Hướng dẫn học sinh phương pháp giải một số dạng bài tập về truyền tải điện năng

MỤC LỤC Nội dung Trang PHẦN I MỞ ĐẦU I LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI I CƠ SỞ LÍ THUYẾT 2 2 3 4 II THỰC TRẠNG CỦA VẤN ĐỀ 16 III CÁC DẠNG BÀI TẬP THƯỜNG GẶP VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI IV KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC 16 II MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU III ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU IV PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU PHẦN II NỘI DUNG PHẦN III KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ PHẦN I MỞ ĐẦU I LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI Hiện đất nước ta thời kỳ công nghiệp hóa, đại hóa, địi hỏi ngành Giáo dục phải có đổi bản, mạnh mẽ, vươn tới ngang tầm với phát triển chung khu vực giới Sự nghiệp giáo dục đào tạo phải góp phần định vào việc bồi dưỡng trí tuệ khoa học, lực sáng tạo cho hệ trẻ Trong năm gần ngành Giáo dục thực chương trình phân ban bậc Trung học phổ thông, đồng thời đổi phương pháp dạy học phương pháp kiểm tra đánh giá theo định hướng phát triển lực học sinh Yêu cầu đổi phương pháp dạy học phải phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo học sinh; phù hợp với đặc trưng môn học, đặc điểm đối tượng học sinh; bồi dưỡng cho học sinh phương pháp tự học, rèn luyện kỹ vận dụng kiến thức vào thực tiễn, đem lại niềm vui, hứng thú trách nhiệm học tập cho học sinh Đối với mơn Vật lí, trắc nghiệm khách quan trở thành hình thức chủ đạo kiểm tra đánh giá chất lượng dạy học trường Trung học phổ thông kỳ thi THPT Quốc gia Vì u cầu học sinh khơng phải nắm vững tồn kiến thức học mà cịn phải nhận dạng nhanh có phương pháp giải nhanh dạng tập Bài tập truyền tải điện đa dạng tương đối khó với đa số học sinh, đồng thời hay gặp đề thi Vì tơi chọn đề tài "Hướng dẫn học sinh phương pháp giải số dạng tập truyền tải điện năng" II MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU - Giúp giáo viên ln tìm tịi, sáng tạo, tích cực trau dồi chuyên môn, đổi phương pháp để nâng cao lực hiệu dạy học - Tạo khơng khí hứng thú lơi học sinh tích cực tham gia giải tập vật lí, đồng thời giúp em đạt kết cao học tập kỳ thi III ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU Trong đề tài giải nhiệm vụ sau: - Lý thuyết truyền tải điện - Phân loại dạng tập thường gặp đưa phương pháp giải IV PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU - Phương pháp nghiên cứu xây dựng sở lí thuyết - Phương pháp điều tra khảo sát thực tế, thu thập thông tin - Phương pháp thống kê, xử lí số liệu PHẦN II NỘI DUNG I CƠ SỞ LÍ THUYẾT Truyền tải điện Điện truyền tải xa thường bị tiêu hao đáng kể, chủ yếu tỏa nhiệt đường dây Gọi R[ ] điện trở dây P [W] công suất điện truyền U [V] điện áp hiệu dụng nơi phát I [A] cường độ dòng điện hiệu dụng dây cos hệ số công suất mạch điện Pt [W] công suất điện nơi tiêu thụ U t [V ] điện áp hiệu dụng nơi tiêu thụ Điện trở dây dẫn hình trụ đồng chất tiết diện đều: R [ m ] điện trở suất chất làm dây [m] chiều dài dây S [ m2 ] tiết diện dây Cường độ dòng điện hiệu dụng chạy đường dây: I S P U cos PR U cos R.P2 Công suất hao phí đường dây: P P Pt RI (U cos ) Điện hao phí đường dây sau thời gian t: A P.t PR h P Phần trăm hao phí: P (U cos ) Hiệu suất truyền tải: H Pt P P h P P h P U P R U U2 P P U Nếu cos P U t t H h P U P U Độ giảm điện áp đường dây: RI U U U t Đối với hệ thống truyền tải điện với cos P xác định, có cách giảm P Cách 1: giảm điện trở R đường dây Đây cách tốn phải tăng tiết diện dây (tốn nhiều kim loại làm dây) phải tăng sức chịu đựng cột điện Cách 2: tăng điện áp U nơi phát điện giảm điện áp nơi tiêu thụ điện tới giá trị cần thiết Cách thực máy biến áp, áp dụng rộng rãi [1] Công thức máy biến áp U N k U2 N U 1[V ] ; U [V ] điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn sơ cấp thứ cấp N1 ; N2 số vòng dây cuộn sơ cấp thứ cấp k hệ số biến áp Hiệu suất máy biến áp: H P2 P1 P1[W] ; P2[W] công suất dòng điện mạch sơ cấp thứ cấp Nếu hao phí điện máy biến áp khơng đáng kể (Biến áp lí tưởng) thì: P H 100% P1 P1 P U I cosU I cos 11 11 U2 I1 U1 I2 (Để đơn giản, ta giả thiết hệ số công suất mạch sơ cấp thứ cấp nhau) [1] II THỰC TRẠNG CỦA VẤN ĐỀ Qua thực tế giảng dạy vật lí trường Trung học phổ thông thấy giải tập truyền tải điện đa số học sinh lúng túng em khơng nắm vững lí thuyết, chưa phân biệt dạng tập cách giải dạng tập Vì nghiên cứu, tham khảo tài liệu hướng dẫn cho học sinh nắm vững lí thuyết truyền tải điện Từ phân loại dạng tập thường gặp hướng dẫn cho học sinh phương pháp giải Sau học sinh nắm vững lí thuyết phương pháp giải dạng tập thường gặp đa số học sinh biết vận dụng giải tập nhanh, xác, kết học tập nâng cao III CÁC DẠNG BÀI TẬP THƯỜNG GẶP VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI Dạng 1: Bài tập công suất hao phí đường dây, cơng suất nơi tiêu thụ Phương pháp giải Áp dụng công thức: Công suất hao phí đường dây: P P P RI t R.P2 (U cos )2 Điện hao phí đường dây sau thời gian t: A Cơng suất nơi tiêu thụ: Pt P P H P Công thức máy biến áp: U N U2 P.t k N2 Hiệu suất máy biến áp: P2 H P1 [1] Chú ý: Khi P không đổi, U tăng n lần P giảm n2 lần Bài tập ví dụ Bài 1: Một đường dây dẫn gồm hai dây có tổng điện trở R dẫn dịng điện xoay chiều đến công tơ điện Một động điện có cơng suất học 1,496 kW có hệ số công suất 0,85 hiệu suất 80% mắc sau công tơ Biết động hoạt động bình thường điện áp hiệu dụng đầu công tơ 220 V Tính cường độ hiệu dụng dịng điện đường dây tải điện Động hoạt động thời gian 5h cơng tơ kWh? Tìm điện hao phí đường dây tải 5h [2] Hướng dẫn Công suất tiêu thụ điện: P P UI cos P 220.I 0,85 t t H H 1, 496.103 I 10( A) 0,8 Số công tơ điện mà động tiêu thụ: A P.t P t H t 1, 496.103 5=9350(Wh ) 9,35( kWh) 0,8 Điện hao phí đường dây sau 5h: A P.t I Rt 10 2.5.5=2500(Wh ) 2,5( kWh) Bài 2: Một máy phát điện xoay chiều công suất 10 MW, điện áp hai cực máy phát 10 kV Truyền tải điện từ nhà máy điện đến nơi tiêu thụ dây dẫn có tổng điện trở 40 Nối hai cực máy phát với cuộn sơ cấp máy tăng áp nối hai đầu cuộn thứ cấp với đường dây Số vòng dây cuộn thứ cấp máy biến áp gấp 40 lần số vòng dây cuộn sơ cấp Hiệu suất máy biến áp 90% Biết hệ số công