Bài Truyền tải điện năng đi xa

TRƯỜNG THCS NGUYỄN VĂN CỪ NĂM HỌC: 2007_2008 GIÁO ÁN THAO GIẢNG HUYỆN VẬT LÝ 9 GV: Trần Thanh Tùng Ngày soạn: 10/ 01/2008 Ngày dạy: 24/ 01/2008 Tiết 2_ Lớp: 9 8 _ Trường THCS Đinh Tiên Hoàng. Tiết 40: Bài 36: Truyền Tải Điện Năng Đi Xa I. Mục tiêu: 1. Nhận biết được sự cần thiết phải dùng dây dẫn và trạm biến thế để truyền tải điện năng. 2. Nhận biết được nguyên nhân chính của sự hao phí điện năng trên đường dây tải điện. 3. Lập được công thức tính điện năng hao phí do toả nhiệt trên đường dây tải điện. 4. Nêu được hai cách làm giảm hao phí điện năng trên đường dây tải điện và lí do tại sao chọn cách tăng hiệu điện thế ở hai đầu dây. 5. Có thái độ, ý thức vận dụng kiến thức vào cuộc sống. II. Chuẩn bò: 1. Mô hình có nội dung như H37.2/SGK. 2. Bảng phụ nhỏ và viết dạ để HS hoàn thành nội dung hoạt động nhóm, hình thành công thức công suất hao phí do toả nhiệt phụ thuộc vào P , R, U. 3. Hình ảnh và thông tin một số nhà máy điện: Hoà Bình, Uông Bí, Sông Hinh, EA Krôngrou, Trò An,… 4. Thông tin về một số trạm biến áp tại đòa phương. 5. Bài tập trắc nghiệm củng cố kiến thức có nội dung: Từ công thức hp P = 2 R U 2 P có thể suy ra khi truyền tải một công suất điện P xác đònh, mà muốn giảm hao phí do toả nhiệt trên đường dây dẫn, thì về nguyên tắc có thể có những cách làm nào? A. Giữ nguyên hiệu điện thế U, giảm điện trở R. B. Giữ nguyên điện trở R, tăng hiệu điện thế U. C. Vừa giảm điện trở R, vừa tăng hiệu điện thế U. D. Cả 3 cách A, B, C đều đúng. Hãy chon ý đúng nhất. 6. Bảng phụ củng cố kiến thức: 7 . Bảng phụ có nội dung hướng dẫn về nhà. III. Phương pháp: - Thảo luận. - Vấn đáp, gợi mở. IV.Tiến trình hoạt động: 1. Ổn đònh : (1’) Điểm danh, ổn đònh tổ chức lớp. 2. Kiểm tra bài cũ: (3’) - Nhắc lại công thức tính công suất của dòng điện? - Công thức tính điện năng theo công suất P và thời gian t? - Biểu thức của đònh luật Jun_Lenxơ? Trang: 1 Truyền tải điện năng đi xa Hao phí điện năng ( Với= ) Giảm R: Rất khó khăn và tốn kém, điện năng hao phí giảm ít. Tăng U: Dể dàng, điện năng hao phí giảm nhiều. Cách tốt nhất: Tăng U TRƯỜNG THCS NGUYỄN VĂN CỪ NĂM HỌC: 2007_2008 GIÁO ÁN THAO GIẢNG HUYỆN VẬT LÝ 9 3. Bài mới: Hoạt động của GV Hoạt động của HS Ghi bảng HĐ1: ( 2’ ) Nhận biết sự cần thiết phải có đường dây cao thế và máy biến thế để truyền tải điện năng. * YC HS quan sát mô hình. * Theo các em mô hình này mô tả điều gì mà em thấy trong đời sống hằng ngày? * Như chúng ta đã biết không phải nơi nào cũng có thể làm nhà máy điện. Ví dụ: Nhà máy thuỷ điện thường đặt ở những nơi có hồ chứa nước ở đòa thế cao. Nhà máy điện nguyên tử phải đặt ở những nơi xa dân