2000.

26. Lê Văn Thông – Nguyễn Văn Thoại, Giải Bộ Đề Thi Tuyển Sinh Đại Học Theo Phương Pháp Chủ Đề Môn Vật Lý Cơ Học Điện Xoay Chiều, NXB Trẻ, năm 1994 27. Lê Gia Thuận – Hồng Liên, Trắc Nghiệm Vật Lý Điện Xoay Chiều, NXB Đại Học Quốc Gia Hà Nội, năm 2007.

28. Nguyễn Đình Thước, Phát triển tư duy cho học sinh trong dạy học Vật Lí , bài giảng dùng cho học viên cao học Vật Lí, Đại học Vinh, 2007 29. Phạm Hữu Tòng, Phương pháp dạy bài tập Vật lí, Nxb Giáo dục, Hà Nội, 1994.

95

30. Phạm Hữu Tòng, Dạy học Vật Lí ở trường phổ thông theo định hướng phát triển hoạt dộng học tích cực, tự chủ, sáng tạo và tư duy khoa học, NXB Đại học Sư phạm , 2004 31. Phạm Hữu Tòng, Hình thành kiến thức ,kĩ năng , phát triển tư duy trí tuệ và hình thành năng lực sáng tạo cho học sinh trong dạy học Vật Lí, NXGD , Hà Nội 2004 32. Đỗ Hương Trà, Phạm Gia Phách, Dạy học bài tập Vật Lí ở trường phổ thông, Nxb Đại học sư phạm, 2009.

33. Đỗ Hương Trà , Nguyễn Đức Thâm, Lôgic học trong dạy học Vật Lí, NXB Đại học Sư phạm , 2012 34. Thái Duy Tuyên, Phương pháp dạy học truyền thống và đổi mới, NXGD , Hà Nội 2010.

96

PHỤ LỤC PHỤ LỤC 1: ĐÁP ÁN BỘ ĐỀ TRẮC NGHIỆM KHÁCH QUAN Câu 1

D

Câu16

D

Câu31

B

Câu46

C

Câu61

A

Câu 2

D

Câu17

B

Câu32

C

Câu47

C

Câu62

D

Câu 3

C

Câu18

A

Câu33

B

Câu48

B

Câu63

B

Câu 4

C

Câu19

C

Câu34

D

Câu49

D

Câu64

A

Câu 5

B

Câu20

A

Câu35

A

Câu50

C

Câu65

B

Câu 6

C

Câu21

A

Câu36

C

Câu51

B

Câu 7

A

Câu22

D

Câu37

B

Câu52

A

Câu 8

A

Câu23

D

Câu38

C

Câu53

D

Câu 9

A

Câu24

A

Câu39

C

Câu54

A

Câu10

B

Câu25

D

Câu40

D

Câu55

B

Câu11

A

Câu26

B

Câu41

C

Câu56

D

Câu12

B

Câu27

D

Câu42

B

Câu57

D

Câu13

B

Câu28

B

Câu43

D

Câu58

D

Câu14

D

Câu29

A

Câu44

D

Câu59

D

Câu15

D

Câu30

A

Câu45

B

Câu60

B

97

PHỤ LỤC 2: HƯỚNG DẪN GIẢI CÁC BÀI TẬP CHƯA CÓ TRONG GIÁO ÁN THỰC NGHIỆM Bài: 4;9;11;12;15;18;19;20;21;32;33;34;3537;38 Bài 4: Giải thích tại sao đoạn mạch xoay chiều gồm cuộn cảm L và tụ điện C trong thực tế vẫn tiêu thụ điện năng?

Hướng dẫn Thứ nhất, do thực tế cuộn cảm L luôn có điện trở nên có sự tỏa nhiệt . Mạch tiêu thụ điện năng.

