Giáo án chủ đề truyền tải điện năng đi xa

CHỦ ĐỀ _ KHỐI _ TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG ĐI XA Thời lượng dạy học: tiết (từ tiết 39 đến tiết 40) I MỤC TIÊU Kiến thức: - Lập cơng thức tính lượng hao phí toả nhiệt đường dây tải điện - Hiểu cách làm giảm hao phí điện đường dây tải điện lí chọn cách tăng hiệu điện đầu đường dây - Hiểu phận máy biến gồm cuộn dây dẫn có số vịng dây khác quấn quanh lõi sắt chung - Hiểu cơng dụng máy biến làm tăng hay giảm hiệu điện hiệu dụng theo CT : U1 n1 = U n2 - Giải thích máy biến lại hoạt động với dịng điện xoay chiều mà khơng hoạt động với dịng điện chiều khơng đổi Kĩ năng: - Tổng hợp kiến thức học để đến kiến thức Thái độ: - Hợp tác học tập - u thích mơn học - Nghiêm túc, tích cực, say mê tìm hiểu Định hướng phát triển lực: * Năng lực chung: - Năng lực giao tiếp - Năng lực sáng tạo - Năng lực tự học - Năng lực giải vấn đề - Năng lực tính tốn * Năng lực chun biệt mơn vật lí: - Năng lực liên quan đến sử dụng kiến thức vật lí: K2, K3, K4 - Năng lực phương pháp: P3; P8, P9 - Năng lực trao đổi thông tin: X4, X5; X6; X7, X8 - Năng lực liên quan đến cá thể: C1, C2 II MÔ TẢ CÁC MỨC ĐỘ NHẬN THỨC VÀ NĂNG LỰC ĐƯỢC HÌNH THÀNH Nội dung/chủ đề/chuẩn Nhận biết Tìm hiểu ngun nhân gây hao phí điện đường dây truyền tải lập cơng thức tính cơng suất hao phí toả nhiệt đường dây tải điện (Php) theo P, U R Nêu cách giảm cơng suất hao phí chọn cách tối ưu Thông hiểu Vận dụng [TH1]: Truyền tải điện xa dây dẫn có nhiều thuận lợi so với việc vận tải nhiên liệu khác than đá, dầu lửa,… Tuy nhiên việc dùng dây dẫn để truyển tải điện xa có phần điện bị hao phí toả nhiệt dây dẫn [TH2]:Cơng suất hao phí tỏa nhiệt đường dây tải điện tỉ lệ nghịch với bình phương hiệu điện đặt vào hai đầu đường dây: Php = P 2R U2 - Biện pháp để Vận dụng cao Tìm hiểu cấu tạo hoạt động máy biến làm giảm hao phí đường dây tải điện thường dùng tăng hiệu điện đặt vào hai đầu đường dây tải điện [NB2]: Máy [TH3]: Máy [VD1]: Vận biến thiết biến áp hoạt dụng công bị dùng để tăng động dựa thức giảm hiệu tượng P 2R P = điện hp cảm ứng điện U2 dòng điện xoay từ Khi đặt chiều Bộ phận hiệu điện máy xoay chiều biến gồm vào hai đầu hai cuộn dây có cuộn dây sơ số vòng dây khác quấn cấp máy lõi sắt biến áp hai đầu cuộn dây thứ cấp xuất hiệu điện xoay chiều [TH4]: Tỉ số hiệu điện hai đầu cuộn dây máy biến áp tỉ số số vịng dây cuộn dây đó: U1 n1 = U2 n2 Khi hiệu điện đầu cuộn sơ cấp lớn hiệu điện cuộn thứ cấp (U1>U2) ta có máy hạ thế, cịn U1 Bài Hoạt động Hình thành kiến thức (65 phút) Mục tiêu: - Lập cơng thức tính cơng suất hao phí toả nhiệt đường dây tải điện - Hiểu cách làm giảm hao phí điện đường dây tải điện lí chọn cách tăng hiệu điện đầu đường dây - Tìm hiểu cấu tạo nguyên tắc hoạt động máy biến thế, tác dụng biến đổi hiệu điện máy biến qua hoạt động hí nghiệm Nhiệm vụ học tập học sinh: trả lời câu hỏi, thảo luận nhóm, làm thí nghiệm, Cách thức tiến hành hoạt động: Nội dung Hoạt động giáo viên Hoạt động học sinh ND1: Tìm hiểu nguyên nhân gây hao phí điện đường dây truyền tải điện lập cơng thức tính cơng suất hao phí toả nhiệt đường dây tải điện (Php) theo P, U R Nêu cách giảm công suất hao phí chọn cách tối ưu (15 