(SKKN 2022) kinh nghiệm hướng dẫn học sinh lớp 12 trường THPT thọ xuân 5 giải một số bài toán nâng cao phần truyền tải điện năng bằng phương pháp chuẩn hóa trên sơ đồ truyền tải

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ TRƯỜNG THPT THỌ XUÂN SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM KINH NGHIỆM HƯỚNG DẪN HỌC SINH LỚP 12 TRƯỜNG THPT THỌ XUÂN GIẢI NHANH MỘT SỐ BÀI TOÁN NÂNG CAO PHẦN “TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG ” VẬT LÝ 12 QUA PHƯƠNG PHÁP CHUẨN HÓA TRÊN SƠ ĐỒ TRUYỀN TẢI Người thực hiện: Hồng Văn Dũng Chức vụ: TTCM Đơn vị cơng tác: Trường THPT Thọ Xuân SKKN thuộc lĩnh vực: Vật Lí 1 Mở đầu 1.1 Lí chọn đề tài Trong chương trình Vật lí lớp 12, chương “Dịng điện xoay chiều” có nhiều dạng tập phức tạp hay khó Nhóm tốn truyền tải điện xa nhóm tập phức tạp khó chương, học sinh thường lúng túng gặp câu trắc nghiệm phần này, phần lớn em bỏ qua câu chọn bừa đáp án Có nhiều em thường sợ đề thi có câu trắc nghiệm phần Hơn lượng tập sách giáo khoa sách tập vật lí chưa đủ đáp ứng với nhu cầu tuyển sinh thi học sinh giỏi học sinh Mỗi đề thi thường có số câu hỏi khó mà học sinh vận dụng cơng thức SGK khơng thể làm Cụ thể SGK Vật lý lớp 12 bản, 17 “Máy biến áp” có phần tập “truyền tải điện năng” phần có nhiều tốn khó đề thi kỳ thi tốt nghiệp THPT thi HSG, trở ngại lớn mà em cần phải vượt qua Ở sáng kiến này, hướng dẫn công thức cần thiết mẹo giải nhanh theo phương pháp chuẩn hóa kết hợp với sơ đồ truyền tải để em giải tốn khó ám ảnh nhiều em học sinh cách giải truyền thống, với cách giải truyền thống gặp nhiều khó khăn qua cách biến đổi nhờ công thức tạo vòng luẩn quẩn, thời gian chí khơng kết quả, điều lại không phù hợp với cách thi trắc nghiệm Sáng kiến đề cập đến phương pháp chuẩn hóa sơ đồ truyền tải để giải tập điển hình liên quan đến truyền tải điện Học sinh gặp dạng toán kì thi gần thường hay lúng túng, dẫn đến việc thụ động làm loại tập này, chí chán nản có ý định khoanh mị khơng đem lại hiệu cao, nhiều thời gian không đáp ứng với đề thi trắc nghiệm năm gần Qua kinh nghiệm giảng dạy mình, tơi nhận thấy em nắm chất vấn đề, phân dạng cụ thể tập chắn cảm thấy hứng thú say mê giải tập vật lí với hiệu cao Hơn hình thức thi trắc nghiệm yêu cầu cần giải nhanh tìm kết xác tốn đạt điểm cao kì thi Vì trình dạy học tơi thấy cần thiết phải làm cho học sinh hiểu đúng, giải nhanh, hiệu Đó lí tơi chọn đề tài “Kinh nghiệm hướng dẫn học sinh lớp 12 trường THPT Thọ Xuân giải số toán nâng cao phần “truyền tải điện năng” phương pháp chuẩn hóa sơ đồ truyền tải ” 1.2 Mục đích nghiên cứu Mục đích SKKN nhằm giúp học sinh hiểu sâu sắc kiến thức vật lí, nắm rõ chất vật lý Giúp em có phương pháp làm tập nâng cao truyền tải điện năng, từ tạo cho em kỹ giải nhanh tập nâng cao 1.3 Đối tượng nghiên cứu + Học sinh trường THPT Thọ Xuân + Các dạng tập truyền tải điện 1.4 Phương pháp nghiên cứu Nghiên cứu dạng tập truyền tải điện chương trình Vật lý 12 bản, nâng cao tài liệu tham khảo dành cho học sinh ôn thi tốt nghiệp, ôn thi học sinh giỏi cấp tỉnh Trong SKKN, sử dụng phương pháp chủ yếu nghiên cứu lý luận tập vật lý, nghiên cứu tài liệu tham khảo nâng cao khác có liên quan đến nội dung sáng kiến 1.5 Những điểm sáng kiến kinh nghiệm Thiết lập sơ đồ truyền tải, chuẩn hóa số liệu, suy luận đại lượng liên quan để giải nhanh tập truyền tải điện Nội dung sáng kiến kinh nghiệm 2.1 Cơ sở lí luận Việc tìm phương pháp giải phân dạng tập vật lý cho học sinh nhà trường giúp học sinh hiểu cách sâu sắc đầy đủ kiến thức cần thiết chương trình, củng cố hệ thống lí thuyết theo ý đồ người viết, đồng thời làm bật ý nghĩa thực tế dạy dễ nâng cao trình độ kiến thức cho học sinh, giúp em linh hoạt sống xử lí tình Học sinh có kỹ vận dụng kiến thức giải tập vật lý thước đo độ sâu kiến thức mà học sinh thu nhận Trong thực tế trường học, người giáo viên có trình bày nội dung lý thuyết sách giáo khoa tài liệu nâng cao cách mạch lạc, hợp lôgic, phát biểu định luật xác, điều kiện cần chưa đủ để học sinh hiểu nắm sâu kiến thức Điều kiện đủ phải cho học sinh phương pháp giải tập, biết phân loại tập, nắm chất vật lý, vận dụng lý thuyết thành thạo để giải tập, phải luyện cho học sinh kỹ giải 2.2 Thực trạng vấn đề Với kiến thức lí thuyết mà sách giáo khoa đưa hướng dẫn giáo viên lớp học sinh khó vận dụng để giải nhanh tốn trắc nghiệm liên quan Vì q trình dạy học tơi hướng dẫn học sinh thiết lập mối liên hệ đại lượng giải toán theo sơ đồ tư từ suy luận kết liên đới cách nhanh chóng xác giúp học sinh tiết kiệm thời gian trình làm đạt kết tốt trình học tập học sinh Sau dạy lý thuyết kiểm tra tập truyền tải điện 10 câu nâng cao thời gian 50 phút, đại đa số em giải theo phương pháp biến đổi túy theo phương pháp truyền thống học sinh tốt làm câu, cá biệt có em cịn khơng làm câu 2.3 Các giải pháp Với kết thực tế cụ thể vậy, thấy để đạt hiệu cao trình dạy q trình học học sinh tơi đưa số giải pháp sau: - Đưa công thức rút gọn mối liên hệ đại lượng truyền tải điện - Bám vào đề cho, đại lượng đại lượng không đổi (có thể điện áp đưa lên, cơng suất cung cấp, công suất tiêu thụ điện áp tiêu thụ khơng đổi…) để từ chuẩn hóa đại lượng suy đại lượng liên quan sơ đồ tư - Thực số tính tốn đơn giản ta có kết cần tìm 2.3.1 Các cơng thức thức cần sử dụng tốn truyền tải điện Công suất cung cấp P = UIcos  (1) Cường độ hiệu dụng chạy đường dây: Cơng suất hao phí đường dây: Độ giảm đường dây: Phần trăm hao phí: h Hiệu suất truyền tải: Nếu cos   h I P U cos  (2)  P  P  I R    R  U cos   U  IR  PR U cos  thông thường (3) cos    U  P PR  P  U cos   H Ptieu thu P  PR U (4) (5) P  P  1 h P (6) P PR U   P U U (7) 2.3.2 Các hệ rút từ mối liên hệ U  IR   Ptt  U ' I cos  ' Sơ đồ truyền tải: Pcc  UI cos   P I R hp (8) Với : Pcc  Php  Ptt - Khi điện áp nơi tiêu thụ ln pha với dịng điện ta có: U  U  U ' ur U ur ' u uur   'U rI U - Khi điện áp nơi tiêu thụ khơng pha với dịng điện ta dựng giản đồ véc tơ để giải toán: Ban đầu: U1  I1 R Pcc1  U1 I1 cos    Ptt1  U1' I1' cos  ' P I 2R hp (8.1) Khi thơng số truyền tải thay đổi ta có U  I R Pcc  U I cos    Ptt  U 2' I cos  ' P I 2R hp I U1 P1.U   Ta có:  I U PU Php1 Php (8.2) Php1 Php Ptt1U 2'  Ptt 2U1' I12 P12U 22   2 I2 P2 U1 (9) (10) 2.3.3 Phương pháp cụ thể Trong cách giải toán truyền tải điện thực bước sau: Bước 1: Viết sơ đồ truyền tải theo theo biểu thức (8) Bước 2: chuẩn hóa số liệu bám vào đại lượng khơng đổi tốn Bước 3: Vận dụng cơng thức để giải vấn đề 2.3.4 Vận dụng 2.3.4.1.Dạng 1:Bài tốn truyền tải với cơng suất nơi tiêu thụ không đổi Bài 1: 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 U = 220 V hiệu suất truyền tải điện 60% Để hiệu suất truyền tải tăng đến 90% mà công suất truyền đến nơi tiêu thụ không thay đổi điện áp hiệu dụng đưa lên hai đầu đường dây bao nhiêu? A 359,26 V B 330 V C 134,72 V D.146,67 V Giải 1: Theo cách giải truyền thống Gọi P công suất nơi tiêu thu, R điện trở đường dây Cơng suất hao phí đường dây R R P1 ( P  P ) U 2 P1 = (P +P1)2 U (*) P2 = (P +P2)2 U (**) => P = 2 (1) ( P   P ) U 2 P 1  H1 H1 = P  P => P1 = P( H -1) = P H = P (***) 1 P 1 H2 H2 = P  P => P2 = P( H -1) = P H = P (****) 2 ( P  P2 ) H1 Từ (***) (****) => ( P  P ) = H = P1 =6 P2 (2) (3) P1 ( P  P2 ) U 22 2 ) > U = = = 6.