Thứ hai , Dòng điện qua mạch là dòng xoay chiều  biến thiên liên tục làm từ trường biến thiên  xuất hiện điện trường biến thiên  bức xạ sóng điện từ. Đồng thời điện tích của C cũng biến thiên làm điện trường biến thiên  xuất hiện từ trường biến thiên  bức xạ sóng điện từ , như vậy mạch điện luôn bức xạ sóng điện từ nên sẽ tiêu hao điện năng Bài 9: Đèn điện thắp sáng trong nhà thường tức thời giảm độ sáng khi bật công tắc khởi động một động cơ. Tại sao?

Hướng dẫn Có sự phân bố lại một cách tức thời công suất tiêu thụ ở mạch điện trong nhà. Nếu công suất của dòng điện trong lưới điện còn có thể điều chỉnh thì công suất tiêu thụ ở mạch điện nhà sẽ tăng thêm, trả lại ánh sáng bình thường cho các bóng đèn.

Trường hợp không thể điều chỉnh được nữa khi công suất tiêu thụ ở các mạch điện gia đình tăng quá mức thì tất cả các bóng đèn đều không sáng được bình thường nữa, bất kể các hộ gia đình có dùng máy tăng áp hay không.

Bài 11: Một khung dây dẫn gồm N = 100 vòng quấn nối tiếp, diện tích mỗi vòng dây là S = 60cm2. Khung dây quay đều với tần số 20 vòng/s, trong một từ trường đều có cảm ứng từ B = 2.10-2T. Trục quay của khung vuông góc với . a. Lập biểu thức của suất điện động cảm ứng tức thời. b. Vẽ đồ thị biểu diễn suất điện động cảm ứng tức thời theo thời gian.

Hướng dẫn: a. Chu kì:

T

1 1   0,05 s. no 20

Tần số góc:   2 no  2 20  40 (rad/s) 98

Biên độ của suất điện động: Eo = NBS = 40  .100.2.10-2.60.10-4  1,5V

 

 

Chọn gốc thời gian lúc n, B  0    0 .

Biểu thức của suất điện động cảm ứng tức thời:

e  Eo sin t  1,5sin 40 t (V) Hay

  e  Eo cos t  1,5cos  40 t   ( 2  V). b. Đồ thị biểu diễn e theo t là đường hình sin: - Qua gốc tọa độ O. - Có chu kì T = 0,05s - Biên độ Eo = 1,5V.

  e  31,42sin  40 t   (V) 3  Hay

  e  31,42cos  40 t   (V) 6 

Bài 12: Khung dây gồm N = 250 vòng quay đều trong từ trường đều có cảm ứng từ 

B = 2.10-2T. Vectơ cảm ứng từ B vuông góc với trục quay của khung. Diện tích của mỗi vòng dây là S = 400cm2. Biên độ của suất điện động cảm ứng trong khung là Eo  4 (V)  12,56 (V). Chọn gốc thời gian (t = 0) lúc pháp tuyến của khung 

song song và cùng chiều với B . a. Viết biểu thức của suất điện động cảm ứng e theo t. b. Xác định giá trị của suất điện động cảm ứng ở thời điểm t  c. Xác định thời điểm suất điện động cảm ứng có giá trị e 

99

1 s.

40

Eo  6,28 V. 2

Hướng dẫn: a. Tần số góc :



Eo 4   20 (rad/s) NBS 250.2.102.400.104

Biểu thức của suất điện động cảm ứng tức thời:

  e  12,56sin 20 t (V) hay e  12,56cos  20 t   (V).

2  b. Tại t 

c. e 

1  1  s thì e  12,56sin  20 .   12,56 V 40  40 

Eo  6,28 V  6,28  12,56sin 20 t 2  sin20 t  0,5  sin

  6  k 2  20 t    5  k 2  6

 6

k  1  120 10 ( s) t    1  k ( s)  24 10

Bài 15: Mạch điện như hình 2.3. Cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm L = 0,318H, R = 100, tụ C là tụ xoay. Điện áp đặt vào hai đầu đoạn mạch có biểu

Hình 2.3

thức u  200 2 cos100 t (V). a. Tìm C để điện áp giữa hai đầu bản tụ đạt giá trị cực đại, tính giá trị cực đại đó. b. Tìm C để điện áp hai đầu MB đạt cực đại, tính giá trị cực đại đó.

