(SKKN 2022) phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo của học sinh thông qua chủ đề các loại máy điện môn vật lí 12

y SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG TRIỆU SƠN SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ VÀ SÁNG TẠO CỦA HỌC SINH THÔNG QUA CHỦ ĐỀ “CÁC LOẠI MÁY ĐIỆN” MƠN VẬT LÍ 12 Người thực hiện: Trịnh Thị Hương Chức vụ: Tổ trưởng chuyên môn SKKN thuộc lĩnh vực (mơn): Vật Lí THANH HỐ, NĂM 2022 MỤC LỤC Nội dung Trang MỞ ĐẦU 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 Những điểm sáng kiến kinh nghiệm NỘI DUNG CỦA SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM 2.1 Cơ sở lí luận sáng kiến kinh nghiệm 2.2 Thực trạng vấn đề trước áp dụng sáng kiến kinh nghiệm 2.3 Các giải pháp sử dụng để giải vấn đề 2.3.1 Kiến thức “Các loại máy điện” 2.3.2 Phương pháp giải ví dụ minh họa giải toán “Các loại máy điện” 2.3.3 Xây dựng sử dụng hệ thống tập tổng hợp 1 2 2 4 17 2.4 Hiệu sáng kiến kinh nghiệm 2.4.1 Phương pháp kiểm nghiệm 2.4.2 Kết kiểm nghiệm KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 3.1 Kết luận 3.2 Kiến nghị 19 19 19 20 20 20 PHẦN I: MỞ ĐẦU 1.1 Lí chọn đề tài Trong dự thảo chương trình giáo dục phổ thơng tổng thể giải thích khái niệm lực sau: “Năng lực thuộc tính cá nhân hình thành, phát triển nhờ tố chất sẵn có q trình học tập, rèn luyện, cho phép người huy động tổng hợp kiến thức, kỹ thuộc tính cá nhân khác hứng thú, niềm tin, ý chí, thực thành công loại hoạt động định, đạt kết mong muốn điều kiện cụ thể” Còn “Năng lực giải vấn đề” hiểu khả cá nhân sử dụng hiệu trình nhận thức, hành động, thái độ, động cơ, xúc cảm để giải tình vấn đề mà khơng có sẵn quy trình, giải pháp thông thường Sáng tạo tạo ra, đề ý tưởng mới, độc đáo, hữu ích, phù hợp với hoàn cảnh Đối với học sinh, lực sáng tạo khả học sinh hình thành ý tưởng mới, đề xuất giải pháp hay cải tiến cách làm vật, có giải pháp khác để giải vấn đề, tị mị, thích đặt câu hỏi để khám phá thật xung quanh, lực tưởng tượng tư sáng tạo, Như vậy, lực giải vấn đề sáng tạo học sinh THPT hiểu sau: Là khả cá nhân giải tình có vấn đề mà khơng có sẵn quy trình, giải pháp thơng thường, học sinh giải cách thành thạo với nét độc đáo riêng, theo chiều hướng đổi phù hợp với thực tế Trên thực tế mơn Vật Lí hay, thực tế, bổ ích khó song tượng, tốn Vật Lí tn theo quy luật tự nhiên, quy luật tự nhiên đúc kết qua định luật, định lý Nếu người học hiểu sâu định luật, định lý việc giải thích ý nghĩa Vật lý áp dụng kiến thức để giải toán cách hiệu Để làm điều thân học sinh phải nâng cao “năng lực giải vấn đề sáng tạo” Hơn phạm vi chương trình Vật lý THPT viết hạn chế nội dung kiến thức phần loại máy điện nên học sinh gặp phải toán, tượng liên quan đến loại máy điện thường hay lúng túng, phương hướng Chính khn khổ viết chọn đề tài “Phát triển lực giải vấn đề sáng tạo học sinh thông qua chủ đề loại máy điện mơn Vật lí 12” làm sáng kiến kinh nghiệm 1.2 Mục đích nghiên cứu Đề tài nhằm tập trung nghiên cứu xây dựng tốn tổng qt từ hệ thống toán loại máy điện đề xuất phương án sử dụng lực giải vấn đề sáng tạo học sinh qua việc giải tốn 1.3 Đối tượng nghiên cứu + Nghiên cứu sở lý luận bồi dưỡng lực loại máy điện sáng tạo học sinh thơng qua việc giải tốn loại máy điện mơn Vật lí 12 1.4 Phương pháp nghiên cứu + Phương pháp nghiên cứu xây dựng dựa sở lí thuyết Nghiên cứu sở lý luận tư sáng tạo + Phương pháp nghiên cứu điều tra khảo sát thực tế, thu thập thông tin Điều tra thực trạng dạy học Vật lí trường trung học phổ thông Triệu Sơn + Phương pháp thống kê, xử lí số liệu 1.5 Những điểm sáng kiến Đề tài giúp giáo viên học sinh cải tiến điều chỉnh kịp thời hoạt động dạy học sở nắm vững nội dung phương pháp góp phần bồi dưỡng tư sáng tạo, khai thác tối đa lực giải vấn đề em Nội dung sáng kiến kinh nghiệm 2.1 Cơ sở lí luận sáng kiến kinh nghiệm Sách giáo khoa Vật lý lớp 12 viết kiến thức phần loại máy điện, nên đọc học sinh không định hình, khơng giải thích tượng vấn đề gặp phải tập liên quan đến phần học sinh thường bế tắc thực tế học sinh gặp khó khăn giải toán “các loại máy điện” đề thi tốt nghiệp THPT đề thi học sinh giỏi năm gần Vì giáo viên giảng dạy theo phương pháp đổi mới, chia lớp