Đơn giản hóa bài toán truyền tải điện năng vật lý 12 bằng phương pháp chia cột

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 10 14 18 19 19 MỞ ĐẦU 1.1 Lí chọn đề tài Bài tốn truyền tải điện chương trình thi THPT 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 toán truyền tải điện năng”năm học 20192020.Tơi có sử dụng đề tài để áp dụng với học sinh lớp tơi dạy trường THPT Ba Đình thấy đề tài 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 tốn 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 toán truyền tải điện phương pháp chia cột để làm đơn giản toán truyền tải điện tạo điều kiệntiếp cận nhiều đối tượng học sinh tiết thời gian 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 trước sau vận dụng phương pháp chia cột cho lớp dạy 12K,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 + Ngồi tơi cung cấp thêm hệ thống tập phong phú phục vụ trình rèn luyện cho học sinh nhà thành thục 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 - Công suất điện truyền là: ∆ P = U I cos ϕ Pt ∆P = ∆U I = I R = - Công suất hao phí đường dây là: - Cơng suất nơi tiêu thụ: Ptt = P − ∆P = U tt I cos ϕ tt P = ∆P + Ptt - Liên hệ công suất điện áp nơi phát nơi tiêu thụ: cos ϕ = thì: U = ∆U + U tt cos ϕ ≠ U = ∆U + U + 2.∆U U tt cos ϕ tt tt H=  U tt  U U = ∆U∠0 + U tt ∠ϕ tt thì: Đây tổng hợp dao động ta xử lý nhanh máy tính tính theo công thức tổng hợp dao động: P2 R U cos ϕ ϕ  ϕ tt ∆U  I Ptt P − ∆P 100% = 100% P 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 Do nên giảm R cần tăng tiết diện S dây dẫn: tốn + 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 Pt P Nhà máy điện Máy tăng áp I ∆P = I R R/2 U U ∆U = I R Máy hạ áp Ut Pt Nơi tiêu thụ Ut 2.2 Thực trạng vấn đề trước áp dụng SKKN Thực tế dạy toán truyền tải điện lớp 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 qua so sánh lớp tơi thu bảng số liệu sau sau : Lớp Sĩ số HS làm HS làm sai HS không làm 12K 51 25 21 12G 47 26 32 12E 45 10 35 - 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 khơng định hướng cách làm nản chí khơng làm + Học sinh không 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 toán truyền tải điện không liên quan đến cos ϕ = máy biến áp với hệ số cơng suất - Trình tự cách làm: Loại 1: Công suất truyền P không đổi Phương pháp giải: + Bước 1: Chia kiện tốn theo cột gồm: cơng suất nguồn phát P, công suất nơi tiêu thụ Ptt, hao phí đường dây,hiệu điện nơi phát U P ∆P Ptt 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 ∆P1 , U1 - Hàng chọn P2= P1=100 để P2= P1=const, Dựa vào hiệu suất H2 tính Ptt2và ∆P2 , U2 ∆P1  U   = ∆P2  U  + Bước3: Lập tỉ số + Bước 4: Tìm kiện mà đề u cầu Ví dụ 1: Điệnnăngởmột trạmphátđiện đượctruyềnđidướiđiệnáp2 kV,hiệusuất trongquátrìnhtruyềntảilà H= 60%.Muốnhiệusuấttrongquátrìnhtruyềntảităngđến 97,5%thìtaphải thay đổi hiệu điện truyền nào? Cho công suất truyền không đổi * Cách giải thông thường : H = 60% ⇒ ∆P1 = 40% P ⇒ P R P.R = 40% P ⇒ = 0,4(1) 2 U cos ϕ U cos ϕ H = 97,5% ⇒ ∆P2 = 2,5% P ⇒ P R P.R = 2,5% P ⇒ = 0,025( 