SỞ GIÁO DỤC & ÐÀO TẠO THANH HÓA
TRÝỜNG THPT ÐÀO DUY TỪ
***    ***
Sáng kiến kinh nghiệm:
“Khai thác một số bài toán về mạch điện xoay chiều
có R,L,C mắc nối tiếp vào dạy học”

Giáo viên : LÊ THỊ KHÁNH NGỌC
Tổ :
VẬT LÍSáng kiến kinh nghiệm môn Vật lý
I. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Bộ môn vật lý được đưa vào giảng dạy trong nhà trường phổ thông nhằm cung
cấp cho học sinh những kiến thức phổ thông, cơ bản, có hệ thống toàn diện về
vật lý. Hệ thống kiến thức này phải thiết thực và có tính kỹ thuật tổng hợp và đặc
biệt phải phù hợp với quan điểm vật lý hiện đại.
Hoạt động giải bài tập vật lý vừa giúp học sinh nắm vững các kiến thức vật lý
vừa phát triển tư duy vật lý và năng lực sáng tạo. Bài tập vật lý là phương tiện
dạy học được sử dụng ở mọi giai đoạn của quá trình dạy học.
Hệ thống bài tập có sẵn trong các sách tham khảo rất nhiều, song làm thế nào
để phát triển tư duy vật lý và năng lực sáng tạo, qua đó làm cho bộ môn trở nên
lôi cuốn, hấp dẫn các em hơn đó là điều băn khoăn của không ít giáo viên .
Để đạt được mục đích trên thì giáo viên không chỉ đơn thuần là hướng dẫn các
em giải bài tập có sẵn trong sách giáo khoa, sách tham khảo mà phải biết khai
thác các bài tập này, từ đó tạo ra các bài tập mới, tạo ra các tình huống mới hoặc
mở rộng bài tập gốc phù hợp với thực tiễn. Trong quá trình dạy học giáo viên
nên biết lựa chọn bài tập phù hợp với đối tượng và biết phát triển bài toán để học
sinh hiểu và nắm được kiến thức mà chương trình yêu cầu.
Qua quá trình dạy học vật lý ở trường phổ thông tôi nhận thấy phần mạch điện

áp hiệu dụng:
U =
22
)(
CLR
UUU −+
- Tổng trở: Z =
22
)(
CL
ZZR −+
- Độ lệch pha giữa u và i: tan
R
ZZ
CL
−
=
ϕ
+ Nếu Z
L
> Z
C
thì u sớm pha hơn i (mạch có tính cảm kháng).
+ Nếu Z
L
< Z
C
thì u muộn pha hơn i (mạch có tính dung kháng).
+ Nếu Z
L

→
L
U
→
LC
U
→
U
→
R
U
→
R
U
→
U
→
C
U
→
L
U
→
LC
U
→
Sáng kiến kinh nghiệm môn Vật lý
- Giản đồ véc tơ:
max
= U
2
/R (cos
ϕ
= 1)
B. Khai thác một số bài tập về mạch điện xoay chiều có R,L,C mắc nối tiếp
và vận dụng vào dạy học
Bài tập 1.1:
(Bài tập 1 trang 173 – sách Vật lý 12 -NC)
Cho đoạn mạch xoay chiều như hình vẽ:
tụ điện có điện dung C = 61,3
µ
F,
điện trở thuần R có giá trị thay đổi được. Đặt vào 2 đầu đoạn mạch hiệu điện
thế có phương trình: u = 120cos100
t
π
V.
1. Điều chỉnh cho biến trở có giá trị R
1
= 30 Ω.
a. Tính tổng trở của đoạn mạch.
b. Viết biểu thức cường độ tức thời trong đoạn mạch.
Đề tài: “Khai thác một số bài toán về mạch điện xoay chiều có R,L,C mắc nối
tiếp vào dạy học”
4
B
R
A

CL
ZZR
RU
−+
=
R
ZZ
R
U
CL
2
2
)( −
+
=
y
U
2
P
max
khi y
min
, theo bất đẳng thức Cauchy: y
min
khi R =
CL
ZZ −
(3.1)
Vậy: P
max

=
rR
ZZ
rR
U
CL
+
−
++
2
2
)(
=
y
U
2
P
max
khi y
min
, theo bất đẳng thức Cauchy: y
min
khi R =
CL
ZZ −
- r
(3.3)
Đề tài: “Khai thác một số bài toán về mạch điện xoay chiều có R,L,C mắc nối
tiếp vào dạy học”
5

CL
2
)(
22
2
+
+−
+
=
ry
U
2
2
+
P
max
khi R =22
)( rZZ
CL
+−
(3.4)
Khi đó P
Rmax
= 67,5 và R
≈
48,3 Ω.
*. Nhận xét:

π
V, thay đổi R đến giá trị R
x
thì
công suất tỏa nhiệt trên R
x
là 123,6W. Tìm R
x
? Nhận xét ?
Bài tập 2.1 (ĐH Quốc gia Hà Nội 1998)
Cho đoạn mạch như hình vẽ:
Cuộn dây có độ tự cảm L,
Đề tài: “Khai thác một số bài toán về mạch điện xoay chiều có R,L,C mắc nối
tiếp vào dạy học”
6
B
R
L
N
A
C
M
V
B
R
L, r
A
C
U
L

MN
, đồng thời U
AM
= U
AM
= U
NB
.
1. Cuộn dây có điện trở thuần không? Vì sao?
2. Tìm hiệu điện thế hiệu dụng tại 2 đầu A, B của đoạn mạch?
(Yêu cầu giải theo phương pháp đại số).
* Định hướng cho học sinh :
- Từ giả thiết về độ lệch pha giữa u
AM
và

u
MN,
suy ra được điều gì?(cuộn dây có
thuần cảm không?)
- Tìm mối quan hệ giữa các giá trị hiệu điện thế hiệu dụng: U
L,
U
r
, U
C,
U
AB
.
Giải:

π

⇒
U
C
- U
L
=
3
U
r
(1.2)
Từ (1.1) và (1.2) ta được: U
L
=
2
C
U
= 45V, U
r
= 15
3
V, U
R
= 30
3
V.
Từ đó tính được U
AB
= 90V.

ODC =
∆
OKI (vì U
AN
= U
R
= U
AM
)
⇒
OC = OI,
Hay U
AB
= U
C
= 90V.
Đề tài: “Khai thác một số bài toán về mạch điện xoay chiều có R,L,C mắc nối
tiếp vào dạy học”
7
O
C
D
K
H
Sáng kiến kinh nghiệm môn Vật lý
*. Nhận xét:
- Khi giải bài này để có được
AM
ϕ
=

C
theo ẩn C?
- Dùng toán học khảo sát U
C
theo C?
Giải:
- Lập biểu thức tính U
C
theo ẩn C:
U
C
=
22
)(
.
CL
C
ZZR
ZU
−+
=
12
2
22
+−
+
C
L
C
L

L
L
Z
ZR
22
+
,
tìm được U
C max
=
R
ZU
RL
.

Bài tập 3.2: Tương tự bài 3.1 nhưng giải theo giản đồ véc tơ
* Định hướng cho học sinh :
- Vẽ giản đồ véctơ.
- Góc hợp bởi 2 véc tơ nào luôn không đổi? góc nào thay đổi.
- Dựa vào toán học tìm U
C
theo U, sin
α
, sin
β
.
- Tìm điều kiện của góc
β
để U
C max

sin
U
Hay U
C max
=
R
RL
U
UU.
=
R
ZU
RL
.
.
*. Nhận xét:
- Bài toán cực trị thông thường học sinh giải theo phương pháp đại số, như
vậy giáo viên đã trang bị thêm cho học sinh một cách nữa để khảo sát hiệu điện thế
đoạn mạch cực đại.
- Cần lưu ý học sinh khi dùng giản đồ vec tơ:
+ . Đối với loại bài toán này, ta vẽ giản đồ vec tơ rồi xác định xem góc
α
nào
không đổi, tính tan
α
.
+. Xét tam giác một cạnh biễu diễn giá trị cần tìm, trong đó có góc không đổi
đối diện cạnh không đổi, rồi áp dụng định luật hàm số sin sau đó biện luận.
- Sau bài này giáo viên yêu cầu học sinh :
+ Nhận xét độ lệch pha giữa u

●
Sáng kiến kinh nghiệm môn Vật lý
*.Hệ quả : Từ bài này suy ra Khi C thay đổi U
c
max khi Z
C
=
L
L
Z
ZR
22
+
*. GV đặt vấn đề sau khi giải quyết xong bài toán : Nếu cho R, L biến đổi thì
hệ quả trên có đúng không ?.
*. Gợi ý sử dụng: Bài này chúng ta có thể dùng để ra về nhà sau khi học xong
bài 28, hoặc dùng trong tiết bài tập của chương V, hoặc trong giờ tự chọn,…
* Bài tập luyện :
Cho đoạn mạch xoay chiều như hình vẽ:
Cuộn dây có độ tự cảm L =
π
2
1
H,
tụ điện là tụ xoay, điện trở thuần R = 100 Ω. Đặt vào 2 đầu đoạn mạch hiệu
điện thế có phương trình: u = 60
2
cos100
t
π