học thành nhóm qua việc trao đổi, tranh luận, giúp đỡ học tập nhằm vượt qua khó khăn làm nảy nở sáng kiến, phát triển lịng u thích học tập mơn học khó mơn Vật Lí Giáo viên tổ chức tiết dạy ơn tập với việc ứng dụng kiến thức học để giải toán phức tạp giải thích tượng thực tế mà sách giáo khoa chưa đề cập đến Qua giúp học sinh thấy tự tin vào thân, mạnh dạn suy nghĩ, phát triển khả nghiên cứu tìm tịi sáng tạo tốn mới, từ dần giúp học sinh nâng cao lực giải vấn đề sáng tạo Qua nhiều năm giảng dạy trường THPT Triệu Sơn thấy năm gần học sinh có đầu vào cao so với năm trước, đa số em có mục tiêu, ý chí cố gắng học tập Vì việc động viên, hướng dẫn tận tình sử dụng phương pháp đổi giảng dạy làm động lực cho em phát huy hết khả tư duy, sáng tạo Chính điều giúp thân tơi có số kinh nghiệm chưa lớn cảm thấy hiệu trình giảng dạy mình, vừa thúc đẩy, vừa nâng cao lực giải vấn đề sáng tạo cho học sinh 2.2 Thực trạng vấn đề trước áp dụng sáng kiến kinh nghiệm Trên thực tế mơn Vật lí có vị trí quan trọng tương quan ngành khoa học, lĩnh vực khoa học tự nhiên Chương “Dòng điện xoay chiều” chương khó quan trọng chương trình Vật lí THPT nói riêng mơn Vật lí nói chung Tính tổng qt đắn từ vi mơ đến vĩ mơ chúng có ý nghĩa khoa học, ý nghĩa triết học ý nghĩa phương pháp luận, hình thành cho học sinh phổ thơng giới quan vật biện chứng khoa học Bên cạnh việc giải tốn “Các loại máy điện” vấn đề thiếu cần thiết Tuy nhiên trình dạy học trường THPT nhiều học sinh thấy tầm quan trọng việc giải toán “Các loại máy điện” Học sinh học theo cách đối phó mà chưa thực có hứng thú, có niềm đam mê Để khắc phục vấn đề người giáo viên phải người định hướng phải phát huy tối đa lực giải vấn đề sáng tạo cá nhân học sinh Năm học 2020- 2021 chưa thực đề tài để áp dụng vào giảng dạy Sau dạy xong chủ đề “Các loại máy điện” môn Vật lí lớp 12 tổ chức ơn tập, rèn kỹ giải tập tiết tập, buổi ôn tập kiến thức nhà trường Tôi cho học sinh lớp 12A1 làm kiểm tra đánh giá nội dung kiến thức kỹ mà học sinh cần phải nắm trình giải toán “Các loại máy điện” Kết sau: Giỏi Khá TB Yếu, Lớp Số HS SL TL(%) SL TL(%) SL TL(%) SL TL(%) 12A1 40 2,5 31 77,5 17,5 2,5 Sau thấy kết học tập học sinh thực chưa mong muốn trăn trở nhiều đến định năm học 2021- 2022, dạy chủ đề “Các loại máy điện” mơn Vật lí lớp 12 phải có đổi cách đa dạng hóa tốn phần giáo viên cần phải phát huy tốt lực giải vấn đề sáng tạo học sinh Để có sở đánh giá hiệu đề tài thực tế, năm học 2021 -2022 chọn hai lớp trường THPT Triệu Sơn lớp 12B2 làm lớp đối chứng lớp 12B1 làm lớp thực nghiệm Đối tượng học sinh hai lớp có tương đồng sức khỏe, trình độ đầu vào, hồn cảnh gia đình điều kiện học tập 2.3 Các giải pháp sử dụng để giải vấn đề 2.3.1 Kiến thức “Các loại máy điện” Máy phát điện xoay chiều Ta biết dòng điện xoay chiều tạo nhờ tượng cảm ứng điện từ Dựa vào ngun lí người ta chế tạo máy phát điện theo cách: Cách 1: Từ trường cố định, vòng dây quay từ trường Cách 2: Từ trường quay, vòng dây đặt cố định a) Máy phát điện xoay chiều pha Cấu tạo: gồm phần  Phần cảm: tạo từ trường (Nam châm vĩnh cửu nam châm điện)  Phần ứng: tạo dòng điện (Các cuộn dây) Một hai phần đặt cố định (gọi stato) phần cịn lại quay quanh trục (gọi rơto) Nếu máy phát có p cặp cực (2p cực bao gồm p cực Bắc p cực Nam), rôto quay với tốc độ n vịng/giây tần số suất điện động máy tạo ra: f  n p b) Máy phát điện xoay chiều bapha Cấu tạo:  Phần cảm: cuộn dây đặt lệch 120 vòng tròn  Phần ứng: nam châm điện quay Sản phẩm: máy phát điện xoay chiều ba pha tạo ba suất điện động xoay chiều biên độ, tần số lệch pha 2 e1  E0 cos  t  2   e2  E0 cos  t     2   e3  E0 cos  t     Động khơng đồng ba pha Ngun lí hoạt động Cho nam châm quay từ trường nam châm tạo quay theo Đặt khung dây từ trường, tượng cảm ứng điện từ nên từ trường quay khung dây quay theo chiều với tốc độ góc nhỏ tốc độ quay từ trường (không đồng bộ) Cấu tạo  Stato: cuộn dây đặt lệch 120 vòng trịn  Rơto: hình trụ tạo nhiều thép mỏng, ghép cách điện với Trong rãnh xẻ mặt ngồi rơto có đặt kim loại Hai đầu nối vào vành kim loại tạo thành lồng Máy biến áp Nguyên lí hoạt động: máy biến áp hoạt động dựa tượng cảm ứng điện từ Cấu tạo:  Lõi sắt: gồm thép ghép cách điện với