suất đường dây Cơng suất hao phí đường dây A 20,05 kW B 20,15 kW C 20,25 kW D 20,35 kW [2] Hướng dẫn: UU N 10.10 3.40 4.10 (V ) mp N1 P P H 10.10 6.90% 9.10 (W) P P2 U R 20, 25( kW ) Chọn C mp Bài 3: Điện từ trạm phát điện đưa đến khu tái định cư đường dây truyển tải pha Cho biết, điện áp đầu truyền tăng từ U lên 2U số hộ dân trạm cung cấp đủ điện tăng từ 120 lên 144 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 Nếu điện áp truyền 4U trạm phát cung cấp đủ điện cho A 168 hộ dân B 150 hộ dân C 504 hộ dân D 192 hộ dân [5] Hướng dẫn Khi điện áp truyền U 2U: P P 120P1 P P 144P P 32P1 P 152P 1 Khi điện áp truyền 4U: P P 16 nP1 nP1 152 P1 32 P1 16 150P1 Chọn B Bài 4: Điện truyền từ nơi phát đến nơi tiêu thụ cách 50,25 km dây pha Vì cơng suất hao phí đường dây 5% công suất đưa lên đường dây nên công suất nơi tiêu thụ 47500 kW điện áp nơi tiêu thụ 190 kV Hệ số công suất đường dây Biết dây dẫn làm đồng có điện trở suất 1, 65.10 m khối lượng riêng đồng 8800 kg m3 Tính khối lượng đồng dùng làm đường dây truyền tải [3] Hướng dẫn Phần trăm hao phí đường dây tính theo cơng thức: h P P P P P 100 t P 25.10 (W) P 47500.103 P P 5.10 (W) P Pt U Ut U 190.10 U 2.105 (V ) U U 2 R R P R P.U 25.10 5.4.1010 40( ) MàPI U2 P2 25.1014 2 R D m D Mặt khác: S V m R D 1, 65.10 (100, 5.10 ) 8800 36663,9075( kg) Thay số: m h P P R 100 40 Bài tập vận dụng Bài 1: Ở nơi phát người ta truyền công suất điện 1,2 MW điện áp kV Điện trở đường dây truyền tải từ nơi phát đến nơi tiêu thụ 4, 05 Hệ số công suất đoạn mạch 0,9 Giá điện 1000 đồng/kWh trung bình 30 ngày, số tiền khấu hao là: A 144 triệu đồng B 734,4 triệu đồng D 152,55 triệu đồng [2] C 110,16 triệu đồng Bài 2: Một trạm phát điện truyền công suất 1000 kW dây dẫn có điện trở tổng cộng , điện áp hai cực máy 1000 V Hai cực máy nối với hai đầu cuộn sơ cấp máy tăng áp lí tưởng mà số vịng dây cuộn thứ cấp gấp 10 lần số vòng dây cuộn sơ cấp Hệ số công suất đường dây Hiệu suất trình truyền tải A 80% B 87% C 92% D 95% [2] A 20 kV Hướng dẫn Theo ra: Bài 3: Bằng đường dây truyền tải, điện từ nhà máy phát điện nhỏ có cơng suất khơng đổi đưa đến xưởng sản xuất Nếu nhà máy điện, dùng máy biến áp có tỉ số vịng dây cuộn thứ cấp cuộn sơ cấp nơi sử dụng cung cấp đủ điện cho 80 máy hoạt động Nếu dùng máy biến áp có tỉ số vòng dây cuộn thứ cấp cuộn sơ cấp 10 nơi sử dụng cung cấp đủ điện cho 95 máy hoạt động Nếu đặt xưởng sản xuất nhà máy điện cung cấp đủ điện cho máy ? A 90 B.100 C 85 D 105 [2] Dạng 2: Bài tập quan hệ cơng suất hao phí công suất đưa lên đường dây, công suất nơi tiêu thụ Phương pháp giải Áp dụng công thức: - Nếu cơng suất hao phí đường dây a% cơng suất đưa lên đường dây thì: P a%P I R a %UI cos IR=a%U cos U a %U cos - Nếu cơng suất hao phí đường dây a% cơng suất nơi tiêu thụ : P a %Pt Bài tập ví dụ Bài 1: Điện truyền tải từ A đến B hai dây có hệ số cơng suất 0,96 Cơng suất tiêu hao dây tải điện 5% công suất đưa lên đường dây A Nếu điện áp đưa lên đường dây 4000 V độ giảm đường dây B 200 kV C MV D 192 V [2] P a % P I R a %UI cos IR a %U cos U a %U cosU 0, 05.4000.0,96 192(V ) Chọn D Bài 2: Người ta truyền