Đang tải... (xem toàn văn)
Giải pháp giải các bài toán dịch chuyển vật ảnh thấu kính chương trình vật lí 11 THPT SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ TRƯỜNG THPT BA ĐÌNH SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM ĐƠN GIẢN HÓA BÀI TOÁN TRUYỀN TẢI ĐIỆN N[.]
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ TRƯỜNG THPT BA ĐÌNH SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM ĐƠN GIẢN HĨA BÀI TOÁN TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG VẬT LÝ 12 BẰNG PHƯƠNG PHÁP CHIA CỘT Người thực hiện: Nguyễn Thị Ngoan Chức vụ: Giáo viên SKKN thuộc mơn: Vật Lý THANH HỐ NĂM 2021 MỤC LỤC 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……………………………………… … NỘI DUNG SÁNG KIẾN 2.1 Cơ sở lí luận…………………………………………………………… 2.2 Thực trạng vấn đề nghiên cứu…………………………………………… 2.3 Giải pháp giải vấn đề………………………… ……… 2.3.1 Phương pháp cột…………………………………………………… 2.3.2 Phương pháp cột… ………………………………………………… 2.3.3 Phương pháp cột…………………………………………………… 2.4 Hiệu SKKN ……………………….…………………………… KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ 3.1 Kết luận………… ……………………………………………………… 3.2 Kiến nghị…………………………….…………………………………… TÀI LIỆU THAM KHẢO DANH MỤCSÁNG KIẾN ĐƯỢC HỘI ĐỒNG XẾP LOẠI PHỤ LỤC 1 2 2 4 11 14 18 19 19 MỞ ĐẦU 1.1 Lí chọn đề tài Bài tốn truyền tải điện chương trình thi trung học phổ thơng quốc gia tốn khó kể với đối tượng học sinh khá, giỏi.Với em học lực trung bình yếu gần em bỏ qua này.Tuy nhiên, tài liệu tham khảo viết toán truyền tải điện giải theo phương pháp thiết lập phương trình liên hệ, sau giải phương trình thiết lập để đến kết Cách làm phù hợp cho đối tượng tư tốt có nhiều đại lượng tốn cơng suất nơi phát, cơng suất hao phí, cơng suất nơi tiêu thụ, điện áp nơi phát, điện áp nơi tiêu thụ, điện áp đường dây… Các em khó xác định phương trình cần thiết lập, nhiều em thiết lập phương trình đến xử lí phương trình khơng làm nhiều ẩn số Các sáng kiến kinh nghiệm viết phương pháp giải cho tốn cịn Tơi có đọc tìm hiểu tài liệu,các sáng kiến nhiều tác giả Trong tơi tâm đắc sáng kiến kinh nghiệm tác giả Hà Thị Lý trường THPT Lê Hồng Phong – Thanh Hóa với tên đề tài :“Sử dụng phương pháp cột, cột để giải nhanh tốn truyền tải điện năng”năm học 20192020.Tơi có sử dụng đề tài để áp dụng với học sinh lớp dạy trường THPT Ba Đình thấy đề tài cịn số hạn chế sau: + Đề tài chưa nêu dấu hiệu nhận biết giải toán cách chia cột, chia cột + Đưa bảng cột mà khơng nêu trình tự tính cột trước, cột sau + Sử dụng cột cột khơng thể giải tốn truyền tải điện có hệ số cơng suất khác Với mong muốn tìm phương pháp ưu việt có tính thống chung cho nhiều toán truyền