Hướng dẫn a. Tính C để UCmax.

Cảm kháng : Z L   L  100 .0,318  100 Ta có:

U C  IZ C 

UZ C R 2   Z L  ZC 

2

100



U U   R2  Z L2  Z12  2Z L Z1  1 y C C

Đặt

x

y   R 2  Z L2 

1 1  2Z L  1   R 2  Z L2  x 2  2 x.Z L  1 (với 2 ZC ZC

1 ) ZC

UCmax khi ymin.





Khảo sát hàm số: y  R 2  Z L2 x 2  2 x.Z L  1

 y '  2  R 2  Z L2  x  2Z L y '  0  2  R 2  Z L2  x  2Z L  0  x 

ZL R  Z L2 2

Bảng biến thiên:

 ymin khi x 

ZL 1 Z hay  2 L 2 2 R  ZL ZC R  Z L 2

R 2  Z L2 1002  1002  ZC    200 ZL 100

C 

1 1 5.105 F    Z C 100 .200 

U C max 

U R 2  Z L2 200 1002  1002   200 2 (V) R 100

Bài 18: Mạch điện như hình 2.6. Điện áp hai đầu A và B ổn định có biểu thức

u  100 2 cos100 t (V). Cuộn cảm có độ tự cảm L

2,5



, điện trở thuần Ro = R = 100, tụ điện có điện Hình 2.6

dung Co. Người ta đo được hệ số công suất của mạch điện là cos   0,8 . a. Biết điện áp u sớm pha hơn dòng điện i trong mạch. Xác định Co.

101

b. Để công suất tiêu thụ đạt cực đại, người ta mắc thêm một tụ điện có điện dung C1 với tụ điện Co để có bộ tụ điện có điện dung C thích hợp. Xác định cách mắc và giá trị của C1.

Hướng dẫn a. Cảm kháng: Z L   L  100 .

2,5



 250

cos   0,8

Theo bài:

R  Ro



 R  Ro 

2



 Z L  Z Co



2

 0,8

2 2 2   R  Ro   0,64  R  Ro   Z L  Z Co   



2



 0,36  R  Ro   0,64 Z L  Z Co





2

 Z L  Z Co  0,75  R  Ro  Vì điện áp u sớm pha hơn dòng điện i nên ZL > ZCo

 Z L  ZCo  0,75  R  Ro 

 ZCo  Z L  0,75  R  Ro   250  0,75 100  100   100

 Co 

1 1 104   (F)  ZCo 100 .100 

b. Vì P = I2(R+Ro) nên để Pmax thì Imax  Z L  Z C ( cộng hưởng điện)

 ZC  Z L  250

, ZCo = 100

Ta có ZC > ZCo  C < Co  C1 mắc nối tiếp với Co



1 1 1   C Co C1

 Z C  Z Co  ZC1  Z C1  Z C  Z Co  250  100  150 1 1 103 C1    (F)  Z C1 100 .150 15

102

Bài 19: Cho vào mạch điện hình 2.7 một dòng điện xoay chiều có cường độ i  I o cos100 t (A). Khi đó uMB và uAN

vuông

pha

nhau,

và Hình 2.7

  uMB  100 2 cos 100 t   (V). Hãy viết biểu thức 3  uAN và tìm hệ số công suất của mạch MN.

Hướng dẫn Do pha ban đầu của i bằng 0 nên  MB  uMB  i 

 3

0

 3

rad

Dựa vào giản đồ vec-tơ, ta có các giá trị hiệu dụng của UL, UR, UC là: UR = UMBcosMB 100cos



U L  U R tan  MB  50 tan Vì

uMB

và

 MB   AN 

 2

uAN

 50 (V)

3

 3

 50 3 (V)

vuông

  AN  

 6

pha

nhau

nên

rad

 tan  MB .tan  AN  1



 U MB

 UL

 MB O  UC

 MN

U L U C .  1 UR UR

U AN 

UR  cos  AN

Vậy biểu thức u AN  100

50 100 2   U oAN  100 (V)   3 3 cos     6

2   cos 100 t   (V).