tải điện từ A đến B hệ thống dây dẫn có điện trở cường độ dịng điện hiệu dụng dây 60 A Tại B dùng máy hạ áp lí tưởng Cơng suất hao phí dây 5% cơng suất tiêu thụ B điện áp cuộn thứ cấp máy hạ áp có giá trị hiệu dụng 300 V ln pha với dịng điện qua cuộn thứ cấp Tỉ số vòng dây cuộn thứ cấp sơ cấp máy hạ áp A 0,01 B 0,004 C 0,005 D 0,05 [2] 2 Hướng dẫn I R 0,05U 60 0, 05.300 I P 5%P N2 N1 U2 U1 B I1 I2 I 2 I 1200( A) 60 0, 05 Chọn D N2 N1 1200 Bài 3: Điện truyền từ máy tăng áp đặt A đến máy hạ áp đặt B dây đồng tiết diện trịn đường kính 1cm với tổng chiều dài 200 km Cường độ dòng điện dây tải 100 A, cơng suất hao phí đường dây tải 5% công suất tiêu thụ B Bỏ qua hao phí máy biến áp, coi hệ số công suất mạch sơ cấp thứ cấp 1, điện trở suất đồng 1, 6.10 m Điện áp hiệu dụng cuộn thứ cấp máy tăng áp A gần giá trị sau ? A 43 kV B 42 kV C 40 kV D 86 kV [2] Hướng dẫn 200.10 R 1, 6.10 41( ) S (0,5d ) (0,5.0, 01)2 I 1U I1 R 100.41 82000(V ) P 5%PI 2R 0,05U B 1 0,05 0, 05 Điện áp hiệu dụng cuộn thứ cấp máy tăng áp A: U U I1 R=82.10 100.41 86100(V ) Chọn D Bài tập vận dụng Bài 1: Điện truyền tải từ A đến B hai dây đồng có điện trở tổng cộng 40 Cường độ hiệu dụng đường dây tải điện 50 A, công suất tiêu hao dây tải điện 5% công suất đưa lên đường dây A Công suất đưa lên A A 20 kW B 200 kW C.2 MW D 2000W [2] Bài 2: Người ta truyền tải điện từ A đến B hệ thống dây dẫn có điện trở cường độ dòng điện hiệu dụng dây 60 A Tại B dùng máy hạ áp lí tưởng Cơng suất hao phí dây 5% cơng suất tiêu thụ B điện áp cuộn thứ cấp máy hạ áp có giá trị hiệu dụng 300 V ln pha với dịng điện qua cuộn thứ cấp Tỉ số vòng dây cuộn thứ cấp sơ cấp máy hạ áp B 0,01 B 0,004 C 0,005 D 0,05 [2] Dạng 3: Bài tập phần trăm hao phí đường dây Hiệu suất truyền tải Phương pháp giải Áp dụng công thức: h P PR Phần trăm hao phí: Ucos P Hiệu suất truyền tải: H Pt P P h Nếu cos P H h P P h P U P R U U2 P P U Pt Ut U P U Phần trăm hao phí, hiệu suất truyền tải thay đổi cách thay đổi U, R, P + Thay đổi U: PR h1 H (U 1cos ) PR h2 H (U cos ) h H 2 U U H1 h1 2 + Thay đổi R: h1 H PR1 (U 1cos ) P R2 h2 H (U cos ) h H h H1 R R d 1 d 2 d1 ; d2 đường kinh tiết diện dây dẫn trước sau thay đổi + Thay đổi P: Gọi P1 ; P2 công suất đưa lên đường dây trường hợp đầu trường hợp sau : h 1 H1 P1 R (U 1cos ) P2 R h H2 (U cos ) h h H 2 H1 P P 2 Gọi P1t , P2t công suất nơi tiêu thụ nhận trường hợp đầu trường hợp sau : P P 1t ;P H1 Do đó: h2 h P 2t H2 H2 H P2 P P H1 2t H2 P 1t Bài tập ví dụ Bài 1: Người ta cần truyền công suất điện pha 10000 kW điện áp hiệu dụng 50 kV xa Mạch điện có hệ số cơng suất cos 0,8 Muốn cho tỉ lệ lượng đường dây không q 10% điện trở đường dây phải có giá trị khoảng ? A.10 R 12 B.R 14 C.R 16 D.16 R 18 [4] Hướng dẫn P RI P R U cos Muốn tỉ lệ mát không 10% P R 0,1 P(U cos )2 ) 0,1(50000.0,8)2 16( ) R 0,1(U cos P P10000000 Chọn C Bài 2: Từ máy phát điện người ta muốn truyền tới nơi tiêu thụ cơng suất điện P, đường dây tải điện có điện trở 40 hệ số công suất Biết hiệu suất truyền tải 98% nơi tiêu thụ nhận công suất điện 196 kW Điện áp hiệu dụng đưa lên đường dây A 10 kV B 20 kV C 40 kV D 30 