( P2 ( P  P1 ) U1 3 U1 = 220 = 359,26 V Chọn A Nhận xét : Qua cách giải ta thấy biến đổi thông qua công thức vất vả mà lại thời gian chí dễ nhầm lẫn chưa hẳn đáp số Tôi đề xuất hướng dẫn học sinh cách giải vẽ sơ đồ truyền tải điền số liệu đơn giản mà dường biến đổi công thức, nhanh đồng thời tạo hứng thú cho học sinh làm sau : Cách giải : Trong cách giải chọn công suất truyền đến nơi tiêu thụ Ptt = P1hp = 10 = P2hp = -Với hiệu suất truyền tải 60% P1cc = -Với hiệu suất truyền tải 90% P2cc P1hp  P1cc    Ptt  - Vẽ sơ đồ P2 cc 10 P1hp     Ptt  Áp dụng biểu thức (10) : P1hp I12 P12ccU 22 (5 / 3) U 22      U  359, 258V P2 hp I 22 P22ccU12 (10 / 9) 2U12 Nhận xét : Với cách giải nhanh, tiện lợi nặng nề biến đổi, phương pháp hay Bài : Trong trình truyền tải điện xa ban đầu độ giảm điện áp đường dây 10% điện áp tải tiêu thụ Cần phải tăng điện áp nguồn lên lần để giảm cơng suất hao phí đường dây 100 lần đảm bảo công suất nơi tiêu thụ nhận không đổi Xem điện áp tức thời u pha với dòng điện tức thời i Cách giải truyền thống : Độ giảm điện áp đường dây tải lúc đầu : I1R  aU1 Điện áp nguồn lúc đầu : U’1  U1  a U1  U1   a  Công suất hao phí đường dây giảm n lần nên ta có : R I22  R I12  I2  n I1 n Công suất truyền đến nơi tiêu thụ không đổi : U1 I1  U I2  U  U1 n Độ giảm điện áp đường dây tải lúc sau : I2 R = I1 R a U1 = n n  a   n  Điện áp nguồn lúc sau : U’2  U  I2 R  U1  n   U’ Tỉ số điện cần tìm : U’  n  a n   a Theo giả thiết ta có n = 100 ; a = 10% =  10 U’ Theo kết tốn ta có : U’  n  a n   a   1001  9,1 110 Cách giải theo sơ đồ truyền tải chọn : Trong cách giải chọn công suất truyền đến nơi tiêu thụ Ptt = - Ta có U  10%U tt  Php1  U I  10% Ptt  10%U tt I  0,1 nên p1cc = 1,1 ta có P  0,1 hp P1cc  1,1  Ptt  - Vẽ sơ đồ -Khi tăng áp để công suất hao phí giảm 100 lần ta có P 0,001 hp P2 cc  1, 001   Ptt  Áp dụng biểu thức (10) : P1hp I12 P12ccU 22 (1,1) U 22 1, 001   2   100  U  10 U1  9,1U1 P2 hp I P2ccU1 (1, 001) 2U12 1,1 Nhận xét : Với cách giải đơn giản cách nhiều Bài tập áp dụng : Bài : Điện áp hai cực trạm phát điện cần tăng lên lần để giảm cơng suất hao phí đường dây tải điện 25 lần, với điều kiện công suất đến tải tiêu thụ không đổi? Biết chưa tăng điện áp, độ giảm điện áp đường dây tải điện 20% điện áp hai cực trạm phát điện Coi cường độ dịng điện mạch ln pha với điện áp A 2,02 lần B 3,15 lần C 4,04 lần D 6,32 lần Cách giải theo sơ đồ truyền tải chọn : Trong cách giải chọn công suất truyền đến nơi tiêu thụ Ptt = - Ta có U  20%U1  Php1  U1.I1  20% P1cc  20%U1 I1  Ptt  80% P1cc  P1cc  Php1= 4 Php1  14 P1cc   Ptt  - Vẽ sơ đồ -Khi tăng áp để cơng suất hao phí giảm 25 lần ta có Php2= Php1 25  100 Php 0,01 P2 cc  1, 01   Ptt  Áp dụng biểu thức (10) : P1hp I12 P12ccU 22 (5 / 4) U 22 1, 01   2   25  U  U1  4, 04U1 P2 hp I P2ccU1 (1, 01) U12 1, 25 Đáp án C Nhận xét : Cách giải đơn giản không ! Bài : Điên áp cực máy phát điện cần tăng lên lần để công suất hao phí giảm 100 lần với điều kiện cơng suất truyền đến tải tiêu thu không đổi chưa tăng thi độ giảm điện áp đường dây 15% điện áp hai cực máy phát Coi cường độ dịng điện ln pha với điện áp A 10 lần B 8,515 lần C 10,515 lần D 16,3 lần Hướng dẫn Cách giải theo sơ đồ truyền tải chọn : Trong cách giải chọn công suất truyền đến nơi tiêu thụ Ptt = - Ta có U  15%U1  Php1  U1.I1  15% P1cc  15%U1I1  Ptt  85% P1cc  P1cc  Php1= P1cc – Ptt = 20 17 17 20 Php1 17 P1cc   Ptt  17 - Vẽ sơ đồ -Khi tăng áp để cơng suất hao phí giảm 100 lần ta có Php2= P2 cc  Php1 100  1700 Php  1700 1703   Ptt  1700 Áp dụng biểu thức (10) : P1hp I12 P12ccU 22 P (1703 / 1700)   2  100  U  10 2cc U1  10 U1  8,515U1 P2 hp I P2ccU1 P1cc 20 / 17 Đáp án B Bài 3: Trong trình truyền tải điện xa, cuối nguồn dùng máy hạ có tỉ số vịng dây Cần phải tăng điện áp nguồn lên lần để giảm cơng suất hao phí đường dây 100 lần đảm bảo công suất nơi tiêu thụ nhận không đổi Biết điện áp tức thời u pha với dòng điện tức thời i ban đầu độ giảm điện đường dây 15% điện áp tải tiêu thụ A.10 B.7,5 C.8,7 D.9,3 Hướng dẫn: Sử dụng sơ đồ truyền tải điện U  15%U1'  7,5%U1 - Ta có : Chọn Ptt =  Php1  U1.I1  7,5% P1tt  0, 075  P1cc  1, 075 - Vẽ sơ đồ  0,075 P MBA hp P1cc  1, 075   Ptt  U1 I1   Ptt  U1' I1'  U  2U ' 1 -Khi tăng áp để cơng suất hao phí giảm 100 lần ta có Php2= P Php1 100  0, 00075  0,00075 hp P2 cc  1, 00075   Ptt  Áp dụng biểu thức (10) : P1hp I12 P12ccU 22 P (1, 00075)   2  100  U  10 2cc U1  10 U1  9,3U1 P2 hp I P2ccU1 P1cc 1, 075 Bài 4: Điện từ trạm phát điện đến nơi tiêu thụ điện đường dây truyền tải pha có điện trở khơng đổi Khi điện áp hiệu dụng đưa lên hai đầu đường dây truyền tải U hiệu suất truyền tải điện 80% Coi hệ số công suất mạch truyền tải công suất tới nơi tiêu thụ không đổi Để hiệu suất truyền tải điện 90% điện áp hiệu dụng đưa lên hai đầu đường dây truyền tải A U B U D 1,5U C U Hướng dẫn : Trong cách giải chọn công suất truyền đến nơi tiêu thụ Ptt = -Với hiệu suất truyền tải 80% P1cc = 1,25 P1hp = 0,25 -Với hiệu suất truyền tải 90% P2cc = P 10 P2hp = 9  0,25 hp P1cc  1, 25   Ptt  - Vẽ sơ đồ P2 cc 10 P1hp     Ptt  Áp dụng biểu thức (10) : P1hp I12 P12ccU 22     U2  P2 hp I 22 P22ccU12 P2 cc U1  P1cc (10 / 9) U1  U 1, 25 Đáp án C Bài 5: Trong trình truyền tải điện xa cần tăng điện áp nguồn lên lần để giảm cơng suất hao phí đường dây 100 lần Giả thiết công suất nơi tiêu thụ nhận không đổi, điện áp tức thời u pha với dòng điện tức thời i Biết ban đầu độ giảm điện đường dây 15% điện áp tải tiêu thụ A.10 B.7,5 C.8,7 D.9,3 Hướng dẫn : Trong cách giải ta chọn công suất truyền đến nơi tiêu thụ Ptt = - Ta có U  15%U tt  Php1  U I  15% Ptt  15%U tt I  0,15 nên p1cc = 1,15 ta có P  0,15 hp P1cc  1,15   Ptt  - Vẽ sơ đồ -Khi tăng áp để công suất hao phí giảm 100 lần ta có  0,0015 P hp P2 cc  1, 0015  Ptt  Áp dụng biểu thức (10) : P1hp I12 P12ccU 22 (1,15) U 22 1, 0015   2   100  U  10 U1  8, 7U1 2 P2 hp I P2ccU1 (1, 0015) U1 1,15 Đáp án C Bài 6: Trong trình truyền tải điện xa, độ giảm điện áp hiệu dụng đường dây tải điện pha n lần (n < 1) điện áp lại cuối đường dây Coi dòng điện pha với điện áp Đề công suất hao phí đường dây giảm m lần (m >1) đảm bảo công suất đến nơi tiêu thụ nhận không đổi Cần phải tăng điện áp đưa vào truyền tải: A n m lần m(n  1) nm n nm B m(n  1) lần C (n  1) lần D m(n  1) lần Hướng dẫn : Trong cách giải ta chọn công suất truyền đến nơi tiêu thụ Ptt = - Ta có U  nU tt  Php1  U I  nPtt  nU tt I  n nên p1cc = 1+n P n hp P1cc  n    Ptt  - Vẽ sơ đồ -Khi tăng áp để cơng suất hao phí giảm m lần ta có n P2 cc Php  n m    Ptt  m Áp dụng biểu thức (10) : P1hp P2 hp n 1 P U I U m    m  U  m U1   I P U n 1 U1 2 2 1cc 2 cc 2 n  m Đáp án D m (n  1) Bài 7: Trong trình truyền tải điện xa, ban đầu độ giảm điện áp đường dây tải điện pha n (n < 1) lần điện áp nơi truyền Coi cường độ dòng điện mạch pha với điện áp Để công suất hao phí đường dây giảm a lần đảm bảo công suất truyền đến nơi tiêu thụ không đổi, cần phải tăng điện áp nguồn lên lần? 10 n na n a a (1  