3 6 

Hệ số công suất toàn mạch:

103

 I

 UR

U R2 502 50 (V)  UC    U L 50 3 3

Ta có:

 U MN  U AN

cos  

R UR UR    2 2 Z U U R  U L  U C 

50 50   50   50 3   3 

2



2

3 7

Bài 20 : Cho mạch điện xoay chiều nối tiếp R, L, C như hình 2.8. Cuộn dây có L 

1



H, tụ điện có điện Hình 2.8

dung C thay đổi được. Điện áp giữa hai đầu đoạn mạch u  200cos100 t (V). Biết rằng khi C = 0,159.10-4F thì cường độ dòng điện i trong mạch nhanh pha hơn điện áp u giữa hai đầu đoạn mạch một góc

 4

.

a. Tìm biểu thức giá trị tức thời của i. b. Tìm công suất P trong mạch. Khi cho điện dung C tăng dần thì công suất P thay đổi thế nào?

Hướng dẫn a.

Ta có: Z L   L  100 .

ZC 

1



 100 ()

1 1   200 (V) C 100 .0,159.104

Vì u nhanh pha hơn i một góc

 4

   u  i  0 

nên i 

 4



 4

 4

rad

   Z  ZC tan   tan     L  R  ZC  Z L R  4  R  200  100  100 Tổng trở: 2

2

Z  R 2   Z L  Z C   1002  100  200   100 2 

104

Io 

Uo 200   2 (A) Z 100 2

 

Vậy biểu thức i  2 cos 100 t 



 (A) 4

b. Công suất P = RI2 = 100.12 = 100W

P  RI 2 

U2 R Z2

U 2 .R 1   R   ZL  C    RU 2 .

Đạo hàm P’ theo C:

P'  0 

C 

2

2

 P' 

2  1  Z   2  L C  C 

2  2  1   R   ZL   C    

2

2 RU 2  1  Z  0  L C 2  C 

1 1   0,318.104 F 2 1 2  .L 100 



 Pmax

U2   200 W R

Bảng biến thiên:

Đồ thị P theo C:

Vậy: khi C tăng từ 0  0,318.10-4F thì P tăng từ 0  200W. Khi C tăng từ 0,318.10-4F   thì P giảm từ 200W  100W

105

Bài 21: Ý nghĩa của của hệ số công suất ? Tại sao ta lại nên nâng cao hệ số công suất cos  Hướng dẫn Nâng cao hệ số công suất cos  là một trong các biện pháp quan trọng để tiết kiệm điện năng. Phần lớn các thiết bị điện tiêu thụ công suất tác dụng P và công suất phản kháng Q. Những thiết bị tiêu thụ nhiều công suất phản kháng là: - Máy biến áp, tiêu thụ khoảng (20¸25)% tổng công suất phản kháng truyền tải trong mạng điện.

- Đường dây trên không, điện kháng và các thiết bị khác tiêu thụ khoảng 10% tổng công suất phản kháng truyền tải trong mạng.

- Công suất tác dụng P là công suất được biến thành công hữu ích như cơ năng, quang năng, nhiệt năng... còn công suất phản kháng Q là công suất để từ hoá và tạo ra từ thông tản trong các máy điện xoay chiều, nó không sinh công. Quá trình chao đổi công suất phản kháng giữa máy phát điện và hộ dùng điện là một quá trình dao động. Mỗi chu kì của dòng điện, Q đổi chiều 4 lần, cho nên việc tạo ra công suất phản kháng không đòi hỏi tiêu tốn năng lượng của động cơ sơ cấp kéo máy phát điện.

