Điện xoay chiều là một phần rất quan trọng trong Vật lý 12, hầu như có mặt
trong tất cả các đề thi vào đại học cao đẳng. Các bài toán điện xoay chiều rất phong
phú và đa dạng, có thể dùng phương pháp đại số hoặc phương pháp giản đồ véc tơ
để giải. Tuy nhiên trong thực tế giảng dạy tôi thấy khi đưa ra phương pháp giản đồ
véc tơ để giải bài toán thì ban đầu học sinh thường "ngại" dùng hoặc với một số thì
hiệu quả không cao. Thực ra nếu biết khai thác triệt để những tính chất hình học
(tam giác vuông, tam giác cân, tam giác đều,hình vuông, hình chữ nhật, hình
thoi các hệ thức lượng trong tam giác) trong các giản đồ véc tơ thì việc tính toán
thường ngắn gọn và không phức tạp, giảm bớt được sự nhầm lẫn vì tránh được việc
phải giải các phương trình hoặc hệ phương trình phức tạp, cồng kềnh.
16 trang |
Chia sẻ: lylyngoc | Lượt xem: 5365 | Lượt tải: 2
Bạn đang xem nội dung tài liệu Dùng phương pháp giản đồ véctơ để giải bài toán điện xoay chiều, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
TrÇn V¨n Luyªn THPT M¹c §Ünh Chi – Nam S¸ch - H¶i D¬ng
1
Dùng phương pháp giản đồ véctơ
để giải bài toán điện xoay chiều
I. đặt vấn đề
Điện xoay chiều là một phần rất quan trọng trong Vật lý 12, hầu như có mặt
trong tất cả các đề thi vào đại học cao đẳng. Các bài toán điện xoay chiều rất phong
phú và đa dạng, có thể dùng phương pháp đại số hoặc phương pháp giản đồ véc tơ
để giải. Tuy nhiên trong thực tế giảng dạy tôi thấy khi đưa ra phương pháp giản đồ
véc tơ để giải bài toán thì ban đầu học sinh thường "ngại" dùng hoặc với một số thì
hiệu quả không cao. Thực ra nếu biết khai thác triệt để những tính chất hình học
(tam giác vuông, tam giác cân, tam giác đều,hình vuông, hình chữ nhật, hình
thoi…các hệ thức lượng trong tam giác) trong các giản đồ véc tơ thì việc tính toán
thường ngắn gọn và không phức tạp, giảm bớt được sự nhầm lẫn vì tránh được việc
phải giải các phương trình hoặc hệ phương trình phức tạp, cồng kềnh.
Đặc biệt với các bài toán cho nhiều hiệu điện thế, nhiều độ lệch pha, các bài
toán về cực trị đối với uL, uc, viết các phương trình hiệu điện thê, cường độ dòng
điện.. thì việc giải bằng phương pháp giản đồ véc tơ thường đơn giản hơn rất nhiều
so với phương pháp đại số và tránh được sự nhầm lẫn về sự nhanh pha hay chậm
pha giữa các hiệu điện thế và dòng điện.
Sở dĩ học sinh còn chưa "mặn mà" với phương pháp này vì:
+ Ngày nay việc sử dụng máy tính với nhiều chức năng tính toán, có thể giải
được cả phương trình bậc hai, hệ phương trình… hỗ trợ nhiều cho việc học của các
em. Tuy nhiên cũng dẫn đến một hệ quả không tốt là các em "lười" tính toán, suy
luận logíc bị hạn chế. Vì vậy nếu phải chọn lựa giữu việc lập các phương trình để
giải và một bên là vẽ hình và khai thác triệt để hình để tính toán thi cách thứ nhất
vẫn sẽ được ưu tiên hơn.
+ Kiến thức hình học đối với các hình có thể xuất hiện trong giản đồ véc tơ
của các em nhiều chỗ bị "hổng" hoặc do không dùng thường xuyên nên quên, vì
vậy việc hoc sinh lớp 12 không biết tính đường chéo hình thoi hoặc phải dùng đến
định lý Pitago để tính đường chéo hình vuông là không ít. Cùng với đó là sự mai
một về hệ thức lượng trong tam giác, các kiến thức về véc tơ… khiến các em gặp
khó khăn.