n)  n A a(n 1) B C a (n  1) D a a (n 1) Hướng dẫn : Trong cách giải ta chọn công suất truyền đến nơi tiêu thụ Ptt = nU tt (1  n)U  U  n 1 n n n n  Php1  U I  U tt I  Ptt  nên P1cc  Php1  ptt  1 n 1 n 1 n 1 n - Ta có U  nU  U tt  U  U  (1  n)U  n Php1  1 n P1cc    Ptt  1 n - Vẽ sơ đồ -Khi tăng áp để cơng suất hao phí giảm a lần ta có n P2 cc n  a  na Php  (1 n ) a    Ptt  (1  n)a Áp dụng biểu thức (10) : P1hp I12 P12ccU 22 P U (n  a  na )(1  n) n  a  na   2  a   a 2cc  a  P2 hp I P2 ccU1 U1 P1cc (1  n)a a Đáp án D 2.3.4.2.Dạng : Bài tốn truyền tải với cơng suất cung cấp không đổi Bài 1: Điện truyền tải từ nơi phát điện đến nơi tiêu thụ điện , coi dây dẫn có điện trở khơng đổi, tải tiêu thụ biến trở có hệ số cơng suất công suất nơi phát không đổi Lúc đầu, dịng truyền tải I hiệu suất H1 Để hiệu suất truyền tải H2 cường độ dịng điện tăng hay giảm lần? Cách giải truyền thống: Gọi P’ công suất trước truyền tải, P công suất đến tải tiêu thụ: P  P ' P P Suy ra: I  H  P  H P '  P  I R  P ' P  P '(1  H ) P' Khi cường độ dịng điện I1 : I1  Khi cường độ dịng điện I2 thì: I  P' (1  H ) R P' (1  H1 ) R P (1  H ) R Vậy : I2 1 H2  I1  H1 Cách giải chọn hướng dẫn học sinh Chọn Pcc = P 1 H hp 1 Pcc    Ptt1  H1 11 P 1 H hp Pcc    Ptt  H Php Php1  I 22  H I 1 H2    I1  H1 I1  H1 Bài tập áp dụng 1: Điện từ nhà máy đưa đến nơi tiêu thụ nhờ dây dẫn, nơi phát điện công suất không đổi Ban đầu hiệu suất tải điện 90% Muốn hiệu suất tải điện 96% cần thay đổi cường độ dòng điện dây tải lượng bao nhiêu? A 38,8% B 36,8% C 42,2% Cách giải chọn hướng dẫn học sinh Chọn Pcc = P  0,1 P 0,04 D 40,2% hp Pcc   Ptt1  0,9 hp Pcc    Ptt  0,96 Php Php1  I 22 0, 04 I   0.4   0, 632 I1 0,1 I1 Vậy phải thay giảm I lượng I1  I  36,8% I1 Đáp án B Bài 2: Một máy phát điện xoay chiều pha truyền công suất điện không đổi Khi điện áp hiệu dụng hai đầu đường dây U hiệu suất truyền tải a 1% Để hiệu suất truyền tải a2 % điện áp hiệu dụng hai đầu đường dây phải ? Cách giải chọn hướng dẫn học sinh Chọn Pcc = P 1 a % P 1 a % hp 1 Pcc    Ptt1  a1 % hp Pcc   Ptt  a2 % Áp dụng công thức (10) Php Php1  U12  a2 % U  a1 %    U  a1 % U1  a2 % Bài tập vận dụng: Bài 1: Một máy phát điện xoay chiều pha truyền công suất điện không đổi Khi điện áp hiệu dụng hai đầu đường dây U hiệu suất truyền tải 75% Để hiệu suất truyền tải tăng thêm 21% điện áp hiệu dụng hai đầu đường dây phải 12 A 2,5U B 6,25U C 1.28 U D 4.25U Hướng dẫn Chọn Pcc = P 1 0,75  0,25 P  0,04 hp Pcc    Ptt1  0, 75 hp Pcc    Ptt  0,96 Áp dụng công thức (10) Php Php1  U 0, 04 U ' 25     '2 U 0, 25 U Đáp án A Bài 2: Một trạm phát điện xoay chiếu có cơng suất khơng đổi, truyền điện xa với điện áp đưa lên đường dây 200 kv tổn hao điện 30% Biết hệ số công suất đường dây Nếu tăng điện áp truyền tải lên 500 kV tổn hao điện A 12% B 75% C 24% D 4,8% Hướng dẫn Chọn Pcc = P  0,3 P x hp Pcc     Ptt1  0, hp Pcc    Ptt   x Áp dụng công thức (10) Php Php1  U2 x 2002 x     x  0, 048  4,8% '2 U 0,3 500 0,3 Đáp án D Bài 3: Người ta truyền tải dòng điện xoay chiều pha từ nhà máy điện có cơng suất khơng đổi đến nơi tiêu thụ Khi điện áp nhà máy điện kV hiệu suất truyền tải 73% Để hiệu suất truyền tải 97% điện áp nhà máy điện A 24 kV B 54 kV C 16 kV D 18 kV Hướng dẫn Chọn Pcc = P  0,27 P  0,03 hp Pcc    Ptt1  0, 73 hp Pcc    Ptt  0,97 Áp dụng công thức (10) Php Php1  U2 62 0, 03    U '  18 Kv U '2 U '2 0, 27 Đáp án D 13 Bài 4: Xét truyền tải điện đường dây định Nếu điện áp truyền tài điện kV hiệu suất truyền tải 80% Nếu tăng điện áp truyền tải lên kV hiệu suất truyền tải