Công suất tổng hợp cho 2 loại công suất trên được gọi là công suất biểu kiến, đơn vị VA hoặc KVA : S2 = P2 +Q2 Nếu xét trên phương diện nguồn cung cấp (máy phát điện hoặc máy biến áp). Rõ ràng cùng một dung lượng máy biến áp hoặc công suất của máy phát điện (tính bằng KVA). Hệ số công suất càng cao thì thành phần công suất tác dụng càng cao và máy sẽ sinh ra được nhiều công hữu ích. Sẽ có người nói "Nếu vậy tại sao ta ta không duy trì cos  ~ 1 để máy phát hoặc máy biến áp hoạt động hiệu quả". Sự thật là hệ số công suất bao nhiêu phụ thuộc vào tải (thiết bị sử dụng điện). Nhu cầu của tải về công suất tác dụng và công suất phản kháng cần phản đáp ứng đủ thì tải mới

106

hoạt động tốt. Giải pháp trung hòa hơn là nguồn sẽ chỉ cung cấp cho tải 1 phần công suất phản kháng, phần thiếu còn lại, khách hàng tự trang bị thêm bằng cách gắn thêm tụ bù Nếu xét ở phương diện đường dây truyền tải ta lại quan tâm đến dòng điện truyền trên đường dây. Dòng điện này sẽ làm nóng dây và tạo ra một lượng sụt áp trên đường dây truyền tải.

Nếu xét trong hệ thống 1 pha, công suất biểu kiến được tính bằng công thức : S=U.I Nếu xét trong hệ thống 3 pha, công suất biểu kiến được tính bằng công thức : S= 3 U.I , U là điện áp dây, I là dòng điện dây Hệ số công suất cos  được nâng lên sẽ đưa đến những hiệu quả sau đây: 1. Giảm tổn thất công suất Q trong mạng điện. Khi giảm được Q truyền tải trên đường dây thì sẽ giảm được thành phần tổn thất công suất do công suất phản kháng gây ra.

2. Giảm được tổn thất điện áp trong mạng.

Bài 32: Cho mạch điện như hình 2.11 , A là ampekế nhiệt, điện trở R0 = 100, X là hộp kín chứa 2 trong 3 phần tử (R, L,

K

C) mắc nối tiếp. Đặt vào hai đầu M, N của mạch điện mộtđiện áp xoay chiều có M biểu thức :

R0 A

uMN = 200 2 cos2ft (V), tần số f thay

C0 D

X Hình 2.11

đổi được. Bỏ qua điện trở ampekế, khoá K và dây nối.

1) a. Với f = 50Hz thì khi đóng K, ampekế chỉ 1A. Tính điện dung C0 của tụ điện. b. Ngắt K, thay đổi tần số thì thấy khi f = 50Hz, ampekế chỉ giá trị cực đại và điện áp tức thời giữa hai đầu X lệch pha /2 so với điện áp giữa 2 điểm M và D. Hỏi hộp X chứa những phần tử nào? Tính các giá trị của chúng.

107

N

2) Khoá K vẫn ngắt, thay đổi f thì thấy ampekế chỉ cùng trị số khi f = f1 hoặc f = f2. Biết f1 + f2 = 125Hz. Tính f1, f2 và viết biểu thức cường độ dòng điện qua mạch khi đó.

Hướng dẫn 1) a. Khi đóng K mạch điện thành : Ampeke chỉ 1A  I = 1A; ZND=

200  200  1

10 4 R 0+ 200  ZC0 = 100 3 ()  C0 = (F) 3 b) Khi K ngắt: U MD  U DN U MD trễ pha so với i một góc MD .

-Z C0 = - 3  MD = - π tgMD= R0 3 2

Z2C0 =

2

Vậy DN sớm pha 30 so với i  X chứa RB và ZL tgDN=

Z C = 1 R= 3Z L R 3

*CĐDĐ trong mạch cực đại nên khi đó xảy ra cộng hưởng :

1  2LC0 = 1 ωC 0 1 1 3 L= (H) = = -4 π ω2Co 10 1002 π 2. π 3 3 R = 3Z = 3.ω.L = 3.100.π. = 300  L π ZL = ZC0  L =

c) Khi thay đổi tần số, có 2 giá trị của cường độ hiệu dụng bằng nhau : I1 = I2  Z1 = Z2  (ZL - Z1c0)2 = (Z2L - Z2co)2  Z1L - Z1co = (Z2L - Z2co) Z1L - Z1co = Z2L - Z2co = Z1L - Z2L= Z1co - Z2c