Chú ý: Nếu N  N1 suy U  U1 , ta gọi  Hai cuộn dây quấn lõi máy biến áp máy tăng áp thép với số vòng khác Cuộn nối với nguồn vào gọi Nếu N  N1 suy U  U1 , ta gọi máy biến cuộn sơ cấp Cuộn lấy điện áp áp máy hạ áp gọi cuộn thứ cấp U N I1   ( N1 số vòng cuộn sơ  Tác dụng: làm biến đổi điện áp U N I2 1 xoay chiều mà khơng làm thay cấp N vịng cuộn thứ cấp) đổi tần số Truyền tải điện Trong trình truyền tải điện từ nhà máy điện đến nơi tiêu thụ, đường dây có điện trở R nên bị hao phí tỏa nhiệt  P  P2 R P  I R    R  U cos   U cos   Có thể sử dụng máy biến áp để tăng điện áp lên truyền tải để giảm hao phí làm tăng hiệu suất Độ giảm đường dây U  U  U   I R Hiệu suất truyền tải: Pcó ích H= Ptồn phần  P  P P Điện áp nơi truyền Điện áp nơi nhận 2.3.2 Phương pháp giải toán “Các loại máy điện” Dạng 1: Máy phát điện động điện xoay chiều Phương pháp giải Bài toán máy phát điện xoay chiều ba pha động không đồng ba pha chủ yếu lí thuyết nên ta vận dụng kiến thức lí thuyết để trả lời Bài tốn máy phát điện xoay chiều pha sử dụng cơng thức tính tần số suất điện động máy tạo kết hợp với kiến thức mạch RLC học Ví dụ minh họa Ví dụ: Máy phát điện xoay chiều pha có cặp cực quay với tốc độ 3600 vịng/phút tần số suất điện động tạo bao nhiêu? Đổi đơn vị: 3600 vòng/phút = 60 vòng/s Tần số: f  n p  60.4  240 Hz Ví dụ 1: Một máy phát điện xoay chiều pha có cực quay với tốc độ góc 20 vịng/s Tần số suất điện động máy phát bằng: A 80 Hz B 120 Hz C 160 Hz D 40 Hz Hướng dẫn Vì máy có cực nên có cặp cực Tần số suất điện động máy tạo bằng: f  n p  4.20  80 Hz  Chọn A Chú ý: cặp cực = cực Ví dụ 2: Một máy phát điện xoay chiều pha phần cảm có cặp cực, rơto quay với tốc độ 600 vịng/phút Suất điện động máy phát đặt vào hai đầu đoạn mạch chứa cuộn cảm có độ tự cảm L  cuộn dây bằng: A 50 B 100 C 200 H Cảm kháng  D 60 Hướng dẫn Máy phát điện có cặp cực, suy p  Đổi đơn vị: 600 vòng/phút = 10 vòng/s Tần số máy tạo ra: f  n p  10.5  50 Hz Cảm kháng cuộn dây: Z L  .L  2 fL  2. 50  100  Chọn B  Chú ý: Để giải nhanh, đề cho đơn vị tốc độ quay rơto vịng/phút ta sử dụng cơng thức: f  np 60 Ví dụ 3: Một máy phát điện xoay chiều pha có phần cảm rơto quay với tốc độ 300 vòng/phút Tần số suất điện động cảm ứng mà máy tạo 50 Hz Số cặp cực rôto bằng: A cặp B cặp C 10 cặp D 15 cặp Hướng dẫn Tần số suất điện động máy tạo ra: f  np 300 p  50   p  10 60 60  Chọn C Ví dụ 4: Trong máy phát điện xoay chiều pha, cuộn dây stato có suất điện động cực đại E0 Khi suất điện động tức thời cuộn dây thứ đạt giá trị cực đại suất điện động tức thời cuộn dây thứ hai cuộn dây thứ ba tương ứng e2 e3 có độ lớn bằng: A E0 B E0 C E0 D E0 2 Hướng dẫn Suất điện động ba cuộn dây biến thiên điều hòa 2  e1  E0 cos  t  ; e2  E0 cos  t   2    ; e3  E0 cos t      Khi e1  E0 ta có: E0  E0 cos  t   cos  t    t  Thay vào biểu thức tính e2 e3 , ta có:  2 e2  E0 cos     E0 ;    2 e3  E0 cos     E0  Chọn B   Ví dụ 5: Một máy phát điện xoay chiều pha có điện trở khơng đáng kể Nối cực máy với cuộn dây cảm Khi rơto quay với tốc độ n vịng/s cường độ dòng điện hiệu dụng qua cuộn cảm I Hỏi rơto quay với tốc độ 3n vịng/s cường độ dịng điện hiệu dụng qua cuộn cảm bao nhiêu? A I B 2I C 3I D 4I Hướng dẫn Suất điện động máy tạo có giá trị cực đại: E0  .N B.S  E  E0  NBS  2 Khi nối mạch ngồi với cuộn cảm điện áp hai đầu mạch có giá trị hiệu dụng U  E U Cường độ dòng điện hiệu dụng mạch: I  Z  L  NBS NBS  2. L 2.L Từ ta thấy cường độ dịng điện hiệu dụng phụ thuộc vào N, B, S L mà không phụ thuộc vào tốc độ quay rơto nên thay đổi tốc độ quay I   I  Chọn A Vi dụ 6: Nối hai cực máy phát điện xoay chiều pha vào hai đầu đoạn mạch RLC nối tiếp Bỏ qua điện trở dây nối, coi từ thông cực đại gửi qua cuộn dây máy phát không đổi Khi rôto máy phát quay với tốc độ n1 = 30 vịng/phút n2 = 40 vịng/phút cơng suất tiêu thụ mạch ngồi có giá trị Hỏi rôto máy phát quay với tốc độ vịng/phút cơng suất tiêu thụ mạch ngồi đạt cực đại? A 50 vịng/phút B 24 vòng/phút C 20 vòng/phút D.24 vòng/phút Hướng dẫn 1: áp dụng công thức giải nhanh n0  2n12 n22 2.30 2.402   n0  24 vòng/phút n12  n22 302  402 Hướng dẫn 2: Suất điện động hiệu dụng nguồn điện: E = N0 = 2fN0 = U ( r = 0) Với f = np n tốc độ quay roto, p số