SKKN kinh nghiệm rèn kĩ năng giải bài toán máy biến thế và truyền tải điện năng đi xa phần điện học vật lí 9

1 MỞ ĐẦU 1.1.Lí chọn đề tài: Trong vài thập kỉ gần đây, phát triển nhanh chóng khoa học, kĩ thuật công nghệ, đặc biệt cách mạng công nghiệp 4.0 trình hội nhập quốc tế dẫn đến kinh tế nước ta trở thành kinh tế - tri thức Trong kinh tế - tri thức, kiến thức kĩ người nhân tố định phát triển xã hội Nhiệm vụ quan trọng đặt cho giáo dục việc trang bị cho học sinh kiến thức tối thiểu, cần thiết, môn học cần tạo cho học sinh lực định để vào sống em thích ứng với thực tiễn sống Trong nhiều năm qua công tác dạy vật lý lớp nhận thấy Điện học lớp mơn học khó học sinh Đây nội dung em tiếp cận từ lớp em làm quen với điện học, cách làm quen tiếp cận khái niệm đơn giản mang tính định tính Ở phần điện học lớp 9thì khác hẳn, em phải dùng lập luận có cứ, kết hợp với tư logic sử dụng công thức kinh nghiệm thực tế Vì người giáo viên cần giúp học sinh nắm vững kiến thức vật lí, biết khai thác, vận dụng kiến thức để giải vấn đề thực tiễn học tập môn nhiệm vụ quan trọng thường xuyên q trình giảng dạy nói chung mơn học khác nói riêng Từ kiến thức học, cần giúp học sinh nắm vững thực tiễn khách quan, có cách nhìn cách khoa học để nhận biết vật, tượng cách lơgic, có hệ thống Để đạt mục đích trên, q trình giảng dạy cần ý giúp học sinh phương pháp tự nghiên cứu, tự học để học sinh biết vận dụng kiến thức học trường hợp cụ thể mà áp dụng cho trường hợp khác tương tự Trong công tác rèn luyện kỹ làm tập vật lí THCS thường gặp mảng kiến thức gây khó khăn cho giáo viên học sinh trình dạy học Điều quan trọng, giáo viên phải định hướng cho học sinh nhận biết dạng tập vật lí để có phương pháp, kĩ giải hướng Một mảng kiến thức tập máy biến truyền tải điện xa phần điện học Vật lí Từ khó khăn vướng mắc q trình hướng dẫn giải tập dạng tơi tìm tịi, nghiên cứu tìm ngun nhân tìm biện pháp giúp học sinh giải tốt kiến thức dạng tập Để có cách giải dạng tập hiệu nhất, giúp học sinh dễ hiểu, giải vấn đề nhanh, xác, đầy đủ gọn gàng hơn, đồng thời rèn luyện khả tư độc lập q trình học tập cho học sinh tơi chọn đề tài: “Kinh nghiệm rèn kĩ giải toán Máy biến truyền tải điện xa phần điện học Vật lí 9” từ giúp em có kinh nghiệm việc giải tập dạng 1.2 Mục đích nghiên cứu Việc nghiên cứu thành công đề tài sáng kiến kinh nghiệm giúp giáo viên học sinh nắm vững lí thuyết phân dạng giải tập máy biến truyền tải điện xa phần điện học Bổ sung phát triển sở lí luận dạy học làm sở cho việc vận dụng dạy học kiến thức Máy biến thế- Truyền tải điện Đề xuất số biện pháp phát triển lực vận dụng kiến thức, lựcgiải vấn đề, vận dụng kiến thức vật lý vào thực tế, lực trải nghiệm sáng tạo mục đích cuối để nâng cao chất lượng giảng dạy môn Tập cho học sinh làm quen với phương pháp học tập mới, học đôi với hành, chủ động chiếm lĩnh tri thức, phát huy tính hứng thú học tập học sinh 1.3 Nhiệm vụ đề tài: - Xây dựng cách tư phần lí thuyết có liên quan Từ xây dựng lí thuyết nâng cao - Phân tích số tập điển hình máy biến truyền tải