phút) Bước Giao nhiệm vụ: - Giáo viên đặt câu hỏi - Học sinh trả lời câu hỏi - Dòng điện qua dây dẫn giáo viên: gây tác dụng gì? - Dịng điện qua dây Khi truyền tải điện dẫn gây tác dụng xa dây dẫn, có nhiệt phần điện chuyển hóa - Điện chuyển hóa thành nhiệt Đó thành nhiệt Đó phần điện có ích hay phần điện hao phí hao phí? - Yêu cầu học sinh kết luận lại ghi vào vở: - Học sinh phân nhóm ( Có thể làm phiếu học tập - Các nhóm quan sát cho học sinh điền vào lắng nghe yêu cầu giáo chỗ trống: Khi truyền tải viên điện xa có phần điện hao phí tượng …………….trên đường dây.) Bước Thực nhiệm Giáo viên yêu cầu - Các nhóm tiến hành thảo vụ giao: nhóm thực trả lời luận câu hỏi: - Các nhóm thực hiện, viết 1/ Lập cơng thức tính cơng câu trả lời giấy (hoặc suất hao phí? bảng phụ) mà giáo viên yêu 2/ Làm cách giảm cầu cơng suất hao phí? 3/ Cách giảm cơng suất hao phí tối ưu nhất? Vì sao? Bước Báo cáo kết thảo luận: Bước Đánh giá kết quả: - Giáo viên thông báo hết thời gian, yêu cầu nhóm báo cáo - Giáo viên yêu cầu nhóm nhận xét lẫn nhau, thảo luận - Giáo viên đánh giá, góp ý, nhận xét q trình làm việc nhóm 1/ Cơng thức tính cơng suất hao phí: R P P = R I = U 2 hp 2/ Từ công thức nhận thấy để giảm cơng suất hao phí có cách: Cách 1: Giảm R Cách 2: Tăng U cách dùng máy biến 3/ Khi tăng hiệu điện hai đầu dây tải lên n lần cơng suất hao phí giảm n2 lần ρ l R= S Mặt khác: - giảm ρ ρ < đồng bạc đồng ρ mà bạc đắt - khơng thể giảm l khoảng cách từ đầu dây tải đến nơi tiêu thụ - khơng thể tăng S dây to, nặng - Đưa thống chung: Cách tốt để giảm hao - Các nhóm báo cáo - Các nhóm nhận xét, thảo luận Học sinh quan sát ghi nội dung vào phí điện tăng hiệu điện đặt vào hai đầu đường dây cơng suất hao phí tỉ lệ nghịch với bình phương hiệu điện ND2: Tìm hiểu cấu tạo hoạt động máy biến (25 phút) Bước Giao nhiệm vụ: 1/ Cấu tạo máy biến thế: Yêu cầu học sinh quan - Các nhóm tiến hành thảo sát sơ đồ mơ tả luận phận máy biến - Các nhóm thực hiện, viết (Hình 51.1) hồn câu trả lời giấy (hoặc thành kết luận sau: bảng phụ) mà giáo viên yêu Máy biến gồm cầu phận Hai cuộn dây dẫn có số vịng dây , đặt cách điện với Một lõi dùng chung cho hai cuộn dây 2/ Nguyên tắc hoạt động máy biến thế: - Giáo viên yêu cầu - Các nhóm quan sát nhóm học sinh làm thí lắng nghe yêu cầu giáo nghiệm sgk trang viên 106 - Hoàn thành kết luận sau: - Khi đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp hiệu điện chiều bóng đèn mắc hai đầu cuộn dây thứ cấp - Khi đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp hiệu điện xoay chiều bóng đèn mắc hai đầu cuộn dây thứ cấp - Nếu đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp hiệu điện xoay chiều hiệu điện xuất hai đầu cuộn thứ cấp - Từ kết thí nghiệm kiến thức học, giải thích nguyên tắc hoạt động máy biến áp Bước Thực nhiệm vụ giao: Giáo viên yêu cầu nhóm thực trả lời câu hỏi Bước Báo cáo kết thảo luận: - Giáo viên thơng báo hết thời gian, u cầu nhóm báo cáo - Giáo viên yêu cầu nhóm nhận xét lẫn nhau, thảo luận - Giáo viên đánh giá, góp ý, nhận xét q trình làm việc nhóm - Đưa thống nhât chung 1/ Cấu tạo máy biến thế: Máy biến gồm phận Hai cuộn dây dẫn có số vịng dây khác nhau, đặt cách điện với Một lõi thép dùng chung cho hai