Giải nhanh bài toán truyền tải điện năng bằng phương pháp chia cột

MỤC LỤC Trang Lời 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 SKKN Nội dung sáng kiến kinh nghiệm 2.1 Cơ sở lí luận sáng kiến kinh nghiệm 2.2 Thực trạng vấn đề trước áp dụng sáng kiến kinh nghiệm 2.4 Hiệu sáng kiến kinh nghiệm hoạt động giáo dục, với thân, đồng nghiệp nhà trường 18 Kết luận, kiến nghị 19 3.1 Kết luận 19 3.2 Kiến nghị 19 1 Lời mở đầu: 1.1 lí chọn đề tài Vật lí 12 có vai trị quan trọng chương trình vật lí phổ thơng, ngồi kiến thức áp dụng vào thực tế vật lí 12 chiếm phần nhiều thi THPT Quốc gia thi học sinh giỏi Điện xoay chiều phần chiếm thời lượng nhiều chương trình Bài tốn truyền tải điện tốn có tính thức tế cao, thời lượng chương trình giành cho phần khơng nhiều học sinh có hội để hiểu sâu thiếu hứng thú học phần Chính tơi chọn đề tài “Giải nhanh toán truyền tải điện phương pháp chia cột” Với đề tài tơi mong góp phần nâng cao chất lượng học tập mơn vật lí, phát huy tính chủ động, tư sáng tạo tăng hứng thú cho học sinh học vật lí 12 1.2 Mục đích nghiên cứu Tăng hứng thú kĩ làm học sinh giải toán truyền tải điện 1.3 Đối tượng nghiên cứu Hệ thống tập truyền tải điện có sử dụng phương pháp chia cột 1.4 Phương pháp nghiên cứu Thu thập thông tin qua thái độ hứng thú học tập phiếu khảo sát, thu nhận kết kiểm tra đánh giá thường xuyên 1.5 Những điểm sáng kiến kinh nghiệm Những toán gắn liền với thực tế Sử dụng phương pháp chia cột nhằm giải nhanh toán truyền tải điện năng.Bổ xung vào hệ thống tập truyền tải điện hệ thống tập tự luyện có đáp án Bổ sung số tập bồi dưỡng học sinh gỏi phần truyền tải điện Học sinh tiếp cận với phương pháp mới, giải nhanh toán mà lâu coi khó, tạo hứng thú học tập cho học sinh, từ nâng cao chất lượng dạy học Nội dung sáng kiến kinh nghiệm 2.1 Cơ sở lí luận sáng kiến kinh nghiệm [1] Qua thực tế giảng dạy học sinh 12 phần điện xoay chiều nói chung phần t ruyền tải điện nói riêng tơi thấy em học sinh thường gặp khó khăn sau đây: + Lượng công thức cần nhớ lớn dễ bị lẫn kiến thức phần với phần + Khả phân tích tốn phối hợp kiến thức với chưa tốt + Kỹ phân loại dạng tốn tìm mối liên hệ toán chưa tốt + Khả vận dụng kiến thức học vào thực tế hạn chế 2.2 Thực trạng vấn đề trước áp dụng sáng kiến kinh nghiệm Khảo sát chất lượng học sinh 12A1, 12A3, năm học 2020-2021, 12C8 năm học 2019-2020 trường THPT Tĩnh Gia cho thấy việc học tập tập truyền tải điện làm tốt chưa nhanh, phận học sinh làm kết không thường điểm tập dạng này, học sinh lớp 12A3, 12C8 Từ vấn đề áp dụng sáng kiến vào thực tế giảng dạy bước đầu thu kết tốt năm 2020-2021 vừa qua 2.3 Các giải pháp sử dụng để giải vấn đề Chuẩn bị phương pháp chia cột giải toán truyền tải điện Bổ sung hoàn thiện hệ thống tập truyền tải điện gắn liền với thực tế Sử dụng tiết ơn tập tự chọn qua củng cố lí thuyết rèn luyện kỹ giải tập phát huy khả tư sáng tạo cho học sinh Trong tiết ôn tập tự chọn cho học sinh ôn tập kiến thức nhà, lớp hướng dẫn phương pháp, làm tập ví