TrÇn V¨n Luyªn THPT M¹c §Ünh Chi – Nam S¸ch - H¶i D¬ng
2
+ Với thời lượng giành cho giờ bài tập về điện xoay chiều như hiện nay nếu
giáo viên không có sự chuẩn bị, định hướng trước cho các em nắm vững phương
pháp véctơ quay (từ chương trước) thì đến giờ bài tập dù không muốn giáo vên
cũng đành ưu tiên hơn cho phương pháp đại số vì nó cũng gắn liền với các biểu
thức định luật Ôm hoặc những biểu thức đã rút ra được từ bài lý thuyết (mà thực
chất cũng được xây dựng trên chính giản đồ véctơ), hơn nữa lại được nhiều học
sinh hưởng ứng hơn.
+ Với cơ chế thị trường như hiện nay có rát nhiều sách tham khảo phục vụ
cho chương trình học của các em, nhưng hầu như không có quyển sách nào hoăc
một chuyên đề nào bàn riêng về vấn đề sử dụng phương pháp giản đồ véc tơ để giải
bài toán điện xoay chiều.
Chính vì các lý do trên đã thôi thúc tôi đi sâu tìm hiểu và viết đề tài "Dùng
phương pháp giản đồ véctơ để giải các bài toán điện xoay chiều".
II. giải quyết vấn đề
A. Cơ sở lý thuết
Để học sinh có kỹ năng vận dụng giản đồ véc tơ vài giải quyết tốt các bài tập
điện xoay chiều trước hết cần trang bị cho học sinh cơ sở lý thuyết là các kiến thức
cơ bản có liên quan, sau đó đưa ra các bài toán để áp dụng. Cụ thể, về nội dung lý
thuyết cơ bản cần làm cho học sinh nắm chắc các nội dung sau:
1. Phương pháp giản đồ véc tơ Frexnen:
+ Mỗi dao động điều hoà có phương trình x = Asin(ựt + ử) được mô tả nhờ
một véctơ A có độ lớn bằng A, hợp với trục làm gốc một góc ử và quay theo chiều
thuận với vận tốc góc bằng ự.
+ Dùng giản đồ véctơ để tổng hợp 2,3… dao động điều hoà cùng phương
cùng tần số.
+ Khi áp dụng vào mạch điện xoay chiều, các đại lượng hiệu điện thế u,
cường độ dòng điện i đều là các dao động điều hoà, nên có thể biểu diễn chúng nhờ
các véctơ quay 00 , IU (hoặc tương đương IU , ).
2. Có hai cách vẽ giản đồ véc tơ:
Cách 1: Theo như SGK: Quy các véc tơ U của các phần tử R,L,C về cùng
một gốc, véc tơ tổng hợp được xác định bằng quy tắc hình bình hành.
TrÇn V¨n Luyªn THPT M¹c §Ünh Chi – Nam S¸ch - H¶i D¬ng
3
Cách 2: Các véctơ U của các phần tử R, L, C "nối đuôi nhau", tức là véc tơ
này nối tiếp véctơ kia, véc tơ tổng được xác định bằng cách nối điểm gốc của véctơ
đầu tiên và ngọn của véctơ cuối cùng.
Minh hoạ:
Cách 1 LU dU Cách 2
rU RU
0 A
U
MBU
CU
Nếu mạch có nhiều phần tử R,L,C, bài toán tìm cực trị của UL hoặc UC khi C
hoặc L thay đổi thì cách vẽ thứ hai sẽ thuận lợi hơn vì hình vẽ đơn giản và dễ thấy
quan hệ về góc (pha) của các phần tử.
3. Các công thức lượng giác: Định lý hàm số sin, cosin, hệ thức trong tam
giác, các tính chất về tam giác đều, cân, vuông, hình chữ nhật, hình thoi. Giáo viên
có thể nhắc lại từ khi luyện về tổng hợp các dao động điều hoà bằng phương pháp
giản đồ véctơ. Những kiến thức này hoàn toàn không khó đối với học sinh mà chỉ
do học sinh quên hoặc nhầm lẫn nên sẽ không mất nhiều thời gian.
4. Mối quan hệ về pha giữa các đại lượng u với i; Định luật Ôm đối với các
giá trị hiệu dụng.
L,r
N
C
A B
R
M
RU rU
M
N
LU
CU
U
TrÇn V¨n Luyªn THPT M¹c §Ünh Chi – Nam S¸ch - H¶i D¬ng
4
L,r
N
C
A B
R
M
UL = 2
340 V ZL = 320 Ù L = 3
2,0
H
b. các ví dụ
Ví dụ 1: Cho mạch điện xoay chiều như hình vẽ
Biết: i = 2 sin(100ðt) A;
uAM = 40 2 sin (100ðt + ð/3) V;
u lệch pha so với i là ð/6. Tìm R, r, C?
