Xây dựng và dạy học theo chuyên đề máy điện và truyền tải điện năng, chương trình vật lý 12 cơ bả

1 MỞ ĐẦU 1.1 Lý chọn đề tài Chương trình giáo dục PT chuyển từ chương trình định hướng nội dung sang chương trình định hướng lực, hình thức dạy học khơng thiết tiết lý thuyết lớp mà tùy vào tình hình thực tế nhà trường địa phương mà GV tổ chức tiết học nhiều hình thức khác nhau, đặc biệt ý hoạt động xã hội, ngoại khóa, nghiên cứu khoa học, trải nghiệm sáng tạo, gắn với sở sản xuất - kinh doanh đại phương Qua thực tế giảng dạy năm gần đây, đề cập đến kiến thức “Máy điện truyền tải điện năng”, thấy vai trị lớn, thiết thực, HS thường xuyên tiếp xúc với phần hệ thống điện, nhiên cịn hiểu biết trình truyền tải, ảnh hưởng đến Kinh tế-Xã hội, môi trường Trong chiến lược đảm bảo lượng quốc gia toàn cầu, hệ thống điện thành phần quan trọng Hệ thống điện quốc gia đảm bảo việc sản xuất, truyền tải phân phối điện cung cấp cho nghành thuộc lĩnh vực công nghiệp, nông nghiệp…và sinh hoạt Xuất phát từ vấn đề chọn đề tài: “Xây dựng Dạy học theo chuyên đề Máy điện truyền tải điện năng, chương trình VL 12 - Cơ bản, theo định hướng phát triển lực Học sinh” 1.2 Mục đích nghiên cứu Xây dựng thực dạy học theo chủ đề “Máy điện truyền tải điện năng, chương trình VL 12 - Cơ bản” qua hoạt động trải nghiệm sở sản xuất - kinh doanh địa phương nhằm phát triển lực cho HS, đáp ứng yêu cầu đổi dạy học 1.3 Đối tượng nghiên cứu - Quá trình dạy học “Máy điện Truyền tải điện năng” trường PT - Máy biến áp - Hệ thống điện quốc gia khu vực Huyện Đơng Sơn – Thanh Hóa - HS khối 12 GV vật lí, cơng nghệ dạy khối 12 Phương pháp nghiên cứu - Nghiên cứu lý luận: Đọc sách, tài liệu vấn đề liên quan đến việc giải nhiệm vụ đề tài - Nghiên cứu thực tiễn: + Phân tích cấu trúc nội dung chương trình mơn học có liên quan đến đề tài + Thăm dò, khảo sát sở sản xuất - kinh doanh máy biến áp công suất nhỏ + Đi thực tế Điện lực huyện Đông Sơn trạm biến áp xã lân cận trường học 1.5 Những điểm SKKN Qua trình học tập lien kiến thức hoạt động trãi nghiệm sở sản xuất – kinh doanh địa phương từ phát triển lực thực tiễn cho HS, đáp ứng yêu cầu đổi dạy học NỘI DUNG 2.1 Cơ sở lý luận đề tài a Các thành tố trình dạy học - Về mục tiêu dạy học: Ngoài yêu cầu mức độ nhận biết, tái kiến thức cần có mức độ cao vận dụng kiến thức tình huống, nhiệm vụ gắn với thực tế Các mục tiêu đạt thông qua hoạt động nhà trường - Về phương pháp dạy học: Ngồi cách dạy học thuyết trình cung cấp kiến thức cần tổ chức hoạt động dạy học thông qua trải nghiệm, giải nhiệm vụ thực tiễn Như thông thường, qua hoạt động học tập, HS hình thành phát triển khơng phải loại lực mà hình thành đồng thời nhiều lực nhiều lực thành tố mà ta không cần (và không thể) tách biệt thành tố trình dạy học - Về nội dung dạy học: Cần xây dựng hoạt động, chủ đề, nhiệm vụ đa dạng gắn với thực tiễn - Về kiểm tra đánh giá: Về chất đánh giá lực phải thông qua đánh giá khả vận dụng kiến thức kỹ thực nhiệm vụ HS loại tình phức tạp khác b Định hướng chuẩn đầu lực (năng lực chung) * Nhóm lực làm chủ phát triển thân: - Năng lực tự học - Năng lực giải vấn đề - Năng lực sáng tạo - Năng lực tự quản lí * Nhóm lực quan hệ xã hội: - Năng lực giao tiếp - Năng lực hợp tác * Nhóm lực công cụ (Các lực hình thành trình hình thành lực trên): - Năng lực sử dụng công nghệ thông tin truyền thông - Năng lực sử dụng ngôn ngữ - Năng lực tính tốn c Năng lực chun biệt mơn vật lí *Nhóm lực liên quan đến sử dụng kiến thức VL: K1 Trình bày kiến thức tượng, đại lượng, định luật, nguyên lý VL bản, phép đo, số VL K2 Trình bày mối quan hệ kiến thức VL K3 Sử dụng kiến thức VL để thực nhiệm vụ học tập K4 Vận dụng kiến thức VL vào tình thực tiễn (giải thích, dự đốn, tính tốn, đề giải pháp, đánh giá giải pháp…) * Nhóm lực thành phần phương pháp: P1 Đặt câu hỏi kiện VL P2 Mô tả tượng tự nhiên ngôn ngữ VL quy luật VL tượng P3 Thu thập đánh giá xử lý thông tin từ nguồn khác để giải vấn đề học tập VL P4 Vận dụng tương