2) 2 U cos ϕ U cos ϕ Lập tỉ số (1) (2) ⇒ U2 U1 = 0,4 ⇒ U ' = KV 0,025 * Cách giải chia cột: Bài toán cho hiệu suất nên chọn P= 100 để dễ tính Ptt, Ta có: ∆P P Ptt ∆P U 100 60 40 U1 = 100 97,5 2,5 U2 = ? P R ∆P = U cos ϕ nên ∆P1  U  40  U   ⇒ =  =  ⇒ U = KV ∆P2  U  2.5   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, cơng 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: - Cơng suất hao phí đường dây P R ∆P = U cos ϕ - Công suất lúc đầu điện áp U: P1 = P R P R + P = + 114 P0 tt1 U cos ϕ U cos ϕ - Công suất lúc sau điện áp 2U: P2 = P R P R + P = + 150P0 tt1 ( 2U ) cos ϕ 4U cos ϕ - Do công suất nguồn truyền không đổi nên: P1=P2 P R P R P2R P2R + 114 P0 = + 150P0 ⇒ = 36P0 ⇒ = 48P0 U cos ϕ U cos ϕ 4U cos ϕ U cos ϕ Thay vào P1 ta được: P1=P2=162 P0 Khi điện áp tăng lên 4U P = P R 48 + Ptt = P0 + nP0 = 162 P0 ⇒ n = 159 2 16 16U cos 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 = ∆P + 114 = P Ptt ∆P P 114 ∆P U P 150 ∆P / 2U P n ∆P / 16 4U U ∆P ∆P + 150 = +n ⇒ ∆P = 48 ⇒ n = 159 16 Ta có: Loại 2: Công suất tiêu thụ Ptt không đổi Phương pháp giải: + Bước 1: Chia kiện tốn theo cột gồm: cơng suất nơi tiêu thụ Ptt, cơng suất nguồn phát P, hao phí đường dây,hiệu điện nơi phát U Ptt ∆P P U + Bước 2: Điền thông tin vào cột treo thứ tự: - Hàng 1: chọn Ptt =100 số xác định a mà chia cho ∆P1 hiệu suất ta tròn số, dựa vào hiệu suất H1 tính P1và , U1 - Hàng 2: chọn Ptt2= Ptt1=100 a, dựa vào hiệu suất H2 tính P2và ∆P2 , U2 ∆P1  P1  =  ∆P2  P2  + Bước 3: lập tỉ số: + Bước 4: Tìm kiện mà đề yêu cầu U     U1  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 = Ptt P R 2 = Ptt ⇒ ∆P1 = P1 − Ptt = Ptt ⇒ ∆P1 = 2 = Ptt 0,6 3 U cos ϕ P P2 R 40 1 H = 97,5% ⇒ P2 = tt = Ptt ⇒ ∆P2 = P2 − Ptt = Ptt ⇒ ∆P2 = = Ptt 2 0,975 39 39 U cos ϕ 39 2 2 ∆P  P  U 2/  5/3  U2  ⇒ =   2 ⇒ =  ⇒ U = 6,28KV   ∆P2  P2  U 1 / 39  40 / 39    * Cách giải chia cột: Vì Ptt khơng đổi nên chọn P = 60 ta có: ∆P1  P1  =  ∆P2  P2  Ptt P ∆P U 60 100 40 U1 = 60 800/13 20/13 U2 = ? U   U1 2  40  100   U   ⇒ =  ⇒ U = 6,28 KV   20 / 13  800 / 13     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 ) 10 ích cho q trình học tập em, làm cho em tự tin vận dụng vào tốn khó KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ 3.1 Kết luận: - Qua trình ấp ủ ý tưởng, vận dụng thực tiễn giảng dạy, đánh giá kết thu được, nhận thấy phương pháp chia cột cung cấp thêm cho giáo viên học sinh phương pháp giải cho toán truyền tải điện Cái ưu điểm bản, cốt lõi phương pháp giúp cho việc giải toán trở nên đơn giản rút ngắn nhiều mặt thời gian - Phương pháp chia cột áp dụng đại trà cho học sinh kể đối tượng học sinh yếu, trung bình em tính tốn liệu theo cột đến kết ( với em sinh giỏi thời gian tính vài chục giây kết xác) 3.2 Kiến nghị: 3.2.1 Với giáo viên: - Qua trình giảng dạy nhận thấy, cách thức để đến kết quan trọng cho trình học tập học sinh Do người giáo viên phải ln nỗ lực để tìm cách thức đường ngắn nhất, dễ hiểu giúp học sinh yếu học sinh trung bình giải tốn khó - Khi áp dụng phương pháp chia