1 (1  2 ) C 0 1 .2 1  2(f1 - f2)(L + 2 ) = 0 (1) (f1  f2  f1 - f2  0) 4 f1 f2 C 0 1 L+ 2 = 0 (vô lí)  loại 4 f1 f2 C 0  L (1 + 2) =

108

1 1  2 ) ( C 0 12

*TH2: Z1L- Z1co = - (Z2L - Z2co) L(1 + 2) =

1 1 f f = 1 2 LC 4π 2LCo 0 1 Thay số f1f2 = = 2000 3 1 2 4π + π 3π

 12 =

Theo đầu bài f1 + f2 = 125 suy ra: f1 = 25Hz; f2 = 100Hz * Khi f = f1 = 25Hz thì Z1L = 2Z2L = 50 3  Z1co = I=

U = Z

1 = 200 3 ; 2πL1C0 200 4002 + 3.1502

 0,42A  tg =

3 3 = 0,65 8

* Khi f = f2 = 100Hz thì Z2L = 2f2L = 200 3 ; Z2c6 =

1 = 50 3  2πf 2C0

tg =

Z2L - C0 3 3 33π = 0,05  u/i = = R + R0 8 180

* Kết luận:

i1 = 0,42 2 cos(50t + 0,58)(A); i2 = 0,42 2 cos(200t - 0,58)(A).

Bài 33: Một mạch điện XC gồm một cuộn dây thuần cảm có L1 mắc nối tiếp với cuộn dây L2 =

1 H; điện trở trong r = 50  . Điện áp XC giữa hai đầu đoạn mạch 2

có dạng u = 130 2 cos100t (V). Cường độ hiệu dụng trong mạch là 1A. Phải mắc thêm một tụ có điện dung C là bao nhiêu để điện áp giữa hai đầu cuộn (L2 , r) đạt giá trị cực đại.

Hướng dẫn Ta có: Z = U/I = 130  .

Mặt khác: r 2  ( Z L1  Z L 2 ) 2  Z 2  ( L1  L2 ) 2 

Z 2  r2

Khi mắc thêm tụ C vào mạch, lúc này: U day 2  I .Z day 2 

U .Z day 2  Z

U 2

r  ( Z L*  Z C ) 2

109

Z day 2



2

 L1  L2 

1,2



Để điện áp giữa hai đầu cuộn dây 2 đạt cực tiểu, tức là trong mạch có cộng hưởng 1  ( L1  L2 ) C

Z L*  Z C 

Thay số tìm được C=

103 F 12

U=100V A D

Bài 34: Mạch điện có sơ đồ như hình vẽ 2.12.

~

Cuộn dây thuần cảm L. Người ta thay đổi L và C để công

suất

mạch

tuân

theo

biểu

f=50Hz

L

thức:

B

P  K 2 Z L .Z C .

a)Khi L 

1



C

R E

Hình 2.12

( H ) thì K 2  4 , dòng điện trong mạch cực đại. Tính C và R.

b)Tính độ lệch pha giữa uAE và uBD khi Imax. Tìm liên hệ giữa R, C, L để I = K. Lúc đó độ lệch pha giữa uAE và uBD bằng bao nhiêu?