Giải
Vì mạch không có tụ C nên u sớm pha hơn i.
Lấy trục i làm gốc ta có giản đồ véc tơ
Ta có: I = 1 A
+ Ur = UAM cos ð/3 = 20 V r = 20 Ù
+ UL = Usin ð/6 = UAMsin ð/3 *
+ Từ * ta có U = 2UL = 40 3 V
Và UR + Ur = Ucos ð/6 = 60 V
Suy ra R + r = 60 Ù. R = 40 Ù.
Ví dụ 2: Cho mạch điện xoay chiều như hình vẽ. Tần số dòng điện là f
Cho:
UAB = 2UAM = 4UNB = 200V. Viết biểu thức UAM, lấy gốc thời gian của cường độ
dòng điện? Biết UAB trùng pha với i.
Giải
Có: + UAM = 100 V; uAM trùng pha với i
+ UNB = 50 V; uNB chậm pha ð/2 so với i.
+ UMN sớm pha so với i góc ử.
Ta có giản đồ véc tơ
Từ giản đồ véc tơ ta có:
UMNCosử + UAM = UAB; Cosử = 100/UMN (1)
UMNSinử = UNB; Sinử = 50/UMN (2)
Từ (1) và (2): UMN = 50 5 V ; tgử = 1/2
Vậy biểu thức của uMN là: uMN = 50 10 sin (2ðft + ử) V; Với tgử = 1/2
A M B
R L,r
LU AMU U
rU RU I
MNU
AMU ABU
I 0 ử
TrÇn V¨n Luyªn THPT M¹c §Ünh Chi – Nam S¸ch - H¶i D¬ng
5
U =
cosI
P = 120V
R1 = 2I
P = 200 Ù; tgử = 3
1
R
Z L
L =
f
Z L
2
=
3
I =
1
1
R
U R = 0,15 3 A
Ví dụ 3: (Đề thi tuyển sinh Đại học, Cao đẳng toàn quốc - 2002)
Cho mạch điện xoay chiều như hình vẽ.
Hiệu điện thế uAB ở hai đầu mạch có tần số 100Hz và giá trị hiệu dụng không đổi
U.
1. Mắc Ampe kế có điện trở rất nhỏ vào M và N thì Ampe kế chỉ I = 0,3A,
dòng điện trong mạch lệch pha 600 so với uAB, công suất toả nhiệt là P = 18W.
Cuộn dây thuần cảm. Tìm R1, L, U.
2. Mắc vôn kế cos điện trở rất lớn vào M và N thay cho Ampe kế thì vôn kế
chỉ 60V, hiệu điện thế trên vôn kế trễ pha 600 so với uAB. Tìm R2,C?
Giải
1. Khi mắc Ampe kế vào M và N thì trong mạch chỉ còn R1, L nên hiệu điện
thế nhanh pha hơn dòng điện; ử = ð/3
P = UI Cosử
ZL = 200 3 Ù
Vậy:
2. Ký hiệu UAM = U1; UMN = U2 = 60V. Mạch có R1, L, R2, C.
Ta có giản đồ véc tơ
U = 120V = 2U2
ử2 = 600; Tam giác OHN vuông tại H.
Do L, R1 vẫn như trước nên ử1 = 600
Suy ra uAB nhanh pha so với i góc 600;
Góc NOM = 300
U1 = Ucos 300 = 60 3 V
UR1 = U1cos 600 = 30 3 V
L
N
C
A B
M
R2 R1
LU
CU
1U
2U
2RU
1RU I 0
M
N
H
ử1
ử2
TrÇn V¨n Luyªn THPT M¹c §Ünh Chi – Nam S¸ch - H¶i D¬ng
6
I =
C
C
Z
U
= 1A
U =
2
Uo = 120V U = UL
UR2 = U2cos 300 = 30 3 V ; R2 = UR2/I = 200 Ù
UC = UR2tg300 ZC = R2.1/ 3 = 200/ 3 Ù
Vậy: C = 1,38.10- 15 F.