đạt A 95% B 90% C 97% D 32,8% Hướng dẫn: Chọn Pcc = P  0,2 P 1 x hp Pcc    Ptt1  0,8 hp Pcc    Ptt  x Php Áp dụng công thức (10) Php1  U2  x 22    x  0,95  95% Đáp án A U '2 0, 42 Bài 5: Hiệu suất truyền tài điện công suất P từ máy phát đến nơi tiêu thụ 35% Dùng máy biến áp lí tưởng có tỉ số cuộn thứ cấp cuộn sơ cấp N2/N1 = để tăng điện áp truyền tải Hiệu suất truyền tải sau sử dụng máy biến áp U2 N2  5 U1 N1 Hướng dẫn: Theo ra: Chọn Pcc = P 1 x hp Pcc    Ptt  x Php Áp dụng công thức (10) Php1  U12 1 x    x  0,974  97, 4% U2 0, 65 52 2.3.4.3.Dạng 3: Bài toán truyền tải với điện áp nguồn không đổi P (1 H ) P hp 1 cc Phương pháp: Áp dụng sơ đồ: Pcc1   Ptt1  H1Pcc1 P  (1 H ) P hp cc Pcc  Ptt  H Pcc Áp dụng công thức P P2 Php Php1 P  Pcc2 U12 Vì U1 = U2 Pcc21 U 22 1 H hp cc 2 cc nên ta có P  P P   H cc1 hp1 cc1 Bài 1: Điện truyền từ nơi phát đến khu dân cư đường dây pha với hiệu suất truyền tải 90% Nếu công suất sử dụng điện khu dân cư tăng a% giữ nguyên điện áp nơi phát hiệu suất truyền tải điện đường dây 82% Tính a A 24% B 64% C 54% D 6,5% Hướng dẫn: Chọn Pcc1 = Đặt a% =x 14 P  0,1 hp Pcc1   Ptt1  0,9 Pcc  x) 45(1  x) Php  9.0,9.(1 41    Ptt  Ptt1  xPtt1  0,9(1  x) 41 Áp dụng công thức Php Php1 Pcc2 8,1(1  x) 452.(1  x)2 8,1 452      (1  x)  x  64% Pcc1 41.0,1 412 4,1 412 Bài 2: (ĐH − 2013) Điện truyền từ nơi phát đến khu dân cư đường dây pha với hiệu suất truyền tải 90% Coi hao phí điện tỏa nhiệt đường dây không vượt 20% Nếu công suất sử dụng điện khu dân cư tăng 20% giữ nguyên điện áp nơi phát hiệu suất truyền tải điện đường dây là: A 87,7% B 89,2% C 92,8% D 86,5% Hướng dẫn: Chọn Pcc1 = P  0,1 hp Pcc1   Ptt1  0,9 1 H Pcc 1, 08 Php  H 1,08   Ptt  Ptt1  xPtt1  0,9.1,  1, 08 H2 Pcc  H 1, 08    H  H 22  1, 08  1, 08.0,9  0, 08  H  87, 7% Pcc1  H1 H2 Đáp án A 2.3.4.4.Dạng 4: Bài toán truyền tải liên quan đến thay đổi số nguồn phát số hộ dân, động tải tiêu thụ Bài 1: Một nhà máy phát điện gồm tổ máy có công suất P hoạt động đồng thời Điện sản xuất đưa lên đường dây truyền đến nơi tiêu thụ với hiệu suất truyền tải 80% Khi tổ máy ngừng hoạt động hiệu suất truyền tải A 90% B 85% C 75% D 87,5% Hướng dẫn: Chọn P = P  0,8 P  3 x hp Pcc1     Ptt1  80% Pcc1  0,8.4  3, hp Pcc    Ptt  x Áp dụng công thức Php Php1  Pcc2  x 32    x  2,55 Pcc21 0,8 42 Hiệu suất truyền tải có tổ máy hoạt động H2 = 2,55 100%  85% Chọn B 15 Bài 2: Một máy phát điện gồm n tổ máy có cơng suất P Điên sản xuất truyền đến nơi tiêu thụ với hiệu suất H Hỏi cịn tổ máy hiệu suất H’ bao nhiêu, (tính theo n H) A H '  H n B H’ = H C H '  nH  n D H’ = nH Hướng dẫn: Chọn P = P  n (1 H ) P 1 H ' hp Pcc1  n   Ptt1  H Pcc1  nH hp Pcc    Ptt  H ' Áp dụng công thức Php Php1  Pcc2 1 H ' n  H 1    H'  Chọn C Pcc1 (1  H )n n n Bài 3: Bằng đường dây truyền tải pha, điện từ nhà máy phát điện nhỏ có cơng suất khơng đổi đưa đến khu tái định cư Các kỹ sư tính tốn rằng: tăng điện áp truyền 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 dân tiêu thụ điện Điện áp truyền 3U, nhà máy cung cấp đủ điện cho A 164 hộ dân B 324 hộ dân C 252 hộ dân D 180 hộ dân Hướng dẫn Chọn công suất tiêu thụ hộ dân Phộ dân = Chọn công suất Pcc = P Php1  P2 R  P 36 U P   Ptt  36 Php  P2  P 144 4U P   Ptt  144 Php1 Php  U 22 P  36 4  P  180 U1 P  144 Php  P2  Pn P  Ptt  n Php1 Php 9U U 32 P  36 180  36  9    n  164 U1 Pn 180  n Đáp án A: 164 hộ dân Bài 4: Bằng đường dây truyền tải pha, điện từ nhà máy phát điện có công suất không đổi truyền đến nơi tiêu thụ khu chung cư người ta thấy tăng điện áp nơi phát từ U lên 2U số hộ dân có đủ điện để thiêu thụ tăng từ 80 lên 95 hộ Biết có hao phí đường truyền đáng kể hộ dân tiêu thụ điện nhau.nếu thay sợi dây sợi siêu dẫn để tải điện số hộ dân có đủ điện tiêu thụ 16 A.100 B.110 C.160 D.175 Hướng dẫn: Chọn công suất tiêu thụ hộ dân Phộ dân = Chọn công suất Pcc = P Php1  P2 R  P 80 U2 P   Ptt  80 Php  P2  P 95 P   Ptt  95 Php1 Php  4U U 22 P  80 4  P  100 U1 P  95 Nếu dùng dây siêu dẫn P = Ptt=n =100 Đáp án A Bài 5: Một trạm hạ áp cấp điện cho nông trại để thắp sáng sưởi ấm vật ni bóng đèn sợi đốt loại, mắc song song, có hiệu điện định mức 220 V Ở nhiệt độ thường người ta cần bật sáng 400 bóng đèn hoạt động định mức Khi nhiệt độ hạ xuống thấp người ta phải bật sáng 960 bóng, lúc đèn đạt 81% công suất định mức Coi điện trở bóng đèn khơng đổi điện trở dây nối đáng kể đoạn từ máy hạ áp đến ổ cắm điện bóng đèn Điện áp hiệu dụng cuộn thứ cấp máy hạ áp A 225 V B 231 V C 235 V D 239 V Hướng dẫn Gọi điện áp sau máy biến áp U ta có U12 Pcc1  UI1   Ptt1  U1 I1  400  400 Pd Rd Pphp1 U U1  I1R  400 R U U1 Rd Pcc U 22  UI   Ptt  U I  960  960 Pd' Rd Php U U  I R 960 R U U Rd U 22 Pd' Rd U 22  0,81    U  0,9.U1  198 V Ta có U U1 Pd Rd I 960U / Rd 960U U U  U      U  239V I1 400U1 / R d 400U1 U1 U  U1 Chọn D Bài 6: Tại điểm M có máy phát điện xoay chiều pha có cơng suất phát điện hiệu điện hiệu dụng hai cực máy phát không đổi Nối hai cực máy phát với trạm tăng áp có hệ số tăng áp k đặt Từ máy tăng áp điện đưa lên dây tải cung cấp cho xưởng khí cách xa điểm M Xưởng khí có máy tiện loại công suất hoạt động Khi hệ số k = xưởng khí có tối đa 120 máy tiện hoạt động Khi hệ số k = xưởng khí có tối đa 125 máy tiện 17 hoạt động Do xảy cố trạm tăng áp người ta phải nối trực tiếp dây tải điện vào hai cực máy phát điện Khi xưởng khí cho tối đa máy tiện hoạt động Coi có hao phí dây tải điện đáng kể Điện áp dịng điện dây tải điện ln pha A 93 B 112 C D 108 Giải: Gọi P công suất máy phát điện công suất sau máy biến áp U hiệu điện hiệu dụng hai cực máy phát điện P0 công suất máy tiện Chọn P0 = R điện trở đường dây tải điện - Khi k = điện áp đưa lên đường dây 2U ta có Php1  P2 R 4U P  Ptt1  120 P0  120 - Khi k = điện áp đưa lên đường dây 3U ta có Php  P2 R 9U P  Ptt  125P0  125 - Khi không dùng máy biến áp điện áp đưa lên đường dây U ta có Php  P2 R U2 P   Ptt  x Php1 P  120 Ta có: P   P  125  P  129 hp P P  120 129  120 hp1 Ta có: P   P  x  129  x  x  93 hp Đáp án A 2.4 Hiệu 2.4.1 Hiệu hoạt động giáo dc ca nh trng - Trong trình dạy học sinh thử nghiệm phương pháp sáng kiến lớp 12 trường THPT Thọ Xuân Trong đó, nhóm giao làm việc theo phương pháp truyền thống nhóm áp dụng sáng kiến theo phương pháp chuẩn hóa sử dụng sơ đồ tư duy, kết thu được: + Ở nhóm 2, tơi áp dụng sáng kiến theo cách trình bày Kết cho thấy: Đa số học sinh hứng thú với nội dung dạy, quan trọng hình thành cho học sinh số kỹ nhận thức, xử lí thơng tin, đưa định, tìm kiếm hỗ trợ,… Từ đó, điều chỉnh hành vi để trở nên học sinh khiêm tốn biết xử lí tình huống, tốn cụ thể thực tiễn Nhưng thấy quan trọng đa số em bắt đầu hình thành lối tư nhìn nhận vấn đề cách đa chiều, tồn diện Điều thể rõ viết truyền tải điện + Ở nhóm 1, không áp dụng sáng kiến này, thấy, em học sinh hứng thú với nội dung học, cách tư học sinh vấn đề sống, học mơn học khác khơng tồn diện Nhất là, thực hành, em khơng có cách nhìn toàn diện, đánh giá đa chiều 18 vấn đề nêu Kết thực vấn đề chậm, không đem lại hiệu thi trắc nghiệm - Kết kiểm tra lần theo lối tư duy, xử lí tình thực tiễn 40 học sinh lớp 12C lý hai phương pháp thăm