kV [2] Hướng dẫn H P 0,98 P t 196 P 200( kW ) P P (1 H ) P 4( kW ) P P2 R 4.10 (200.10 ) 40 U 20.10 U2 (V ) U2 Chọn B Bài 3: Điện dòng điện xoay chiều truyền tải từ nhà máy phát điện đến khu công nghiệp đường dây tải pha Lúc đầu điện áp truyền U, khu công nghiệp lắp máy hạ áp có tỉ số vịng dây cuộn sơ cấp thứ cấp k1 = 48 đáp ứng 90% nhu cầu điện khu công nghiệp Sau người ta nâng điện áp truyền 3U, khu công nghiệp lắp máy hạ áp khác có tỉ số vịng dây cuộn sơ cấp thứ cấp k2 đáp ứng đủ nhu cầu điện khu công nghiệp Coi hệ số công suất Bỏ qua tổn hao điện máy biến áp a Xác định hiệu suất truyền tải điện áp truyền U b Xác định k2 [3] Hướng dẫn a Gọi công suất máy phát P không đổi, công suất khu công nghiệp Pt Điện áp cuộn sơ cấp máy biến áp lúc đầu U1, lúc sau U2 Điện áp khu công nghiệp không đổi Ut Khi điện áp truyền U: P P1 0,9Pt (1) Khi điện áp truyền 3U: P P2 Pt (2) P2 P1 (3) P P1 Từ (1), (2) (3) ta có: P2 P 1 PU2 81 3U 81 Hiệu suất truyền tải lúc đầu: b U1 U2 P 0,9 P1 PU1 U 9 H1 P P1 P P P P 88,89% 9U U U1 9(U U1) U1 9U 80 81 3U U 27 U2 27(3U U2) U2 27U 10 k1 N U N' N k2 U U , t N' 2 U t k U 48 24 k2 160 k U k2 80 Bài 4: Điện trạm phát điện truyền điện áp kV, hiệu suất trình truyền tải H = 80% Muốn hiệu suất trình truyền tải tăng đến 95% ta phải A Tăng điện áp lên đến kV B Tăng điện áp lên đến kV C Giảm điện áp xuống kV D Giảm điện áp xuống 0,5 kV [4] Hướng dẫn Công suất truyền tải không thay đổi, áp dụng công thức: 1 H2 U1 H1 U U2 22 10,80 10,95 16 U 4( kV ) Chọn A Bài 5: Cần truyền tải công suất điện định từ nhà máy đến nơi tiêu thụ dây dẫn có đường kính dây d Thay dây truyền tải điện dây khác chất liệu có đường kính 2d hiệu suất truyền tải 91% Hỏi thay dây truyền tải loại dây chất liệu có đường kính 3d hiệu suất truyền tải điện bao nhiêu? A 96% B 94% C 92% D 95% [2] Hướng dẫn Công suất truyền tải không thay đổi, áp dụng công thức: H R d2 H 22 0,96 Chọn A H1 R H d 0,91 Bài 6: Một nhà máy phát điện gồm tổ máy có cơng 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% [2] Hướng dẫn Áp dụng công thức: H2 0,85 H2 P2 H Chọn B H1 P1 10,8 Bài 7: 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 thêm 20% giữ nguyên điện áp nơi phát hiệu suất truyền tải điện đường dây lúc bao nhiêu? Biết hao phí điện tỏa nhiệt đường dây không vượt 20% Coi điện áp ln pha với dịng điện [3] Hướng dẫn Ta có cos nên: 11 h H P1 R U2 P2 R h H H1 P1 2 U Thay P1 P H2 P 1t P 2t ta được: H H2 H1 ; P2 H1 H H H0,108 22 H2 0,123 H H2 P2t P 1t H2 0,9 0, 1, H2 0,877 Vì H2 80% nên chọn H2 87, 7% Bài tập vận dụng Bài 1: Một trạm phát điện xoay chiều 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% [2] Bài 2: Điện trạm phát điện truyền điện áp kV công suất 200 kW Hiệu số công tơ điện trạm phát nơi thu sau ngày đêm chênh lệch 480 kWh Hiệu suất trình truyền tải điện A.H=95% B.H=90% C.H=85% D.H=80%[4] Bài 3: Xét truyền tải điện đường dây định Nếu điện áp truyền tải điện kV hiệu suất truyền tải 80% Nếu tăng điện áp truyền tải lên kV hiệu suất truyền tải điện đạt A 95% B 90% C 97% D 85% [2] Bài 4: 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% [2] Dạng 