tự mơ hình để xây dựng kiến thức VL P5 Lựa chọn sử dụng cơng cụ tốn học phù hợp học tập VL P6 Chỉ điều kiện lý tưởng tượng VL P7 Đề xuất giả thuyết: suy hệ kiểm tra P8 Xác định mục đích, đề xuất phương án, lắp ráp, tiến hành xử lí kết rút nhận xét P9 Biện luận tính đắn kết thí nghiệm tính đắn kết luận khái quát * Nhóm lực trao đổi thơng tin: X1 Trao đổi kiến thức ứng dụng VL ngôn ngữ VL cách diễn tả đặc thù VL X2 Phân biệt mô tả tượng tự nhiên ngôn ngữ đời sống ngôn ngữ VL X3 Lựa chọn, đánh giá nguồn thông tin khác X4 Mô tả cấu tạo nguyên tắc hoạt động thiết bị VL X5 Ghi lại kết VL từ hoạt động học tập X6 Trình bày kết hoạt động học tập VL X7 Thảo luận kết cơng việc vấn đề liên quan X8 Tham gia hoạt động nhóm học tập VL * Nhóm lực liên quan đến cá thể: C1 Đánh giá trình độ có kiến thức, kỹ thái độ cá nhân học tập VL C2 Lập kế hoạch thực kế hoạch, điều chỉnh kế hoạch học tập thân C3 Chỉ vai trò hạn chế quan điểm VL trường hợp cụ thể môn VL ngồi mơn VL C4 So sánh đánh giá giải pháp kỹ thuật khác mặt kinh tế, xã hội môi trường C5 Sử dụng kiến thức VL để đánh giá cảnh báo mực độ an tồn thí nghiệm vấn đề sống công nghệ đại C6 Nhận ảnh hưởng VL lên mối liên hệ xã hội lịch sử 2.2 Thực trạng vấn đề trước áp dụng sáng kiến kinh nghiệm Chúng ta biết rằng, dạy học chủ đề theo định hướng phát triển lực HS yêu cầu đổi giáo dục Tuy nhiên, thực tế trường THPT nói chung Trường THPT Đơng Sơn nói riêng, việc thực chủ đề dạy học mức độ thấp, hiệu chưa cao, GV HS chưa coi trọng việc thực dạy học theo chủ đề học mang tính thực tế, trải nghiệm Vì vậy, dạy học gắn với hoạt động trải nghiệm địa phương chưa có, chưa phát huy tính chủ động, sáng tạo HS 2.3 Xây dựng nội dung chuyên đề “Máy điện Truyền tải điện – VL 12 bản” 2.3.1 Bài toán truyền tải điện xa Công suất phát từ nhà máy: Pphát = UphátI I cường độ dòng điện hiệu dụng đường dây Php  RI  R 2 Pphá t U phát  Pphá t R U phá t Công suất hao phí toả nhiệt đường dây: Muốn giảm Php ta phải giảm R (không thực tế) tăng Uphát (hiệu quả) Trong trình truyền tải điện năng, phải sử dụng thiết bị biến đổi điện áp 2.3.2 Máy biến áp Máy biến áp thiết bị có khả biến đổi điện áp (xoay chiều) a Cấu tạo nguyên tắc hoạt động máy biến áp * Cấu tạo: Gồm phận chính: - Lõi thép: + Công dụng: dùng làm mạch từ, đồng thời làm khung quấn dây + Hình dáng lõi thép: thường chia làm loại: kiểu bọc (dây quấn lồng trụ giữa), kiểu lõi (dây quấn lồng trụ) Lõi thép ghép thép KTĐ dày khoảng 0,3 0,5mm thép hợp kim có thành phần silíc, bên ngồi có sơn phủ êmay cách điện - Dây quấn máy biến áp: Thường làm đồng tráng men bọc cách điện vải mềm có độ bền học U2 cao,khó đứt,dẫn điện tốt D2 U1 D1 Dây điện có hai cuộn: cuộn sơ cấp cuộn thứ cấp: dây quấn nối với nguồn cuộn sơ cấp,dây quấn nối với tải cuộn thứ cấp - Vỏ máy: Thường làm kim loại,dùng để bảo vệ máy đồng thời nơi để gá lắp đồng hồ đo điện,đèn báo,chuông báo, ổ lấy điện… * Ký hiệu: * Nguyên tắc hoạt động: Dựa vào tượng cảm ứng điện từ Đặt điện áp xoay chiều tần số f hai đầu cuộn sơ cấp Nó gây biến thiên từ thông hai cuộn dây Gọi từ thông là: 0 = mcost Từ thông qua cuộn sơ cấp thứ cấp: 1 = N1mcost 2 = N2mcost Trong cuộn thứ cấp xuất suất điện động cảm ứng e2: Khi làm việc, cuộn thứ cấp xuất dòng điện xoay chiều tần số với dòng điện cuộn sơ cấp b Các công thức máy biến áp Ở chế độ không tải: = Nếu N2 N1 > 1: Máy tăng áp N2 N1 Nếu < 1: Máy hạ áp Công suất máy biến áp nhận từ nguồn: P1 = U1I1 Công suất máy biến áp cấp cho phụ tải: P2 = U2I2 (đơn vị: VA, KVA, MVA) Khi máy biến áp làm việc điều kiện lý tưởng: P1 = P2 hay = c Ứng dụng máy biến áp - Truyền tải điện - Nấu chảy kim loại, hàn điện 2.3.3 Máy phát điện xoay chiều a Máy phát điện xoay chiều pha * Cấu tạo: - Phần cảm (rôto) tạo từ thông biến thiên nam châm quay - Phần ứng (stato) gồm cuộn dây giống nhau, cố định vòng tròn * Nguyên tắc hoạt động: Dựa tượng cảm ứng điện từ Từ thơng qua cuộn dây biến thiên tuần hồn với tần số f  np đó: n (vịng/s); p: số cặp