cặp cực từ Do P1 = P2 ta có:I12R = I22R => I1 = I2 12  22 2 ) ]= 2= 2 => 1 [ R  ( L  R  (1 L  ) R  ( L  ) 2C 1C 2C 2 ) ] 1C  22 [ R  (1 L  12  22 L 2 2 2 L ->  R    L  2  21 =  R  1  L  2  2 C C 2 C 1 C 2 2 2 -> (12   22 )( R  -> (2 2 2 (  12 )( 22  12 ) L ) = ( 22  12 ) = 2 C 1  C 12 22 C 1 L - R2 )C2 =    (*) C Dòng điện hiệu dụng qua mạch U E  -> P = Pmax I = Imac E2 /Z2 có giá trị lớn tức Z Z  02 y = R  ( L  ) có giá trị lớn 0C I= 1 L L 2 2 y = R  0 L   2C  C = 1 R  C   L 2 C 0 0 0 Để y = ymax mẫu số bé x2 L Đặt x =  -> y =  ( R  ) x  L2 C C 1 L Lấy đạo hàm mẫu số, cho ta kết x0 =  = C2(2  R ) (**) C 1 Từ (*) (**) ta suy    =  2 1   2 f1 f2 f0 1 2n12 n22   n  hay n n n => = 24 vòng/phút Chọn B n12  n22 Lưu ý: Khi P1 = P2 U1 = U2 = U có 12 = ch2 Ở tốn từ thông cực đại gửi qua cuộn dây 0 khơng đổi, cịn U = E (do r = 0) phụ thuộc vào tốc độ quay rôto tức U1  U2 Uch nên 12  ch2 ( cụ thể 1  = ) 1   ch Chỉ cần xét từ đoạn: Dịng điện hiệu dụng qua mạch sau dùng định lý Vi-et để xét tam thức bậc hai mẫu ta có: Dạng 2: Máy biến áp Phương pháp giải Áp dụng công thức máy biến áp để tính đại lượng theo bước sau: Bước 1: Xác định đại lượng biết công thức máy biến áp Bước 2: Từ biểu thức máy biến áp, rút đại lượng cần tính Bước 3: Thay số để tìm đại lượng Ví dụ: Một máy biến áp lí tưởng, cuộn sơ cấp có 200 vịng dây, cuộn thứ cấp có 50 vịng dây Đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp điện áp 100 V điện áp hai đầu cuộn thứ cấp để hở bao nhiêu? Hướng dẫn Đề cho biết: N1  200 vòng, N  50 vòng, U1  100V yêu cầu tính U2 U N N 2 Ta có: U  N  U  U1 N 1  U  100 50  25V 200 Chú ý: Nếu đặt vào cuộn dây máy biến áp điện áp chiều điện áp hai đầu cuộn cịn lại máy biến áp biến đổi điện áp xoay chiều Ví dụ minh họa Ví dụ 1: Một máy biến có cuộn sơ cấp 1000 vòng dây mắc vào mạng điện xoay chiều có điện áp hiệu dụng 220V Khi điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn thứ cấp để hở 484V Bỏ qua hao phí máy Số vòng dây cuộn thứ cấp A 1100vòng B 2000vòng C 2200 vòng D 2500 vòng Hướng dẫn U N2 U2 484 1000 = 2200 vòng Chọn C Từ U  N  N  U N1 Thay số: N2= 220 1 Ví dụ 2: Một máy biến áp pha có số vịng dây cuộn sơ cấp thứ cấp 2000 vòng 100 vòng Điện áp cường độ hiệu dụng mạch sơ cấp 120V – 0,8A Bỏ qua mát điện điện áp hiệu dụng công suất mạch thứ cấp là: A 6V; 96W B 240V; 96W C 6V; 4,8W D 120V; 4,8W Hướng dẫn 10 Điện áp hiệu dụng cuộn thứ cấp: U  U1.N 120.100   V N1 2000 Bỏ qua mát điện P2 = P1 = U1.I1 = 120.0,8 = 96W Chọn A Ví dụ 3: Một máy biến áp có cuộn sơ cấp có 1000 vịng dây mắc vào mạng điện xoay chiều có điện áp hiệu dụng 220 V Khi điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn thứ cấp để hở 484 V Bỏ qua hao phí máy biến áp Số vịng dây cuộn thứ cấp là: A 1100 B 2200 C 2500 D 2000 Hướng dẫn Đề cho biết: N1  1000 vòng, U1  220V , U  484V ta cần tìm N U N U 2 Áp dụng công thức máy biến áp: U  N  N  N1 U 1 Thay số ta được: N  1000 484  2200 vịng 220  Chọn B Ví dụ 4: Một máy biến áp hạ áp có số vịng dây cuộn dây 500 vòng 100 vòng Bỏ qua hao phí Khi nối hai đầu cuộn sơ cấp với điện áp xoay chiều có biểu thức u  100 cos  100 t  V điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn thứ cấp bằng: A 500 V B 200 V C 50 V D 20 V Hướng dẫn Vì máy biến áp máy hạ áp nên số vòng dây cuộn sơ cấp lớn cuộn thứ cấp N1  N Vậy số vòng dây cuộn là: N1  500 vòng, N  100 vòng Nối cuộn sơ cấp với điện áp hiệu dụng: U1  U  100V U N N 2 Từ công thức máy biến áp: U  N  U  U1 N 1 Thay số ta được: U  100 100  20V  Chọn D 500 Ví dụ 5: Một máy biến áp lí tưởng có hai cuộn dây D1 D2 Khi mắc hai đầu cuộn D1 vào điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng U điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn D2 để hở có giá trị V Khi mắc hai đầu cuộn D2 vào điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng U điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn D1 để hở có giá trị V Giá trị U bằng: A V B V C 12 V D 16 V Hướng dẫn 11 Bài không cho giá trị N1 N cho hai trường hợp đặt U vào cuộn nên ta nghĩ đến việc lập phương trình để giải hệ Lần đặt điện áp U vào hai đầu cuộn D1 , ta có U1  U , U  8V U N U N 1 Áp dụng công thức máy biến áp: U  N   N  1 2 Lần đặt điện