điện xa phần điện học + Từ học sinh rèn luyện kĩ nhận dạng tập, hình thành cách giải + Giúp học sinh tự nghiên cứu, tìm tịi đưa cách giải cho toán tương tự 1.4 Đối tượng nghiên cứu: Đối tượng tác động giáo viên đến việc hình thành đơn vị kiến thức nâng cao máy biến truyền tải điện xa phần điện học cho học sinh lớp đồng thời phân tích hướng dẫn học sinh giải số dạng tập máy biến truyền tải điện xa phần điện học 1.5 Phương pháp nghiên cứu: - Phương pháp nghiên cứu lý luận: Nghiên cứu tài liệu, thu thập xử lí tập tài liệu, tập mạng - Phương pháp điều tra: Tiến hành dạy thử nghiệm theo phương pháp đề tài học sinh khối thành lớp: lớp áp dụng đề tài lớp không thực hiện, khái quát thành học kinh nghiệm - Tổng hợp nhận dạng thể loại tập - Phỏng vấn 2 NỘI DUNG SÁNG KIẾN 2.1 Cơ sở lí luận: Chương trình mơn Vật lý giai đoạn chương trình vật lý THCS, nên yêu cầu khả tư trừu tượng, khái quát yêu cầu mặt định lượng việc hình thành khái niệm định luật Vật lý cao Tuy nhiên Vật Lý môn khoa học thực nghiệm, kiến thức vật lý, quan điểm vật lý thay đổi khơng ngừng ngày có nhiều ứng dụng thực tiễn cao Trong việc thực cơng tác giảng dạy Vật Lý trường phổ thơng cịn nhiều hạn chế Kiến thức giảng dạy dừng lại nguyên lí sách vở, liên hệ vật lý với thực nghiệm, khoa học cơng nghệ lạc hậu Các kiến thức vật lý mang tính chất biến đổi tốn học mà thiếu tính liên hệ thực tiễn, học sinh khơng có hứng thú nhiều với môn học Đặc biệt thầy cô trình giảng dạy phần nhiều tập trung vào kiến thức mà không ý đến phát triển lực học sinh Vì vậy, nghiên cứu phương pháp dạy học để phát triển lực học sinh, góp phần nâng cao chất lượng giảng dạy thực cần thiết Phần Máy biến - Truyền tải điện xa chương trình Vật lý lớp giúp học sinh tìm hiểu vai trị, cấu tạo, nguyên tắc hoạt động ứng dụng máy biến dạng đơn giản Các kiến thức phần liên quan đến máy biến áp kiến thức gần gũi, thực tế với học sinh Tuy nhiên, học sinh nghiên cứu kiến thức hàn lâm, tính tốn đại lượng thơng qua biến đổi toán học, tưởng tượng suy luận trình diễn máy biến thực trạng dạy học khơng có thực nghiệm làm cho học sinh thụ động, khơng có tính thực tế, chưa phát huy hết hứng thú học sinh mơn học Chính vậy, để nắm vững làm thành thạo dạng tập phần cách có hiệu quả, khai thác tốt hứng thú, đam mê học sinh cần có phương pháp dạy học thực phù hợp khoa học Trong q trình dạy nhiều năm tơi nhận thấy để học sinh phát hướng giải giải thành thạo tập dạng này, trình dạy người giáo viên cần xây dựng lại kiến thức lý thuyết có hệ thống, phân dạng tập, tập có liên quan học sinh suy luận có tính logic vấn đề 2.2 Thực trạng: 2.2.1 Đối với học sinh: Một số học sinh chưa nắm chất tượng vật lí - Thụ động việc tiếp thu cách giải sách giáo khoa, sách tập hướng dẫn giải có thị trường - Học sinh cịn lúng túng nhận diện thể loại tập chưa định hướng nhanh cách giải Từ dẫn đến khuôn khổ thời gian định không hoàn thành giải - Tuy nhiên học sinh có khả làm tập vận dụng, tập tổng hợp, tập phát triển nâng cao giáo viên gợi ý, hướng dẫn 2.2.2 Đối với giáo viên: - Thuận