dò ý kiến học sinh học lớp sau: Tổng số HS lớp (40) 20HS (Nhóm khơng áp dụng SK) 20HS (Nhóm áp dụng SK) Thăm dị học Tỉ lệ Tỉ lệ Tỉ lệ khá, yếu, Thích, Hiểu Bình TB giỏi dễ nhớ thường 6/20 12/20 2/20 14/20 6/20 Không hứng thú 3/20 4/20 10/20 3/20 12/20 8/20 0 - Đánh giá: Kết chưa cao điều cho thấy em có hứng thú với phương pháp hiệu phương pháp, thân giáo viên đạt mục tiêu vừa giảng dạy toán truyền tải điện năng, vừa lồng ghép giáo dục kỹ năng, vừa liên hệ mở rộng định hướng lối tư cho học sinh Hơn hết, hình thành học sinh bước đầu kỹ để xử lí tình thực tiễn 2.4.2 Đối với thân, đồng nghiệp nhà trường - Bản thân tơi nhận thấy đúc rút sáng kiến hữu ích việc phân dạng, lựa chọn phương pháp cách tư sơ đồ truyền tải cho học sinh, bước đầu hình thành kỹ cho học sinh trường THPT Thọ Xuân 5, cách nhìn nhận, đánh giá em vấn đề thực tiễn - Với đồng nghiệp nhà trường, sáng kiến tơi trình bày, thực nghiệm trước tổ số giáo viên cốt cán khác nhà trường Kết quả, đồng chí đánh giá cao sáng tạo phương pháp cách tư sơ đồ truyền tải mục đích giáo dục hiệu sau tiết dạy - Với nhà trường: Tơi tích cực áp dụng sáng kiến cho lớp dạy tiếp tục rút kinh nghiệm cho năm để hoàn thiện sáng kiến áp dụng phổ biến nhà trường Tuy nhiên, hiệu ban đầu thấy được, sáng kiến tơi giúp đồng nghiệp có thêm phương pháp, cách tiếp cận khác việc tìm hiểu tốn truyền tải điện Kết luận, kiến nghị 3.1 Kết luận 19 Với kết đạt trình dạy học phần điện xoay chiều toán truyền tải điện , thấy việc hướng dẫn giúp học sinh hiểu vận dụng suy luận nhanh sơ đồ truyền tải góp phần nâng cao hiệu việc dạy học đồng thời giúp học sinh đạt kết cao kì thi kì thi tốt nghiệp Thực tế trình dạy học tơi thấy hiệu việc 3.2 Kiến nghị Sở GD ĐT cần quan tâm việc xây dựng chuyên đề, đề tài khoa học sáng kiến kinh nghiệm chuyên sâu môn học, đầu tư sở vật chất nhiều cho trường thiết bị dạy học để thuận tiện cho việc nghiên cứu khoa học giáo viên, giúp người giáo viên nâng cao kiến thức nâng cao chất lượng dạy XÁC NHẬN CỦA THỦ TRƯỞNG ĐƠN VỊ Thọ Xuân, ngày 18 tháng năm 2022 Tôi xin cam đoan SKKN viết, không chép nội dung người khác Người cam kết Hoàng Văn Dũng 20 MỤC LỤC Trang Mở đầu 1.1 Lý 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 2 Nội dung sáng kiến kinh nghiệm 2.1 Cơ sở lý luận 2.2 Thực trạng vấn đề 2.3 Các giải pháp 2.3.1 Các công thức cần sử dụng toán truyền tải điện 2.3.2 Các hệ rút từ mối quan hệ 2.3.3 Phương pháp giải cụ thể 2.3.4 Vận dụng 2.3.4.1.Dạng 1: Bài toán truyền tải với công suất nơi tiêu thụ không đổi 2.3.4.2.Dạng 2: Bài tốn truyền tải với cơng suất cung cấp khơng đổi 10 2.3.4.3.Dạng 3: Bài toán truyền tải với điện áp nguồn khơng đổi 11 2.3.4.4.Dạng 3: Bài tốn truyền tải liên quan đến thay đổi số nguồn 14 phát, số hộ dân, động cơ, nơi tiêu thụ 2.4 Hiệu 17 2.4.1 Hiệu hoạt động giáo dục nhà trường 17 2.4.2 Đối với thân, đồng nghiệp nhà trường 18 Kết luận, kiến nghị 18 3.1 Kết luận 18 3.2 Kiến nghị 19 21 ... hiệu Đó lí chọn đề tài ? ?Kinh nghiệm hướng dẫn học sinh lớp 12 trường THPT Thọ Xuân giải số toán nâng cao phần ? ?truyền tải điện năng? ?? phương pháp chuẩn hóa sơ đồ truyền tải ” 1.2 Mục đích nghiên... dạy học phần điện xoay chiều toán truyền tải điện , thấy việc hướng dẫn giúp học sinh hiểu vận dụng suy luận nhanh sơ đồ truyền tải góp phần nâng cao hiệu việc dạy học đồng thời giúp học sinh. .. Học sinh trường THPT Thọ Xuân + Các dạng tập truyền tải điện 1.4 Phương pháp nghiên cứu Nghiên cứu dạng tập truyền tải điện chương trình Vật lý 12 bản, nâng cao tài liệu tham khảo dành cho học sinh