cư…Vì thế khoảng cách từ nhà máy điện đến nơi tiêu thụ điện rất xa. * Vậy để vận chuyển điện năng từ nhà máy điện đến nơi tiêu thụ điện người ta dùng phương tiện gì? * Ngoài đường dây tải điện ra, ở mỗi khu phố, mỗi cụm dân cư đều có một trạm phân phối điện gọi là trạm biến thế. Tuy nhiên có vấn đề đặt ra ở đây là: Điện dùng trong gia đình chỉ cần HĐT 220V, nhưng hiệu điện thế đặt vào hai đầu đường dây cao thế và ở trạm biến thế lớn đến hàng trăm nghìn vôn, rất nguy hiểm. Vì sao lại làm như vậy? Làm như vậy có lợi ích gì? => Bài học hôm nay sẽ giúp chúng ta biết được điều đó. HS quan sát mô hình. Đường dây dẫn điện từ nhà máy điện đến nơi dùng điện. Người ta dùng dây tải điện. Lắng nghe. Ghi nội dung đề bài vào vở. HĐ2: Tìm hiểu sự hao phí trên đường dây tải điện ( 3’ ) Tiết 40: Truyền Tải Điện Năng Đi Xa I. Sự hao phí điện năng trên đường dây tải điện: Khi truyền tải điện năng đi xa bằng đường dây dẫn sẽ có một phần điện năng hao phí do hiện tượng toả nhiệt trên đường dây. Để cung cấp điện năng cho nơi tiêu thụ điện có hai cách: + Truyền tải điện từ nhà máy điện đến nơi tiêu thụ điện. + Vận chuyển nhiên liệu dự trữ năng lượng đến nơi tiêu thụ điện để sản xuất điện và cung cấp cho nơi đó. Theo em hai cách làm trên cách nào thuận tiện hơn? Mặc dù truyền tải điện năng đi xa thuận tiện hơn nhưng khi truyền tải điện năng đi xa như vậy có hao phí không? Hao phí đó do nguyên nhân nào? Vậy chúng ta rút ra được kết luận gì về sự hao phí điện năng trên đường dây tải điện? GV nhận xét, bổ sung, và cho HS ghi nội dung vào vở học. Vậy cách tính điện năng hao phí như thế nào, dựa vào yếu tố nào để tính điện năng hao phí => Phần thứ nhất. Truyền tải điện năng từ nhà máy điện đến nơi tiêu thụ điện thuận tiện hơn. Có hao phí, do sự toả nhiệt trên đường truyền. Khi truyền tải điện năng đi xa bằng đường dây dẫn sẽ có một phần điện năng hao phí do hiện tượng toả nhiệt trên đường dây. HS ghi nội dung vào vở học. HĐ 3: Cách tính điện năng hao phí trên đường dây tải điện.( 12' ) 1. Tính điện năng hao phí trên đường dây tải điện: Hãy nhắc lại công thức tính điện năng? HS: A = P t Trang: 2 TRƯỜNG THCS NGUYỄN VĂN CỪ NĂM HỌC: 2007_2008 GIÁO ÁN THAO GIẢNG HUYỆN VẬT LÝ 9 Suy ra công thức tính điện năng hao phí do toả nhiệt là: A hp = P hp t (*) * Với thời gian truyền tải điện xác đònh, muốn giảm điện năng hao phí do toả nhiệt ta phải giảm công suất hao phí do toả nhiệt. Vậy nhiệm vụ của chúng ta là xác đònh xem công suất hao phí do toả nhiệt phụ thuộc vào những yếu tố nào. * GV thông báo : Giả sử ta muốn truyền tải một công suất điện P không đổi từ nhà máy điện đến nơi dùng điện với hiệu điện thế đặt vào hai đầu