dụ, cịn phần tập vận dụng giao nhà để em tự luyện 2.3.1 Kiến thức truyền tải điện a Máy biến áp Máy biến áp thiết bị khơng thể thiếu q trình truyền tải điện Nếu điện hao phí khơng đáng kể coi hệ số cơng suất : Cuộn sơ cấp Lõi thép Cuộn thứ cấp máy máy hạ máy máy tăng b Truyền tải điện MÁY TĂNG THẾ Độ giảm áp: MÁY HẠ THẾ Đường dây R P, U , I Sơ cấp ThứSơ cấpđồ P, U , I truyền tải điện đếncấp B: Sơ cấptừ A Thứ Yêu cầu học sinh nắm vững kiến thức truyền tải điện năng: Với : I cường độ dòng điện hiệu dụng chạy đường dây điện áp hiệu dụng nơi phát điện điện áp hiệu dụng nơi tiêu thụ điện công suất điện nơi phát công suất điện nơi tiêu thụ cos hệ số công suất mạch điện R điện trở tổng cộng dây dẫn từ nơi phát đến nơi tiêu thụ (dây dẫn có chiều dài l, tiết diện s, điện trở suất ) Có cơng thức liên quan: *Điện trở *Công suất nơi phát: P = UIcos ( Thường cos = 1) * Độ giảm đường dây: *Cơng suất hao phí đường dây: *Điện hao phí đường dây sau khoảng thời gian : *Phần trăm hao phí q trình truyền tải: *Hiệu suất truyền tải: * Khi giả thiết tốn cho cơng suất trước truyền tải P khơng đổi: * Khi giả thiết tốn cho cơng suất nơi tiêu thụ P’ không đổi: * Nếu gọi công suất điện nhà máy P, P công suất hao phí, cơng suất tiêu thụ hộ dân P*, x số hộ dân cung cấp điện điện áp truyền U, ta có: P - P = xP* 2.3.2 Ứng dụng phương pháp chia cột để giải toán tuyền tải điện Dạng 1: cột Kiểu 1: P nơi phát không đổi Câu Điện từ trạm phát điện đưa đến khu tài 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 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 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 Câu Bằng đường dây truyền tải pha, điện từ nhà máy phát điện nhỏ đưa đến khu tái định cư Các kỹ sư tính tốn rằng, tăng điện áp truyền từ U lên 3U số hộ dân nhà máy cung cấp đủ điện tăng từ 25 lên 225 Biết có hao phí đường dây đáng kể, hộ dân tiêu thụ điên Nếu điện áp truyền 5U nhà máy cung cấp đủ điện cho: A 241 hộ dân B 265 hộ dân C 313 hộ dân D 205 hộ dân Câu Điện truyền tải xa với công suất không đổi P hiệu điện hiệu dụng U = 10kV, hiệu suất trình truyền tải H = 80% Để hiệu suất trình truyền tải đạt 95%, phải tăng hiệu điện lên đến giá trị A 20kV B 25kV C 30kV D 25kV Câu Bằng đường dây truyền tải, điện từ nhà máy phát điện nhỏ có cơng suất không đổi đưa đến xưởng sản xuất Nếu nhà máy điện, dùng máy biến áp có tỉ số vòng dây cuộn thứ cấp cuộn sơ cấp từ nơi sử dụng cung cấp đủ điện cho 80 máy hoạt động Nếu dùng máy biến áp có tỉ số vịng dây 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 Kiểu 2: P' nơi tiêu thụ không đổi Câu 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 truyển tải U hiệu suất truyển tải điện 75% Coi hệ số công suất mạch truyền tải công suất tới nơi tiêu thụ không đổi Để hiệu suất truyền tải điện 93,75% điện áp hiệu dụng đưa lên hai đầu đường dây truyền tải U A B 2U U C D 5U Câu Trong trình truyền tải điện xa cần tăng điện áp nguồn lên lần để giảm cơng suất hao phí đường dây 100 