áp U vào hai đầu cuộn thứ U  U ta có U1  2V U N N 1 Áp dụng công thứ máy biến áp: U  N  U  N   2 Từ (1) (2) ta rút được: U  U  N1    U  2.8  4V  Chọn A  N2  Dạng 3: Lí thuyết phần quấn ngược MBA: Do máy biến áp lí tưởng, điện trở cuộn sơ thứ cấp coi nên u = e Số vòng quấn ngược tạo suất điện động chống lại vòng quấn thuận Suất điện động tự cảm vòng dây e0 Goi n1 số vòng quấn nguợc cuộn sơ cấp Khi cuộn sơ cấp có N1- n1 vòng quấn thuận n1 vòng quấn nguợc nên Suất điện động tự cảm cuộn sơ cấp Tương tự Suất điện động tự cảm cuộn thứ cấp là: U N  2n 1 Ta có: U  N  2n 2 Ví dụ 1: Một học sinh quấn máy biến áp có số vịng dây cuộn thứ cấp gấp hai lần số vòng dây cuộn sơ cấp Khi đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng U điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn thứ cấp để hở 1,92U Khi kiểm tra phát cuộn thứ cấp có 40 vịng dây bị quấn ngược chiều so với đa số vịng dây Bỏ qua hao phí máy biến Tổng số vịng dây quấn máy biến A 2000 vòng B 3000 vòng C 6000 vòng D 1500 vòng Hướng dẫn Gọi N1 số vòng dây cuộn sơ cấp Khi số vịng dây cuộn thứ cấp N2 = 2N1 Tổng số vòng dây máy biến 3N1 U N1 Theo ta có: 1,92U = N  80 => 1,92N1 = 2N1 – 80 => N1 = 1000 vịng Do Tổng số vòng dây quấn máy biến 3000 vịng Chọn B 12 Ví dụ 2: Có hai máy biến áp lí tưởng (bỏ qua hao phí) cuộn sơ cấp có số vịng dây cuộn thứ cấp có số vịng dây khác Khi đặt điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng U không đổi vào hai đầu cuộn thứ cấp máy thứ tỉ số điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn thứ cấp để hở cuộn sơ cấp máy 1,5 Khi đặt điện áp xoay chiều nói vào hai đầu cuộn sơ cấp máy thứ hai tỉ số Khi thay đổi số vòng dây cuộn thứ cấp máy 50 vòng dây lặp lại thí nghiệm tỉ số điện áp nói hai máy Số vòng dây cuộn sơ cấp máy là: A 200 vòng B 100 vòng C 150 vòng D 250 vòng Hướng dẫn N1 N Gọi số vòng dây cuộn sơ cấp N, cuộn thứ cấp N1 N2 U N Theo ta có : U = = 1,5 => N1 = 1,5N N 11 U 22 N = = => N2 = 2N U N N2 N Để hai tỉ số ta phải tăng N1 giảm N2 Do N  50 N  50 = => N1+50 = N2 – 50 N N  1,5N + 50 = 2N - 50 => N = 200 vòng Chọn A Ví dụ 3: Một máy biến lõi đối xứng gồm ba nhánh có tiết diện nhau, hai nhánh hai cuộn dây Khi mắc hiệu điện xoay chiều vào cuộn đường sức sinh khơng bị ngồi chia cho hai nhánh cịn lại Khi mắc cuộn vào hiệu điện xoay chiều có giá trị hiệu dụng 240V cuộn để hở có hiệu điện U Hỏi mắc vào cuộn hiệu điện U cuộn để hở có hiệu điện bao nhiêu? Biết điện trở cuộn dây không đáng kể A 60V B 30V C 40V D 120V Hướng dẫn U2 U1 Gọi N1 N2 số vòng dây cuộn cuộn  độ biến thiên từ thơng qua vịng t dây cuộn sơ cấp  '   độ biến thiên từ thông qua t t vòng dây cuộn thứ cấp Khi cuộn cuộn sơ cấp: e1 = N1 e E N   '  N e2 = N2 t t t U 1 => e  E 2 N U (1) 2 2 13 Khi cuộn cuộn sơ cấp: e' = N2 e' E' N U'  '  N e'1 = N1 t t t U 2 2 => e'  E ' 2 N  U ' U ' (2) 2 1 nhân vế (1) (2) Ta U’1 = U1/4 = 60V Chọn A Ví dụ Một máy biến áp lí tưởng có hiệu suất nối vào nguồn điện xoay chiều có điện áp hiệu dụng 5V Biết số vịng dây cuộn sơ cấp thứ cấp 100vong 150 vịng Do cuộn sơ cấp có 10 vịng bị quấn ngược nên điện áp thu cuộn thứ cấp là: A 7,5V B 9,37 V C 8,33V D 7,78V Hướng dẫn Gọi e0 suất điện động cảm ứng tức thời xuất vòng dây biến áp nối vào nguồn điện xoay chiều Suất điện đông tức thời xuất cuộn sơ cấp thứ cấp là: e1 = (N1 – 10)e0 – 10e0 = 80e0 e2 = N2e0 = 150e0 e E E 80 U 80 150.5 1 1 > e  E 150  E U 150  U  80 9,375V 2 2 Chọn B Ví dụ 5: Một người định biến từ hiệu điên U1 = 110V lên 220V với lõi không phân nhánh, không mát lượng cuộn dây có điện trở nhỏ , với số vòng cuộn ứng với 1,2 vịng/Vơn Người hồn tồn cuộn thứ cấp lại ngược chiều vòng cuối cuộn sơ cấp Khi thử máy với nguồn thứ cấp đo U2 = 264 V so với cuộn sơ cấp yêu cầu thiết kế, điện áp nguồn U1 = 110V Số vòng dây bị ngược(sai) là: A 20 B 11 C 10 D 22 Giải 1:Gọi số vòng cuộn dây MBA theo yêu cầu N1 N2 N 110 1 Ta có N  220   N2 = 2N1 (1) Với N1 = 110 x1,2 = 132 vòng Gọi n số vòng dây bị ngược Khi ta có N  2n 110 N  2n 110    (2) N2 264 N1 264 Thay N1 = 132 vịng ta tìm n = 11 vòng Chọn B Chú ý: Khi cuộn sơ cấp bị ngược n vịng suất điện động cảm ứng xuất cuộn sơ cấp thứ cấp lấn lượt e1 = (N1-n)e0 – ne0 = (N1 – 2n) e0 với