đường dây tải điện là U, điện trở của dây dẫn truyền tải là R. Điện năng hao phí chính là nhiệt lượng toả ra trên đường dây. * Vậy A quan hệ như thế nào với Q? * Mà theo đònh luật Jun_Lenxơ, thì Q được xác đònh bằng biểu thức nào? => A hp = Q = I 2 Rt (**) Từ (*) và (**), hãy cho biết công suất hao phí do toả nhiệt được tính bằng công thức nào? * Công suất của dòng điện được tính bằng công thức nào? * Từ công thức (1) và (2) hãy lập công thức tính hp P theo P , R và U. * Đề nghò các nhóm thảo luận trong thời gian từ 2 đến 3 phút. * Theo dõi, giúp đỡ nhóm HS yếu. * YC đại diện nhóm báo cáo kết quả. * Thảo luận chung để tìm ra kết quả đúng. * GV nhận xét, đánh giá. * Khẳng đònh lại: Công thức (3) chính là công thức xác đònh sử phụ thuộc của hp P vào P , R, U. * Từ công thức (3), hãy cho biết P hp phụ thuộc như thế nào vào các yếu tố P , R, U? * Nhấn mạnh: Công suất hao phí do toả nhiệt trên đường dây tải điện tỉ lệ nghòch với bình phương hiệu điện thế đặt vào hai đầu đường dây. Ví dụ: + Tăng U 2 lần thì P giảm mấy lần? * Quan sát. * Lắng nghe. A = Q Nhiệt lượng toả ra trên dây dẫn: Q = I 2 Rt. Công suất toả nhiệt (hao phí) hp P = RI 2 (1) Công suất của dòng điện: P = UI (2) Đại diện nhóm báo cáo kết quả. Trình bày cách lập công trên bảng: * Từ (2) => I U = P Thay I U = P vào (1) Ta có: hp P = RI 2 = 2 R U 2 P P hp tỉ lệ thuận với P và R, tỉ lệ nghòch với U. - Công suất toả nhiệt (hao phí): hp P = RI 2 (1) - Công suất của dòng điện: P = UI (2) * Từ (1) và (2) => hp P = 2 R U 2 P (3) Trang: 3 TRƯỜNG THCS NGUYỄN VĂN CỪ NĂM HỌC: 2007_2008 GIÁO ÁN THAO GIẢNG HUYỆN VẬT LÝ 9 + Giảm U 3 lần thì P tăng mấy lần? * Vậy để giảm công suất hao phí thì phải dựa vào các yếu tố P , R, U. Cụ thể cách giảm hao phí như thế nào ta tiếp tục tìm hiểu ở phần thứ 2. Giảm 4 lần Tăng 9 lần. HĐ 4: Tìm hiểu cách làm giảm hao phí ( 11' ) 2. Cách làm giảm hao phí: C1: + Giảm điện trở R. + Tăng hiệu điện thế U. C2: Dây dẫn có kích thước lớn, khó khăn, tốn kém, điện năng hao phí giảm ít. C3: Tăng U: Dễ dàng, điện năng hao phí giảm nhiều. Phải chế tạo máy biến thế. Từ công thức (3) có thể suy ra khi truyền tải một công suất điện P xác đònh mà muốn giảm hao phí do toả nhiệt trên đường dây dẫn thì có thể có những cách làm nào? Chúng ta đi phân tích từng cách một. Cách 1: Nếu chúng ta giảm điện trở R thì phải thay đổi yếu tố nào của dây? GV gợi ý cho HS nhớ lại công thức R = P l s Chiều dài của dây có thay đổi được không? Vì sao? Điện trở suất có thay đổi được không? Vì sao? Vậy để giảm điện trở ta phải thay đổi tiết diện như thế nào? Dây có kích thước như thế nào? Nếu vậy thì có bất lợi gì? Nếu giảm R thì công suất hao