cột, giáo viên nên nêu cụ thể chitiết trình tự tính cho cột trước, cột sau học sinh dễ vận dụng làm - Phương pháp chia cột áp dụng cho nhiều lớp đặc biệt lớp ôn thi theo gọi gói khoa học tự nhiên ôn thi HSG theo hình thức trắc nghiệm - Trong q trình dạy học khơng có phương pháp vạn cho đối tượng nên người giáo viên học sinh cần biết chắt lọc lựa chọn phương pháp chí kết hợp chúng để mang lại hiệu cao 3.2.2 Với cấp quản lí giáo dục: - Trường học nên mua thêm sách tham khảo đổi phương pháp dạy học, tài liệu chuyên sâu để phục vụ tốt cơng tác dạy học - Có thể áp dụng phương pháp chia cột cho nhiều lớp trường nhiều trường huyện, tỉnh, nước - Hiện nhiều em học sinh chuyển khối cảm thấy mơn vật lý khó, việc giáo viên cung cấp cho học sinh phương pháp giải dễ hiểu, rõ ràng giúp giảm bớt áp lực môn học, em vận dụng làm cảm thấy 24 hứng thú với học tập dạng tập giáo viên cần tìm phương pháp hay, ngắn gọn, dễ hiểu cho học sinh Do hạn chế thời gian, tài liệu kinh nghiệm thân nên đề tài không tránh khỏi thiếu sót Vì mong góp ý đồng chí, đồng nghiệp để đề tài hồn thiện Tơi xin chân thành cảm ơn! XÁC NHẬN CỦA THỦ TRƯỞNG Tôi xin cam đoan SKKN ĐƠN VỊ viết, khơng chép nội dung người khác Tác giả Nguyễn Thị Ngoan 25 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1].Trịnh Minh Hiệp, Phương pháp tư sáng tạo giải nhanh bồi dưỡng học sinh giỏi vật lý 12, NXB Đại học quốc gia Hà Nội- năm 2017 [2] Nguyễn Phú Đồng, Bồi dưỡng học sinh giỏi vật lý 12, NXB Tổng hợp Thành phố Hồ Chí Minh- năm 2014 [3] Chu Văn Biên, Các tập hay lạ khó, NXB Tổng hợp Thành phố Hồ Chí Minh- năm 2015 [4] Chu Văn Biên ,Kinh nghiệm luyện thi vật lý 12.NXB Đại học Quốc Gia Hà Nội- năm 2018 [5] Tăng Hải Tuân, Công phá vật lý 3, NXB Đại học Quốc Gia Hà Nội- năm 2018 [6].Vũ Thanh Khiết, Tuyển tập toán nâng cao vật lý 12, NXB Đại học Quốc Gia Hà Nội- năm 2012 [7] Mạng internet [8] Vũ Thanh Khiết, Chuyên đề bồi dưỡng học sinh giỏi vật lí THPT NXB Giáo dục - 2003 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: Nguyễn Thị Ngoan Chức vụ đơn vị công tác: Trường THPT Ba Đình Cấp đánh Kết TT Tên đề tài SKKN giá xếp đánh giá loại xếp loại Xây dựng nội quy lớp học góp Sở phần nâng cao chất lượng quản GD&ĐT C lý giáo dục học sinh giáo Thanh Hóa viên chủ nhiệm Xây dựng sử dụng công thức Sở để giải nhanh toán dao GD&ĐT C động tắt dần lắc lị xo Thanh Hóa Phân loại phương pháp giải Sở nhanh dạng tập thường GD&ĐT C Năm học đánh giá xếp loại 2010-2011 2012-2013 2014-2015 gặp tụ xoay bồi dưỡng Thanh Hóa HSG thi THPT quốc gia PHỤ LỤC: Loại 1: công suất nguồn phát không đổi Ví dụ : Bằng đường dây truyền tải, điện truyền tải từ máy phát điện nhỏ có cơng suất khơng đổi đưa đến xưởng sản xuất Nếu nhà máy phát 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 nhà máy phát điện dùng máy biến áp có tỉ số vịng 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 điện cung cấp cho máy ? * Cách giải thông thường : Gọi công suất máy P0 - Lúc đầu dùng máy biến áp có tỉ số vịng dây sơ cấp thứ cấp 5: P − ∆P1 = 80 P0 (1) - Lúc