tải điện năng, giúp học sinh kể học sinh trung bình- yếu làm được, tơi kế thừa phát triển đề tài tác giả Hà Thị Lý thành “ Đơn giản hóa tốn truyền tải điện vật lý 12 phương pháp chia cột’’làm đề tài nghiên cứu 1.2 Mục đích nghiên cứu Việc nghiên cứu đề tài nhằm cung cấp cho học sinh phương pháp giải cho tốn truyền tải điện phương pháp chia cột để làm đơn giản toán truyền tải điện tạo điều kiệntiếp cận nhiều đối tượng học sinh cịn tiết thời gian q trình thi THPT Quốc Gia thi Học Sinh Giỏi theo hình thức trắc nghiệm tới áp dụng tỉnh Thanh Hóa 1.3 Đối tượng nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu đề tài phương pháp giải toán truyền tải điện vật lý 12 1.4 Phương pháp nghiên cứu Để thực đề tài này, sử dụng phương pháp sau: - Phương pháp chính: Nghiên cứu, thực nghiệm + Phương pháp nghiên cứu xây dựng sở lý thuyết + Điều tra khảo sát thực tế, thu thập thông tin vận dụng phương pháp chia cột cho lớp thực nghiệm 12A, 12K lớp đối chứng 12G, 12E trường THPT Ba Đình – Nga Sơn – Thanh Hóa - Phương pháp thống kê, xử lý số liệu: tổng hợp, so sánh đưa kết luận sở thơng tin số liệu có 1.5 Điểm sáng kiến + Sáng kiến nêu dấu hiệu nhận biết giải toán cách chia cột, chia cột, bổ sung thêm cột từ giúp học sinh định hướng phương pháp làm + Phần phương phải giải tơi nêu trình tự tính tốn cột trước, cột sau giúp học sinh dễ tới kết + Với tốn có hệ số công suất khác đưa thêm cách giải cột để học sinh áp dụng + Ngoài cung cấp thêm hệ thống tập phong phú phục vụ trình rèn luyện học sinh giúp em làm thành thục ( tơi có trình bày thêm ví dụ hệ thống tập phần phụ lục ) NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM 2.1 Cơ sở lí luận Sơ đồ truyền tải: Điện phát từ nhà máy phát điện, truyền đến nơi tiêu thụ đường dây có điện trở tổng cộng R Nhà máy điện R/2 Nơi tiêu thụ R/2 P Ptt - Công suất điện truyền là: P=U I cosϕ ΔP= ΔU I =I R= - Cơng suất hao phí đường dây là: - Công suất nơi tiêu thụ: Ptt =P−ΔP=U tt I cos ϕtt - Liên hệ công suất điện áp nơi phát nơi tiêu thụ: P2 R U cos2 ϕ P= ΔP+Ptt cos ϕ=1 thì: U =ΔU +U tt cos ϕ≠1 thì: U =ΔU ∠ 0+U tt ∠ ϕtt Đây tổng hợp dao động ta xử lý nhanh máy tính tính theo cơng thức tổng hợp dao động: U =√ ΔU +U 2tt +2 ΔU U tt cos ϕ tt H= Ptt P 100 %= P−ΔP 100 % P - Hiệu suất trình truyền tải: - Để giảm cơng suất hao phí đường dâycó hai phương án giảm P: + Phương án :Giảm R R= ρl S nên giảm R cần tăng tiết diện S dây dẫn: tốn Do + Phương án :Tăng U Tăng giảm U đơn giản sử dụng máy biến áp: máy biến áp sử dụng để tăng áp trước truyền hạ áp nơi nhận - Khi có máy biếp áp sơ đồ truyền tải là: P Ptt P Nhà máy điện Máy tăng áp I P I R