phí giảm đi nhiều hay ít? Cách 2: Tăng hiệu điện thế U. Nếu tăng hiệu điện thế U thì công suất hao phí có giảm nhiều hơn so với khi giảm R hay không? Vì sao? Ví dụ: Hiệu điện thế U tăng 5 lần thì công suất P giảm đi mấy lần? Tuy nhiên để tăng hiệu điện thế thì ta phải giải quyết vấn đề gì mới? Thông báo: Máy biến thế là một dụng cụ dùng để tăng hiệu điện thế hoặc giảm hiệu điện thế. Chúng ta sẽ tìm hiểu ở bài sau. * Từ những nội dung chúng ta đã phân Muốn giảm P hp ta có thể: + Giảm điện trở R. + Tăng hiệu điện thế U. Thay đổi chiều dài, tiết diện và điện trở suất của dây. Không thay đổi được vì khoảng cách từ nhà máy điện đến nơi tiêu thụ điện không thay đổi được. Không thay đổi được vì trước khi truyền tải điện chúng ta đã chọn dây dẫn phù hợp nhất,đảm bảo yêu cầu về mặt kinh tế, an toàn và tính dẫn điện. Tăng tiết diện của dây. Có nghóa là dây dẫn có kích thước lớn. Chi phí mua lớn, hệ thống cột chống đỡ lơn….tốn kém nhiều. Công suất hao phí giảm ít. Công suất hao phí giảm đi nhiều. Vì công suất hao phí tỉ lệ nghòch với bình phương hiệu điện thế. Giảm đi 25 lần. Phải chế tạo máy biến thế. Lắng nghe Ta chọn cách tăng hiệu điện thế Trang: 4 TRƯỜNG THCS NGUYỄN VĂN CỪ NĂM HỌC: 2007_2008 GIÁO ÁN THAO GIẢNG HUYỆN VẬT LÝ 9 tích như trên, hãy cho biết chúng ta nên chọn cách nào để giảm hao phí là tốt nhất. * Từ đó chúng ta rút ra được kết luận gì về cách làm giảm hao phí. * GV nhận xét bổ sung và cho HS ghi nội dung vào vở học. U là tốt nhất. * Kết luận: Để giảm hao phí điện năng do toả nhiệt trên đường dây tải điện thì tốt nhất là tăng hiệu điện thế đặt vào hai đầu đường dây. * Kết luận: Để giảm hao phí điện năng do toả nhiệt trên đường dây tải điện thì tốt nhất là tăng hiệu điện thế đặt vào hai đầu đường dây. Mở rộng: - Để giảm hao phí người ta đã tăng hiệu điện thế ở hai đầu dây tải điện lên đến hàng chục nghìn, hàng trăm nghìn vôn, nhưng dây dẫn vẫn phải truyền đi dòng điện có cường độ hàng nghìn ampe. Do đó vẫn phải dùng dây dẫn là những dây cáp bằng đồng gồm nhiều sợi nhỏ xoắn lại có đường kính đến vài xentimet hoặc đấu nhiều dây cáp đó thành một đường dây tải điện. - Dây dẫn truyền tải điện trên đường dây cao thế thường là dây cáp trần. * Giới thiệu một vài loại dây cáp điện. Chuyển ý: - Để nắm vững hơn về những kiến thức trên, đồng thời kiểm tra lại khả năng tiếp thu kiến thức , chúng ta hãy vận dụng nó để hoàn thành nội dung các câu C4, C5 trong phần II. HĐ 5: Vận dụng củng cố.