Hướng dẫn a)+ Ta có : Z L  L.2 . f 

1



 2  50  100

+ Khi K 2  4  P  4 Z L  Z C (1) +

Vì

mạch

RLC

 Z L  ZC  100

Do

đó :

C

nối

tiếp

có

Imax

nên

cộng

hưởng

xảy

(2)

1 1 104   (F ) ZC   100 100 

+Từ

(1)

và

(2),

được :

P  4 Z L  400(W)

+Từ (1) và (2), được : P  4Z L  400(W) +

Mặt

I  I max 

khác :

ra

P  R I2,

U U  Z min R

với nên

U2 U 2 1002 P R   25 R P 400

 U AE

O

1

 U BD

b)+ Giản đồ véc tơ vẽ được :

110

 UL

i 2

 UC

+Từ giản đồ véc tơ suy ra : 1  2

Với : tan 1 

U L Z L 100    4  1  760 +Suy ra : UR R 25

+Suy ra : u  u AE

38 + Ta biết :  1  2  152  45 0

BD

 P  R  I 2 nên khi I = K,  2  P  K  Z L  Z C

ta suy ra :

R  Z L  Z C  R 2  Z L  ZC  R 2 

+Suy ra:   u  u  1  2  AE

BD

L C

 2

ZL   tan 1  R Z Z  tan 1  tan 2  L 2 C  1 +Lúc này có:  R  tan   Z C 2  R

+Suy ra:   u  u  1  2  AE

BD

 2

Câu 35: Cho đoạn mạch AB gồm R, L, C mắc nối tiếp như hình vẽ 2.16. Đặt vào hai đầu đoạn mạch một điện áp xoay chiều u AB  220 2 cos 100t (V ) , R  50 3 , L

2



H, C 

10 3 F. 5

A

R

M

L

N

C

B

a) Viết biểu thức cường độ dòng điện, biểu Hình 2.16

thức của các điện áp uAN và uMB.

b) Điều chỉnh C để công suất trên cả đoạn mạch đạt cực đại. Tìm C và giá trị cực đại của công suất. c) Giữ nguyên L  bằng C1 

2



H , thay điện trở R bằng R1  1000, điều chỉnh tụ điện C

4 F . Giữ nguyên điện áp hiệu dụng của nguồn, thay đổi tần số f đến 9

111

giá trị f0 sao cho điện áp hiệu dụng UC1 giữa hai bản cực của tụ điện đạt cực đại.

Tìm f0 và giá trị cực đại của UC1.

Hướng dẫn a, Tổng trở : Z  R 2  ( Z L  Z C ) 2  100 3 () trong đó Z L  L  200; Z C  Cường độ dòng điện : Độ lệch pha :

tan  

I0 

1  50 C

U0  1,8 A Z

Z L  ZC   3   R 3

- Biểu thức cường độ dòng điện :

i  u    

i  1,8 cos(100t 

 3

 3

)A .

- Biểu thức uAN : Z AN  R 2  Z L2  218

tan  AN 

U0AN = I0ZAN  392,4V

ZL 200    AN  1,16rad   uAN   i R 50 3

 uAN  0,11rad

u AN  392,4 cos(100t  0,11)(V )

- Biểu thức uMB : U0MB = I0ZMB = 1,8.150 = 270(V)

Z AN  Z L  Z C  150

Vì ZL > ZC nên  MB  u MB  270 cos(100t 

 2

 3



 2

)(V )  270 cos(100t 

 6

)(V )

-b,Công suất trên đoạn mạch đạt cực đại khi : Z C  Z L  200 ,

4

- Điện dung của tụ : C , 

1 10  F .Z C , 2 2

- Công suất cực đại là : Pmax  I

2 max

 220  .R    .50 3  558,7(W ).  50 3 

C, - Điện áp hiệu dụng giữa hai bản tụ: U C1  I .Z C1 

U .Z C1 2 1

R  (Z L  ZC )

2



U  R12  Z L    1 2 Z C1  Z C1 

2

- Ta thấy UC1 đạt cực đại khi mẫu số cực tiểu. Biến đổi biểu thức ở mẫu số ta được: MS = L2C12 4  (C12 R12  2 LC1 ) 2  1 112

- Mẫu số cực tiểu khi: 0 

2C1 L  C12 R12  1000 (rad / s) 2C12 L2

U.

- Giá trị cực đại của UC1 là: U C1Max 

1 0C1

 1   R12   0 L  0C1  

2

 f0 

0  500 Hz. 2

 480,2(V ).