e0 suất điện động cảm ứng xuất vòng dây e2 = N2e0 Do N  2n e1 E1 U N  2n 110      N2 e2 E U N2 264 14 Dạng 4: Truyền tải điện Phương pháp giải Vận dụng cơng thức tính cơng suất hao phí hiệu suất truyền tải để giải tập Cơng suất hao phí: Ví dụ: Truyền tải điện xa, công suất nơi truyền tải 100 MW, điện trở đường dây 0,1k , điện áp nơi truyền 500 kV, hệ số công suất 0,8 Cơng suất hao phí: P2 R P  U cos  P2 R P  U cos2   100.10    500.10  Hiệu suất truyền tải: H P  P P 2 100 0,8  6, 25.106 W  6, 25MW Hiệu suất truyền tải: H P  P 100  6, 25   93, 75% P 100 Một số toán đặc biệt, ta ghi nhớ công thức giải nhanh Trường hợp Công thức giải nhanh Khi điện áp nơi truyền U1 hiệu suất truyền tải H1 , để hiệu suất H mà công suất nơi nhận khơng đổi điện áp nơi truyền tải U (Hệ số công suất 1) U2  Khi cường độ dịng điện I1 hiệu suất truyền tải H1 , để hiệu suất truyền tải H mà công suất nơi nhận không đổi cường độ dịng điện I (Hệ số công suất I2  H1   H1  H2  1 H2  H1   H  H   H1  U1 I1 Ví dụ minh họa Ví dụ 1: Điện truyền từ trạm điện đến nơi tiêu thụ đường dây tải điện pha Biết công suất truyền không đổi coi hệ số công suất mạch điện Để công suất hao phí đường dây truyền tải giảm n lần  n  1 phải điều chỉnh điện áp hiệu dụng trạm phát điện A tăng n lần B giảm n lần C tăng n lần Hướng dẫn D giảm n lần 15 Công suất hao phí: P  P2 R tỉ lệ nghịch với bình phương U U cos  Vậy để cơng suất hao phí giảm n lần U cần tăng lên n lần  Chọn A Ví dụ 2: Điện từ nhà máy thủy điện truyền hiệu điện kV Hiệu suất trình tải điện 80% Để hiệu suất tăng lên đến 95% phải tăng hiệu điện đến giá trị A 10 kV B 15 kV C 20 kV D 50 kV Hướng dẫn Lúc đầu, hiệu suất truyền tải 80% nên hao phí 20%: P1  P2 R U12 cos  P2 R Lúc sau, hiệu suất truyền tải 95% nên hao phí cịn lại 5%: P2  2 U cos  P  U  20% P U     U  2U1  10kV  Chọn A Chia vế ta có:     P2  U1  5% P U1 Ví dụ 3: Một nhà máy phát điện phát công suất P không đổi, công suất truyền đến nơi tiêu thụ dây dẫn nhôm Nếu tăng tiết diện dây dẫn lên gấp đơi cơng suất hao phí sẽ: A tăng lần B giảm lần C tăng lần D giảm lần Hướng dẫn Điện trở dây dẫn: R  l S Suy ta tăng tiết diện S lên gấp đơi điện trở dây dẫn giảm lần P2 R Mà cơng suất hao phí: P  2 tỉ lệ thuận với R U cos  Vậy R giảm lần hao phí giảm lần  Chọn B Ví dụ 4: Điện truyền từ nhà máy điện đến khu công nghiệp tiêu thụ công suất không đổi Khi điện áp nơi truyền 90 kV hiệu suất truyền tải đạt 80% Muốn hiệu suất truyền tải tăng đến 90% điện áp nơi truyền tải phải có giá trị A 80 kV B 100 kV C 120 kV D 180 kV Hướng dẫn Hiệu suất truyền tải H1  80%  0,8, H  90%  0,9 Vì cơng suất nơi tiêu thụ không đổi, để thay đổi hiệu suất ta phải thay đổi điện áp truyền tải đến giá trị: 16 U2  H   H1  H2   H2  U1  0,8   0,8  0,9   0,9  90  120kV  Chọn C 2.3.3 Xây dựng sử dụng hệ thống tập tổng hợp Câu Chọn câu sai đây? A Động không đồng ba pha biến điện thành B Động không đồng ba pha tạo dòng điện xoay chiều ba pha C Trong động không đồng ba pha, vận tốc góc khung dây ln nhỏ vận tốc góc từ trường quay D Động không đồng ba pha hoạt động dựa sở tượng cảm ứng điện từ sử dụng từ trường quay Câu Một máy biến áp có số vịng cuộn sơ cấp thứ cấp 2200 vòng 120 vòng Mắc cuộn sơ cấp với mạng điện xoay chiều 220 V – 50 Hz, điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn thứ cấp để hở là: A 24 V B 17 V C 12 V D 8,5 V Câu Stato động không đồng ba pha gồm cuộn dây, cho dòng điện xoay chiều ba pha tần số 50 Hz vào động Rơto lồng sóc động quay với tốc độ sau đây? A 3000 vòng/phút B 1500 vòng/phút C 4000 vòng/phút D 5000 vòng/phút Câu Một máy tăng lý tưởng có tỉ số vịng dây cuộn sơ cấp N1 thứ cấp N Biết cường độ dòng điện cuộn sơ cấp điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn sơ cấp I1  A U1  120V Cường độ dòng điện hiệu dụng cuộn thứ cấp điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn thứ cấp là: A A 360 V B 18 A 360 V C A 40 V D 18 A 40 V Câu Một máy biến áp lí tưởng có tỉ số số vòng dây cuộn thứ cấp cuộn sơ cấp 0,05 Điện áp đưa vào cuộn sơ cấp có giá trị hiệu dụng 120 V tần số 50 Hz Điện áp hai đầu cuộn thứ cấp có giá trị hiệu dụng bằng: A 2,4 kV tần số 50 Hz B 2,4 kV tần số 2,5 Hz C V tần số 2,5 Hz D V tần số 50 Hz Câu