(11’) II. Vận dụng: C4: Cho: U 1 = 500000V U 2 = 100000V So sánh P hp1 và P hp2 Giải: Ta có: U 1 = 5U 2 Nên P hp1 = 25 1 P hp2 C5: * YC HS đọc và hoàn thành nội dung câu C4. * YC 1 HS lên bảng hoàn thành câu C4. * Nhận xét, bổ sung. * Hướng dẫn nhanh cách lập tỉ số P hp1 và P hp2 để về nhà HS tự làm. * YC HS vận dụng những kiến thức đã học hãy trả lời câu hỏi nêu ra ở đầu bài. Treo bảng phụ có nội dung câu hỏi trắc nghiệm, củng cố kiến thức cho HS. YC HS đọc và hoàn thành. * Củng cố: Treo bảng phụ, đặt câu hỏi chô HS hoàn thành. + Khi truyền tải điện năng đi xa, thì có hiện tượng gì xảy ra trên đường dây? Công suất hao phí do toả nhiệt được tính như thế nào? + Giảm hao phí điện năng bằng những cách nào? Những thuận lợi và khó khăn HS đọc. C4: Cho: U 1 = 500000V U 2 = 100000V So sánh P hp1 và P hp2 Ta có: U 1 = 5U 2 Nên P hp1 = 25 1 P hp2 C5: Phải dùng máy biến thế tăng hiệu điện thế đặt vào hai đầu đường dây để giảm công suất hao phí, tiết kiệm, bớt khó khăn vì dây dẫn quá to và nặng… HS đọc nội dung và chọn câu trả lời đúng. Trang: 5 TRƯỜNG THCS NGUYỄN VĂN CỪ NĂM HỌC: 2007_2008 GIÁO ÁN THAO GIẢNG HUYỆN VẬT LÝ 9 trong mỗi cách? + Cách làm giảm nào là tốt nhất? Liên hệ thực tế: - Đường dây cao thế có hiệu điện thế đến hàng trăm nghìn vôn, như thế sẽ rất nguy hiểm nếu ta đến gần. Vì lúc đó có thể xảy ra hiện tượng phóng điện từ dây dẫn sang người. Theo quy tắc an toàn điện, để đảm bảo cho con người, các công trình, nhà cửa phải cách đường dây cao thế ít nhất là 1,5m. - Ở nước ta hiện nay có nhiều nhà máy thuỷ điện và nhiệt điện: + Nhiệt điện: Uông Bí, Phả Lại, Bà Ròa, Phú Mỹ, Thủû Đức … + Thuỷ điện: Hoà Bình ( trên sông Đà) với công suất 1920MW; Sông Hinh ( Vónh Sơn, Phú Yên) với công suất 66MW; - Ở tại đòa phương Ninh Hoà chúng ta có nhà máy thuỷ điện mới được đưa vào hoạt động là nhà máy thuỷ điện Ea Krôngrou tại Ninh Tây với công suất 35MW. - Hiện nay nguồn điện mà Ninh Hoà chúng ta đang sử dụng là lấy từ các trạm biến áp E29 tại Vónh Phương_Nha Trang và trạm biến áp 110KV tại Ninh Phụng. HĐ 6: Hướng đẫn về nhà _ Kết thúc bài học (2’) * Học thuộc phần ghi nhớ SGK. * Bài tập SBT. * Ôn lại nội dung: Điều kiện xuất hiện dòng điện cảm ứng. * YC HS quan sát mô hình: Như đã giới thiệu ở đầu bài, để tăng hiệu điện thế giữa hai đầu đường dây tải điện, người ta phải dùng máy biến thế. Vậy máy biến thế có cấu tạo như thế nào? Nguyên tắc hoạt động ra sao? Có những loại máy biến thế nào? => Các em về tìm hiểu trước bài “ Máy biến thế” để tiết sau học tốt hơn. * Nhận xét tiết học. Trang: 6 . đề bài vào vở. HĐ2: Tìm hiểu sự hao phí trên đường dây tải đi n ( 3’ ) Tiết 40: Truyền Tải Đi n Năng Đi Xa I. Sự hao phí đi n năng trên đường dây tải đi n: . Trang: 1 Truyền tải đi n năng đi xa Hao phí đi n năng ( Với= ) Giảm R: Rất khó khăn và tốn kém, đi n năng hao phí giảm ít. Tăng U: Dể dàng, đi n năng hao