cực Trong cuộn dây xuất suất điện động xoay chiều hình sin tần số f Khi mạch ngồi nối kín có dịng điện xoay chiều hình sin tần số f chạy qua b Máy phát điện xoay chiều ba pha Là máy tạo suất điện động xoay chiều hình sin tần sồ, biên độ lệch pha 2π/3 * Cấu tạo: N - Phần ứng (stato): Ba cuộn dây hình trụ giống gắn cố định đường trịn ba vị trí đối xứng có trục đồng quy tâm O lệch 1200 S - Phần cảm (rôto): Một nam châm NS quay quanh trục O với vận tốc góc ω không đổi * Nguyên tắc hoạt động: Dựa tượng cảm ứng điện từ Khi nam châm quay, từ thơng qua cuộn dây biến thiên điều hịa tần số góc ω, biên độ lệch pha 2π/3 Kết quả, ba cuộn dây xuất ba suất điện động xoay chiều tần số, biên độ lệch pha 2π/3 * Cách mắc mạch ba pha: - Mắc hình sao: - Mắc hình tam giác: 1 Dây trung hịa 3 Máy phát điện ba pha nối với ba mạch tiêu thụ điện (tải) Các tải giả thiết đối xứng Các điện áp u10, u20, u30 gọi điện áp pha; Các điện áp u12, u23, u31 gọi điện áp dây Udây = Upha * Dòng ba pha: Là hệ ba dòng điện xoay chiều hình sin có tần số, lệch pha với 2π/3 đôi Nếu tải đối xứng thí ba dịng điện có biên độ * Những ưu việt dòng ba pha: - Tiết kiệm dây dẫn - Cung cấp điện cho động ba pha, dùng phổ biến nhà máy, xí nghiệp 2.3.4 Hệ thống điện quốc gia a Khái niệm hệ thống điện quốc gia Hệ thống điện quốc gia gồm có: Nguồn điện (các nhà máy điện), lưới điện hộ tiêu thụ điện toàn quốc, liên kết với thành hệ thống để thực trình sản xuất, truyền tải, phân phối tiêu thụ b Sơ đồ lưới điện quốc gia Lưới điện quốc gia tập hợp gồm đường dây dẫn điện trạm điện (trạm biến áp, trạm đóng cắt ) có chức truyền tải điện sản xuất nhà máy điện đến nới tiêu thụ điện toàn quốc - Cấp điện áp lưới điện Phụ thuộc vào quốc gia, lưới điện có nhiều cấp điện áp khác nhau: 800kV,500kV, 220kV, 110kV, 66kV, 35kV, 22kV, 10,5kV, 6kV, 0,4kV - Lưới điện truyền tải: 66kV trở lên - Lưới điện phân phối: 35kV trở xuống - Sơ đồ lưới điện Sơ đồ lưới điện trình bày phần tử chủ yếu lưới điện đường dây, máy biến áp…và cách nối chúng Trên sơ đồ ghi rõ cấp điện áp số liệu kĩ thuật phần tử - Vai trò hệ thống điện quốc gia Hệ thống điện quốc gia đảm bảo việc sản xuất, truyền tải phân phối điện cung cấp cho nghành thuộc lĩnh vực cơng nghiệp, nơng nghiệp…và sinh hoạt Nhờ có hệ thống điện quốc gia nên việc điều hành tập trung đảm bảo cung cấp phân phối điện với độ tin cậy cao, chất lượng điện tốt, an toàn kinh tế 2.4 Xây dựng Dạy học theo chuyên đề Máy điện truyền tải điện năng, chương trình VL 12 - Cơ bản, theo định hướng phát triển lực Học sinh TÊN CHỦ ĐỀ: MÁY ĐIỆN VÀ TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG (Thời lượng dạy học: tiết) A MỤC TIÊU Kiến thức - 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 nguyên tắc làm việc máy biến áp - Viết hệ thức điện áp cuộn thứ cấp cuộn sơ cấp máy biến áp - Mô tả sơ đồ cấu tạo giải thích nguyên tắc hoạt động máy phát điện xoay chiều pha máy phát điện pha - Hiểu nguồn điện ba pha đại lượng đặc trưng mạch điện ba pha - Hiểu khái niệm hệ thống điện quốc gia sơ đồ lưới điện - Hiểu vai trò hệ thống điện quốc gia Kĩ - Vận dụng hệ thức điện áp cuộn thứ cấp cuộn sơ cấp máy biến áp - Giải tập đơn giản máy biến áp toán truyền tải điện - Đọc sơ đồ hệ thống, lưới điện quốc gia - Vẽ sơ đồ lưới điện - Đọc số liệu định mức máy biến áp - Phân tích hoạt động máy phát điện xoay chiều ba pha cách mắc mạch ba pha - Biết cách nối nguồn tải hình sao,hình tam giác quan hệ đại lượng dây pha Thái độ - Rèn thái độ tích cực tìm hiểu, học tập, tự lực nghiên cứu vấn đề khoa học - HS liên hệ thực tế để thấy vai trò máy biến áp truyền tải phân phối điện - Học tập nghiêm túc, biết yêu quý môn học - Nghiêm túc trình học tập để đạt kiến thức kĩ Định hướng phát triển lực - Năng lực chung:Năng lực tự học, lực giải vấn đề, lực sáng tạo, lực tự quản lí, lực giao tiếp, lực hợp tác, lực sử dụng công nghệ thông tin truyền thông, lực sử dụng ngơn ngữ, lực tính tốn - Năng lực chuyên biệt phát triển trình thực chủ đề: Năng lực thành phần Mơ tả mức độ thực chủ đề Nhóm lực liên quan đến sử dụng kiến thức VL K1: Trình bày kiến - Phát biểu định nghĩa, nêu cấu tạo thức tượng, nguyên tắc làm việc máy biến áp, công dụng đại lượng, định luật, máy biến áp nguyên lí VL bản, - Trình bày cấu tạo nguyên tắc hoạt phép đo, số VL động máy phát điện xoay chiều pha, pha - Trình bày khái niệm hệ thống điện quốc gia sơ đồ lưới điện K3: Sử dụng kiến - Sử dụng kiến thức VL để thảo luận thức VL để thực đưa giải pháp giảm điện hao phí nhiệm vụ học tập đường dây tải điện, tăng áp biện pháp triệt để hiệu - Sử dụng công thức máy biến áp để giải tập đơn giản máy biến áp toán truyền tải điện K4: Vận dụng (giải thích, - Giải thích phải dùng máy biến áp dự đốn, tính tốn, đề truyền tải điện giải pháp, đánh giá giải - Phân tích hoạt động máy phát điện pháp…) kiến thức VL xoay chiều ba pha cách mắc mạch ba pha vào tình thực - Vẽ sơ đồ lưới điện quốc gia khu tiễn vực huyện Đông Sơn - Thanh Hóa Nhóm lực thành phần phương pháp P1: Đặt câu hỏi Đặt câu hỏi liên quan đến hệ thống kiện VL điện quốc gia: Hệ thống điện quốc gia gồm có thành phần nào? Hệ thống điện quốc gia có quan trọng hay khơng? Máy biến áp có cấu tạo ngun tắc hoạt động nào? Vai trò máy biến áp hệ thống điện quốc gia? Tại lưới điện quốc gia có nhiều cấp điện áp? Trong khu vực địa phương huyện Đơng Sơn có cấp điện áp nào? P3: Thu thập, đánh giá, - Quan sát cấu tạo máy biến áp công suất lựa chọn xử lí thơng nhỏ sở sản xuất – kinh doanh địa tin từ nguồn khác phương để giải vấn đề - Học cách quấn máy biến áp công suất nhỏ học tập VL sở sản xuất – kinh doanh - Quan sát hệ thống dây dẫn điện máy biến áp lắp đặt địa phương khu vực - Tham khảo sách giáo khoa P4: Vận dụng tương tự - Biết nguyên tắc hoạt động máy biến mơ hình để xây áp ba pha giống máy biến áp pha, dựng kiến thức VL nguyên tắc hoạt động máy phát điện xoay chiều ba pha tương tự máy phát điện xoay chiều pha - Biết nguyên tắc cấu tạo máy biến áp công suất lớn tương tự máy biến áp công suất nhỏ P6: Chỉ điều kiện Nếu bỏ qua hao tổn điện máy biến lý tưởng tượng áp (máy biến áp lý tưởng) cơng suất máy VL cung cấp cho phụ tải công suất máy nhận từ nguồn Nhóm lực trao đổi thông tin X1: Trao đổi kiến thức Trao đổi, diễn tả, giải thích nguyên tắc hoạt ứng dụng VL ngôn động máy phát điện xoay chiều, máy biến ngữ VL cách diễn tả đặc thù VL X2: Phân biệt mô tả tượng tự nhiên ngôn ngữ đời sống ngôn ngữ VL X3: Lựa chọn, đánh giá nguồn thông tin khác áp, máy hàn, hệ thống điện quốc gia ngôn ngữ VL Biết nói “đường mười” “đường bốn” nghĩa nói đường dây tải điện áp 10kV 0,4kV So sánh nhận xét từ kết quan sát sở sản xuất – kinh doanh, kết tham gia thực tế trạm biến áp địa phương nhóm với nhóm khác kết luận nêu sách giáo khoa X4: Mô tả cấu tạo Mô tả cấu tạo nguyên tắc hoạt động nguyên tắc hoạt động máy biến áp, máy phát điện xoay chiều thiết bị kỹ thuật, CN X5: Ghi lại kết Ghi nhận lại kết từ hoạt động trải từ hoạt động học nghiệm thực tế, hoạt động học tập lớp tập VL (nghe giảng, tìm kiếm thơng tin, thí nghiệm, làm việc nhóm…) X6: Trình bày kết - Đại diện nhóm trình bày kết hoạt động từ hoạt động học tập nhóm trước lớp Cả lớp thảo luận để VL (nghe giảng, đến kết tìm kiếm thơng tin, thí - Trình bày kết từ hoạt động học nghiệm, làm việc nhóm…) tập hoạt động trải nghiệm cá nhân cách phù hợp nhóm X7: Thảo luận kết Thảo luận nhóm kết thu từ thực tế cơng việc kết hoạt động học tập, rút nhận xét vấn đề liên quan góc nhìn VL X8: Tham gia hoạt động Tham gia hoạt động nhóm học tập trải nhóm học tập VL nghiệm Nhóm lực liên quan đến cá thể C1: Xác định trình Xác định trình độ có kiến thức độ có kiến thức, liên quan đến hệ thống điện quốc gia thông qua kĩ , thái độ cá kiểm tra ngắn lớp, thực tế địa nhân học tập VL phương sinh sống C2: Lập kế hoạch thực Lập kế hoạch thực hiện, điều chỉnh kế hoạch hiện, điều chỉnh kế hoạch học tập lớp nhà toàn chủ đề học tập nhằm nâng cao cho phù hợp với điều kiện học tập trình