lợi: Đa số có trình độ chuẩn chuẩn tâm huyết có nhiều năm làm cơng tác dạy học - Khó khăn: Do kiến thức khó, có nhiều giáo viên cịn đầu tư thời gian nên ngại tìm tịi nghiên cứu nên dạy Máy biến – Truyền tải điện xacòn chưa sâu, rộng đủ độ để học sinh nắm vấn đề 2.2.3 Kết thực trạng: Qua khảo sát chưa áp dụng đề tài, điều tra sau: Khảo sát trước áp dụng đề tài Làm Không làm tập tập Số HS Tỷ lệ Số HS Tỷ lệ Năm học Tổng số HS 2016-2017 30 10% 27 90% 2017-2018 30 20% 24 80% 2018-2019 30 23,3% 23 76,7% Từ thực trạng trên, với kinh nghiệm đúc rút trình rèn kĩ làm tập nhiều năm, tơi viết sáng kiến kinh nghiệm mong góp phần nhỏ bé cho đồng nghiệp, học sinh có tư liệu tham khảo 2.3 GIẢI PHÁP ĐÃ SỬ DỤNG ĐỂ GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ: 2.3.1 Các giải pháp: * Giải pháp 1: Xây dựng lí thuyết máy biến truyền tải điện xa, công thức phân tích lí thuyết để xây dựng dạng tập có liên quan * Giải pháp 2: Chọn, phân loại, định hướng nguyên tắc phương pháp giải dạng tập máy biến truyền tải điện xa dạng có liên quan * Giải pháp 3: Rèn kỹ nhận dạng giải tập máy biến truyền tải điện xa dạng có liên quan * Giải pháp 4: Kiểm tra, đánh giá rút kinh nghiệm tổng hợp thành học kinh nghiệm 2.3.2 Tổ chức thực hiện: 2.3.2.1 Lí thuyết máy biến - truyền tải điện xa: 2.3.2.1.1 Máy biến thế: Ngun tắc hoạt động Mơ hình máy biến Từ thông cảm ứng lõi thép máy biến Máy biến hoạt động tuân theo tượng vật lý: Dòng điện chạy qua dây dẫn tạo từ trường (từ trường) • Sự biến thiên từ trường cuộn dây tạo hiệu điện cảm ứng (cảm ứng điện) Dòng điện tạo cuộn dây sơ cấp nối với hiệu điện sơ cấp, từ trường biến thiên lõi sắt Từ trường biến thiên tạo mạch điện thứ cấp hiệu điện thứ cấp Như hiệu điện sơ cấp thay đổi hiệu điện thứ cấp thông qua từ trường Sự biến đổi điều chỉnh qua số vịng quấn lõi sắt • Cấu tạo: gồm cuộn dây quấn chung lõi có số vịng n1 , n2 Cuộn sơ cấp có n1 vịng, cuộn thứ cấp có n2 vịng n1 < n2 máy tăng n1> n2máy hạ Nếu bỏ qua điện trở cuộn dây k = = (1) k hệ số biến đổi biến thế: Vậy k1 máy biến máy giảm Nếu bỏ qua hao phí lượng biến công suất truyền nguyên vẹn qua biến thế: U1I1 = U2I2 Vậy: = = k (2) Từ (1) (2) ta thấy rằng: Khi tăng giảm dịng, dòng điện dây cao nhỏ Khi hạ tăng dịng, nhờ hạ để sử dụng ta cung cấp điện cho nhiều gia đình, với dịng điện tổng cộng lớn 2.3.2.1.2 Truyền tải điện xa: a) Vận tải điện đường dây tải điện: Từ nguồn sản xuất điện người ta Rđ Rđ II U0, P0 II U1.P U1, P truyền công suất không đổi P0 với hiệu điện đầu đường dây U0 Do dây có điện trở Rđ nên nơi tiêu thụ điện ta nhận công suất P với hiệu điện U Ta có: P0 = P +P U0 = U + U P U cơng suất hao phí đường dây tải độ sụt đường dây tải P = Rđ; U = IRđ Điều qua trọng ta phải giảm P Thay I = ta có: P= Có giải pháp: giảm điện trở đường dây,Rđ tăng U0 lên trước lúc truyền Muốn giảm Rđ ta phải tăng tiết diện dây, thực tế đòi hỏi lượng vật liệu lớn mà khơng thể đáp ứng Ngồi tăng tiết diện làm tăng trọng lượng dây làm cho cột điện chịu Bởi ta phải theo giải pháp thứ Muốn ta phải tăng lên cao trước