Máy hạ áp R/2 U U I R U Ptt Nơi tiêu thụ Utt Utt 2.2 Thực trạng vấn đề trước áp dụng SKKN Thực tế dạy toán truyền tải điện lớp 12A, 12K, 12G, 12E trường THPT Ba Đình, qua khảo sát thu kết sau: - Học sinh làm tập dễ có sẵn cơng thức áp dụng, tập khó khảo sát với lớp đối chứng 12G, 12E thu kết bảng sau Điểm Đối tượng Lớp Sĩ Số Đối chứng 12G 48 > 3.5 3.5 > 5 > 6.5 6.5 > 8.0 8.0 - 10 SL % SL % SL % SL % SL % 13 27, 17 35,4 12 25 10,4 2,1 12 26,7 15 33,3 8,9 0 Đối chứng 12E 45 14 31, - Qua bảng số liệu ta thấy số học sinh không làm chiếm đa số, số có làm làm sai số lượng học sinh làm - Nguyên nhân thực trạng học sinh hay mắc phải lỗi sau: + Học sinh đọc đề không định hướng cách làm nản chí khơng làm + Học sinh khơng thiết lập phương trình liên hệ đại lượng nơi phát, nơi nhận, hao phí đường dây nhiều mối liên hệ rõ + Một số học sinh thiết lập phương trình lúng túng việc giải kết có q nhiều ẩn số Bài toán trở nên mơ hồ rắc rối + Một số học sinh giải kết biến đổi nặng mặt toán học, nhiều thời gian để tính tốn khơng phù hợp với hình thức thi trắc nghiệm 2.3 Giải vấn đề 2.3.1 Phương pháp cột - Dấu hiệu nhận biết toán giải theo cách chia cột : Thường áp dụng cho tốn truyền tải điện khơng liên quan đến máy biến áp với hệ số công suất cos ϕ=1 - Trình tự cách làm: Loại 1: Công suất truyền P không đổi Phương pháp giải: + Bước 1: Chia kiện toán theo cột gồm: công suất nguồn phát P, công suất nơi tiêu thụ Ptt, hao phí đường dây,hiệu điện nơi phát U Ptt P ΔP U + Bước 2: Điền thông tin vào cột treo thứ tự: - Hàng chọn P1=100 để giá trị P= const, Dựa vào hiệu suất H tính Ptt1và ΔP , U1 - Hàng chọn P2= P1=100 để P2= P1=const, Dựa vào hiệu suất H2 tính Ptt2và ΔP , U2 + Bước3: Lập tỉ số ( ) ΔP1 U = ΔP U + Bước 4: Tìm kiện mà đề yêu cầu Ví dụ 1: Điện trạm phát điện ruyền điện áp kV,hiệu suất trình truyền tải H= 60% Muốn hiệu suất trình truyền tải tăng đến 97,5% ta phải thay đổi hiệu điện truyền nào? Cho công suất truyền không đổi * Cách giải thông thường : H =60 % ⇒ ΔP1 =40 %P ⇒ P R P R =40 %P ⇒ =0,4 (1 ) U cos ϕ U cos2 ϕ H =97 , % ⇒ ΔP2 =2,5 %P ⇒ P R P.R =2,5 %P ⇒ =0 , 025 ( ) U cos ϕ U cos2 ϕ 2 Lập tỉ số (1) (2) ⇒ U U 22 = 12 0,4 ⇒U ' =8 KV , 025 * Cách giải chia cột: Bài toán cho hiệu suất nên chọn P= 100 để dễ tính Ptt, ΔP P Ptt ΔP U 100 100 60 97,5 40 2,5 U =2 ( ) ( ) U =? 