Ví dụ 4:
Cho mạch điện như hình vẽ
Cuộn dây thuần cảm; C = 15,9àF
Hiệu điện thế giữa hai đầu mạch có biểu thức: uAB = 200sin(100ðt) V
Tìm R, L biết hiệu điện thế giữa hai bản tụ là: uC = 200 2 sin(100ðt - ð/4) V.
Giải
Vì uC chậm pha hơn i góc ð/2; theo đề ra uC chậm pha hơn u góc ð/4 nên giản đồ
véc tơ như hình vẽ:
Từ tam giác OMN có:
UR = Ucos = 100 2 cos ð/4 = 100V.
Tam giác OMN vuông cân nên:
UC - UL = UR UL = UC - UR = 100V
Vậy: R = UR/I = 100 Ù;
ZL = UL/I = 100 Ù L = 1/ð H.
Ví dụ 5:
Cuộn dây chỉ có hệ số tự cảm L = 0,636 H mắc nối vào đoạn mạch X rồi áp
hai đầu cả đoạn mạch vào một hiệu điện thế u = 120 2 sin (100ðt) V thì cường độ
dòng điện qua cuộ dây là i = 0,6 2 sin (100ðt - ð/6) A
a. Tìm hiệu điện thế hiệu dụng ux giữa hai đầu đoạn mạch x.
b. Đoạn mạch x gồm hai trong ba phần tử . Điện trở Rx, cuộn dây chỉ có độ
tự cảm Lx tụ điện có điện dung Cx mắc nối tiếp. Hãy xác định hai trong ba phần tử
đó?
Giải
a. ZL = ựL = 200 Ù; UL = I.ZL = 120V
L C A B R
LU
RU
CU
U
0 I
M
N
P
ử
ð/4
0
ử
ửx
A
B
C
LU
XU
U
TrÇn V¨n Luyªn THPT M¹c §Ünh Chi – Nam S¸ch - H¶i D¬ng
7
Cos
Zx
Rx
X RX = ZX. cos X = 6/cos. I
Ux
tg X = - Zx
Rx = -
3
3
I =
AM
AM
Z
U =
22
L
AM
Zr
U
ZAM =
22
CZR = I
U MB = 200 Ù
ZAB =
22 )()( cL ZZrR = I
U AB = 400
Giản đồ véc tơ như hình vẽ
Từ giản đồ ta có: tam giác OAB đều
(OA = OB, Góc AOB = 600).
Vậy: UX = UL = 120V
b. Từ giản đồ ta thấy
+ UX trễ pha hơn i góc: 6/ X
Vậy: Hai phần tử của X là RX và CX
+
RX = 173 Ù
+
Vậy: ZCX = 100 Ù; CX = 31,8. 10
- 6(F)
Ví dụ 6: Cho mạch điện như hình vẽ
Biết: r = 100 3 Ù; L = 3/ð H;
Vôn kế có điện trở vô cùng lớn.
Đặt vào hai đầu A,B một hiệu điện
thế uAB = 120 2 sin (100ðt) V thì
vôn kế chỉ 60 3 V và hiệu điện thế
giữa hai đầu vôn kế nhanh pha hơn hiệu điện thế uAB góc ð/6. Tính R và C?
Giải
Vẽ giản đồ véc tơ theo cách 2
Ta có: 6/cos222 MAABABMB UUUU
UMB = 60V
Định luật Ôm: ; I = 0,3A.
R2 + Z2C = 4.104 (1)
Vậy: (100 3 + R)2 + (300 - ZC)2 = 16.104 (2)
Từ (1) và (2): R = 100 3 Ù;
ZC = 100 Ù C = 31,8. 10
-6 F
L,r C
A B
M
R
V
A
M
B
AMU MBU
ABU
ð/6
TrÇn V¨n Luyªn THPT M¹c §Ünh Chi – Nam S¸ch - H¶i D¬ng
8
UAN = UNB = 2
ABU = 100 V
ZAN = ZNB = I
U NB = 50 Ù
Cos
2
3
AN
AN Z
R
; R = 325
2
3
ANZ Ù
ửAN = - ð/6 tgửAN = 2
3
R
ZC
Cos ửNB =
NBZ
R0 =
2
1 R0 = 25
Ví dụ 7: Cho mạch điện như hình vẽ
uAB = 200 sin (100ðt) V; i = 2 2 sin (100ðt - ð/12) A.
Các vôn kế V1, V2 chỉ cùng một giá trị, nhưng uNB nhanh pha hơn uAN góc ð/2; điện
trở các vôn kế vô cùng lớn. Tính
a. R, L, R0 và L?
b. Công suất tiêu thụ của mạch?
Giải
a. uAN chậm pha hơn i (mạch có R,C)
uNB nhanh pha hơn i (mạch có R0, L)
Theo đề ra: UAN = UNB và UNB nhanh pha hơn UAN góc ð/2
Ta có giản đồ véctơ
+ Tam giác ANB vuông cân
AN = ð/4 - ð/12 = ð/6
ZC = 25 Ù; C = 127àF
+ Tính chất góc ngoài tam giác cho ta:
ửNB = ử + ABN = ð/12 + ð/4 = ð/3
L,R0 C A B
N R
VV
A
B
N
ử
ửAN
ABU
ửNB
NBU
ANU
TrÇn V¨n Luyªn THPT M¹c §Ünh Chi – Nam S¸ch - H¶i D¬ng
9
tg 3
0
R
Z L
NB 32530 RZ L ; L = 0,138H
VUU NPL 452
330
30cos 0
LMN
UU V
22
0 )()( CLRRMQ UUUUU = 90 V
I =
R
U R
I
UZ LL = RU
U
R
L . = 15 3
b. P = I2 (R + R0) = 273,2 W.
Ví dụ 8: (Trích đề thi đại học Quốc gia Hà Nội - 1998)
Cho mạch điện xoay chiều như hình vẽ
Đặt một hiệu điện thế có tần số 50Hz vào hai đầu M,Q thì vôn kế chỉ 90V. Khi đó
UMN lệch pha 1500 và UMP lệch pha 300 so với UNP, đồng thời UMN = UMP = UPQ..
Cho R = 30Ù. Tính hiệu điện thế hiệu dụng UMQ và hệ số tự cảm L của cuộn dây?
Vôn kế có điện trở vô cùng lớn.
Giải
Dựa vào độ lệch pha giữa các hiệu điện thế so với nhau
và với dòng điện ta có giản đồ véctơ
+ Theo đề ra UMN = UMP nên tam giác MNP
là tam giác cân tại M, MH là đường trung tuyến
UR0 = ULtg300 = 15 3 V
UR = UPQ = UMN =30 3 V
Vậy:
+
L = 0,0827 H, với ự = 2ðf = 100ð rad/s.
Ví dụ 9: (Trích đề thi Cao đẳng sư phạm Hà Nội - 1997)
L,R0 C
M Q N
R
V
P
A
M
B
C L,R
M
N
P
H ửMN
300
RU
LU
CU
I
TrÇn V¨n Luyªn THPT M¹c §Ünh Chi – Nam S¸ch - H¶i D¬ng
10
tg 501 RZ
R
Z
U
U
L
L
R
L
AM
ZC = FCU
U
I
U
R
CC 610.8,31100
Cho mạch điện xoay chiều
uAB = 120 2 sin(100ðt) V. Hiệu điện thế hiệu dụng UAM = 120V và uAM sớm pha so
với uAB là ð/2.
a. Viết biểu thức hiệu điện thế uAM, uMB?
b. cho R = 50 Ù. Tính L,C?
Giải
a.
+ uAM = 120 2 sin(100ðt + ð/2) V.
+ Giản đồ véc tơ biểu diễn phương trình
AMU + MBU = ABU
Tam giác AMB vuông cântại A (vì uAM = uAB)
ử = 450 = ð/4
uMB trễ pha ð/4 so với uAB
và UMB = ABAM UU 22 = 120 2 V U0MB = 240V
Vậy: uMB = 240 sin(100ðt - ð/4) V
b.
UR = UAMcosửAM = 120cos ð/4 = 60 2 V
UL = UR = 60 2 V
L = 0,16H
Ví dụ 10: (Đề thi Đại học Ngoại thương - 1998)
Cho mạch điện như hình vẽ
uAB = 80 2 sin(100ðt) V; R= 15 Ù; Các vôn kế lần lượt chỉ U1 = 30V; U2 = 30 3 V
U3 = 100V; Điện trở của các vôn kế rất lớn, cuộn dây thuần cảm.
L C
M B N
R0
V
A
R
V V
A
M
B
ử
ửAM
AMU
ABU
RU CMB UU
I
TrÇn V¨n Luyªn THPT M¹c §Ünh Chi – Nam S¸ch - H¶i D¬ng
11
tgỏ =
3
3
1
2
U
U
UAN = VSin
U
602
I = 2
R
U R A
ZC = 315I
U C Ù C = 122,5 àF
ZL = 46I
U L L = 0,146H
C = F
9
10 3
Viết biểu thức của cường độ dòng điện i; Tìm các giá trị C, L, R0?
Giải
Giản đồ véc tơ như hình vẽ
* Viết biểu thức i:
+
+ Theo đề ra: UAB = 80V; UNB = 100V
Tam giác BAN vuông tại A (theo Pitago)
uAB sớm pha hơn i góc ử = ð/2 - ð/3 = ð/6
Mặt khác
Vậy: i = 2 2 sin(100ðt - ð/6) A
* Tính C, L, R0.
+
+ Trong tam giác ABH có BH = UL - U2 = UABsinử = 40V. UL = 40 + 30 3
+ Trong tam giác vuông NQB có: 22320 LR UUU
UR0 = 39,19 V; R0 = 19,6 Ù.
Ví dụ 11:
Cho mạch điện như hình vẽ
X là đoạn mạch gồm 2 trong số 3 phần tử R0, L0, C0 mắc nối tiếp. Đặt vào A,B một
hiệu điện thế xoay chiều có giá trị U không đổi.
Khi R = 90 Ù thì uAM = 180 2 sin(100ðt - ð/2) V và uMB = 60 2 sin(100ðt) V.
a. Viết biểu thức uAB?
b. Xác định các phần tử của X và giá trị của chúng?
Giải
X
N
C
A B
R
M
A M
B
N Q
H
ử
ỏ
2U
1U
3U
0RU
I
TrÇn V¨n Luyªn THPT M¹c §Ünh Chi – Nam S¸ch - H¶i D¬ng
12
tg
3
1
180
60
AM
MB
U
U
32,0 rad
I =
AM
AM
Z
U = 2 A
tgửRC = tgửAM = R
ZC = const
sin
22
C
C
RC
ZR
Z
sin
22
CZR
R
= cos ửRC
Theo bài ra uMB sớm pha ð/2 so với uAM nên uMB = ux nhanh pha hơn i
X chứa hai phần tử R0, L0.
Giản đồ véc tơ:
a. Trong tam giác vuông AMB có
2U = 22 MBAM UU = 180
2 + 602 U 190 V
uAB sớm pha so với uAM góc ỏ
Vậy: uAB = 190 2 sin(100ðt - ð/2 + 0,32) V
b. Ta có ZC = 90 Ù = R
UC = UR, tam giác ANM vuông, cân
ZAM = 22 CZR = 90 2 Ù ;
Góc BMH = góc MBH = 450 tam giác MHB vuông, cân
UR0 = UL0 = UMBsin450 = 30 2 V
R0 = ZL0 = 30 Ù; L0 = 3/10ð H.
Ví dụ 12:
Cho mạch điện xoay chiều
Biết:
UAB = U = const;
R, C, ự không đổi.
Điều chỉnh L để số chỉ của vôn kế đạt cực đại.
Xác định giá trị L tương ứng? Cuộn dây thuần cảm.
Giải
Do R, C, ự không đổi ZC = const;
ửRC = const; ửRC < 0
Dựa vào độ lệch pha của các hiệu điện thế với dòng điện ta có giản đồ véctơ
Từ giản đồ véc tơ có:
ỏ = ð/2 - ửRC = const (1).
L C
M B A
R
V
A
B
M
N
ỏ
ử
450
H RU
U
I
0LU
0RU
LU
CU
RU I
A
B
M
RC
TrÇn V¨n Luyªn THPT M¹c §Ünh Chi – Nam S¸ch - H¶i D¬ng
13
sinsin
UU L
sin
sinUU L
UL)max = sin
U khi sin =1
22
2
222
C
C
LC ZR
Z
ZZR
C
C
C
C
L Z
ZR
L
Z
ZR
Z
2222
22
max CL ZRR
UU
áp dụng định lý hàm sin ta có:
( hay õ = ð/2;
Khi đó tam giác BAM vuông tại A
Khi đó UAM = ULCosỏ
Kết hợp với (1) ZAM = ZLSin ửRC
III. kết quả khảo sát
* Trong những năm qua bài toán về mạch điện xoay chiều luôn có trong các
đề thi Đại học, Cao đẳng, tốt nghiệp THPT. Những năm trước đây khi đề thi còn ở
dạng tự luận tôi nhận thấy học sinh áp dụng phương pháp giản đồ véc tơ để giải bài
toán mạch điện xoay chiều là không nhiều; thậm chí có những đề còn yêu cầu vẽ
giản đồ véc tơ, nhưng học sinh sau khi vẽ giản đồ véctơ vẫn giải quyêt các vấn đề
bằng phương pháp đại số mặc dù có thể dựa vào giản đồ véctơ để giải một cách
đơn giản và nhanh hơn nhiều. Nguyên nhân là do những lý do tôi đã nêu ở trên.