độ thân C4: So sánh đánh giá Nêu ưu điểm mặt kinh tế, môi trường - khía cạnh VL- giải pháp kỹ thuật khác mặt kinh tế, xã hội môi trường C5: Sử dụng kiến thức VL để đánh giá cảnh báo mức độ an tồn thí nghiệm, vấn đề sống công nghệ đại C6: Nhận ảnh hưởng VL lên mối quan hệ xã hội lịch sử kỹ thuật thiết bị máy biến áp, máy phát điện xoay chiều, hệ thống dây dẫn điện Cảnh báo an toàn trải nghiệm thực tế sở sản xuất kinh doanh trạm biến áp Nhận vai trò hệ thống điện quốc gia người, khoa học đời sống B CÁC MỨC ĐỘ NHẬN THỨC VÀ NĂNG LỰC ĐƯỢC HÌNH THÀNH Nội dung Nhận biết Thơng hiểu Vận dụng Vận dụng cao - Phát biểu - Nêu cấu - Vận dụng hệ - Vận dụng được định tạo nguyên thức máy biến kiến thức VL để nghĩa máy biến tắc làm việc áp vào giải thảo luận đưa áp công máy biến bải tập giải pháp giảm dụng máy áp máy điện hao phí biến áp - Hiểu biến áp đường dây tải - Biết hệ thơng tin - Giải thích điện thức máy biến ghi trạm điện - Giải thích áp biến áp áp hai cuộn phải dùng Máy biến - Biết vai - Hiểu sơ cấp thứ máy biến áp áp trò máy bỏ qua cấp có truyền tải điện biến áp hao phí tần số hệ thống điện máy biến áp - Tìm hiểu thiết kế quốc gia (máy biến áp lý máy biến áp tưởng) cơng pha công suất suất máy cung nhỏ cấp cho phụ tải - Giải thích cơng suất máy hàn điện theo máy nhận nguyên tắc biến từ nguồn áp Máy phát - Nhớ lại - Trình bày - Vận dụng điện xoay nguyên tắc tạo cấu tạo cơng chiều dịng điện ngun tắc thức tính tần xoay chiều hoạt động số vào giải - Biết máy phát điện tập cơng thức tính xoay chiều dịng 10 tần số dòng điện xoay chiều pha - Biết điện áp pha, điện áp dây mạch điện ba pha mối quan hệ chúng - Trình bày khái niệm hệ thống điện quốc gia sơ đồ lưới điện - Biết cấp điện Hệ thống áp lưới điện quốc điện quốc gia gia - Biết lưới điện truyền tải lưới điện phân phối pha - Hiểu hoạt động máy phát điện xoay chiều ba pha cách mắc mạch ba pha điện xoay chiều pha - Chứng minh công thức Udây=Upha - Hiểu vai trò hệ thống điện quốc gia - Hiểu lưới điện quốc gia có nhiều cấp điện áp - Hiểu đường dây truyền tải cơng suất lớn dài điện áp cao - Tìm hiểu cấp điện áp lưới điện quốc gia thuộc khu vực huyện Đông Sơn - Biết lưới điện Đông Sơn thuộc lưới điện phân phối - Vẽ sơ đồ lưới điện quốc gia khu vực C CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP Nhận biết Câu 1: Phát biểu định nghĩa máy biến áp nêu công dụng máy biến áp? Câu 2: Viết hệ thức máy biến áp? Câu 3: Nguyên tắc tạo dòng điện xoay chiều? Câu 4: Viết biểu thức tính tần số dịng điện máy phát điện xoay chiều pha phát ra? Thơng hiểu Câu 5: Trình bày cấu tạo nguyên tắc làm việc máy biến áp? Câu 6: Một trạm biến áp có ghi: 250kVA – 10/0,4kV Hãy cho biết ý nghĩa số ghi đó? Câu 7: Viết biểu thức liên hệ điện áp hiệu dụng cường độ dịng hiệu dụng cn dây sơ cấp cuộn dây thứ cấp máy biến áp lý tưởng? Câu 8: Khi máy biến áp máy tăng áp, hạ áp? Câu 9: Trình bày cấu tạo nguyên tắc hoạt động máy phát điện xoay chiều? 11 Vận dụng Câu 10: Phần cảm máy phát điện xoay chiều pha làm từ 20 cực nam châm điện (10 cực nam 10 cực bắc) quay với tốc độ 300 vòng/phút Xác định tần số dòng điện máy phát Câu 11: Hãy chứng minh công thức Udây=Upha mạch ba pha? Câu 12: Từ trải nghiệm thực tế, cho biết cấp điện áp lưới điện quốc gia thuộc khu vực huyện Đông Sơn? Lưới điện Đông Sơn thuộc lưới điện truyền tải hay lưới điện phân phối? Vẽ sơ đồ lưới điện? Vận dụng cao Câu 13: Làm để giảm hao phí điện đường dây tải điện? Tại phải dùng máy biến áp truyền tải điện xa? Câu 14: Giải thích máy hàn điện theo ngun tắc biến áp? Câu 15: Hãy tính tốn, thiết kế máy biến áp pha có thơng số sau: Điện áp sơ cấp: 220V – 50Hz; Điện áp thứ cấp: 24V; Công suất: 30VA D THIẾT KẾ TIẾN TRÌNH DẠY HỌC Hoạt động Khởi động/mở (10 phút) Năng lực Hoạt động Hoạt động Nội dung kiến thức phát GV HS cần đạt triển - Đặt vấn đề: - Lắng nghe, - Năng lực giải Trong thực tế vấn đề địa bàn em - Năng lực sinh sống, giao tiếp em - Năng lực sử biết có nhiều hệ dụng ngơn ngữ thống dây dẫn - Trình bày - K1, K2, K3, điện nhiều hiểu biết K4, P3 trạm biến áp thân từ sống X1, C1, C6 - Hỏi: Tại ngày lưới phải dùng máy điện máy biến biến áp nhiều áp hệ thống dây dẫn - Suy nghĩ vấn vậy? đề GV đưa Bài tốn truyền tải - Thơng báo: Để - Ghi nhận điện xa: Pphá hiểu rõ vấn đề R t Php  RI  R  Pphá t nêu - Quan sát, lắng Uphát U phá t cần tìm hiểu nghe, liên hệ thực Máy biến áp Hệ thống điện tế thiết bị có khả - Năng lực tự quốc gia biết hệ thống biến đổi điện áp (xoay học, lực - GV: Treo sơ đồ điện thấy cần chiều) giao tiếp, hệ thống điện phải tìm hiểu cụ lực sử dụng thích sơ đồ thể ngôn ngữ - Hỏi: Máy biến - K1, K4, P1, áp gì, nêu P3, X1, X5, 12 cơng dụng máy biến áp? Hoạt động Tìm hiểu máy biến áp (80 phút) Hoạt động Hoạt động Nội dung kiến GV (chủ sở HS thức cần đạt SX-KD) - Quán triệt nội - Lắng nghe, thực quy sở nghiêm túc nguyên tắc đảm theo nội quy bảo an toàn sở đảm bảo an - Chia lớp thành tồn nhóm, cử nhóm - Ngồi tập trung trưởng cho theo nhóm nhóm - Các nhóm quan - Đưa số máy sát cấu tạo máy biến áp pha biến áp, thảo luận, công suất nhỏ cho cử người ghi lại kết I Máy biến áp HS, yêu cầu quan Cấu tạo sát cấu tạo máy - Cử đại diện nhóm máy biến áp biến áp trình bày Gồm phận - Hỏi: Cấu tạo chính: Lõi thép, máy biến áp? - Thảo luận kết dây quấn máy biến - Yêu cầu nhóm áp, vỏ máy nhóm cử đại diện khác đại diện nhận xét kết nhóm nhận xét Nguyên tắc nhóm khác hoạt động - Thống Dựa cấu tạo máy tượng cảm ứng biến áp đưa - Ghi nhận điện từ ký hiệu máy biến áp - Thông báo - Các nhóm suy nguyên tắc hoạt nghĩ, thảo luận, Các công thức động máy biến thống cách máy biến áp áp giải thích cử đại Ở chế độ không tải: - Hỏi: Hãy giải diện trình bày = thích Nếu > 1: Máy điện áp hai cuộn tăng áp sơ cấp thứ cấp - Ghi lại kết Nếu < 1: Máy hạ có tần số? áp - Thống cách - Cá nhân trả lời Công suất máy giải thích câu hỏi biến áp nhận từ - Thông báo nguồn: P1 = U1I1 C1, C6 Năng lực phát triển - Năng lực tự quản lí, lực hợp tác - C5 - Năng lực tự học, lực giải vấn đề, lực giao tiếp, lực hợp tác, lực sử dụng ngôn ngữ - K1, P3, P4, X4, X5, X6, X7, X8, C1,C2 - Năng lực sử dụng ngôn ngữ - K1, P4, X1, X4, X5, X6,C1 - Năng lực giải vấn đề, lực sáng tạo, lực sử dụng ngôn 13 công thức máy biến áp - Hỏi: Máy tăng áp, máy hạ áp? - Hỏi: Viết biểu thức liên hệ điện áp hiệu dụng cường độ dịng hiệu dụng cn dây sơ cấp cuộn dây thứ cấp máy biến áp lý tưởng? - Thông báo: Trên trạm biến áp thường có ghi: P-U1/U2 - Hỏi: Ứng dụng máy biến áp? - Giới thiệu sơ cách quấn máy biến áp - Thông báo: Với máy biến áp ba pha, nguyên tắc cấu tạo hoạt động tương tự máy biến áp pha Khác chỗ lõi có ba trụ để quấn dây, có ba cuộn dây sơ cấp ba cuộn dây thứ cấp tương ứng - Yêu cầu HS thực tế trạm biến áp gần trường học.(đứng khoảng cách an tồn) - Suy nghĩ máy Cơng suất máy biến áp lý tưởng để biến áp cấp cho trả lời phụ tải: P2 = U2I2 (đơn vị: VA, KVA, MVA) Khi máy biến áp làm việc điều kiện lý tưởng: - Suy nghĩ, trả lời P1 = P2 hay - Ghi nhận = Ứng dụng máy biến áp - Suy nghĩ, trả lời - Truyền tải điện - Nấu chảy kim loại, hàn điện - Lắng nghe, quan sát ngữ - K4, X6, X7, X8, C1 - Năng lực giải vấn đề, lực giao tiếp, lực sử dụng ngôn ngữ, lực tính tốn - P6, X5, X6, C1, C2 - Lắng nghe, ghi nhận - Đi thực tế trạm biến áp, quan sát - Năng lực sáng tạo - K1, P1, X1 X5, X6, C1 - Năng lực tự học - P1, P3, P4 X3, X5, X6,X8 C1, C2, C5 Hoạt động Tìm hiểu máy phát điện xoay chiều (35 phút) Năng lực Hoạt động Hoạt động Nội dung kiến phát GV HS thức cần đạt triển 14 - Hỏi: Nguyên tắc tạo dịng điện xoay chiều? - GV: Treo hình vẽ 17.1, 17.2 SGK VL12 lên, trình bày cấu tạo máy phát điện xoay chiều pha - Nhắc lại nguyên tắc tạo dòng điện xoay chiều - Quan sát, lắng nghe, ghi nhận - Lập luận, chứng - Hỏi: Hãy chứng minh minh công thức f=pn? - Thông báo: Máy phát điện xoay chiều ba pha máy tạo suất điện động xoay chiều hình sin tần sồ, biên độ lệch pha 2π/3 - GV: Treo hình vẽ 17.3 –a) – SGK VL12 lên Yêu cầu HS quan