AB
, trái với giả thiết.
Vây cuộn dây có điện trở R
≠
0.
- Từ giản đồ vec tơ ta có:
U
L
2
= U
2
+ U
MB
2
– 2U.U
MB
.cos
α
.
Thay số giải ta được: U = 120V.( chọn U > 0)
- Tính được: U
C
= 45V, U
R
= 33V

⇒
tan
ϕ
=

A
M N
Sáng kiến kinh nghiệm môn Vật lý
- Khi giải bài này học sinh thường mắc sai lầm là không suy luận được đoạn
mạch có R vì bài ra không nhắc tới.( thiếu dữ kiện). Khi đó giáo viên cần nhấn
mạnh giả thiết cho u
MB
lệch pha so với u
AB
góc
α
(với cos
α
= -0,6 ), từ đó học sinh
thấy được bài ra còn ẩn dữ kiện và phải đi tìm dữ kiện thiếu để giải bài toán.
- Đây là loại bài toán cho thiếu hoặc thừa dữ kiện, tính sáng tạo ở đây là học
sinh phải biết nhận ra sự thiếu hoặc thừa hoặc tính mâu thuẫn giữa các dữ kiện trong
đề ra. Với học sinh nào nhận ra sự không bình thường của bài toán là em đó đã hiểu
lý thuyết.
- Như vậy với loại bài tập này không những rèn luyện kỹ năng giải bài tập mà
quan trọng hơn nó giúp học sinh nhớ tính chất của các loại đoạn mạch xoay chiều để
vận dụng vào làm các câu hỏi trắc nghiệm lý thuyết phần mạch điện xoay chiều.
*. Gợi ý sử dụng: Bài này chúng ta có thể dùng để củng cố tiết 1 của bài 28
hoặc ra về nhà sau khi học xong bài đó, hoặc dùng trong tiết Bài tập của chương V,
hoặc trong giờ tự chọn,…
Bài tập luyện:
Cho đoạn mạch như hình vẽ:
Cuộn dây có độ tự cảm L =
π
2

1
không thể nhỏ hơn
hoặc bằng U
2
).
- Yêu cầu Học sinh sửa lại đề cho phù hợp (sẽ có rất nhiều bài toán mới được
đưa ra ).
Đề tài: “Khai thác một số bài toán về mạch điện xoay chiều có R,L,C mắc nối
tiếp vào dạy học”
11
B
R
L
N
A
C
V
2
V
1
Sáng kiến kinh nghiệm môn Vật lý
* Tính sáng tạo ở đây là học sinh phải nhận ra sự không “bình thường” của
bài toán và đề xuất các cách điều chỉnh dữ kiện để được bài toán thông thường.
*. Gợi ý sử dụng: Bài này chúng ta có thể dùng để củng cố bài 28 hoặc ra về
nhà, hoặc dùng trong tiết Bài tập của chương V, hoặc trong giờ tự chọn,…
*. Sách giáo khoa Vật lý 12 – Nâng cao trong tiết “Bài tập về dòng điện xoay
chiều” đã đưa ra 1 bài toán hộp đen và giải theo phương pháp đại số. Đây là loại
bài tập đòi hỏi kiến thức tổng hợp, đa dạng trong cách giải, do vậy để khắc sâu hơn
về kiến thức của mạch có R, L, C nối tiếp thì chúng ta nên đưa vào dạng bài toán
này sao cho phù hợp với các đối tượng học sinh để có kết quả tốt. Dạng bài toán

tiếp vào dạy học”
12
X
A
C
B
A
Sáng kiến kinh nghiệm môn Vật lý
- Do i trễ pha hơn u
AB
, mà mạch điện đã có tụ điện nên mạch phải có L.
Vậy hộp đen là một một cuộn dây có r ≠ 0.
Ta có: P = I
2
r → r =
( )
( )
Ω==
50
2
100
I
P
22
Mặc khác: r
2
+ (Z
L
- Z
c

4
100
80
==
L
Z
(H).
* Giáo viên phát triển thêm bài toán yêu cầu học sinh tự giải để kiểm tra:
Bài tập 5.2. Giải nhanh bài toán trên, nếu i cùng pha u
AB
.
Bài tập 5.3. Giải nhanh bài toán trên, nếu i muộn pha hơn u
AB
.
Bài tập 6.1:
Cho mạch điện như hình vẽ.
Tụ điện có C =
3
10
9
−
π
(F), điện trở thuần R = 90Ω, X là một đoạn mạch gồm 2
trong 3 phần tử điện trở thuần R
0
, cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm L
0
, tụ điện có
điện dung C
0