4: Công suất đưa lên đường dây không đổi Công suất nơi tiêu thụ không đổi Phương pháp giải Áp dụng công thức: h H P PR (1) P (U cos )2 - Nếu công suất đưa lên đường dây không đổi PR h h1 H2 H1 (U cos ) PR (U cos )2 U U U U1 - Nếu công suất nơi tiêu thụ không đổi H1 H2 12 Thay P Pt vào (1): H Pt R H (U cos ) h H h2 (1 H2 )H2 h (1 H )H 1 Pt R H (U cos )2 Pt R (U cos ) U1 U Pt R (U cos )2 2 U2 (1 H1)H1 U (1 H2)H2 1 Bài tập ví dụ Bài 1: Người ta truyền tải dòng điện xoay chiều pha từ nhà máy điện 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[2] Hướng dẫn Vì cơng suất đưa lên đường dây không đổi nên áp dụng công thức: H2 62 0,97 U1 H1 U 0,73 U U 18( kV ) Chọn D Bài 2: Hiệu suất truyền tải 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 N để tăng điện áp truyền tải Hiệu suất truyền tải sau sử dụng máy N biến áp A 99,2% Hướng dẫn Theo ra: U B 97,4% N U N C 45,7% D 32,8% [2] Vì cơng suất đưa lên đường dây không đổi nên áp dụng công thức: H H1 U U 2 H 0,35 12 H2 0, 974 Chọn B Bài 3: 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 = 20 kV hiệu suất truyền tải điện 90% Để hiệu suất truyền tải tăng đến 95% mà công suất truyền đến nơi tiêu thụ khơng thay đổi cường độ dòng điện dây tải điện thay đổi nào, điện áp hiệu dụng đưa lên hai đầu đường dây bao nhiêu? [3] Hướng dẫn Gọi công suất nơi tiêu thụ P, điện trở dây dẫn R, hao phí chưa thay đổi cường độ dịng điện P1 , sau thay đổi P2 13 H Ta có : P 0,9P P P P1 P H2 P2 I 22 P I1 P P 19 0, 95P2 19 P P2 I 19 19 I1 P I 0, 688I (hoặc cường độ dòng điện giảm 31,2%) Vì cơng suất truyền đến nơi tiêu thụ không đổi nên áp dụng công thức: U2 U (1 H1)H1 U2 (1 H2)H2 20 (1 0,9).0,9 U 27,53( kV ) (1 0,95).0,95 Bài 4: Điện áp hiệu dụng hai cực trạm phát điện cần tăng lên lần để giảm công suất hao phí đường dây tải điện n lần, với điều kiện công suất truyền đến tải tiêu thụ không đổi ? Biết chưa tăng điện áp, độ giảm điện đường dây tải điện xU (với U điện áp hiệu dụng hai cực trạm phát điện) Coi cường độ dòng điện mạch pha với điện áp đặt lên đường dây Áp dụng số: n = 100; x = 0,15 [6] Hướng dẫn Hiệu suất truyền tải điện trường hợp đầu: h1 H1 P P U U H P t t x x x.Pt P hP 1 x P Hiệu suất truyền tải điện sau ( Pt khơng đổi, P H2 Pt P P t Pt Pt x.Pt n (1 x) n (1 x) n x.P n (1 t x) ) n (1 x ) x Vì cơng suất truyền đến tải tiêu thụ không đổi nên áp dụng công thức: U2 (1 H1)H1 U (1 H2 )H2 x (1 x ) n (1 x ) ) n (1 x ) x n (1 x) (1 n (1 x ) x n (1 x ) x n Áp dụng số: n = 100; x = 0,15 ta có: U U1 (1 H1)H1 (1 H2)H2 n (1 x ) x n 100(1 0,15) 0,15 8,515 U 8,515U1 100 Bài 5: Trong trình truyền tải điện xa cần tăng điện áp nguồn lên lần để giảm cơng suất hao phí đường dây n 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 áp đường dây xUt (với Ut điện áp hiệu dụng tải tiêu thụ) Áp dụng số: n = 100; x = 0,15 [7] Hướng dẫn Hiệu suất truyền tải điện trường hợp đầu: 14 U h 1 H1 U U x Ut P ( x 1)Pt P H t x P h P xP U t Hiệu suất truyền tải điện sau đó: P H2 P t x P' Pt n t n x P P tn t Vì cơng suất nơi tiêu thụ nhận khơng đổi nên áp dụng công thức: U2 (1 H1)H1 U1 (1 H2)H2 x 1 x x n n n x n x n x (1 x)n