2 ΔP1 U U2 40 P R = ⇒ = ⇒ U =8 KV ΔP= 2 ΔP U 2 U cos ϕ nên Ta có: Ví dụ 2: Điện từ trạm phát điện đưa đến khu tái định cư đường dây truyền tải pha Cho biết, điện áp đầu truyền tăng từ U lên 2U số hộ dân trạm cung cấp đủ điện tăng từ 114 lên 150.Cho tính đến hao phí đường dây, công suất tiêu thụ điện hộ dân nhau, công suất trạm phát không đổi hệ số công suất trường hợp nhau.Tính số hộ dân mà trạm phát cung cấp đủ điện điện áp truyền 4U * Cách giải thông thường: P R ΔP= 2 U cos ϕ - Cơng suất hao phí đường dây - Công suất lúc đầu điện áp U: 2 P R P R P1 = 2 +Ptt = 2 +114 P0 U cos ϕ U cos ϕ - Công suất lúc sau điện áp 2U: 2 P R P R P2 = + Ptt = +150 P 2 (2U ) cos ϕ U cos2 ϕ - Do công suất nguồn truyền không đổi nên: P1=P2 2 2 P R P R P R P R +114 P0 = +150 P ⇒ =36 P ⇒ 2 =48 P0 2 2 2 U cos ϕ U cos ϕ U cos ϕ U cos ϕ Thay vào P1 ta được: P1=P2=162 P0 Khi điện áp tăng lên 4U P R 48 + P = P +nP0 =162 P0 ⇒ n=159 tt 16 16 U cos2 ϕ * Cách giải chia cột: Bài tốn khơng cho hiệu suất nên để P= const Chọn công suất nơi tiêu thụ hộ dân Ta có bảng sau: P= Ta có: P= ΔP+114 = P Ptt ΔP P P P 114 150 ΔP ΔP / ΔP / 16 n U U 2U 4U ΔP ΔP + 150= +n 16 ⇒ ΔP=48⇒ n=159 Loại 2: Công suất tiêu thụ Ptt không đổi Phương pháp giải: + Bước 1: Chia kiện toán theo cột gồm: công suất nơi tiêu thụ Ptt, công suất nguồn phát P, hao phí đường dây,hiệu điện nơi phát U Ptt P ΔP U + Bước 2: Điền thông tin vào cột treo thứ tự: - Hàng 1: chọn Ptt =100 số xác định a mà chia cho hiệu suất ta trịn số, dựa vào hiệu suất H1 tính P1và ΔP , U1 - Hàng 2: chọn Ptt2= Ptt1=100 a, dựa vào hiệu suất H2 tính P2và ΔP , U ( )( ) ΔP1 P1 U = ΔP P2 U1 + Bước 3: lập tỉ số: + Bước 4: Tìm kiện mà đề yêu cầu Ví dụ 1:Điệnnăngởmột trạmphátđiện đượctruyềnđidướiđiệnáp2 kV,hiệusuất trongqtrìnhtruyềntảilà H= 60%.Đểhiệusuấttrongqtrìnhtruyềntảităngđến 97,5%mà cơng suất truyền đến nơi tiêu thụ khơng đổi thìtaphải thay đổi hiệu điện truyền nào? * Cách giải thông thường : Gọi công suất nơi tiêu thụ Ptt ( không đổi ) H =60 % ⇒ P1 = P R Ptt 2 = Ptt ⇒ ΔP 1=P1 −Ptt = P tt ⇒ ΔP = = Ptt 0,6 3 U cos ϕ H =97 , % ⇒ P2 = P 2.R Ptt 40 1 = P tt ⇒ ΔP = P2 −P tt = Ptt ⇒ ΔP2 = = Ptt , 975 39 39 U cos ϕ 39 ⇒ ΔP P U 2 /3 5/ = ⇒ = ΔP P U /39 40/ 39 ( ) ( )( ) U2 ⇒ U =6 , 28 KV * Cách giải chia cột: Vì Ptt khơng đổi nên chọn P = 60 ta có: P Ptt 60 60 100 800/13 ( )( ) 2 ( ΔP U 40 20/13 U =2 ΔP1 P1 U2 40 100 = ⇒ = ΔP P2 U1 20/ 13 800 /13 )( ) U =? U2 ⇒ U =6 , 28 KV Ta có: Ví dụ 2: 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 khơng thay đổi điện áp hiệu dụng đưa lên hai đầu đường dây bao nhiêu? * Cách giải thông thường : Gọi công suất nơi tiêu thụ Ptt ( không đổi ) H =60 % ⇒ P1 = P R Ptt 2 = Ptt ⇒ ΔP 1=P1 −Ptt = P tt ⇒ ΔP = = Ptt 0,6 3 U cos ϕ H =90 % ⇒ P 2= P 2.R Ptt 10 1 = Ptt ⇒ ΔP 2= P 2− Ptt = Ptt ⇒ ΔP2 = = Ptt 0,9 9 U cos ϕ ⇒ ΔP P U 2/3 5/ = ⇒ = ΔP P U / 10 / ( ) ( )( ) U2 ⇒ U =359 ,3 KV * Cách giải chia cột: Vì Ptt khơng đổi nên chọn P = 60 ta có: Ptt P ΔP 60 60 100 200/3 40 20/3 ( )( ) Ta có: ( ΔP1 P1 U2 40 100 = ⇒ = ΔP P2 U1 20/ 200 /3 U U =220 U =? ) ( ) ⇒U =359 , KV U2 220 2 Loại 3: Hiệu điện nơi phát không đổi + Bước 1: Chia kiện toán theo cột gồm: cơng suất nguồn phát P, hao phí đường dây, công suất nơi tiêu thụ Ptt, hiệu điện nơi phát U Ptt P ΔP U + Bước 2: Điền thông tin vào cột treo thứ tự: - Hàng 1: chọn P=100 số xác định a Dựa vào hiệu suất H1 tính P1 ΔP - Hàng 2: Dựa vào hiệu suất H2 tính Ptt2, P2 ΔP ( ) ΔP1 P1 = ΔP P2 Bước 3: Lập tỉ số: Bước4 :Tìm kiện đề yêu cầu H =0,8 ⇒¿ { Ptt =0,8 P1 ¿ ¿ ¿ ¿ ¿ H 2=0,9⇒¿ { Ptt 2=0,9 P ¿ ¿¿màP tt =4 ⇒ ΔU = ΔU tt2 = Utt1 Tương tự ta tính U ⇒ U tt 0,8 ΔU = 0,9 ⇒U tt 2=7,5(V ) 0,1 √ U = U 2tt + ( ΔU ) +2U tt ΔU cos ϕ tt =8 , 043(V ) n= U2 U1 = ΔP1 ⇒ ΔP =9 ΔP ⇒ ΔU =9 ΔU U2 2 U U tt tt I , 043 =1, 38 √34 * Giải phương pháp cột: Hướng dẫn học sinh theo trình tự sau: Hàng 1: Cho P =72, P1 =Ptt /0,8=72/0,8=90 , ΔP =90−72=18 , chọn ΔU =1V tt1 U tt = Ptt ΔU 72 1,5 =5 ⇒U =ΔU ∠0+U tt ∠ ϕ=1∠ 0+5 ∠ arccos0,8=√ 34 ΔP1 cos ϕ 18 0,8 = ΔU Hàng 2: Cho Ptt2=72, P2 =72/0,9=80 , ΔP =80−72=8 , ΔU U tt = = √ ΔP2 ⇒ ΔU = V ΔP1 P tt ΔU 72 /3 = =7,5 ⇒U =ΔU ∠ 0+U tt ∠ ϕ= ∠ 0+7,5 ∠arccos 0,8=8 , 043 ΔP cos ϕ 0,8 Kết thu bảng: Ptt P 72 90 72 80 ΔP ΔU 18 2/3 n= Utt 7,5 11,25 U 8,75 12,06 U 12 , 06 = =1 , 38 U ,75 Ví dụ 3: Điện truyền từ trạm phát điện A đến nơi tiêu thụ B đường dây tải điện pha Ban đầu hiệu suất truyền tải 80% Cho công suất truyền không đổi hệ số công suất nơi tiêu thụ 0,8 Nếu nhu cầu tiêu thụ điện B tăng lên 20% cần tăng điện áp truyền A lên lần so với ban đầu A 2,06 B 2,16 C 2,36 D 2,46 * Cách giải thơng thường tt Chuẩn hóa chọn ΔU =1 U U H =0,8⇒¿ { Ptt 1=0,8 P ¿ ¿¿ tt 1 U Để hiệu suất tăng 20% so với ban đầu Ptt =1,2 Ptt =1,2 0,8 P=0 , 96 P=P−ΔP ⇒ ΔP 2=0 , 04 P mà ΔP =0,2 P nên ΔP =5 ΔP2 ⇒ ΔU =√ ΔU Ptt =0,8 P=0,8 ΔP 0,2 Chọn ΔU =1⇒ ΔU =√ (V) Ta có ⇒U tt1 I cos ϕ=4 ΔU I ⇒ U tt 0,8=4 √ ⇒U tt1 =5 √ (V) √ U = U 2tt + ( ΔU ) +2 U tt ΔU cos ϕ tt =√ 170 Ptt =0 , 96 P=0 , 96 √ ΔP2 ,04 (V) =4 ΔP U2 2 U I U tt tt 2 ⇒U =30 =24 ΔP ⇒U tt I cosϕ=24 ΔU I ⇒U tt 0,8=24 tt 2 U = U 2tt + ( ΔU ) +2U tt ΔU cosϕ tt =√ 949V n= U2 U1 = √ 949 =2 ,36 √170 * Giải phương pháp cột: Hàng 1: Cho P=100, Ptt =H P1 =0,8 100=80 , ΔP =20 , chọn ΔU =√ , U tt = Ptt ΔU 80 √ =5 √5 ⇒ U 1= ΔU ∠ 0+U tt1 ∠ ϕ= √ ∠ 0+5 √ ∠ arccos 0,8=√ 170 ΔP1 cos ϕ 20 0,8 = ΔU Hàng 2: Cho P=100, Ptt =1,2 80=96 , ΔP =4 , ΔU U tt = = √ ΔP2 ΔP1 ⇒ ΔU =1V P tt2 ΔU 96 = =30 ⇒U 2= ΔU ∠ 0+U tt ∠ ϕ=1 ∠ 0+30 ∠arccos 0,8=√ 949 ΔP cos ϕ 0,8 P ΔP ΔU U Ptt U tt 100 80 20 √5 100 96 n= U2 U1 =√ 949 =2 ,36 √170 5√ 30 √ 170 √ 949 I