sau dùng máy biến áp có tỉ số vịng dây sơ cấp thứ cấp 10 tức ∆P1 = tăng gấp lần so với ban đầu nên hiệu điện tăng gấp đôi mà ∆P2 = P R U cos ϕ ∆P1 U 22 P R ⇒ = =4 ∆P2 U 12 U cos ϕ nên U tăng gấp đơi ∆P giảm lần ta có : P − ∆P1 / = 95P0 ( 2) Giải hệ (1) (2) ta : P = 100P0 - Khi đặt xưởng sản xuất hao phí nên cung cấp đủ cho 100 máy P = 100P0 * Cách giải chia cột: Chọn công suất nơi tiêu thụ hộ dân Ta có bảng sau: P Ptt ∆P P 80 ∆P U P 95 ∆P / 2U P n U P = ∆P + 80 = Ta có: U ∆P + 95 ⇒ n = 100 * Bài tập áp dụng loại1: Công suất truyền không đổi tức điện Bài :Điệnnăngởmột trạmphátđiện đượctruyềnđidướiđiệnáp2 kV,hiệusuất trongquátrìnhtruyềntảilà H= 80%.Muốnhiệusuấttrongquátrìnhtruyềntảităngđến 95%thìtaphải thay đổi hiệu điện truyền nào? Bài :Điệnnăngởmột trạmphátđiện đượctruyềnđidướiđiệnáp10kV,hiệusuất trongquátrìnhtruyềntảilà H= 84%.Muốnhiệusuấttrongquátrìnhtruyềntảităngđến 96%thìtaphải thay đổi hiệu điện truyền nào? Bài 3:Điệnnăngởmột trạmphátđiện đượctruyềnđidướiđiệnáp40 kV,hiệusuất trongquátrìnhtruyềntảilà H= 80% Tăng hiệu điện lên tới 80kV hiệu suất truyền tải điện bao nhiêu? Bài 4:Điệnnăngởmột trạmphátđiện đượctruyềnđidướiđiệnáp220V,hiệusuất trongquátrìnhtruyềntảilà H= 60% Tăng hiệu điện lên tới 90kV hiệu suất truyền tải điện bao nhiêu? Bài 5:Bằng đường dây truyền tải pha, điện từ nhà máy phát điện nhỏ đưa đến mộtkhu tái định cư Các kỹ sư tính tốn rằng: tăng điện áp truyền từ U lên 3U số hộ dân đượcnhà máy cung cấp đủ điện tăng từ 25 lên 225 Biết có hao phí đường dây đáng kể;các hộ dân tiêu thụ điện Điện áp truyền 5U, nhà máy cung cấp đủ điện cho hộ dân ? Bài 6: 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 120 lên 156 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 Vậy để cung cấp điện cho 180 hộ dân hiệu điện cần nâng lên ? Bài :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 120 lên 144.Cho tính đến hao phí đường dây, cơng 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 Loại 2: công suất nơi tiêu thụ khơng đổi Ví dụ 3: Trong trình truyền tải điện xa, cuối nguồn không dùng máy hạ Cần phải tăng điện áp nguồn lên lần để giảm công suất hao phí đường dây 50 lần đảm bảo công suất nơi tiêu thụ nhận không đổi Biết điện áp tức thời u pha với dòng điện tức thời i ban đầu độ giảm điện áp đường dây 20% điện áp tải tiêu thụ Giải: - Cách giải thông thường Gọi công suất nơi tiêu thụ Bài cho Ptt ( không đổi ) ∆U = 0,2U tt ⇒ ∆P1 = 0,2 Ptt Ban đầu công suất nguồn phát là: ∆P2 = Do hao phí giảm 50 lần nên P1 = ∆P + 0,2 Ptt = 1,2 Ptt P ∆P1 0,2 Ptt = = tt 50 50 250 P2 = ∆P2 + Ptt = Công suất nguồn ∆P  P ⇒ =  ∆P2  P2  U 22 0,2  1,2   ⇒ =  / 250  251/ 250   U1 251 Ptt 250 U   U1  U  ⇒ = 5,91 U1  * Cách giải chia cột: Bài cho ∆U = 0,2U tt ⇒ ∆P = 0,2 Ptt Vì Ptt khơng đổi nên chọn Ptt = 100 ⇒ ∆P = 0,2 Ptt = 20 Ptt P ∆P U 100 120 20 U1 = 100 100,4 0,4 U2 = ? Ta có: P R ∆P = U cos ϕ nên ∆P1  P1  =  ∆P2  P2  U   U1  20  120   ⇒ =  0,4  100,4   U2   U1  U  ⇒ = 5,91 U1  * Bài tập áp dụng loại2: Công suất tiêu thụ Ptt không đổi Bài 1: Điện từ trạm phát điện đến nơi tiêu thụ điện đường dây truyền tải pha có điện trở khơng đổi Khi điện áp hiệu dụng đưa lên hai đầu đường dây truyền tải U hiệu suất truyền tải điện 80%.Coi hệ số công suất mạch truyền tải công suất tới nơi tiêu thụ không đổi.Để hiệu suất truyền tải điện 90% điện áp hiệu dụng đưa lên hai đầu đường dây truyền tải bao nhiêu? Bài 2: Trong trình truyền tải điện xa, cuối nguồn dùng máy hạ có tỉ số vịng dây Cần phải tăng điện áp nguồn lên lần để giảm cơng suất hao phí đường dây 100 lần nhưg đảm bảo công suất nơi tiêu thụ nhận không đổi.Biết điện áp tức thời u pha với hiệu dòng điện tức thời i ban đầu độ giảm điện đường dây 15% điện áp tải tiêu thụ Bài 3: Cần phải tăng điện áp hiệu dụng hai đầu đường dây truyền tải lên xấp xỉ lần để công suất truyền tải đường dây giảm 25 lần Biết hệ số công suất dây Biết công suất nơi tiêu thụ nhận không đổi ban đầu độ giảm điện áp đường dây 20% điện áp tải tiêu thụ Bài 4: Trong trình truyền tải điện xa, cuối nguồn không dùng máy hạ Cần phải tăng điện áp nguồn lên lần để giảm cơng suất hao phí đường dây 100 lần đảm bảo công suất nơi tiêu thụ nhận không đổi Biết điện áp tức thời u pha với dòng điện tức thời i ban đầu độ giảm điện áp đường dây 10% điện áp tải tiêu thụ Bài 5: Cần phải tăng điện áp hiệu dụng hai đầu đường dây truyền tải lên xấp xỉ lần để công suất truyền tải đường dây giảm 81 lần Biết hệ số công suất dây Biết công suất nơi tiêu thụ nhận không đổi ban đầu độ giảm điện áp đường dây 10% điện áp tải tiêu thụ Bài 5: Điện từ trạm phát điện đến nơi tiêu thụ điện đường dây truyền tải pha có điện trở khơng đổi Khi điện áp hiệu dụng đưa lên hai đầu đường dây truyền tải U hiệu suất truyền tải điện 60%.Coi hệ số công suất mạch truyền tải công suất tới nơi tiêu thụ không đổi.Để hiệu suất truyền tải điện 75% điện áp hiệu dụng đưa lên hai đầu đường dây truyền tải bao nhiêu? Bài 6: Trong trình truyền tải điện xa, cuối nguồn dùng máy hạ có tỉ số vịng dây Cần phải tăng điện áp nguồn lên lần để giảm cơng suất hao phí đường dây 20 lần nhưg đảm bảo công suất nơi tiêu thụ nhận không đổi Biết điện áp tức thời u pha với hiệu dòng điện tức thời i ban đầu độ giảm điện đường dây 20% điện áp tải tiêu thụ Loại 3: Hiệu điện nơi phát khơng đổi Ví dụ 3: Một nhà máy phát điện gồm nhiều tổ máy có cơng suất hoạt động đồng thời, điện sản xuất đưa lên đường dây truyền đến nơi tiêu thụ Coi điện áp nơi truyền không đổi Khi cho tất các tổ máy hoạt động đồng thời hiệu suất truyền tải 80%, bớt tổ máy hoạt động hiệu suất truyền tải 85% Để hiệu suất truyền tải đạt 95% số tổ máy phải giảm bớt tiếp ? Giải: * Cách giải thông thường Gọi số tổ máy n, công suất máy P Hiệu suất trình truyền tải là: H= P − ∆P P.R = 1− P U cos ϕ n.P.R  n = 12  H = − U cos ϕ = 0,8   ⇒  P.R   H = − (n − 3).P.R = 0,85 U cos ϕ = 60   U cos ϕ Gọi x số tổ máy phải giảm tiếp ta có: H3 = 1− (n − − x ).P.R = 0,95 U cos ϕ Thay n = 12   P.R = 2 U cos ϕ 60  vào phương trình ta x=6 Vậy cần phải giảm tiếp tổ máy để hiệu suất đạt 95% * Cách giải cột: P n n-3 n-x 0,2n 0,15(n-3) 