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 đường dây 15% điện áp tải tiêu thụ A 10 lần B 9,2 lần C 8,7 lần D 7,8 lần Câu 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 truyền tải 1, công suất nơi tiêu thụ không đổi ban đầu độ giảm điện áp đường dây 10% điện áp truyền tải A 9,1 B 8,2 C 8,8 D 8,5 Câu Từ trạm điện, điện truyền tải đến nơi tiêu thụ đường dây tải điện pha Biết công suất truyển đến nơi tiêu thụ khơng đổi, điện áp cường độ dịng điện ln pha Ban đầu, trạm điện chưa sử dụng máy biến áp điện áp hiệu dụng trạm điện 1,2375 lần điện áp hiệu dụng nơi tiêu thụ Để cơng suất hao phí đường dây truyền tải giảm 100 lần so với lúc ban đầu trạm điện cần sử dụng máy biến áp có tỉ lệ số vịng dây cuộn thứ cấp với cuộn sơ cấp A 8,1 B 6,5 C 7,6 D 10 Câu Trong trình truyền tải điện xa, cuối đường dây dùng máy hạ lí tưởng có tỉ số vịng dây Điện áp hiệu dụng hai cực trạm phát điện cần tăng lên lần để giảm cơng suất hao phí đường dây tải điện 100 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 15% điện áp hiệu dụng tải tiêu thụ Coi cường độ dịng điện mạch ln pha với điện áp đặt lên đường dây A 10 lần B 9,5 lần C 8,7 lần D 9,3 lần Kiểu 3: U nơi phát không đổi Câu 10 Trong trình truyền tải điện từ máy phát điện đến nơi tiêu thụ, công suất nơi tiêu thụ (tải) giữ không đổi Khi hiệu điện hiệu dụng hai đầu tải U’ độ giảm đường dây 0,1U’ Giả sử hệ số công suất nơi tiêu thụ Để hao phí truyền 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’ Câu 11 Điện truyền tải từ nơi phát đến khu dân cư đường dây pha với hiệu suất truyền tải 90% Coi hao phí điện tỏa nhiệt đường dây không vượt 20% Nếu công suất sử dụng điện khu dân cư tăng 20% giữ nguyên điện áp nơi phát hiệu suất truyền tải điện đường dây A 85,8% B 87,7% C 89,2% D 92,8% Câu 12 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 tổ máy hoạt động đồng thời hiệu suất truyền tải 80%, lại giảm bớt tổ máy hiệu suất truyền tải 85% Để hiệu suất truyền tải đạt 95% số tổ máy phải giảm bớt tiếp A B C D Câu 13 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 mơ sản xuất nên xưởng nhập thêm số máy Hiệu suất truyền tải lúc sau (khi có thêm 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 A 70 B 160 C 50 D 100 Câu 14 Điện truyền từ đường dây điện pha có điện áp hiệu dụng ổn định 220 V vào nhà hộ dân đường dây tải điện có chất lượng Trong nhà hộ dân dùng máy biến áp lí tưởng để trì điện áp hiệu dụng đầu ln 220 V (gọi máy ổn áp) Máy ổn áp hoạt động điện áp hiệu dụng đầu vào lớn 110 V Tính tốn cho thấy, công suất sử dụng điện nhà 1,1 kW tỉ số điện áp hiệu dụng đầu điện áp hiệu dụng đầu vào (tỉ số tăng áp) máy biến áp 1,1 Coi cường độ dịng diện điện áp ln pha Nếu công suất sử dụng điện nhà 2,2 kW tỉ số tăng áp máy ổn áp A 1,55 B 2,20 C 1,62 D 1,26 Dạng 2: CỘT Câu 15 [Vinh 2016] Điện truyền từ nhà máy điện A có cơng suất không 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 thứ cấp k = 30 đáp ứng 20/21 nhu cầu điện B Bây giờ, muốn cung cấp đủ điện cho B với điện áp truyền 2U B phải dùng máy hạ áp có k bao nhiêu? Coi hệ số cơng suất 1, bỏ qua mát lượng máy biến áp A 63 B 58 C 53 D 44 Câu 16 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 thứ cấp k = 40 đáp ứng 80% nhu cầu điện B Coi hệ số công suất 1, bỏ qua mát lượng máy biến áp Nếu điện áp truyền 2U máy hạ áp có k = 30 đáp ứng phần trăm nhu cầu điện B A 70% B 40% C 30% D 80% Dạng 3: CỘT Câu 17 [ĐH 2017] Điện truyền từ trạm phát điện đến nơi tiêu thụ đường dây tải điện pha Ban đầu hiệu suất truyền tải 80% Cho công suất truyền không đổi hệ số công suất nơi tiêu thụ (cuối đường dây tải điện) ln 0,8 Để giảm hao phí đường dây lần cần phải tăng điện áp hiệu dụng trạm phát điện lên n lần Giá trị n A 2,0 B 2,1 C 2,3 D 2,2 Câu 18 [ĐH 2017] Điện truyền từ trạm phát điện đến nơi tiêu thụ đường dây tải điện pha Biết đoạn mạch nơi tiêu thụ (cuối đường dây tải điện) tiêu thụ điện với cơng suất khơng đổi có hệ số cơng suất ln 0,8 Để tăng hiệu suất q trình truyền tải từ 80% lên 90% cần tăng điện áp hiệu dụng trạm phát điện lên A 1,33 lần B 1,38 lần C 1,41 lần D 1,46 lần Câu 19 [Hinta] Điện truyền từ trạm phát điện A đến nơi tiêu thụ B đường dây tải điện pha Ban đầu hiệu suất truyền tải 80% Cho công suất truyền không đổi hệ số công suất nơi tiêu thụ (cuối đường dây tải điện) 0,8 Nếu nhu cầu tiêu thụ điện B tăng lên 20% cần tăng điện áp truyền A lên lần so với ban đầu ? A 2,06 B 2,16 C 2,36 D 2,46 Câu 20 [Hinta] Điện truyền từ trạm phát điện đến nơi tiêu thụ đường dây tải điện pha Cho công suất truyền không đổi hệ số công suất nơi tiêu thụ (cuối đường dây tải điện) 0,8 Để tăng hiệu suất trình truyền tải từ 60% lên 90% cần tăng điện áp hiệu dụng trạm phát điện lên lần ? A 2,0 B 2,1 C 2,3 D 2,2 Câu 21 [Hinta] 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 (cuối đường dây tải điện) 0,8 Khi điện áp truyền A U đáp ứng 92% điện nơi tiêu thụ hiệu suất trình truyền tải 80% Để đáp ứng đủ điện tiêu thụ B điện áp truyền A A 1,26U B 2,15U C 2,35U D 1,45U Hiệu sáng kiến kinh nghiệm 2.3.4 Đối với thân Tạo hứng thú cho học sinh Giáo viên phải nghiên cứu sâu, kĩ kiến thức chuyên môn kiến thức liên quan đến dạy Từ xóa tính chủ quan giáo viên, dần theo thời gian giáo viên tự bồi dưỡng cho kiến thức chun mơn vững vàng Những cách giải vấn đề khác học sinh làm cho giáo viên có nhiều kinh nghiệm dự đốn tình xử lí tình hống 2.3.2 Đối với học sinh Ban đầu học sinh có khó khăn việch giải tốn truyền tải điện năng, dần sau học sinh hoạt động tích cực có tính tự giác, em mạnh dạn đứng lên phân tích tự trình bày giải cách logic, có khoa học Học sinh làm tập từ đơn giản đến phức tạp từ khó đến dễ chắn kiến thức phương pháp dẫn đến đam mê Qua trình giảng dạy, theo dõi so sánh nhiều năm lớp khố học theo phương pháp khơng học theo phương pháp Tôi nhận thấy kết thông qua kiểm tra, đánh sau: Kết học tập Thực Giỏi Khá Trung bình Yếu Kém nghiệm, Lớp Sĩ số Số Tỉ lệ Số Tỉ lệ Số Tỉ lệ Số Tỉ lệ Số Tỉ lệ đối lượng (%) lượng (%) lượng (%) lượng (%) lượng (%) chứng Thực 12A1 46 nghiệm