Áp dụng số: n = 100; x = 0,15 ta có: n x (1 x ) n U2 U1 100 0,15 8, (1 0,15) 100 Bài 6: Trong trình truyền tải điện xa, cuối đường dây dùng máy N k hạ áp lí tưởng có tỉ số vòng dây cuộn thứ cấp nối với tải tiêu thụ Điện N áp hiệu dụng hai cực trạm phát điện cần tăng lên lần để giảm cơng suất hao phí đường dây tải điện n lần, với điều kiện công suất truyền đến tải tiêu thụ không đổi ? Biết chưa tăng điện áp độ giảm điện áp đường dây tải điện xUt (với Ut điện áp hiệu dụng tải tiêu thụ) Coi cường độ dịng điện mạch ln pha với điện áp đặt lên đường dây Áp dụng số: k = 2; n = 100; x = 0,1 [2] Hướng dẫn Hiệu suất truyền tải điện trường hợp đầu tính theo công thức: P P h U U U H x k x P tt tt k 1 H1 U U tt U kU tai k x U x P hP k Hiệu suất truyền tải sau ( Pt giữ nguyên P ' h1 H2 Pt Pt P ' P t U kn Pt kn x P (1 H1)H1 Áp dụng: U (1 H2 )H2 t 1 k k kx k x kn kn kn x kn x (1 H1)H1 kn x 2.100 0,1 9, tt x Pt ): kn kn x Áp dụng số: k = 2; n = 100; x = 0,1 ta có: U2 P n P kn x (k x) n U (1 H2)H2 (k x) n (2 0,1) 100 Bài tập vận dụng Bài 1: Điện truyền từ nơi phát đến nơi tiêu thụ điện đường dây pha Để giảm hao phí đường dây từ 25% xuống cịn 1% mà đảm bảo cơng suất truyền đến tải tiêu thụ khơng đổi trạm phát cần tăng điện áp lên lần ? A 5,35 B 2,55 C 4,67 D 4,35 [2] Bài 2: Trong trình truyền tải điện từ nhà máy phát điện đến nơi tiêu thụ, công suất nơi tiêu thụ giữ không đổi Khi điện áp hiệu dụng hai đầu tải U độ giảm điện áp đường dây 0,1U Giả sử hệ số công suất nơi tiêu thụ Để hao phí truyển tải giảm 100 lần so với trường hợp đầu điện áp đưa lên đường dây A 20,01U B 10,01U C 9,1U D 100U [2] IV KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC Trong năm vừa qua hướng dẫn học sinh giải tập truyền tải điện theo phương pháp trao đổi với đồng nghiệp tổ môn áp dụng vào giảng dạy, nhận thấy đa số học sinh nắm vững phương pháp vận dụng sáng tạo vào việc giải tập cách thành thạo Kết kiểm tra phần tập sau: Khi chưa Năm học Xếp loại Giỏi Khá Tb Yếu áp dụng Số HS SL 2014-2015 45 2015-2016 TL SL TL SL TL SL TL 13,3 16 35,6 14 31,1 20,0 45 17,8 17 37,8 13 28,8 15,6 2016-2017 45 20,0 18 40,0 12 26,7 13,3 Sau 2014-2015 45 14 31,1 18 40,0 10 22,2 6,7 áp dụng 2015-2016 45 16 35,6 21 46,7 17,7 0 2016-2017 45 17 37,8 22 48,9 13,3 0 Từ bảng tổng hợp ta thấy kết học tập học sinh phần nâng cao rõ rệt PHẦN III KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ Trên kinh nghiệm thân tích lũy, đúc rút từ thực tế giảng dạy trình nghiên cứu tài liệu tham khảo 16 Thực tế dạng tập, tập cụ thể có nhiều cách giải khác Vì sở nắm vững lí thuyết phương pháp giải, học sinh vận dụng cách chủ động, sáng tạo vào việc giải tập Bài tập truyền tải điện thường gặp đề thi tuyển sinh đề thi học sinh giỏi Hy vọng đề tài nguồn tài liệu tham khảo giáo viên vật lí học sinh THPT Tuy nhiên kinh nghiệm thân khơng tránh khỏi thiếu sót Tơi mong thầy giáo, giáo bạn đồng nghiệp góp ý để đề tài hoàn chỉnh XÁC NHẬN CỦA THỦ TRƯỞNG ĐƠN VỊ Thanh Hóa, ngày 15 tháng năm 2017 Tơi xin cam đoan SKKN viết, không chép nội dung người khác Người viết Đỗ Thị Hoa 17 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Sách