0,05(n-x) Ptt 0,8n 0,85(n-3) 0,95(n-x) U U U U Ta có Và => x= cần giảm bớt tổ Bài tập áp dụng loại 3: hiệu điện nơi phát không đổi Bài 1: Điện truyền từ nơi phát đến khu dân cư đường dây tải điện pha với hiệu suất truyền tải 80% Coi hao phí tỏa nhiệt dây không vượt 20% 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 bao nhiêu? Bài 2:Một nhà máy phát điện gồm nhiều tổ máy có cơng suất hoạt động đồng thời, điện sản xuất đưa lên đường dây truyền đến nơi tiêu thụ Coi điện áp nơi truyền không đổi Khi cho tất các tổ máy hoạt động đồng thời hiệu suất truyền tải 70%, bớt 4tổ máy hoạt động hiệu suất truyền tải 85% Để hiệu suất truyền tải đạt 95% số tổ máy phải giảm bớt tiếp ? Bài 3:Một nhà máy phát điện gồm nhiều tổ máy có cơng suất hoạt động đồng thời, điện sản xuất đưa lên đường dây truyền đến nơi tiêu thụ Coi điện áp nơi truyền không đổi Khi cho tất các tổ máy hoạt động đồng thời hiệu suất truyền tải 80%, bớt tổ máy hoạt động hiệu suất truyền tải 85% Giảm tiếp tổ máy hiệu suất truyền tải bao nhiêu? Bài 4: Điện truyền từ nơi phát đến xưởng sản xuất đường dây pha với hiệu suất truyền tải 90% Ban đầu xưởng sản xuất có 90 máy hoạt động, muốn mở rộng quy mô sản xuất nên xưởng nhập thêm số máy Hiệu suất tuyền tải có máy hoạt động giảm 10% so với ban đầu Coi hao phí điện tỏa nhiệt đường dây, công suất tiêu thụ điện máy hoạt động (kể máy nhập về) hệ số công suất trường hợp Nếu giữ nguyên điện áp nơi phát số máy hoạt động nhập thêm bao nhiêu? Bài 5:Một nhà máy phát điện gồm nhiều tổ máy có cơng suất hoạt động đồng thời, điện sản xuất đưa lên đường dây truyền đến nơi tiêu thụ Coi điện áp nơi truyền không đổi Khi cho tất các tổ máy hoạt động đồng thời hiệu suất truyền tải 80%, cịn bớt tổ máy hoạt động hiệu suất truyền tải 85% Để hiệu suất truyền tải đạt 95% số tổ máy phải giảm bớt tiếp ? Bài tập áp dụng: phương pháp cột Bài 1:Điện truyền từ nhà máy điện với công suất không đổi đến khu dân cư có 100 hộ dân đường dây tải điện pha Theo tính tốn kỹ sư, điện áp nơi truyền U lắp máy hạ áp có hệ số hạ áp k =20 để dùng chung cho tồn khu dân cư cung cấp đủ điện cho 50 hộ Cho công suất sử dụng điện tất hộ dân điện áp ln pha với dịng điện Khi điện áp nơi truyền tăng 3U, để cung cấp đủ điện cho 100 hộ dân cần dụng máy hạ áp có hệ số hạ áp bao nhiêu? Bài 2:Điện truyền từ nhà máy điện A có cơng suất khơng đổi đến nơi tiêu thụ B đường dây pha Nếu điện áp truyền U B lắp máy hạ áp với tỉ số vòng dây cuộn sơ cấp cuộn thứ cấp k=10 đáp ứng 75% nhu cầu điện B Bây giờ, muốn cung cấp cho B với hiệu điện truyền 2,5U dùng máy hạ áp có k’ = đáp ứng nhu cầu B? Coi hệ số công suất 1, bỏ qua mát lượng máy biến áp Bài 3:Điện truyền từ nhà máy điện A có cơng suất khơng đổi đến nơi tiêu thụ B đường dây pha Nếu điện áp truyền U B lắp máy hạ áp với tỉ số vòng dây cuộn sơ cấp cuộn thứ cấp k=20 đáp ứng được18/21 nhu cầu điện B Bây giờ, muốn cung cấp đủ điện cho B với hiệu điện truyền 3U dùng máy hạ áp có k bao nhiêu? Coi hệ số công suất 1, bỏ qua mát lượng máy biến áp Bài 4: Điện truyền từ nhà máy điện A có cơng suất khơng đổi đến nơi tiêu thụ B đường dây pha Nếu điện áp truyền U B lắp máy hạ áp với tỉ số vòng dây cuộn sơ cấp cuộn thứ cấp k=40 đáp ứng 70% nhu cầu điện B Bây giờ, muốn cung cấp cho B với hiệu điện truyền 3U dùng máy hạ áp có k’ = 30 đáp ứng nhu cầu B? Coi hệ số công suất 1, bỏ qua mát lượng máy biến áp Bài 5:Điện truyền từ nhà máy điện với công suất không đổi đến khu dân cư có 90 hộ dân đường dây tải điện pha Theo tính tốn kỹ sư, điện áp nơi truyền U lắp máy hạ áp có hệ số hạ áp k =10 để dùng chung cho tồn khu dân cư cung cấp đủ điện cho 40 hộ Cho công suất sử dụng điện hộ dân điện áp ln pha với dịng điện Khi điện áp nơi truyền tăng 2U, để cung cấp đủ điện cho 90 hộ dân cần dụng máy hạ áp có hệ số hạ áp bao nhiêu? Bài toán áp dụng: Phương pháp cột Bài 1: Điện truyền từ trạm phát điện đến nơi tiêu thụ đường dây tải điện pha Ban đầu hiệu suất truyền tải 90% Cho công suất truyền không đổi hệ số công suất nơi tiêu thụ ln 0,8 Để giảm hao phí đường dây 16 lần cần phải tăng điện áp hiệu dụng trạm phát điện lên n lần Giá trị n bao nhiêu? Bài 2: Điện truyền từ trạm phát điện đến nơi tiêu thụ đường dây tải điện pha Ban đầu hiệu suất truyền tải 75% Cho công suất truyền không đổi hệ số công suất nơi tiêu thụ ln 0,6 Để giảm hao phí đường dây lần cần phải tăng điện áp hiệu dụng trạm phát điện lên n lần Giá trị n bao nhiêu? Bài 3: Điện truyền từ trạm phát điện A đến nơi tiêu thụ B đường dây tải điện pha Ban đầu hiệu suất truyền tải 90% Cho công suất truyền không đổi hệ số công suất nơi tiêu thụ 0,6 Nếu nhu cầu tiêu thụ điện B tăng lên 10% cần tăng điện áp truyền A lên bao nhiêu? Bài 4: Điện truyền từ trạm phát điện A đến nơi tiêu thụ B đường dây tải điện pha Ban đầu hiệu suất truyền tải 75% Cho công suất truyền không đổi hệ số công suất nơi tiêu thụ 0,8 Nếu nhu cầu tiêu thụ điện B tăng lên 10% cần tăng điện áp truyền A lên lần ? Bài 5: Điện truyền từ trạm phát điện đến nơi tiêu thụ đường dây tải điện pha Cho công suất nơi tiêu thụ ln khơng đổi có hệ số công suất 0,6 Để tăng hiệu suất trình truyền tải lên từ 70% lên 80% cần tăng điện áp hiệu dụng trạm phát điện lên lần? Bài 6:Điện truyền từ trạm phát điện A đến nơi tiêu thụ B đường dây tải điện pha Cho công suất truyền không đổi hệ số công suất nơi tiêu thụ 0,8 Khi điện áp truyền A U đáp ứng 92% điện nơi tiêu thụ hiệu suất trình tuyền tải 80% Để đáp ứng đủ điện tiêu thụ B điện áp truyền A bao nhiêu? Bài 7:Điện truyền từ trạm phát điện A đến nơi tiêu thụ B đường dây tải điện pha Cho công suất truyền không đổi hệ số công suất nơi tiêu thụ 0,6 Khi điện áp truyền A U đáp ứng 80% điện nơi tiêu thụ hiệu suất trình tuyền tải 60% Để đáp ứng đủ điện tiêu thụ B điện áp truyền A bao nhiêu? ... lớp 12 K, 12G, 12E, năm học 2020 - 2021trước sau sử dụng phương pháp chia cột để giải toán truyền tải điện Kết thu sau: Phương pháp cũ Lớp Sĩ số HS làm 12K 12G 12E 51 47 45 Phương pháp chia cột. .. 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. .. 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