Đối chứng 12A3 44 Thực nghiệm 12C8 43 15 32.6 25 54.3 13.04 0 0 15.9 19 43.2 18 40.1 0 0 14 32.6 24 55.81 0 0 2.3.3 Đối với đồng nghiệp 11.62 Sau đưa thảo luận góp ý với đồng nghiệp trường, sáng kiến kinh nghiệm trở thành tài liệu có ích cho việc thầy mơn vật lí dạy tốt hiệu chuyên đề truyền tải điện kết luận kiến nghị 3.1 Kết luận Đối với tập cần phải có tư dạng tập trên, học sinh đơi lúc giải khơng ý đồ giáo viên Khi giáo viên phải tơn trọng phân tích theo hướng giải em, sau rõ ưu khuyết điểm hướng giải hướng giải mà em đưa Với hướng tiến hành học sinh tiếp thu cách tích cực giải vấn đề cách sáng tạo, khoa học Kết thu góp phần khơng nhỏ, đáp ứng nhu cầu đổi phương pháp mà giáo dục đề 3.2 Kiến nghị Việc nâng cao chất lượng giảng dạy môn học nhiệm vụ, trách nhiệm lương tâm thầy, cô giáo Với tinh thần tơi mong muốn góp phần nhỏ trí tuệ giảng dạy với đồng nghiệp, mong tất thầy, giáo có nhiều sáng kiến kinh nghiệm hay góp phần nâng cao chất lượng giảng dạy nói chung mơn Vật lí nói riêng Trong q trình thực đề tài chắn khơng tránh khỏi thiếu sót Vì vậy, tơi mong nhận nhiều ý kiến đóng góp từ quý thầy cô đồng nghiệp, để kinh nghiệm tơi hồn thiện thực mang lại hiệu Tôi xin chân thành cảm ơn! Tĩnh gia, ngày 16 tháng 05 năm 2021 Người thực Lê Trung Tính NHẬN XÉT CỦA THỦ TRƯỞNG ĐƠN VỊ Thanh Hóa, ngày 16 tháng 05 năm 2021 Tơi xin cam đoan SKKN viết, khơng chép nội dung người khác Lê Trung Tính Tài liệu tham khảo [1] Intenet [3] Chu Văn Biên- Bí luyện thi đại học mơn vật lí theo chủ đề- NXB Đại học quốc gia Hà Nội Danh mục đề tài sáng kiến kinh nghiệm mà tác giả Hội đồng khoa học Ngành đánh giá từ loại C trở lên Họ tên tác giả: Lê Trung Tính Chức vụ đơn vị công tác : Giáo viên- Bí thư đồn trường Trường THPT Tĩnh Gia 4, THPT Tĩnh Gia TT Tên đề tài sáng kiến kinh nghiệp Kết Cấp đánh đánh giá giá xếp loại xếp loại (Phòng, Sở, (A, B, Tỉnh ) C) Rèn luyện kỹ giải tập phát huy tính sáng tạo học sinh lớp 12 giải toán Sở Giáo dục lieenquan đến trung điểm, trung Đào tạo trực đoạn thẳng nối hai nguồn giao thoa sóng học Rèn luyện kỹ giải tập phát huy tính sáng tạo học sinh lớp 12 giải tốn liên quan đến sóng âm nguồn âm Rèn luyện kỹ giải tập tăng cường hứng thú học sinh lớp 10 việc chế tạo tên lửa nước giải toán liên quan đến chuyển động phản lực Năm học đánh giá xếp loại C 2014 - 2015 Sở Giáo dục Đào tạo C 2016 – 2017 Sở Giáo dục Đào tạo C 2018 – 2019 ... điểm sáng kiến kinh nghiệm Những toán gắn liền với thực tế Sử dụng phương pháp chia cột nhằm giải nhanh toán truyền tải điện năng. Bổ xung vào hệ thống tập truyền tải điện hệ thống tập tự luyện có... năm 2020-2021 vừa qua 2.3 Các giải pháp sử dụng để giải vấn đề Chuẩn bị phương pháp chia cột giải toán truyền tải điện Bổ sung hoàn thiện hệ thống tập truyền tải điện gắn liền với thực tế Sử dụng... cứu Tăng hứng thú kĩ làm học sinh giải toán truyền tải điện 1.3 Đối tượng nghiên cứu Hệ thống tập truyền tải điện có sử dụng phương pháp chia cột 1.4 Phương pháp nghiên cứu Thu thập thông tin