Phần cảm máy phát điện xoay chiều có hai cặp cực Các cuộn dây phần ứng mắc nối tiếp có số vòng tổng cộng 240 vòng Biết suất điện động có giá trị hiệu dụng 220 V, tần số f  50Hz Từ thông cực đại qua vịng dây tốc độ quay rơto có giá trị sau đây? 17 A 0  103Wb, n  50 vòng/s 2 B 0  103Wb, n  20 vòng/s  C 0  13 3 10 Wb, n  25 vòng/s  D 0  1, 3 10 Wb, n  250 vòng/s  Câu Người ta cần truyền công suất điện pha 10000 kW hiệu điện hiệu dụng 50 kV xa Mạch điện có hệ số công suất cos   0,8 Muốn cho lượng đường dây khơng q 10% điện trở đường dây phải có giá trị nào? A R  16 B R  16 C R  24 D R  24 Câu Để truyền công suất điện P  40kW xa từ nơi có điện áp U1  2000V , người ta dùng dây dẫn đồng, biết điện áp nơi cuối đường dây U  1800V Hệ số công suất nơi truyền tải Điện trở dây dẫn là: A 50 B 40 C 10 D 1 Câu Một máy phát điện xoay chiều pha, phần cảm gồm cặp cực quay với tốc độ 1500 vòng/phút, phần ứng gồm cuộn dây mắc nối tiếp Từ thông cực đại qua vòng dây 5.103Wb Suất điện động hiệu dụng máy tạo 120 V Số vòng dây cuộn A 108 B 200 C 27 D 54 Câu 10 Trong máy phát điện xoay chiều ba pha hoạt động, suất điện động xoay chiều xuất cuộn dây stato có giá trị cực đại E0 Khi suất điện động tức thời cuộn dây suất điện động tức thời cuộn dây cịn lại có độ lớn bằng: A E0 B E0 C E0 D E0 2 Câu 11 Phần cảm máy phát điện xoay chiều gồm cặp cực Vận tốc quay rơto 1500 vịng/phút Phần ứng máy phát gồm cuộn dây mắc nối tiếp Tìm số vịng cuộn dây biết từ thơng cực đại qua vòng mWb suất điện động hiệu dụng máy tạo 120 V? A 26 B 54 C 28 D 29 Câu 12 Một máy phát điện xoay chiều pha có cặp cực, rơto quay với tốc độ 900 vịng/phút, máy phát điện thứ hai có cặp cực Hỏi máy phát điện thứ hai phải có tốc độ quay rơto hai dịng điện máy phát hịa vào mạng điện? A 300 vòng/phút B 600 vòng/phút C 900 vòng/phút D 1000 vòng/phút 2.4 Hiệu sáng kiến kinh nghiệm 2.4.1 Phương pháp kiểm nghiệm 18 Trong trình thực sáng kiến lớp 12B1 nhận thấy: Trong học em học không cảm thấy bị căng thẳng ngược lại em học sinh chăm nghe giảng, sơi nổi, tích cực xung phong phát biểu Việc vận dụng phù hợp phương pháp dạy học kích thích hứng thú học tập, say sưa tìm hiểu, tự tin mong muốn khám phá Bên cạnh tơi cịn gợi ý đề xuất yêu cầu số học sinh xuất sắc suy nghĩ, tư sáng tạo hình thành thêm tập phát huy khả tìm tòi giải vấn đề cách độc lập bước đầu hình thành phát triển lối tư khoa học Sau thực trình hướng dẫn học sinh tìm lời giải cho em tự luyện tập nhà tiến hành cho học sinh hai lớp 12B1và 12B2 làm kiểm tra Kết làm học sinh thống kê bảng sau 2.4.2 Kết kiểm nghiệm  Kết kiểm tra Phân loại kết học tập HS (%) Yếu Trung bình Khá Giỏi (0-4 điểm) (5;6 điểm) (7;8 điểm) (9;10 điểm) LớpTN LớpĐC LớpTN LớpĐC LớpTN LớpĐC LớpTN LớpĐC (12B1) (12B2) (12B1) (12B2) (12B1) (12B2) (12B1) (12B2) 0,0% 0,0% 4,6% 11,3 % 55,8% 68,2% 39,6% 20,5% ** Nhận xét: Kết kiểm tra lực học sinh cho thấy hiệu thiết thực việc áp dụng sáng kiến, đem lại hứng thú học tập, cách giải vấn đề lối tư khoa học, từ để học sinh cảm nhận mơn Vật Lí khó hay, thực tế bổ ích Bản thân tơi đồng chí nhóm chun mơn Vật lí trường THPT Triệu Sơn nhận thấy áp dụng sáng kiến hiệu giảng dạy nâng lên nhiều từ góp phần vào việc nâng cao chất lượng dạy học mơn Vật lí lớp mà phụ trách nói riêng nhà trường nói chung KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 3.1 Kết luận Thông qua việc giải toán “Các loại máy điện” phát huy lực giải vấn đề sáng tạo học sinh Đây vấn đề ngành giáo dục quan tâm, tất đề án, dự án thay đổi phương pháp dạy học nhằm đạt mục đích Một phương pháp hay, hữu hiệu, ngắn gọn logic Qua giúp học sinh phát huy tính tích cực, chủ động, phát triển lực giải vấn đề, tư sáng tạo, rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo, dạy cách học, cách nghĩ trình lĩnh hội nâng cao kiến thức Vật lí 19 Đề tài vừa thể lí luận, lại vừa lựa chọn, xây dựng nội dung kiến thức Vật lí kết hợp với cơng cụ tốn học để giải tập Trên khía cạnh đó, đề tài tài liệu tham khảo bổ ích cho giáo viên tất học sinh 3.2 Kiến nghị - Đối với học sinh: Cần rèn luyện kỹ cần thiết trình học tập kỹ tìm kiếm thông tin, kỹ giải vấn đề, kỹ quản lý thời gian, tư duy, sáng tạo để phát triển cách toàn diện - Đối với giáo