* Chuyên đề này tôi đã quan tâm và áp dụng nhiều năm nay, với nhiều đối
tượng học sinh khác nhau, và có được kết quả rất khả quan.
* Kết quả khảo sát tại hai lớp 12A1 và 12A7 mà tôi dang dạy(2007 - 2008)
như sau: Chia đôi mỗi lớp (lực học hai nửa là tương đương nhau), mỗi nửa áp dụng
TrÇn V¨n Luyªn THPT M¹c §Ünh Chi – Nam S¸ch - H¶i D¬ng
14
một phương pháp làm khác nhau (phương pháp đại số và phương pháp giản đồ
véctơ), với cùng một đề bài:
+ Kết quả khảo sát tại lớp 12A1
giỏi Khá Trung bình Yếu
Số học sinh SL % SL % SL % SL %
ADPP Đai số
(25)
5
20
11
44
6
24
3
12
ADPP Giản đồ
véctơ (25)
8
32
13
52
4
16
0
0
+ Kết quả khảo sát tại lớp 12A7
giỏi Khá Trung bình Yếu
Số học sinh SL % SL % SL % SL %
ADPP Đai số
(24)
3
12,5
7
29,2
9
37,5
5
20,8
ADPP Giản đồ
véctơ (24)
5
20,8
10
41,7
7
29,2
2
8,3
IV. điều kiện áp dụng
* Chuyên đề này nên áp dụng cho mọi đối tượng học sinh để nâng cao hiệu
quả trong quá trình dạy học.
* Tuỳ theo đối tượng học sinh mà giáo viên chọn bài tập có nội dung phù
hợp, sắp xếp các bài tập theo mức độ khó dần tạo hứng thú cho học sinh.
TrÇn V¨n Luyªn THPT M¹c §Ünh Chi – Nam S¸ch - H¶i D¬ng
15
* Khi áp dụng chuyên đề này giáo viên cần phải luyện thật kỹ những kiến
thức về giản đồ véctơ và tổng hợp các dao động điều hoà bằng phương pháp giản
đồ véctơ từ chương trước. Có thể nhắc lại các kiến thức hình học để học sinh có thể
áp dụng tốt trong khi giải bài tập bằng phương pháp này.
V. kết luận
Trên đây là kinh nghiệm giảng dạy bài toán mạch điện xoay chiều bằng
phương pháp giản đồ véctơ. Phương pháp này có thể áp dụng để giải trọn vẹn một
bài toán hoặc từng phần của bài toán. Có thể vận dụng để giải các bài toán từ đơn
giản đến phức tạp khác nhau.
Tôi viết chuyên đề này không phải phủ nhận vai trò của phương pháp đại số
mà cùng với phương pháp đại số thì phương pháp này sẽ giúp cho học sinh sẽ giúp
học sinh giải các bài toán về mạch điện xoay chiều một cách nhanh và chính xác
nhất. Vì vậy nếu như học phần điện xoay chiều mà không được rèn luyện kỹ
phương pháp giải toán bằng giản đồ véctơ sẽ là một thiệt thòi rất lớn cho học sinh
Tôi xin ghi nhận và chân thành cảm ơn mọi ý kiến đóng góp của các đồng
nghiệp về chuyên đề này !
TrÇn V¨n Luyªn THPT M¹c §Ünh Chi – Nam S¸ch - H¶i D¬ng
16
Phụ lục
Tài liệu tham khảo
1. Phân loại và phương pháp giải toán
cơ học - điện xoay chiều - Lê Văn Thông
2. Kiến thức cơ bản nâng cao vật lý THPT - Vũ Thanh Khiết
3. Tập các số của Vật lý tuổi trẻ - Hội Vật lý Việt Nam
4. Các đề thi Đại học, Cao đẳng toàn quốc từ năm 1997.