cuộn dây 2/ Nguyên tắc hoạt động máy biến thế: • Khi đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp hiệu điện chiều bóng đèn mắc hai đầu cuộn thứ cấp không sáng Bước Đánh giá kết quả: 10 - Các nhóm nhận thiết bị, tiến hành quan sát, thảo luận - Các nhóm thực hiện, viết câu trả lời giấy (hoặc bảng phụ) mà giáo viên yêu cầu - Các nhóm báo cáo - Các nhóm nhận xét, thảo luận Học sinh quan sát ghi nội dung vào • • Khi đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp hiệu điện xoay chiều bóng đèn mắc hai đầu cuộn thứ cấp phát sáng Nếu đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp hiệu điện xoay chiều hiệu điện xuất hai đầu cuộn thứ cấp hiệu điện xoay chiều ND3: Tìm hiểu tác dụng làm biến đổi hiệu điện máy biến (25 phút) Bước Giao nhiệm vụ: Giáo viên yêu cầu - Các nhóm quan sát nhóm học sinh sử dụng lắng nghe yêu cầu giáo viên máy biến áp cung cấp, đọc ghi lại số vòng n1 cuộn sơ cấp n2 cuộn thứ cấp, tiến hành thí nghiệm đo hiệu điện hai đầu cuộn sơ cấp U1 hiệu điện hai đầu cuộn thứ cấp U2 để hoàn thiện bảng số liệu sau: U1 U2 n1 n2 Dựa vào bảng số liệu rút nhận xét mối quan hệ hiệu điện U đặt vào hai đầu cuộn dây số vòng n cuộn dây máy biến áp - Khi đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp máy biến hiệu điện 11 hai đầu cuộn thứ cấp xuất hiệu điện - Hiệu điện hai đầu cuộn dây tỉ lệ với số vòng dây cuộn - Khi hiệu điện cuộn sơ cấp hiệu điện cuộn thứ cấp ta có máy hạ Cịn hiệu điện cuộn sơ cấp hiệu điện cuộn thứ cấp ta có máy tăng Bước Thực nhiệm vụ giao: Giáo viên yêu cầu nhóm thực trả lời câu hỏi Bước Báo cáo kết thảo luận: - Giáo viên thông báo hết thời gian, yêu cầu nhóm báo cáo - Giáo viên yêu cầu nhóm nhận xét lẫn nhau, thảo luận U1 U2 n1 n2 50 100 16 80 20 3 40 60 20 100 25 - Giáo viên đánh giá, góp ý, nhận xét q trình làm việc nhóm - Đưa thống chung • Khi đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp máy biến hiệu điện xoay chiều hai đầu cuộn thứ cấp xuất hiệu điện Bước Đánh giá kết quả: 12 - Các nhóm nhận thiết bị, tiến hành quan sát, thảo luận - Các nhóm thực hiện, viết câu trả lời giấy (hoặc bảng phụ) mà giáo viên yêu cầu - Các nhóm báo cáo - Các nhóm nhận xét, thảo luận Học sinh quan sát ghi nội dung vào • • xoay chiều Hiệu điện hai đầu cuộn dây tỉ lệ thuận với số vòng dây cuộn U1U2 = n1n2 Khi hiệu điện cuộn sơ cấp lớn hiệu điện cuộn thứ cấp ta có máy hạ Còn hiệu điện cuộn sơ cấp nhỏ hiệu điện cuộn thứ cấp ta có máy tăng Hoạt động Luyện tập (10 phút) Mục tiêu: Luyện tập củng cố nội dung học Nhiệm vụ học tập học sinh: trả lời câu hỏi Cách thức tiến hành hoạt động: Nội dung Hoạt động giáo viên Gíao viên yêu cầu học sinh Câu 1: Xác định công thức hoạt động cá nhân trả lời liên hệ hiệu điện câu hỏi số vòng dây cuộn sơ - Giáo viên gọi học sinh cấp (U1,n1) cuộn thứ cấp lên bảng chữa (U2,n2) - Gíao viên tổ chức thảo luận lớp nhận xét, kết luận A U1U2=n2n1 Câu 1: B B U1n2=U2n1 Câu 2: C Câu 3: B C U1U2=n1n2 Câu 4: B D U1n1=U2n2 Câu 5: Gợi ý cách giải: a) số vào công thức Câu 2: Để truyền tải công suất xa, muốn U = n1 ⇒ = U 1.n U2 giảm cơng suất hao phí U n2 n1 sau : lần cần b) So sánh n2, n1 A tăng hiệu điện hai đầu dây lên lần B giảm hiệu điện hai đầu dây lần C tăng hiệu điện hai đầu dây lên lần 13 Hoạt động học sinh - Học sinh lên bảng chữa - Lớp thảo luận nhận xét, kết luận - Học sinh chép câu trả lời vào D giảm hiệu điện hai đầu dây lần Câu 3: Trên đường dây cần tải công suất điện xác định hiệu điện xác định, dùng đường kính dây dẫn có tiết diện giảm nửa cơng suất hao phí tỏa nhiệt thay đổi nào? A Tăng lên hai lần B Tăng lên bốn lần C Giảm hai lần D Giảm bốn lần Câu 4: Có hai đường dây tải điện tải công suất điện với dây dẫn tiết diện, làm chất Đường dây thứ có chiều dài 100 km hiệu điện hai đầu đường dây 100 kV Đường dây thứ hai có chiều dài 200 km hiệu điện hai đầu đường dây 200 kV Cơng suất hao phí tỏa nhiệt Php1 Php2 hai dây có mối liên hệ là: A Php1=Php2 B Php1=2Php2 C Php1=4Php2 D 2Php1=Php2 Câu 5: Một máy biến có số vịng dây cuộn sơ cấp 8400 vòng, cuộn thứ cấp 16800 vòng Biết hiệu điện hai đầu cuộn 14 sơ cấp 110 V? a) Tính hiệu điện hai đầu cuộn thứ cấp? b) Máy biến máy tăng hay hạ thế? Vì sao? Hoạt động Vận dụng (5 phút) Mục tiêu: Vận dụng làm tập để khắc sâu kiến thức Nhiệm vụ học tập học sinh: Học sinh trả lời câu hỏi vận dụng Cách thức tiến hành hoạt động: Nội dung Hoạt động giáo viên Hoạt động học sinh Câu 1: Xác định vị trí Gíao viên yêu cầu học sinh hoạt động cá nhân trả lời máy hạ áp máy tăng áp sơ đồ truyền tải điện câu hỏi - Giáo viên gọi học sinh - Học sinh lên bảng chữa hình sgk lên bảng chữa bài - Gíao viên tổ chức thảo luận - Lớp thảo luận nhận xét, kết Câu 2: Tìm hiểu hoạt luận động sạc điện thoại lớp nhận xét, kết luận - Học sinh chép câu trả lời vào trả lời câu hỏi sau: Sạc điện thoại có nhiệm vụ chuyển đổi dịng điện xoay chiều thành dịng điện chiều khơng? Tại sao? Sạc điện thoại có nhiệm vụ biến đổi hiệu điện khơng? Tại sao? Hoạt động Tìm tịi mở rộng (5 phút) Mục tiêu: Tìm tịi mở rộng kiến thức, khái quát lại toàn nội dung kiến thức học Nhiệm vụ học tập học sinh: Học sinh trả lời câu hỏi Cách thức tiến hành hoạt động: Nội dung Hoạt động giáo viên Hoạt động học sinh Gíao viên yêu cầu học sinh - Học sinh lên bảng chữa Tìm hiểu máy biến áp tự hoạt động cá nhân trả lời ngẫu trả lời câu hỏi câu hỏi - Lớp thảo luận nhận xét, kết 15 sau: Có thể áp dụng U1U2 = n1n2 cho loại biến áp không? Loại biến áp máy tăng áp hay hạ áp? - Giáo viên gọi học sinh luận lên bảng chữa - Học sinh chép câu trả lời vào - Gíao viên tổ chức thảo luận lớp nhận xét, kết luận Máy biến áp tự ngẫu: loại máy biến áp đơn giản Có thể sử dụng cơng thức mối liên hệ hiệu điện số vòng dây cho máy biến áp Tùy theo cách chế tạo cách nối với trở mà ta có máy tăng áp, hạ áp 16 ... vụ: - Giáo viên đặt câu hỏi - Học sinh trả lời câu hỏi - Dòng đi? ??n qua dây dẫn giáo viên: gây tác dụng gì? - Dịng đi? ??n qua dây Khi truyền tải đi? ??n dẫn gây tác dụng xa dây dẫn, có nhiệt phần đi? ??n. .. đường dây tải đi? ??n - Hiểu cách làm giảm hao phí đi? ??n đường dây tải đi? ??n lí chọn cách tăng hiệu đi? ??n đầu đường dây - Tìm hiểu cấu tạo nguyên tắc hoạt động máy biến thế, tác dụng biến đổi hiệu đi? ??n. .. đường dây truyền tải đi? ??n? [TH8] Vận dụng: Câu 1: Để truyền tải công suất xa, muốn giảm công suất hao phí lần cần tăng hay giảm hiệu đi? ??n lần? [VD1] Câu 2: Trên đường dây cần tải công suất đi? ??n xác