viên: Cần tìm hiểu, nghiên cứu tích cực đổi phương pháp dạy học theo hướng phát triển lực giải vấn đề sáng tạo cho học sinh - Đối với sở giáo dục: Đến thời điểm tơi có tới 22 năm cơng tác ngành giáo dục có khơng sáng kiến ngành đánh giá xếp loại B,C song tơi khơng ngừng nghiên cứu, học hỏi, tìm tịi viết báo cáo sáng kiến kinh nghiệm Bởi qua việc viết báo cáo sáng kiến kinh nghiệm thân giáo viên trau dồi kiến thức chia sẻ kinh nghiệm bổ ích mà tích lũy với bạn bè, đồng nghiệp thực tốt công việc giảng dạy Mặc dù việc viết báo cáo sáng kiến kinh nghiệm năm nhiệm vụ bắt buộc song trường Sở GD & ĐT Thanh Hóa nên tiếp tục triển khai khuyến khích giáo viên viết sáng kiến kinh nghiệm Qua nâng cao chất lượng giáo dục Tỉnh nhà nói riêng nước nói chung Trong q trình nghiên cứu hồn thiện đề tài, cố gắng tư sáng tạo nghiên cứu, tìm tịi, học hỏi tham khảo từ nhiều nguồn tài liệu khác song chắn đề tài không tránh khỏi hạn chế Rất mong nhận đóng góp quý báu quý Thầy, Cô giáo đồng nghiệp Tơi xin chân thành cảm ơn! Thanh Hóa, ngày 12 tháng năm 2022 XÁC NHẬN CỦA THỦ TRƯỞNG ĐƠN VỊ Tôi xin cam đoan SKKN viết, khơng chép nội dung người khác Người viết 20 Trịnh Thị Hương TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Ban chấp hành Trung ương (2013), Nghị số 29 đổi toàn diện giáo dục đào tạo [2] Bộ giáo dục đào tạo (2014), Hướng dẫn dạy học kiểm tra đánh giá theo định hướng phát triển lực cho học sinh cấp trung học phổ thông, Tài liệu tập huấn đổi [3] Bộ Sách giáo khoa, sách giáo viên, sách tập theo chương trình chuẩn Vật lí 12 - NXBGD-2007 21 [4] Vũ Cao Đàm (2005), Phương pháp luận nghiên cứu khoa học NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội [5] Phạm Hữu Tòng(2003), Phương pháp dạy học Vật lý, Nhà xuất Giáo dục [6] X.E Camenetxki - V.P Ơrêkhơp, Phương pháp giải tập vật lý, NXB giáo dục Hà Nội.1975 [7] Dương Trọng Bái, Cao Văn Viễn – Các thi quốc gia chọn lọc học sinh giỏi THPT – NXB Đại Học quốc gia Hà Nội [8] Bộ giáo dục đào tạo (2013), Tài liệu bồi dưỡng phát triển lực nghề nghiệp giáo viên, Nâng cao lực lập kế hoạch dạy học giáo viên, NXB Giáo dục Việt Nam [9] Bộ giáo dục đào tạo (2013), Tài liệu bồi dưỡng phát triển lực nghề nghiệp giáo viên, Tăng cường lực dạy học giáo viên, NXB Giáo dục Việt Nam [10] Nguyễn Đức Thâm, Nguyễn Ngọc Hưng, Phạm Xuân Quế (2002), Phương pháp dạy học Vật lý trường phổ thông, NXB Đại học sư phạm [11] Nguyễn Đức Thâm, Nguyễn Ngọc Hưng (2001), Tổ chức hoạt động nhận thức cho học sinh dạy học vật lý trường phổ thông, NXB Đại học quốc gia Hà Nội [12].Nguyễn Đình Thước (2013), Những vấn đề đại dạy học vật lý, Giáo trình dành cho cao học, NXB Đại học Vinh 22 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: Trịnh Thị Hương Chức vụ: Tổ trưởng chuyên môn Đơn vị công tác: Trường THPT Triệu Sơn T T Cấp đánh Kết giá xếp đánh giá Tên đề tài SKKN loại xếp loại (Phòng, (A, B, C) Sở, Tỉnh ) ứng dụng định lí Cosin tam Sở giác để giải tốn Vật lí GD&ĐT C định luật bảo tồn động lượng Thanh Hóa Phương pháp giải nhanh Sở toán liên quan đến mạch LC thay GD&ĐT C đổi cấu trúc chương trình Thanh Hóa vật lí 12 nâng cao Sử dụng định luật bảo toàn Sở để giải nhanh tập động GD&ĐT C lực học chất điểm chương Thanh Hóa trình vật lí 10 THPT Xây dựng sử dụng hệ thống “Bài tập sáng tạo” dạy, ôn Sở luyện học sinh giỏi chương GD&ĐT C Tĩnh học vật rắn môn vật lý 10 Thanh Hóa THPT Phát huy lực tự học sáng Sở tạo học sinh thông qua việc GD&ĐT giải tốn dao động tắt dần Thanh Hóa B mơn Vật lí 12 Năm học đánh giá xếp loại 2012-2013 2014- 2015 2018- 2019 2019- 2020 2020-2021 ... quan đến loại máy điện thường hay lúng túng, phương hướng Chính khn khổ viết chọn đề tài ? ?Phát triển lực giải vấn đề sáng tạo học sinh thông qua chủ đề loại máy điện mơn Vật lí 12? ?? làm sáng kiến... lực giải vấn đề sáng tạo cá nhân học sinh Năm học 2020- 2021 chưa thực đề tài để áp dụng vào giảng dạy Sau dạy xong chủ đề ? ?Các loại máy điện? ?? môn Vật lí lớp 12 tổ chức ơn tập, rèn kỹ giải tập tiết... trạng vấn đề trước áp dụng sáng kiến kinh nghiệm 2.3 Các giải pháp sử dụng để giải vấn đề 2.3.1 Kiến thức ? ?Các loại máy điện? ?? 2.3.2 Phương pháp giải ví dụ minh họa giải toán ? ?Các loại máy điện? ??