Bài 37: Cho các dụng cụ sau: Một hộp điện trở mẫu cho phép tuỳ chọn điện trở có trị số nguyên từ 10  đến vài M.Một nguồn điện xoay chiều có tần số f đã biết và có hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai cực không đổi.

Một nguồn điện một chiều.

Một máy đo điện cho phép đo được cường độ dòng điện và hiệu điện thế (một chiều, xoay chiều). Các dây nối, các ngắt điện có điện trở không đáng kể.

Một đồng hồ đo thời gian.

Hãy lập bốn phương án xác định điện dung của một tụ điện.

Yêu cầu nêu: nguyên tắc lí thuyết của phép đo, cách bố trí thí nghiệm, cách tiến hành thí nghiệm, các công thức tính toán, những điều cần chú ý để giảm sai số của phép đo.

Hướng dẫn



Nêu 4 trong các phương án sau: Phương án 1: Mắc tụ với nguồn một chiều cho tích điện đầy rồi cho phóng điện qua điện trở lớn. Đo

K

C

A

hiệu điện thế U0 của nguồn và hiệu điện thế trên tụ bằng vôn kế, đo t bằng đồng hồ và đọc trị số R của

R

hộp điện trở.

Từ u = U0 e



t RC

ta tính được C. Nếu chọn u =U0/e thì C = t/R. Cần chọn R lớn

( cỡ M) để thời gian phóng điện đủ lớn ( cỡ s).

113

Phương án 2:Lắp mạch gồm tụ nối tiếp với hộp điện trở rồi nối với nguồn . Lần lượt đo hiệu điện thế UR trên điện trở, UC trên tụ ( điều chỉnh sao cho hai hiệu điện thế này gần bằng nhau), sẽ suy ra có:

RC2f 

UR UR ; C UC R 2fU C

Phương án 3: Dùng máy đo vạn năng (Để ở nấc đo cường độ ) mắc nối tiếp với tụ để đo I qua tụ, tính C =

I 2  fU 0

.

Phương án 4: Mắc sơ đồ như hình vẽ. Dùng hộp điện trở như một biến trở điều chỉnh sao cho khi chuyển khoá K giữa hai chốt kim ampe kế đều chỉ như nhau. Lúc đó dung kháng của tụ bằng điện trở R.(Bỏ qua điện trởcủa dụng cụ đo).

Vậy C =

1 .

R 2f

Câu 38: Trình bày một phương án đo hệ số công suất cosφ của một mạch điện với tải tiêu tụ bất kì bằng vôn-kế,ampe-kế và watt-kế Hướng dẫn Mắc vôn kế, ampe-kế và watt-kế để đo cosφ như hình vẽ

A

W

Khi đó :Cosφ = Pe /Pa ; Pe: công suất hiệu dụng của tải đo bởi watt-kế, Pa = U.I: Công suất biểu kiến đo bởi vôn kế và ampe-kế

114

V

T ả i

PHỤ LỤC 3: PHIẾU ĐIỀU TRA GIÁO VIÊN

Xin quí thầy, cô vui lòng cho biết một số vấn đề sau bằng cách đánh dấu X vào ô

1. Quí thầy cô nhận thấy kiến thức chương điện xoay chiều trong chương trình phổ thông hiện nay - Rất hợp lý và phù hợp với học sinh - Chưa hợp lí - Cần chỉnh sửa một số nội dung 2. Các thầy cô thường lựa chọn bài tập chương “ Điện xoay chiều ” trong - Sách giáo khoa - Sách giáo khoa và sách bài tập - Sách giáo khoa , sách bài tập và sách thâm khảo - Tự soạn thảo - Không cần thiết sử dụng bài tập 3. Lựa chọn của các thầy, cô với lí do - Rất cần thiết vời học sinh - Có ít tiết bài tập và lí thuyết thì quá dài - Không cần thiết vì chương này không quan trọng - Hướng dẫn để học sinh tự tìm bài tập và nghiên cứu 4. Quí thầy cô có ý kiến gì về công tác bồi dưỡng HSG ở trường THPT hiện nay ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………

115

……………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………

116