Giáo án vật lý 12 tiết 29 RT15

 Giáo án Vật lí 12  Biên soạn : Nguyễn Văn Khai - Trường THPT Cầu Quan  Trang Bài 16 TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG – MÁY BIẾN THẾ Tiết 29-Tuần 15 Ngày 16/9/2010 I MỤC TIÊU : Viết biểu thức điện hao phí đường dây tải điện, từ suy giải pháp giảm điện hao phí đường dây tải điện, tăng áp biện pháp triệt để hiệu Phát biểu định nghĩa, nêu cấu tạo ngun tắc làm việc máy biến áp Viết hệ thức điện áp cuộn thứ cấp cuộn sơ cấp máy biến áp Viết biểu thức I cuộn thứ cấp cuộn sơ cấp máy biến áp II CHUẨN BỊ Giáo viên: Thí nghiệm tìm tính chất, hệ thức máy biến áp (loại dùng cho HS) Học sinh: Ơn lại suất điện động cảm ứng, vật liệu từ III HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC Hoạt động 1:Ổn định lớp Hoạt động : Kiểm tra cũ -Cơng suất điện tiêu thụ mạch điện xoay chiều phụ thuộc vào đại lượng ? -Viết biểu thức tính hệ số cơng suất mạch điện RLC nối tiếp ? Hoạt động : Tìm hiểu tốn truyền tải điện xa Hoạt động GV Hoạt động HS Kiến thức - Người ta sử dụng điện khắp - HS ghi nhận nhu cầu việc I Bài tốn truyền tải điện nơi, sản xuất điện truyền tải điện xa xa quy mơ lớn, vài địa điểm - Cơng suất phát từ nhà máy: - Điện phải tiêu thụ Pphát = UphátI sản xuất Vì ln ln có nhu cầu I cường độ dòng điện hiệu truyển tải điện với số lượng lớn, dụng đường dây xa tới hàng trăm, hàng nghìn kilơmet - Cơng suất hao phí toả nhiệt - Cơng suất phát điện nhà máy ? Pphát = UphátI đường dây: 2 - Gọi điện trở dây R → cơng suất Pphát Pphát r R 2 2 Php = rI = R = Pphát hao phí toả nhiệt đường dây? Php = RI = R = Pphát 2 Uphát U phát U phát U phát - Pphát hồn tồn xác định → muốn giảm Php ta phải làm gì? - Giảm R (khơng thực tế) tăng → Muốn giảm Php ta phải giảm R Uphát (tăng Uphát 10 lần Php giảm (khơng thực tế) tăng Uphát ( hiệu quả) 100 lần) có hiệu rõ rệt - Tại muốn giảm R, lại phải tăng S tăng khối lượng đồng? → Muốn giải tốn truyền tải điện xa ta cần phải làm gì? - Vì R = ρ Hoạt động4: Tìm hiểu máy biến áp Hoạt động GV - Máy biến áp thiết bị dùng để làm gì? - Y/c HS đọc Sgk để tìm hiểu cấu tạo máy biến áp - Bộ phận khung sắt non có pha silic gọi lõi biến áp, với hai cuộn dây có điện trở nhỏ độ tự cảm quấn hai cạnh đối diện khung - Cuộn D1 có N1 vòng nối với nguồn phát điện → cuộn sơ cấp - Cuộn D2 có N2 vòng nối sở tiêu thụ điện → cuộn thứ cấp - Nguồn phát tạo điện áp xoay chiều tần số f hai đầu cuộn sơ cấp → có tượng mạch? - Do cấu tạo đường sức từ dòng sơ cấp gây qua cuộn thứ cấp, nói cách khác từ thơng qua vòng dây hai cuộn → Từ thơng qua cuộn sơ cấp thứ cấp có biểu thức nào? - Từ thơng qua cuộn thứ cấp biến thiên l S - Lúc “đưa” điện lên đường dây truyền tải → tăng điện áp Tới nơi tiêu thụ → giảm điện áp Hoạt động HS - Biến đổi điện áp (xoay chiều) - HS đọc Sgk nêu cấu tạo máy biến áp - Lõi biến áp gồm nhiều sắt mỏng ghép cách điện với để tránh dòng Fu-cơ tăng cường từ thơng qua mạch - Số vòng dây hai cuộn phải khác nhau, tuỳ thuộc nhiệm vụ máy mà N1 > N2 ngược lại - Dòng điện xoay chiều cuộn sơ cấp gây biến thiên từ thơng hai cuộn Φ1 = N1Φ0 Φ2 = N2Φ0 - Theo định luật cảm ứng điện từ, cuộn thứ cấp xuất suất điện động cảm ứng - Kết luận: Trong q trình truyền tải điện năng, phải sử dụng thiết bị biến đổi điện áp Kiến thức II Máy biến áp : Là thiết bị có khả biến đổi điện áp xoay chiều Cấu tạo ngun tắc máy biến áp a Cấu tạo: (Sgk) b Ngun tắc hoạt động - Đặt điện áp xoay chiều tần số f hai đầu cuộn sơ cấp Nó gây biến thiên từ thơng hai cuộn - Gọi từ thơng là: Φ0 = Φmcosωt - Từ thơng qua cuộn sơ cấp thứ cấp: Φ1 = N1Φmcosωt  Giáo án Vật lí 12  Biên soạn : Nguyễn Văn Khai - Trường THPT Cầu Quan  Trang tuần hồn → có tượng xảy cuộn thứ cấp? - Ở hai đầu cuộn thứ cấp có điện áp biến thiên tuần hồn với tần số góc ω → - Dựa vào tượng cảm ứng điện từ mạch thứ cấp kín → I biến thiên tuần hồn với tần số f → Tóm lại, ngun tắc hoạt động máy biến áp gì? Hoạt động : Khảo sát thực nghiệm máy biến áp Hoạt động GV Hoạt động HS - Giới thiệu máy biến áp vẽ sơ đồ - HS tiến hành thực nghiệm khảo sát ghi nhận kết A1 ~ A2 V1 K V2 R Φ2 = N2Φmcosωt - Trong cuộn thứ cấp xuất suất điện động cảm ứng e2: e2 = − dΦ = N2ωΦ msinωt dt - Vậy, ngun tắc hoạt động máy biến áp dựa vào tượng cảm ứng điện từ Kiến thức Khảo sát thực nghiệm máy biến áp a Thí ghiệm 1: Khố K ngắt (chế độ khơng tải) I2 = - Hai tỉ số - Thí nghiệm 1, ta khảo sát xem chế độ khơng tải tiêu thụ điện máy biến áp nào, mối liên hệ điện áp đặt vào số vòng dây cuộn dựa vào số liệu đo dụng cụ đo - Nếu N2 U2 >1→ nào? N1 U1 - Khi mạch thứ cấp ngắt (I = 0), ta thay đổi U1 → I1 thay đổi nào? - Thí nghiệm 1: Khố K đóng (chế độ có tải) Trong thí nghiệm ta khảo sát để xem giá trị I, U, N cuộn dây liên hệ với nào? - I2 khơng vượt q giá trị chuẩn để khơng q nóng toả nhiệt (thường khơng q 55oC) → máy biến áp làm việc bình thường - Trong hệ thức bên gần với sai số 10% - Theo định nghĩa, hiệu suất máy biến áp tỉ số (tính %): cô ng suấ t tiê u thụở mạch thứcấ p cô ng suấ t đưa o ởmạch sơ cấ p - HS ghi kết từ thực nghiệm, xử lí số liệu nêu nhận xét N2 U2 ln nhau: N1 U1 N2 U2 = N1 U1 N2 U2 > 1: máy tăng áp > → U2 > U1: điện áp lấy lớn - Nếu N1 U1 điện áp đưa vào N2 < 1: máy hạ áp - I1 nhỏ (I1 ≈ 0) → chứng tỏ máy - Nếu N1 biến áp khơng tiêu thụ điện - Khi I2 ≠ I1 tự động tăng lên theo I2 - Khi máy biến áp chế độ khơng tải, khơng tiêu thụ điện b Thí ghiệm 2: Khố K đóng (chế độ có tải) - Khi I2 ≠ I1 tự động tăng lên theo I2 U2 I N2 = = U1 I N1 - Kết luận: (Sgk) - HS ghi nhận định nghĩa Hiệu suất máy biến áp - Định nghĩa: (Sgk) - HS trình bày ngun nhân - Y/c HS nghiên cứu Sgk trình bày - Sự tổn hao điện máy tổn hao điện máy biến áp gồm có: biến áp gồm ngun nhân nào? + Nhiệt lượng Jun cuộn dây - Với máy làm việc bình + Nhiệt lượng Jun sinh dòng thường (H > 98%), viết: U2I2 = điện Fu-cơ U1I1 → cơng suất biểu kiến cuộn thứ + Toả nhiệt tượng từ trễ cấp xấp xỉ cơng suất biểu kiến cuộn sơ cấp Đơn vị (V.A) Hoạt động : Tìm hiểu ứng dụng máy biến áp Hoạt động GV Hoạt động HS Kiến thức - Y/c HS nêu ứng dụng máy biến - HS nghiên cứu Sgk hiểu biết III.Ứng dụng máy biến áp áp để nêu ứng dụng Truyền tải điện Nấu chảy kim loại, hàn điện Hoạt động : Giao nhiệm vụ nhà Hoạt động GV Hoạt động HS -Nhắc lại kiến thức -Nắm kiến thức -Về nhà học làm tập 2,3,4,5,6 trang 91 - Nhận nhiệm vụ nhà học làm tập nhà - u cầu: HS chuẩn bị sau - Xem chuẩn bị cho sau  Giáo án Vật lí 12  Biên soạn : Nguyễn Văn Khai - Trường THPT Cầu Quan  Trang ... Giáo án Vật lí 12  Biên soạn : Nguyễn Văn Khai - Trường THPT Cầu Quan  Trang tuần hồn → có tượng xảy... 91 - Nhận nhiệm vụ nhà học làm tập nhà - u cầu: HS chuẩn bị sau - Xem chuẩn bị cho sau  Giáo án Vật lí 12  Biên soạn : Nguyễn Văn Khai - Trường THPT Cầu Quan  Trang