C
U
MB
U
AM
U
R
U
Ro
4
π
4
π
−
Sáng kiến kinh nghiệm môn Vật lý
- Tìm độ lệch pha giữa u
AM
và u
MB
?
- Từ đó suy ra hộp đen chứa gì?
Giải
Tìm độ lệch pha
'
ϕ
giữa hiệu điện thê của 2 đoạn mạch AM và MB:
.
2
|
2

4
RZ
R
Z
tg
L
L
MBMB
=⇒==⇒=
ϕ
π
ϕ
Ta lại có
230
2180
290.260
.
0
0
0
0
====
AM
AM
MBMB
MB
Z
U
U
I

A.
- Từ giản đồ véc tơ ta thấy:
+. X phải chứa điện trở thuần R
0
và
cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm L
+. U
Lo
= U
Ro
=
2
AM
U
= 30
2
Ω.
Suy ra: R
0
= Z
Lo
= 30 Ω ⇒ L
0
=
π
3,0
H.
Bài tập luyện:
Bài 1: Cho mạch điện như hình vẽ hiệu điện thế giữa hai đầu AB là
Đề tài: “Khai thác một số bài toán về mạch điện xoay chiều có R,L,C mắc nối

lệch pha so với i là
6
π
.
Xác định L, r
2. a. Khi K mở: I = 1(A), u
AM
lệch pha so với u
MB
là
2
π
. Xác định công suất toả
nhiệt trên hộp kín X
b. Biết X gồm hai trong ba phần tử (R, L (thuần), C) mắc nối tiếp. Xác định
X và trị số của chúng.
C. Kiểm nghiệm:
Đề tài đã được thực hiện ở các lớp:
12C
3
, 12C
4
,12C
5
, 12C
12
năm học 2009- 2010.
12B
4
, 12B

Bi tp vt lý l mt phn khụng th thiu trong quỏ trỡnh ging dy b
mụn vt lý trng ph thụng. Nú l phng tin nghiờn cu ti liu mi, ụn
tp, rốn luyn k nng, k xo vn dng kin thc v bi dng phng phỏp
nghiờn cu khoa hc. Bi tp vt lý l phng tin giỳp hc sinh rốn luyn tớnh
sỏng to, thớch khỏm phỏ tỡm tũi cỏi mi, tinh thn chu khú v c bit giỳp cỏc em
cú c th gii quan khoa hc v ch ngha duy vt bin chng.
bi tp vt lý thc hin ỳng mc ớch ca nú thỡ vic a giỏo viờn tỡm
tũi, khai thỏc cỏc bi tp trong sỏch giỏo khoa, sỏch tham kho sao cho phự hp vi
i tng hc sinh to c hng thỳ cao , kớch thớch lũng ham hiu bit, trớ tũ
mũ, phỏt huy tớnh tớch cc, c lp cu hc sinh nhm nõng cao hiu qu dy hc.
Trong ti ny tụi ch mi chn lc, tỡm tũi khai thỏc mt s bi tp phn
mch in xoay chiu cú R, L, C mc ni tip v ó ỏp dng vo quỏ trỡnh ging dy
trong 2 nm hc: 2009 2010 v 2010 2011. Tụi ó ỏp dng cho cỏc i tng
hc sinh khỏc nhau v thy rng cỏc em rt hng thỳ trong vic giỏo viờn a ra cỏc
bi tp trờn. Qua ú cỏc tit bi tp cú hiu qu cao hn, cỏc em cú kin thc chc
chn hn v vn dng gii cỏc bi tp c bn v cỏc bi khú hn.
KIN NGH:
Cỏc tit lớ thuyt vt lý thng cú phng phỏp chung v cú hng dn ca
sỏch giỏo viờn. Riờng cỏc tit bi tp thỡ khụng cú hng dn c th, do ú mi
giỏo giỏo trỡnh by theo mt cỏch. Do vy trong cỏc bui sinh hot t nhúm hng
tun, hoc chuyờn cn tho lun nghiờm tỳc v phng phỏp dy v khai thỏc cỏc
bi tp ca cỏc tit bi tp c th tỡm ra phng phỏp hiu qu . ng thi qua ú
to ra cho giỏo viờn ng thỏi luụn tỡm tũi, t hc v hc tp ln nhau, c bit l
cỏc giỏo viờn tr .
Tuy nhiờn ti khụng trỏnh khi thiu sút cn s trao i, b sung.
Mong hi ng khoa hc, cỏc thy cụ giỏo gúp ý, xõy dng cú th hon
thin v cú hiu qu s dng cao hn .
Tôi xin chân thành cảm ơn
Thanh Hóa, ngày 15 tháng 05 năm 2012
Ngời viết đề tài: