(SKKN 2022) hướng dẫn học sinh sử dụng phương pháp 4 cột để giải nhanh bài toán truyền tải điện năng đi xa

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ TRƯỜNG THPT THẠCH THÀNH I SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM HƯỚNG DẪN HỌC SINH SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP CỘT ĐỂ GIẢI NHANH BÀI TOÁN TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG ĐI XA Người thực hiện: Lê Thị Hạnh Chức vụ: Giáo viên SKKN thuộc lĩnh mực (mơn): Vật lí THANH HĨA NĂM 2022 MỤC LỤC Nội dung Tra ng ĐẶT VẤN ĐỀ ……………………………………………… 1.1 Lí chọn đề tài ………………………………………… 1.2 Mục đích nghiên cứu ……………………………………… 1.3 Đối tượng nghiên cứu ……………………………………… 1.4 Phương pháp nghiên cứu …………………………………… 1.5 Phạm vi nghiên cứu ………………………………………… 1 2 2 NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM 2.1 Cơ sở sáng kiến kinh nghiệm ………………………… 2.2 Thực trạng vấn đề trước áp dụng sáng kiến kinh nghiệm 2.3 Giải pháp giải vấn đề ……………………………… 2.4 Hiệu sáng kiến kinh nghiệm ……………………… 2 4 17 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 17 Tài liệu tham khảo ……………………………………………… Danh mục sáng kiến hội đồng đánh giá xếp loại cấp Sở GD&ĐT cấp cao xếp loại từ C trở lên 19 20 MỞ ĐẦU 1.1 Lí chọn đề tài “Hiền tài ngun khí quốc gia”, Đảng nhà nước đặt giáo dục lên hàng đầu, quan tâm đầu tư cho giáo dục Việt Nam quốc gia q trình cơng nghiệp hóa, đại hóa hội nhập quốc tế Cuộc cách mạng 4.0 mở cho nước ta nhiều hội việc nâng cao trình độ cơng nghệ, nâng cao lực sản xuất cạnh tranh; đồng thời tạo nhiều thách thức Nếu không bắt nhịp với tốc độ phát triển giới khu vực bị tụt hậu cơng nghệ, ảnh hưởng tới sản xuất kinh doanh, dư thừa lao động có trình độ kĩ thấp, tác động tiêu cực tới tình hình kinh tế xã hội đất nước Đứng trước hội khó khăn thách thức đó, năm qua Giáo dục nước nhà liên tục có đổi dạy học, kiểm tra đánh giá Về phương thức kiểm tra, đánh giá, từ hình thức thi tự luận, chuyển sang thi trắc nghiệm khách quan Đối với mơn Vật lí, từ trắc nghiệm khách quan với thời gian 90 phút cho 50 câu đổi với thời lượng 50 phút cho 40 câu, kết hợp hóa học sinh học thành thi tổ hợp Vật lí mơn khoa học tự nhiên có nhiều ứng dụng thực tiễn Việc học mơn Vật lí địi hỏi tư rành mạch nên nhiều trở thành trở ngại nhiều học sinh Hơn nữa, việc dạy học theo phương pháp lâu nhiều khiến học sinh cảm thấy nhàm chán thụ động Phương pháp dạy cũ phương pháp giải tập truyền thống khơng cịn phù hợp với thi trắc nghiệm Bởi hình thức thi trắc nghiệm, kiến thức bao phủ chương trình học đặc biệt chương trình lớp 12, thời gian làm ngặt nghèo, đòi hỏi học sinh phải nhanh nhẹn, linh hoạt, tập phải có cách giải ngắn gọn, hiệu Chương điện xoay chiều Vật lí 12 chương lớn với nhiều kiến thức, nhiều dạng tập nhiều tốn hóc búa Phương pháp giản đồ vecto, phương pháp chuẩn hóa số liệu, phương pháp đánh giá số liệu… sử dụng triệt để nhiều dạng toán khác Tuy nhiên toán truyền tải điện xa chưa có phương pháp đặc trưng hiệu để giải Giải theo cách truyền thống vừa phức tạp lại vừa nhiều thời gian, khơng phù hợp với hình thức thi trắc nghiệm Vì tơi mạnh dạn đưa “phương pháp cột” vào q trình giảng dạy Thơng qua trình thực đề tài, học sinh lớp 12 có thêm cách giải nhanh để giải tốn truyền tải điện xa Cũng thơng qua học sinh giảm bớt áp lực mặt thời gian thi THPT quốc gia, không cịn sợ mà u thích mơn Vật lí 1.2 Mục đích nghiên cứu Đề tài nhằm mục đích cung cấp học sinh cách giải nhanh, dễ hiểu toán truyền tải điện Với cách giải truyền thống dạng tốn khó, biến đổi rắc rối với phương pháp cột tốn truyền tải khơng cịn nỗi lo em Q trình thực đề tài giúp học sinh khắc sâu kiến thức phần truyền tải, kiến thức thực tế sản xuất điện, truyền tải sử dụng điện 1.3 Đối tượng nghiên cứu Đề tài đề cập tới phương pháp truyền tải điện năng, phù hợp với hình thức thi trắc nghiệm khách quan Phương pháp cột phát huy hiệu với toán truyền tải mà điện áp pha với dòng điện Đối tượng thực đề tài học sinh lớp 12A1 trường THPT Thạch Thành1 1.4 Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp nghiên cứu tài liệu: nghiên cứu sách giáo khoa Vật lí 12, sách tham khảo, trang mạng… - Phương pháp quan sát, đánh giá: quan sát trình học sinh làm việc có trợ giúp, điều chỉnh cần thiết - Phương pháp đàm thoại, trao đổi, thảo luận: Học sinh làm việc nhóm, trao đổi, thảo luận với Học sinh trình bày, giáo viên theo dõi học sinh nhóm khác đặt câu hỏi phản biện - Phương pháp thống kê, xử lí số liệu Giáo viên tiến hành áp dụng đề tài lớp 12A1 Làm kiểm tra đánh giá, thống kê, so sánh kết hai lớp có điểm đầu vào lớp 10 tương đương 12A1, 12A2 Từ đánh giá hiệu đề tài 1.5 Phạm vi thời gian nghiên cứu - Đề tài thực năm học 2021-2022 - Đề tài tiến hành trường THPT Thạch Thành 1, Thanh Hóa NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM 2.1 Cơ sở lí luận sáng kiến kinh nghiệm 2.1.1 Bài toán truyền tải điện xa Nhu cầu sử dụng điện ngày tăng cao, có nhà máy điện đời, nhà máy cũ đại hóa, nâng cao công suất Các nhà máy đặt nơi thuận lợi, gần nguồn nguyên liệu nên nhà máy gần nơi tiêu thụ Vì điện sản xuất cần đưa lên đường dây để truyền tải xa Bài toán giảm hao phí đường dây tải để giảm tổn thất cho nhà sản xuất vấn đề quan trọng cần tính đến Một nhà máy có cơng suất P, điện áp đưa lên đường dây tải U, điện trở dây dẫn R, cường độ dòng điện đường dây I, hao phí đường dây tỏa nhiệt , điện áp cuối đường dây (nơi tiêu thụ) U ’ công suất đến nơi tiêu thụ P’ Có thể mơ q trình truyền tải sơ đồ sau: Cơng suất hao phí: Cơng suất phát: Khi dịng điện điện áp pha Do P=UI Rút I=P/U Thay vào biểu thức cơng suất hao phí ta : R Cơng suất nơi tiêu thụ: P’=U’I Độ giảm áp đường dây: Điện áp pha với dòng điện nên Hiệu suất truyền tải: Khi sử dụng phương pháp cột có cơng thức hay dùng: , , Tùy tốn mà dùng một, hai hay phối hợp công thức 2.1.2 Phương pháp cột cột phương pháp gồm cột công suất P, điện áp đưa lên đường dây U, cơng suất hao phí cơng suất nơi tiêu thụ P’ P U P’ P1 U1 … … P2 … …… … Đề cho ứng với trường hợp hiệu suất H 1, trường hợp H2 Ở nhiều tốn ta gán số liệu cụ thể cho P P’ để toán đơn giản hơn, đại lượng chưa biết gán ẩn x Thiết lập cơng suất hao phí cho hai trường hợp: Từ bảng lập tỉ số tìm ẩn x Giải tốn tìm u cầu đề 2.2 Thực trạng vấn đề trước áp dụng sáng kiến kinh nghiệm Thực tế giảng dạy năm qua cho thấy đa phần học sinh trường sợ môn khoa học tự nhiên Đặc biệt em cảm thấy khó khăn học mơn Vật lí Ngun nhân chủ quan số đơng em có học lực yếu, trung bình, thiếu kiến thức tốn học Ngun nhân khách quan mơn tự nhiên đòi hỏi tư duy, hiểu thấu đáo vấn đề học thuộc Cịn mơn vật lí mơn học gắn liền với tượng tự nhiên, đề cập tới nhiều đại lượng, xuất nhiều công thức, nhiều đơn vị kiến thức Hơn phương pháp dạy học phổ biến làm em tiếp thu kiến thức thụ động Do nguyên nhân mà học sinh không u thích mơn Vật lí Trong chương trình Vật lí 12, chương điện xoay chiều chứa nhiều kiến thức, nhiều dạng tập với nhiều dạng khó Do gặp tốn điện xoay chiều, tâm lí học sinh hay e ngại Bài toán truyền tải điện hay xuất đề thi Trước tài liệu tham khảo nay, phương pháp giải toán truyền tải điện trình bày theo cách giải cũ Cách giải học sinh phải tìm mối liên hệ từ đại lượng, tìm cơng thức phù hợp, biến đổi cơng thức dài phức tạp Vì việc giải tốn thời gian, học sinh khó khăn việc tìm hướng Thường học sinh gặp tình trạng biến đổi vịng vo, khơng tìm liên kết đại lượng từ công thức nên việc giải vào bế tắc Chính dạng tập liệt vào dạng tốn khó Ngay thân giáo viên nhiều lúng túng biến đổi Nhưng với phương pháp cột, kiện cô đọng thể rõ ràng từ bảng Học sinh xoay quanh công thức nêu, với việc lập tỉ số công suất hao phí trường hợp tìm ẩn Vì từ dạng tập khó, với phương pháp dạng toán truyền tải trở nên đơn giản, khơng cịn tốn hóc búa học sinh Làm theo phương pháp cột toán trở nên đơn giản mà thời gian rút ngắn nhiều Ưu điểm phù hợp cho thi trắc nghiệm 2.3 Giải pháp giải vấn đề Phương pháp cột áp dụng cho toán truyền tải điện xa u,i pha với Trong bảng thể số liệu trường hợp công suất phát P, điện áp đưa lên đường dây U, công suất hao phí cơng suất đến nơi tiêu thụ P’ Tùy vào kiện đề cho mà ta gán giá trị cụ thể để việc giải toán trở nên đơn giản Đại lượng chưa xác định ta gọi ẩn x Có thể phân loại toán truyền tải thành dạng cụ thể sau: - Bài toán truyền tải với cơng suất phát khơng đổi - Bài tốn truyền tải với công suất nơi tiêu thụ không đổi - Bài tốn truyền tải với điện áp phát khơng đổi - Bài tốn truyền tải thơng số thay đổi 2.3.1 Dạng 1: Bài tốn truyền tải với cơng suất phát khơng đổi Với dạng tốn cơng suất nơi phát khơng đổi tính hao phí, tính hiệu suất hai trường hợp ứng với hai điện áp đưa lên đường dây dạng tốn đơn giản tốn truyền tải Khi cơng suất phát P không đổi, từ công thức: cho thấy công suất hao phí tỉ lệ nghịch với bình phương điện áp phát Khi điện áp đưa lên đường dây tăng n lần hao phí giảm n2 lần Dạng tốn giáo viên cần dạy học sinh cách nhẩm để tìm đáp án Nếu cơng suất phát khơng đổi mà tốn cịn đề cập tới thay đổi cơng suất nơi tiêu thụ trường hợp lập bảng cột để giải 2.3.1.1 Ví dụ minh họa: Ví dụ 1: Người ta truyền cơng suất không đổi từ nhà máy phát điện xoay chiều pha Khi điện áp hai đầu đường dây truyền tải U hiệu suất truyền tải 80% Để hiệu suất truyền tải tăng thêm 15% điện áp hai đầu đường dây truyền tải tang lên: A 2U B 2,5U C 4,25U D U Cách nhẩm: Lúc đầu hiệu suất 80%, hao phí 20% Lúc sau hiệu suất tăng thêm 15% tức hao phí 5% Như hao phí giảm lần Mà cơng suất phát khơng đổi nên hao phí tỉ lệ nghịch với U2 Vậy điện áp tăng lần Đáp án A Ví dụ 2: Điện truyền từ nơi sản xuất đến nơi tiêu thụ với công suất phát không đổi Khi điện áp đưa lên đường dây 250 kV hiệu suất truyền tải 75% Nếu điện áp đưa lên đường dây 500 kV hiệu suất truyền tải là: A.95,75% B 85,5% C 87,5% D.93,5% Cách nhẩm: Công suất phát không đổi nên cơng suất hao phí tỉ lệ nghịch với bình phương điện áp phát Lúc đầu hiệu suất 75% hao phí 25% Điện áp lúc sau tăng lần nên hao phí giảm lần Vậy hao phí lúc 25%:4=6,25% Suy hiệu suất truyền tải 100% - 6,25%=93,75% Đáp án D Ví dụ 3: Điện truyền từ nhà máy phát điện đến khu công nghiệp (KCN) đường dây tải điện pha Biết công suất nhà máy không đổi hệ số công suất mạch Khi điện áp hiệu dụng nhà máy U KCN người ta lắp máy hạ áp có tỉ số vòng dây cuộn sơ cấp thứ cấp 54, lúc đáp ứng 12/13 nhu cầu sử dụng điện KCN Để cung cấp đủ điện cho khu công nghiệp người ta nâng điện áp nhà máy lên 2U Khi nhà máy phải dùng máy hạ áp có tỉ số số vịng dây cuộn sơ cấp cuộn thứ cấp bao nhiêu? A 117 B 114 C 111 D 108 Hướng dẫn giải: Lúc đầu ta gán cho công suất nơi tiêu thụ 12 lúc sau 13 Ban đầu chưa biết hao phí nên ta gọi x Khi điện áp nơi phát tăng lên lần hao phí giảm lần cịn x/4 Ta có bảng cột sau: P U P’ 12+x U x 12 13+x/4 2U x/4 13 Vì cơng suất nhà máy khơng đổi nên ta có: P1=P2 12+x=13+x/4x=4/3 Điện áp máy hạ áp nơi tiêu thụ không đổi, ta gọi U’ Vậy điện áp cuối đường dây kU’ Lập tỉ số trường hợp: Suy k2=117 Đáp án A 2.3.1.2 Bài tập vận dụng Bài 1: Với công suất truyền tải, tăng điện áp nơi phát lên lên 25 lần cơng suất hao phí đường dây sẽ: A Giảm 25 lần B Giảm 625 lần C Tăng 25 lần D Tăng 625 lần Bài 2: Điện truyền tải từ nơi sản xuất đến nơi tiêu thụ với điện áp kV hiệu suất 80% Muốn hiệu suất tăng lên 95% ta phải: A.tăng điện áp đến kV C.giảm điện áp đến kV B Tăng điện áp đến kV C Giảm điện áp đến 0,5 kV Bài 3: Điện truyền từ nhà máy đến khu dân cư đường dây tải pha với công suất phát không đổi, hiệu suất 90% Do nhu cầu sử dụng khu dân cư tăng thêm 11%, người ta dùng máy biến áp để tăng điện áp trước truyền Tỉ số số vòng dây cuộn thứ cấp cuộn sơ cấp là: A.8 B.9 C.10 D.11 Bài 4: Điện truyền từ nơi sản xuất đến nơi tiêu thụ đường dây tải điện pha Nếu tăng điện áp từ U lên U+100 kV hao phí đường dây giảm lần Nếu tăng điện áp từ U lên U+200 kV điện áp hao phí đường dây giảm lần Cho biết công suất truyền ko đổi hệ số công suất A.giảm lần B Giảm 16 lần C Giảm 12 lần D Giảm lần Bài 5: Bằng đường dây tải điện pha, điện truyền từ nhà máy đến khu tái định cư Nếu tăng điện áp từ U lên 2U số hộ dân nhà máy cung cấp đủ điện tăng từ 36 lên 144 Biết có hao phí đường dây đáng kể hộ sử dụng điện Nếu điện áp 3U số hộ dân cung cấp đủ điện bao nhiêu? A 164 hộ B 324 hộ C 252 hộ D 180 hộ Bài 6: Bằng đường dây tải điện pha, điện truyền từ nhà máy phát điện nhỏ có cơng suất không đổi đến xưởng sản xuất Nếu nhà máy điện, sử dụng máy biến áp có tỉ số vòng dây cuộn thứ cấp sơ cấp nơi sử dụng cung cấp đủ điện cho 80 máy hoạt động Nếu dùng máy tăng áp có tỉ số vịng dây cuộn thứ cấp sơ cấp 10 nơi sử dụng cung cấp đủ điện cho 95 máy hoạt động Nếu đặt xưởng sản xuất nhà máy điện cung cấp đủ điện cho máy? A 90 B 100 C 85 D 105 Bài 7: Điện truyền từ nhà máy điện A có cơng suất khơng đổi đến nơi tiêu thụ B đường dây tải điện pha Nếu điện áp truyền U nơi tiêu thụ lắp máy hạ áp với tỉ số vòng dây cuộn sơ cấp thứ cấp k=30 đáp ứng 20/21 nhu cầu điện B Bây muốn cung cấp đủ điện cho B với điện áp truyền 2U B phải dùng máy hạ áp có hệ số k bao nhiêu? Coi hệ số công suất máy hạ áp lí tưởng A 63 B 58 C 53 D 44 Bài 8: Một máy phát điện xoay chiều pha có cơng suất phát điện điện áp hiệu dụng cực máy phát không đổi Điện truyền tuef máy phát đến nơi tiêu thụ đường dây có điện trở khơng đổi Coi hệ số cơng suất mạch Hiệu suất trình truyền tải H Muốn tăng hiệu suất trình truyền tải lên 90%, trước phát nối cực máy phát với cuộn sơ cấp máy biến áp lí tưởng, nối cuộn thứ cấp với dây tải Nhưng trình nối, nhầm lẫn cuộn sơ cấp thứ cấp nên hiệu suất trình truyền tải 60% Gí trị H tỉ số vịng dây cuộn sơ cấp thứ cấp (k=) máy biến áp là: A H0=85% B H0=80% B H0=80% C H0=85% 2.3.2 Dạng 2: Bài toán truyền tải có cơng suất nơi tiêu thụ khơng đổi Với dạng toán ta lập bảng cột Từ bảng lập tỉ số Nếu đề có thêm kiện độ giảm áp đường dây sử dụng cơng thức: cơng thức 2.3.2.1 Ví dụ minh họa: Ví dụ 1: Tại nơi phát điện cần tăng điện áp lên lần để giảm công suất hao phí đường dây 100 lần với điều kiện công suất đến nơi tiêu tụ không đổi Cho biết chưa tăng điện áp cơng suất hao phí đường dây tải 20% công suất trạm phát điện Coi dịng điện ln pha với điện áp A Tăng 10 lần B Tăng lần C Tăng 8,02 lần D Tăng lần Hướng dẫn giải: Vì công suất nơi tiêu thụ không đổi, lúc đầu hiệu suất 80% nên ta gán cho P’=80 Như hao phí lúc đầu 20, lúc sau 0,2 Ta có bảng sau: P 100 80,2 U U1 U2 20 0,2 P’ 80 80 Lập tỉ số: 8,02 Đáp án C Ví dụ 2: Điện áp cực trạm phát điện cần tăng lên lần để giảm cơng suất hao phí đường dây tải 100 lần, với điều kiện công suất truyền đến tải tiêu thụ không đổi Biết chưa tăng điện áp, độ giảm áp đường dây tải điện 15% điện áp cực máy phát dòng điện mạch pha với điện áp A 8,515 lần B 10 lần C 8,615 lần D 9,615 lần Hướng dẫn giải: 10 Công suất nơi tiêu thụ không đổi nên gán giá trị 100 Ban đầu hao phí chưa biết gọi ẩn x Ta có bảng cột sau: P U 100+x U1 100+0,01x U2 Độ giảm áp đường dây lúc đầu: x 0,01x P’ 100 100 =0,85 Đáp án A Ví dụ 3: Trong qua trình truyền tải điện xa , cần phải tăng điện áp nguồn lên lần để giảm cơng suất hao phí đường dây 100 lần với điều kiện công suất đến nơi tiêu thụ không đổi Biết điện áp pha với dòng điện ban đầu độ giảm áp đường dây 10% điện áp tải tiêu thụ, A 9,1 lần B lần C 10 lần D 9,78 lần Hướng dẫn giải: Công suất nơi tiêu thụ khơng đổi nên ta gán cho 100 Hao phí lúc đầu x, lúc sau 0,01x Ta có bảng cột: P U 100+x x 100+0,01x 0.01x Độ giảm áp đường dây tải lúc đầu: P’ 100 100 =10 Đáp án A 2.3.2.2 Bài tập vận dụng 11 Bài 1: Trong trình truyền tải điện xa, ban đầu độ giảm điện áp đường dây tải điện pha n lần điện áp nơi truyền Coi cường độ dòng điện pha với điện áp Để cơng suất hao phí đường dây giảm a lần đảm bảo công suất đến nơi tiêu thụ không đổi, cần phải tăng điện áp nguồn lên lần? A B C D Bài 2: Điện áp hiệu dụng cực máy phát điện tăng 8,7 lần cơng suất hao phí đường dây tải điện giảm n lần Biết công suất đến tải tiêu thụ không đổi dịng điện ln pha với điện áp Khi chưa tăng điện áp độ giảm áp đường dây tải điện 15% điện áp hiệu dụng tải tiêu thụ Tính n A 120 B 75 C 100 D 93 Bài 3: Từ trạm phát, điện truyền đến nơi tiêu thụ đường dây tải điện pha Biết công suất truyền đến tải tiêu thụ ln khơng đổi dịng điện ln pha với điện áp Ban đầu, trạm điện chưa sử dụng máy tăng áp cuối đường dây dùng máy hạ áp lí tưởng có tỉ số vịng dây độ giảm áp đường dây 0,1 lần điện áp hiệu dụng hai đầu tải tiêu thụ Để giảm hao phí đường dây tải điện giảm 100 lần so với lúc đầu trạm phát cần đặt máy tăng áp lí tưởng có tỉ số vịng dây cuộn thứ cấp sơ cấp gần giá trị sau đây? A 10 B 9,8 C D 8,1 Bài 4: Điện truyền từ nhà máy đến khu dân cư đường dây tải điện pha Khi điện áp truyền U1 hiệu suất truyền tải 90% Khi điện áp truyền U2 hiệu suất truyền tải 99% Biết cơng suất tiêu thụ khu dân cư không đổi hệ số công suất Hệ thức liên hệ U1 U2 là: A U2=10 U1 B.U1 C U1 D Bài 5: Điện truyền từ nơi sản xuất đến nơi tiêu thụ đường dây tải điện pha Để giảm hao phí đường dây tải điện người ta tăng điện áp nơi phát máy tăng áp lí tưởng có tỉ số số vòng dây cuộn thứ cấp sơ cấp k Biết công suất nơi tiêu thụ không đổi, điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn sơ cấp không đổi, hệ số công suất Khi k=10 cơng suất hao phí đường dây 10% cơng suất nơi tiêu thụ Để cơng suất hao phí đường dây 5% công suất nơi tiêu thụ k phải có giá trị là: A.13,5 B 13,8 C 15 D 19,1 12 Bài 6: Người ta truyền tải điện đến nơi tiêu thụ đường dây pha có điện trở R Nếu điện áp hiệu dụng đưa lên hai đầu đường dây 220V hiệu 60% 90% suất truyền tải điện Để hiệu suất truyền tải tăng đến mà công suất truyền đến nơi tiêu thụ không thay đổi điện áp hiệu dụng đưa lên hai đầu đường dây bao nhiêu? A 359,26V B 330V C 440V D 146,67V Bài 7: [Trích đề thi THPT QG năm 2016] Từ trạm điện, điện truyền tải đến nơi tiêu thụ đường dây tải pha Biết công suất truyền đến nơi tiêu thụ khơng đổi, điện áp cường độ dịng điện ln pha Ban đầu, trạm điện chưa sử dụng máy biến áp điện áp hiệu dụng trạm điện 1,2375 lần điện áp hiệu dụng nơi tiêu thụ Để cơng suất hao phí đường dây truyền tải giảm 100 lần so với lúc ban đầu trạm điện cần sử dụng máy biến áp có tỉ lệ số vịng dây cuộn thứ cấp với cuộn sơ cấp là: A 8,1 B 6,5 C 7,6 D 10 Bài 8: [Trích đề thi thử Sở GD&ĐT ĐakLak] Tại nhà máy điện truyền tải điện đến nơi tiêu thụ với điện áp hai đầu dây pha với cường độ dòng 20% điện Ban đầu giảm điện áp đường dây điện áp nơi tiêu thụ Để giảm cơng suất hao phí đường dây 25 lần so với ban đầu mà cơng suất nơi tiêu thụ khơng đổi phải tăng điện áp hai đầu dây lên lần so với ban đầu? A 4,2 lần B 2,5 lần C 1,2 lần D 5,04 lần 2.3.3 Dạng 3: Bài tốn truyền tải có điện áp phát khơng đổi Dạng tốn cơng suất phát cơng suất tiêu thụ thay đổi điện áp nơi phát điện không thay đổi 2.3.3.1 Ví dụ minh họa Ví dụ 1: Điện truyền từ nơi phát đến khu dân cư đường dây tải điện pha với hiệu suất truyền tải 90% Nếu công suất khu dân cư tăng thêm a% giữ nguyên điện áp nơi phát hiệu suất truyền tải lúc 82% Tính a A 24% B 64% C 54% D 6,5% Hướng dẫn giải: Ta gán cho công suất phát lúc đầu 100 Vậy lúc đầu công suất nơi tiêu thụ 90 Lúc sau công suất khu dân cư tăng a% nên có giá trị 90+0,9a 13 Ta lập bẳn cột sau: P 100 U=cons t U P’ 10 90 U 90+0,9a Từ ta thấy U khơng đổi cơng suất hao phí tỉ lệ thuận với bình phương cơng suất phát Vì ta lập tỉ số: Đáp án B Ví dụ 2: Một máy phát điện gồm tổ máy có cơng suất P Điện sản xuất truyền đến nơi tiêu thụ đường dây tải pha với hiệu suất 90% Biết điện áp truyền khơng đổi Nếu cịn tổ máy hoạt động hiệu suất truyền tải bao nhiêu? A 78,75% B 88,75% C 68,75% D 98,75% Hướng dẫn giải: Một tổ máy ta gán cho công suất Khi cịn tổ máy cơng suất hao phí gọi x Khi ta có cột sau: P U=const P’ U 0,8 7,2 U x 1-x Khi điện áp tryền không đổi cơng suất hao phí tỉ lệ thuận với bình phương cơng suất phát Vì ta lập tỉ số cơng suất hao phí cho trường hợp = 64 Lúc sau hiệu suất truyền tải Đáp án D Ví dụ 3: Một nhà máy có nhiều tổ máy có cơng suất hoạt động đồng thời Điện sản xuất truyền đến nơi tiêu thụ đường dây tải điện pha điện áp nơi phát không đổi Ban đầu hiệu suất truyền tải 80% Giảm bớt tổ máy hoạt động hiệu suất truyền tải 90% Để hiệu suất 92,5% tiếp tục giảm bớt tổ máy? A B C D 14 Hướng dẫn giải: Một tổ máy ta gán cho công suất Số tổ máy lúc đầu n Gọi x số tổ máy cần giảm để hiệu suất 92,5% Ta có bảng cột sau: P n n-4 U U U P’ 0,8n 0,9(n-4)=0,9n-3,6 0,2n 0,1n-0,4 n-x 0,925(n-x) U 0,075n-0,075x Lập tỉ số cơng suất hao phí lần để tính n Lập tỉ số cơng suất hao phí lần để tính x: Như phải tiếp tục giảm thêm tổ máy Đáp án C 2.3.3.2 Bài tập vận dụng: Bài 1: Điện truyền từ nơi sản xuất đến nơi tiêu thụ đường dây tải pha với hiệu suất truyền tải 90% Coi hao phí điện tỏa nhiệt đường dây không vượt 20% Nếu điện tiêu thụ tăng thêm 20% điện áp nơi phát khơng đổi hiệu suất truyền tải là: A 87,7% B 89,2% C 92,8% D 85,8% Bài 2: Điện truyền từ nhà máy gồm tổ máy công suất đến khu dân cư đường dây tải pha Giờ cao điểm cần tổ máy hoạt động hiệu suất truyền tải 80% Coi điện áp nhà máy không đổi hệ số công suất mạch Khi công suất khu dân cư giảm cịn 231/256 so với cao điểm cần tổ máy hoạt động? A B.6 C.4 D Bài 3: Điện truyền tải từ nơi phát đến xưởng sản xuất đường dây tải pha với hiệu suất truyền tải 90% Ban đầu xưởng có 90 máy hoạt động Vì muốn mở rộng quy mô sản xuất nên xưởng nhập thêm số máy lúc hiệu suất truyền tải giảm 10% so với ban đầu Coi hao phí tỏa nhiệt đường dây, dịng điện ln pha với điện áp, máy có cơng suất 15 hệ số công suất Nếu giữ nghuyên điện áp nơi phát số máy xưởng nhập thêm là: A 100 B 70 C.50 D 160 Bài 4: Điện truyền từ nơi sản xuất đến nơi tiêu thụ đường dây tải điện pha với hiệu suất 82%.Coi hao phí tỏa nhiệt đường dây không vượt 30% Nếu công suất sử dụng nơi tiêu thụ tăng 25% giữ nguyên điện áp nơi phát hiệu suất truyền tải bao nhiêu? A 72,6% B 77,4% C 78,5% D 75,6% Bài 5: Điện truyền từ đường dây điện pha có điện áp hiệu dụng ổn định 220V vào nhà hộ dân có đường dây tải điện chất lượng Trong nhà hộ dân này, dùng máy biến áp lí tưởng để trì điện áp đầu ln 220V (gọi máy ổn áp) Máy ổn áp hoaatj động điện áp vào lớn 110V Tính tốn cho thấy, cơng suất sử dụng điện nhà 1,1 kW tỉ số tăng áp máy ổn áp 1,1 Coi điện áp cường độ dịng điện ln pha Nếu cơng suất nhà 2,2 kW tỉ số máy ổn áp là: A 1,55 B 1,62 C 1,26 D 2,20 Bài 6: Một nhà máy phát điện gồm hai tổ máy có cơng suất P hoạt động đồng thời Điện sản xuất đưa lên đường dây truyền đến nơi tiêu thụ với 80% hiệu suất truyền tải Hỏi tổ máy ngừng hoạt động, tổ máy lại hoạt động bình thường hiệu suất truyền tải bao nhiêu? A 90% B 85% C 75% D 87,5% Bài 7: Một nhà máy phát điện gồm n tổ máy có cơng suất P hoạt động đồng thời Điện sản xuất đưa lên đường dây truyền đến nơi tiêu thụ với hiệu suất truyền tải H Hỏi tổ máy hoạt động bình thường H′ hiệu suất truyền tải bao nhiêu? Coi điện áp truyền tải, hệ số công suất truyền tải điện trở đường dây không đổi A H′ = H / n B H′ = H H′ = C n+ H −1 n D H′ = H.n Bài 8: [Trích đề thi thử THPT Huỳnh Thúc Kháng – Nghệ An] Điện truyền từ nơi phát đến nơi tiêu thụ đường dây tải điện pha với hiệu suất truyền tải 90% Coi hao phí điện tỏa nhiệt đường dây cơng 16 30% suất hao phí không vượt công suất truyền Nếu công suất sử dụng điện nơi tiêu thụ tăng lên hai lần giữ nguyên điện áp nơi phát hiệu suất truyền tải điện bằng: A 23,5% B 85,5% C 76,5% D 67,5% 2.3.4 Dạng 4: Bài tốn truyền tải thơng số thay đổi Dạng tốn cơng suất phát, cơng suất nơi tiêu thụ điện áp phát thay đổi Ví dụ minh họa: Ví dụ 1: Điện truyền từ trạm tăng áp đến nơi tiêu thụ đường dây tải điện pha Biết máy tăng áp trạm lí tưởng tỉ số số vòng dây cuộn thứ cấp sơ cấp k Coi hao phí tỏa nhiệt đường dây điện áp pha với dòng điện Khi k=10 hiệu suất truyền tải 80% Khi cơng suất nơi tiêu thụ tăng 20% k=18 hiệu suất truyền gần giá trị sau đây? A 84% B 98% C 94% D 88% Hướng dẫn giải: Ban đầu ta gán cho cơng suất phát 100 công suất nơi tiêu thụ 80 Điện áp vào cuộn sơ cấp máy tăng áp U Lúc sau công suất tiêu thụ tăng 20% nên 96 Hao phí lúc gọi x.Ta có bảng cột sau: P 100 96+x U 10U 18U 20 x P’ 80 96 Lập tỉ số công suất hao phí trường hợp: Vậy hiệu suất truyền tải lúc sau: Đáp án C Ví dụ 2: Điện truyền tải từ nơi sản xuất đến nơi tiêu thụ đường dây tải điện pha Coi điện trở đường dây không đổi điện áp pha với dòng điện Nếu điện áp đưa lên đường dây tải kV hiệu suất truyền tải 60% Để hiệu suất truyền tải 80% công suất nơi tiêu thụ tăng 20% so với ban đầu điện áp đưa lên đường dây gần với giá trị sau đây? 17 A 7,3 kV B 6,1 kV C 5,3 kV D 6,7 kV Hướng dẫn giải: Ban đầu gán cho công suất phát 100 hao phí 40 cơng suất nơi tiêu thụ 60 Lúc sau công suất nơi tiêu thụ tăng 20% 72, hiệu suất 80% nên suất phát 90, hao phí 18 Điện áp lúc ta gọi x.Ta có bảng sau: P 100 90 Lập tỉ số: U (kV) x 40 18 P’ 60 72 Đáp án D Về bản, học sinh biết cách sử dụng phương pháp cột cho dạng dạng khác trở nên đơn giản Dù dạng tốn học sinh cần đọc kĩ đề để lấy số liệu điền vào bảng Từ bảng số liệu học sinh nhận dạng toán Sau luyện tập, học sinh hình thành kĩ giải tốn truyền tải trở nên đơn giản, dễ làm 2.4 Hiệu sáng kiến kinh nghiệm Bản thân giải toán truyền tải theo phương pháp truyền thống cảm thấy khó khăn dài dịng Khi áp dụng phương pháp cột, toán cô đọng vài bước biến đổi Những kiện, “nút thắt”, “chỗ đánh đố” “vạch trần” bảng cột Vì học sinh khơng cần biến đổi dài, nhìn vào bảng định hướng hướng Việc giải toán rút ngắn nhiều Và đặc biệt phương pháp học sinh khơng cịn phải lắc đầu trước tốn truyền tải KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Đề tài áp dụng trình giảng dạy thực tiết ôn tập học sinh lớp 12A1 trường THPT Thạch Thành Sau tổ chức cho học sinh lớp 12A2- lớp không học phương pháp cột, giải theo phương pháp truyền thống lớp 12A1 tiến hành kiểm tra Đây lớp có điểm đầu vào năm lớp 10 tương đương có nguyện vọng học khối tự nhiên Kết sau: Lớp 12A1 18 Phân loại điểm Số HS Điểm yếu, kiểm tra SL % 45 0 Ghi Điểm trung Điểm bình SL % SL % 12 26,67 22 48,89 Điểm giỏi SL 11 % 24,44 Lớp 12A2: Phân loại điểm Số HS Điểm yếu, kiểm tra SL % 40 2,5 Ghi Điểm trung Điểm bình SL % SL % 21 52,5 14 35,0 Điểm giỏi SL % 10,0 Kết kiểm tra cho thấy học sinh lớp 12A1 có tỉ lệ học sinh đạt điểm khá, giỏi cao Điều chứng tỏ học sinh nắm kiến thức chắn hiểu sâu sắc vấn đề Các em tiếp cận với tập suy luận mức độ cao Trên đề tài nghiên cứu ứng dụng thực tiễn giảng dạy Đề tài khơng thể tránh khỏi hạn chế, thiếu sót, nên tơi mong nhận góp ý hội đồng đáng đồng nghiệp để đề tài hồn chỉnh Tơi xin chân thành cảm ơn XÁC NHẬN CỦA THỦ TRƯỞNG ĐƠN VỊ Thanh Hóa, ngày 25 tháng năm 2022 Tôi xin cam đoan SKKN viết, khơng chép nội dung người khác (Ký ghi rõ họ tên) Lê Thị Hạnh 19 20 TÀI LIỆU THAM KHẢO Chương trình Vật lý THPT GD&ĐT Website THUVIENVATLY.COM Vật lý 12 NC – Nhà xuất giáo dục Vật lí 12 – Nhà xuất giáo dục Sách ID- Lại Đắc Hợp, Nguyễn Thị Lương Tài liệu tham khảo thầy Chu Văn Biên Các trang mạng toán truyền tải điện 21 DANH MỤC CÁC ĐỀ TÀI SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM ĐÃ ĐƯỢC HỘI ĐỒNG ĐÁNH GIÁ XẾP LOẠI CẤP PHÒNG GD&ĐT, CẤP SỞ GD&ĐT VÀ CÁC CẤP CAO HƠN XẾP LOẠI TỪ C TRỞ LÊN Họ tên tác giả: Lê Thị Hạnh Chức vụ đơn vị công tác: THPT Thạch Thành I, Thạch Thành, Thanh Hóa Tên đề tài Sáng kiến Năm cấp Vận dụng dạy học gắn liền với sản xuất kinh doanh vào thiết kế dạy 28/11/2018 “Tia X” để giúp định hướng nghề nghiệp cho học sinh lớp 12 Giúp học sinh yếu lớp 10 trường THPT Thạch Thành khắc 15/11/ 2019 phục số lỗi sai thường gặp giải tốn vật lí Thiết kế giáo án dạy học theo chủ đề STEM “chế tạo nhạc cụ đơn giản” để khác sâu kiến thức phần sóng âm đồng thời khơi dậy 22/12/2020 niềm u thích mơn vật lí học sinh lớp 12 trường THPT Thạch Thành I Số, ngày, tháng, năm Xếp định công nhận, loại quan ban hành QĐ QĐ số 1455/QĐ- SGD&ĐT C ngày 28 tháng 11 năm 2018 C QĐ số: 2007/QĐ-SGD&ĐT ngày 08 tháng 11 năm 2019 C QĐ số: 2008/QĐ-SGD&ĐT ngày 17 tháng 12 năm 2020 22 ... tài giúp học sinh khắc sâu kiến thức phần truyền tải, kiến thức thực tế sản xuất đi? ??n, truyền tải sử dụng đi? ??n 1.3 Đối tượng nghiên cứu Đề tài đề cập tới phương pháp truyền tải đi? ??n năng, phù... hóc búa Phương pháp giản đồ vecto, phương pháp chuẩn hóa số liệu, phương pháp đánh giá số liệu… sử dụng triệt để nhiều dạng toán khác Tuy nhiên toán truyền tải đi? ??n xa chưa có phương pháp đặc... quan Phương pháp cột phát huy hiệu với toán truyền tải mà đi? ??n áp pha với dòng đi? ??n Đối tượng thực đề tài học sinh lớp 12A1 trường THPT Thạch Thành1 1 .4 Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp nghiên