sát - Hỏi:Trình bày cấu tạo nguyên tắc hoạt động máy phát điện xoay chiều ba pha? (Dựa máy pha) - Hỏi: Nêu cách mắc mạch ba pha? - Thông báo điện áp pha điện áp dây - Hỏi: Hãy chứng minh công thức Udây=Upha - Ghi nhận - Quan sát - Suy nghĩ,trình bày cấu tạo nguyên tắc hoạt động - Trình bày cách mắc mạch ba pha - Lắng nghe, ghi nhận - Suy nghĩ, chứng minh - Suy nghĩ, trả lời II Máy phát điện xoay chiều Máy phát điện xoay chiều pha - Cấu tạo: + Phần cảm (rôto): 2p cực nam châm quay với tần số n + Phần ứng (stato): Các cuộn dây giống - Nguyên tắc hoạt động: Dựa tượng cảm ứng điện từ Tần số dòng điện: f = pn Máy phát điện xoay chiều ba pha - Cấu tạo nguyên tắc hoạt động: + Phần cảm (rôto): Nam châm + Phần ứng (stato): Ba cuộn dây đặt lệch góc 1200 Hoạt động dựa tượng cảm ứng điện từ - Cách mắc mạch ba pha: Hình sao, tam giác Udây=Upha - Dòng điện ba pha (SGK) - Những ưu việt dòng ba pha: + Tiết kiệm dây dẫn + Cung cấp điện cho động ba pha, dùng phổ biến - Năng lực tự học, lực sử dụng ngôn ngữ - K1, K3, X4 X5, X6, C1 - Năng lực tự học, lực giải vấn đề, lực sáng tạo, lực sử dụng ngơn ngữ, lực tính tốn - K3,X5,X6,C1 - Năng lực tự học, lực giải vấn đề, lực sáng tạo, lực sử dụng ngôn ngữ, lực tính tốn - K1,K3,K4,P4 X1,X4,X5,X6 C1,C4 15 mạch ba pha? - Hỏi: Những ưu việt dòng ba pha? nhà máy, xí nghiệp Hoạt động Tìm hiểu hệ thống điện quốc gia (40 phút) Hoạt động GV - GV: Treo hình vẽ 22-1 sơ đồ hệ thống điện lên, thích sơ đồ Yêu cầu HS quan sát - Hỏi: Nêu khái niệm hệ thống điện quốc gia? Hoạt động HS Nội dung kiến thức cần đạt - Quan sát, lắng III Hệ thống điện nghe quốc gia Khái niệm hệ thống điện quốc - Trình bày khái gia niệm hệ thống (SGK) điện Sơ đồ lưới điện quốc gia - Gồm đường dây dẫn điện trạm điện - Cấp điện áp - Suy nghĩ, liên hệ lưới điện: 800kV, thực tế, trả lời 500kV, 220kV, 110kV, 66kV, 35kV, 22kV, 10,5kV,6kV, 0,4kV - Suy nghĩ, liên hệ + Lưới điện truyền thực tế, trả lời tải: từ 66kV trở lên + Lưới điện phân - Quan sát giải phối: từ 35kV trở thích xuống - Sơ đồ lưới điện - Hỏi: Tại lưới điện quốc gia lại có nhiều cấp điện áp? Các cấp điện áp mà em biết? - Hỏi: Khi nói “đường mười, đường bốn” có nghĩa gì? - GV: Treo hình vẽ 22-2 sơ đồ lưới điện lên Yêu cầu - Suy nghĩ, trả lời HS quan sát, giải thích sơ đồ - Hỏi: Vì cần phải có hệ thống điện quốc gia? - Suy nghĩ, giải - Hỏi: Hãy giải thích thích nhờ có hệ thống điện quốc gia, việc cung cấp phân phối điện Vai trò hệ thống điện quốc gia - Đảm bảo việc sản xuất, truyền tải phân phối điện - Việc điều hành tập trung đảm bảo cung cấp phân phối điện với độ tin Năng lực phát triển - Năng lực tự học, lực sử dụng ngôn ngữ - K1,P1,P3, X5,C1,C6 - Năng lực tự học, lực sử dụng ngôn ngữ - K1,P1,P3,X2 X5,C1,C6 - Năng lực tự học, lực giải vấn đề, lực sáng tạo, lực sử dụng ngôn ngữ 16 đảm bảo với độ tin cậy cao kinh tế? Hoạt động Luyện tập (5 phút) Hoạt động Hoạt động GV HS - GV: Yêu cầu HS - Suy nghĩ làm làm tập tập sau: Câu 1: Một trạm biến áp có ghi: 250kVA – 10/0,4kV Hãy cho biết ý nghĩa số ghi đó? Câu 2: Một máy biến áp lý tưởng có hai cuộn dây có 500 vịng 100 vịng a Muốn tăng áp cuộn cuộn sơ cấp? Cuộn có tiết diện dây lớn hơn? b Máy dùng để hạ áp Điện áp cường độ dòng điện mạch sơ cấp 120V, 0,8A Điện áp công suất cuộn thứ cấp bao nhiêu? Hoạt động Vận dụng (7 phút) Hoạt động Hoạt động GV HS - Hỏi: Tại sao - Suy nghĩ, trả lời đường dây truyền tải công suất lớn dài điện áp cao? - Lắng nghe, ghi cậy cao, chất lượng - K1,K3,K4,P1 điện tốt, an P3,X1,X5,X6 toàn kinh tế C1,C6 Nội dung kiến thức cần đạt Câu1: - Công suất định mức máy: 250kVA - Điện áp vào: 10kV - Điện áp ra: 0,4kV Năng lực phát triển - Năng lực tự học, lực giải vấn đề, lực sử dụng ngơn ngữ, lực tính tốn Câu 2: -K1,K3,K4,P3, a Cuộn thứ hai P6,X5,X6,X7,C cuộn sơ cấp b Cuộn thứ cuộn sơ cấp = => U2 = 24V I2 = 4A P2 = U2I2 = 96W Nội dung kiến thức cần đạt Năng lực phát triển - Năng lực tự học, lực giải vấn đề, lực sáng tạo, 17 - Thông báo: Lưới nhận điện Đông Sơn gồm cấp điện áp: 110kV, 35kV, 10kV, 0,4kV lực giao tiếp, Sơ đồ lưới điện lực hợp Đông Sơn - Thanh tác, lực Hóa (xem phụ lục) sử dụng ngơn ngữ, lực tính tốn - K1,K3,K4,X1 X5,X6,X7,X8 C1,C2 Hoạt động Tìm tịi mở rộng (giao nhiệm vụ nhà – phút) Hoạt động Hoạt động Nội dung kiến Năng lực GV HS thức cần đạt phát triển GV giao nhiệm vụ Tiếp nhận nhiệm - Năng lực tự học, nhà cho HS: vụ lực giải Hãy tính tốn, thiết vấn đề, lực kế máy biến áp Thiết kế sáng tạo, lực pha có máy biến áp tự quản lí, lực thơng số sau: theo yêu cầu giao tiếp, lực - Điện áp sơ cấp: hợp tác, lực 220V – 50Hz sử dụng công nghệ - Điện áp thứ cấp: thông tin truyền 24V thông, lực sử - Công suất: 30VA dụng ngơn ngữ, lực tính tốn V THỰC HIỆN CHỦ ĐỀ Trong năm học 2018 – 2019 xây dựng chủ đề liên hệ với chủ sở Chung Liên - chuyên điện dân dụng xã Đông Văn, chọn lớp 12A1, 12A6 trường THPT Đông Sơn để dạy thể nghiệm Sau thăm dò ý kiến từ em HS thuộc hai lớp này, nhận thấy chủ đề xây dựng, thực hiệu quả, HS hứng thú thực tế địa phương, áp dụng rộng rãi tất lớp 12 trường mở rộng trường khác huyện 18 KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ 3.1 Kết luận Dạy học theo chủ đề Hệ thống điện quốc gia theo định hướng phát triển lực HS thực mang lại hiệu cao, nâng cao chất lượng dạy học, đáp ứng yêu cầu đổi phương pháp hình thức tổ chức dạy học nay, hội tụ nhiều ưu điểm như: Thống nội dung dạy học chung cho mơn vật lí cơng nghệ; mạch kiến thức phát triển tương đối đầy đủ chủ đề nên sau học xong, HS có kiến thức tương đối hoàn chỉnh hệ thống điện quốc gia; HS học máy thật, nơi sở sản xuất, tham quan trực tiếp trạm biến áp tăng thêm hứng thú, lòng đam mê khoa học, gắn lý thuyết với thực tiễn, góp phần định hướng nghề nghiệp cho HS… Đối với HS tham gia hoạt động trải nghiệm, em hứng thú với mơn học, tích cực, chủ động, sáng tạo thực nhiệm vụ học tập, tăng thêm vốn kiến thức không lý thuyết, sách mà vốn kiến thức thực tiễn, đam mê khoa học kỹ thuật, góp phần hình thành nhân cách, phát triển tồn diện cho HS Đề tài triển khai áp dụng Trường THPT Đông Sơn khẳng định hiệu xã hội đề tài nâng cao chất lượng dạy học, đáp ứng yêu cầu đổi phương pháp hình thức tổ chức dạy học, phát triển lực tồn diện cho HS Góp phần vào cơng đổi bản, tồn diện giáo dục đào tạo giai đoạn Bên cạnh ưu điểm trên, đề tài cịn có số hạn chế định, là: Hình thức tổ chức dạy học chủ đề có nội dung lên lớp sở sản xuất – kinh doanh, có nội dung lại tổ chức dạy học phịng học nhà trường nên có phần gián đoạn lại, nhiều thời gian; sở sản xuất – kinh doanh điện dân dụng địa bàn huyện Đông Sơn nhỏ lẻ, quy mô không lớn, không gian hẹp nên việc kết hợp dạy học có phần hạn chế 3.2 Kiến nghị: - Đối với BGH trường THPT: Tạo điều kiện để áp dụng đề tài vào trình dạy học cách rộng rãi cho tất lớp 12; chủ động liên hệ với sở sản xuất – doanh địa bàn để dạy học cho HS không riêng chủ đề hệ thống điện quốc gia mà cịn có nhiều chủ đề khác áp dụng - Đối với GV: Khi tiến hành giảng dạy chủ đề, linh động phân phối thời gian cho hợp lý, khơng thiết phải thực tồn chủ đề buổi mà cho em HS học tập sở sản xuất – kinh doanh thực tế trạm biến áp thành buổi riêng, sau thực phần lại lớp học 19 XÁC NHẬN CỦA THỦ TRƯỞNG ĐƠN VỊ Thanh Hóa, ngày 20 tháng năm 2019 Tơi xin cam đoan SKKN viết, không chép nội dung người khác Hà Việt Phương 20 ... trung đảm bảo cung cấp phân phối điện với độ tin cậy cao, chất lượng điện tốt, an toàn kinh tế 2.4 Xây dựng Dạy học theo chuyên đề Máy điện truyền tải điện năng, chương trình VL 12 - Cơ bản, theo. .. sáng tạo HS 2.3 Xây dựng nội dung chuyên đề ? ?Máy điện Truyền tải điện – VL 12 bản” 2.3.1 Bài tốn truyền tải điện xa Cơng suất phát từ nhà máy: Pphát = UphátI I cường độ dòng điện hiệu dụng đường... triển lực Học sinh TÊN CHỦ ĐỀ: MÁY ĐIỆN VÀ TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG (Thời lượng dạy học: tiết) A MỤC TIÊU Kiến thức - Viết biểu thức điện hao phí đường dây tải điện, từ suy giải pháp giảm điện hao