giáo khoa Vật lí 12 nâng cao - Nhà xuất Giáo dục, 2015 [2] Bí ơn luyện thi Đại học mơn Vật lí điện xoay chiều - Chu Văn Biên - Nhà xuất Đại học Quốc gia Hà Nội, 2013 [3] Đề thi học sinh giỏi tỉnh Thanh Hóa từ năm 2011 đến năm 2017 [4] Câu hỏi trắc nghiệm tập tự luận Vật lí 12 tập - Nguyễn Văn Lự - Nhà xuất Giáo dục, 2009 [5] Đề thi tuyển sinh Đại học, THPT Quốc gia từ năm 2011 đến năm 2016 [6] Bài tập Vật lí 12 nâng cao - Nhà xuất Giáo dục, 2008 [7] Giải tốn Vật lí 12 tập - Nhà xuất Giáo dục, 2002 18 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: Đỗ Thị Hoa Chức vụ đơn vị công tác: Tổ trưởng tổ Vật lí - CN, Trường THPT Lê Lợi TT Tên đề tài SKKN Giảng dạy toán giao thoa ánh sáng cho học sinh THPT Hướng dẫn học sinh phương pháp giải nhanh toán mạch điện xoay chiều RLC nối tiếp có R; C;L w thay đổi Hướng dẫn học sinh phương pháp giải số dạng tập giao thoa sóng Hướng dẫn học sinh phương pháp nhanh giải số dạng tập sóng dừng Hướng dẫn học sinh phương pháp giải số dạng tập va chạm lắc lò xo Cấp đánh giá xếp loại (Phòng, Sở, Tỉnh ) Kết Năm học Cấp Sở B 2003 - 2004 Cấp Sở C 2011 - 2012 Cấp Sở C 2012 - 2013 Cấp Sở B 2014 - 2015 Cấp Sở C 2015 - 2016 đánh giá xếp loại (A, B, C) đánh giá xếp loại 19 dao động điều hịa SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HỐ TRƯỜNG THPT LÊ LỢI Dạng 1: Bài tập va chạm đàn hồi xuyên tâm lắc lò xo Phương pháp giải Thường gặp trườngSÁNGhợpvậtKIẾNmchuyểnKINHđộngNGHIỆMtheophương trục lò xo với vận tốc v0 đến va chạm đàn hồi xuyên tâm vào vật M lắc lị xo có vận HƯỚNG DẪN HỌC SINH PHƯƠNG PHÁP GIẢI tốc V0 sau va chạm vận tốc m M v V MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP VỀ TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG Do động lượng động bảo tồn nên ta có: mv MV0 mv MV(1) 1 mv 02 MV02 mv 2 MV2 V (M m)V0 2mv0 m M v (m M)v 2MV0 m M Trường hợp đặc biệt V = thì: V 2mv Người thực hiện: Đỗm ThịM ; v ( m M )v0 Hoa m M Chức vụ: Tổ trưởng chuyên kmôn Nếu sau va chạm M dao động điều hịa thay đổi so với trước va chạm , vị trí cân khơng SKKN thuộc lĩnh vực (mơn): Vật lí M + Nếu lúc va chạm M vị trí cân V = Vmax = A biên độ dao động sau va chạm: A V + Nếu lúc va chạm M vị trí có li độ x0 biên độ dao động sau va chạm: A x0 V 2 Chú ý: THANH HOÁ NĂM 2017 20 - Khi áp dụng công thức (1) phải chọn chiều dương Ox + v0; V0; v; V lấy dấu dương v0 ; V0 ; v ;V chiều dương Ox + v0; V0; v; V lấy dấu âm v0 ; V0 ; v ;V ngược chiều dương Ox 21 ... cho học sinh THPT Hướng dẫn học sinh phương pháp giải nhanh toán mạch điện xoay chiều RLC nối tiếp có R; C;L w thay đổi Hướng dẫn học sinh phương pháp giải số dạng tập giao thoa sóng Hướng dẫn học. .. Sau học sinh nắm vững lí thuyết phương pháp giải dạng tập thường gặp đa số học sinh biết vận dụng giải tập nhanh, xác, kết học tập nâng cao III CÁC DẠNG BÀI TẬP THƯỜNG GẶP VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI Dạng. .. biệt dạng tập cách giải dạng tập Vì nghiên cứu, tham khảo tài liệu hướng dẫn cho học sinh nắm vững lí thuyết truyền tải điện Từ phân loại dạng tập thường gặp hướng dẫn cho học sinh phương pháp giải