lúc truyền tất nhiên lại phải hạ trước lúc sử dụng Hai loại máy đời: máy tăng máy hạ thế, gọi chung máy biến 2.3.2.3 Một số dạng tập cụ thể: Phương pháp giải: Từ kiện tốn áp dụng cơng thức + Nếu > Thì máy biến gọi máy tăng Ngược lại gọi máy hạ + Cuộn nối với nguồn (dòng điện vào) gọi cuộn sơ cấp, cuộn nối với tải (dòng điện lấy ra) gọi cuộn thứ cấp 2.3.2.3.1 Bài tập xác định số vòng dây cuộn sơ cấp thứ cấp Bài toán 1: Xác định hiệu điện đầu cuộn dây (thứ cấp hay sơ cấp) Xác định số vòng dây cuộn sơ cấp thứ cấp Hướng dẫn: Gọi U1 , U2 hiệu điện đầu cuộn sơ cấp thứ cấp n1 , n2 số vòng dây cuộn sơ cấp thứ cấp Áp dụng công thức: = U1= U2; n1 = n U2 = U1 ; n2 = n = =k k>1 : Máy giảm k1 Vậy máy biến máy giảm b Hiệu điện đầu cuộn thứ cấp: U2 = U1 = 80 = 8V Bài toán 3: Để giảm hiệu điện từ 220V xuống 12V để sử dụng cho máy hát đĩa, người ta phải dùng máy giảm hệ số biến ? Nếu cuộn sơ cấp có 660 vịng dây, cuộn thứ cấp có vòng dây? Giải Hệ số biến máy biến = = Số vòng cuộn thứ cấp: n2 = n1= = 660 = 36 (Vòng) Bài tập luyện tập: Điện xoay chiều từ nhà máy sản xuất có hiệu điện U = 5000V muốn nâng lên 25000V để truyền tải xa, ta phải dùng loại máy biến nào? Tỉ số biến bao nhiêu? Nếu cuộn sơ cấp có 8500V, cuộn thứ cấp có số vịng bao nhiêu? Ở cuối nguồn điện, để giảm hiệu điện từ 16000V xuống 220V ta phải dùng loại máy biến nào? Tỉ số biến bao nhiêu? Nếu số vòng cuộn thứ cấp 9240 vịng, số vịng cuộn sơ cấp bao nhiêu? 2.3.2.3.2 Bài tập xác định hiệu điện cuộn sơ cấp, thứ cấp: Bài tốn 1: Một máy biến có số vịng cuộn dây 50 vòng 1000 vòng a Nếu máy dùng để tăng thế, biết hiệu điện đầu cuộn sơ cấp 220 V hiệu điện đầu cuộn thứ cấp bao nhiêu? b Thật máy máy giảm Nếu hiệu điện đầu cuộn sơ cấp U = 220V, hiệu điện đầu cuộn thứ cấp bao nhiêu? Hướng dẫn : a Hiệu điện hai đầu cuộn thứ cấp máy tăng Từ công thức : = => U2 = U1 = 220 = 4400 V b Hiệu điện hai đầu cuộn thứ cấp máy hạ Từ công thức : = => U2 = U1 = 220 = 11 V Bài tốn 2: Số vịng dây cuộn sơ cấp thứ cấp máy biến thếlần lượt n1 = 2000 vòng, n2 = 100 vòng Nếu hiệu điện đầu cuộn sơ cấp U1 = 400V, hiệu điện đầu cuộn thứ cấp bao nhiêu? Hướng dẫn : Hiệu điện hai đầu cuộn thứ cấp máy tăng Từ công thức : = => U2 = U1 = 400 = 20 V Bài tập luyện tập: Trong máy biến áp lý tưởng, đặt vào hai đầu cuộn dây 1, dòng điện xoay chiều có hiệu điện 80 V đầu dây cuộn dây thứ có hiệu điện 20 V Nếu hiệu điện cuộn dây thứ 80 V hiệu điện cuộn dây thứ 2.3.2.3.3 Bài tập nâng cao máy biến Bài toán1: Một máy biến hoạt động chế độ hạ Hiệu điện nguồn không đổi Ban đầu, cuộn sơ cấp cuộn thứ cấp có số vịng dây Người ta giảm bớt số vòng dây n hai cuộn (n< n1 ; n2) Hỏi điện cuộn thứ cấp tăng hay giảm so với lúc đầu Hướng dẫn : * Máy hạ có n2< n1, ban đầu có => U2= U1 + Sau giảm bớt số vòng dây n hai cuộn dây : =>= U1 = Hay: + Vì n2< n1 nên => Tức hiệu điện cuộn thứ cấp giảm so với lúc đầu Bài toán 2: Cuộn sơ cấp máy biến mắc nguồn U1 = 240 V Cuộn thứ cấp nối với 20 bóng đèn giống loại (1,5V – 18W) mắc song song Biết bóng đèn sáng bình thường máy biến xem lý tưởng (Bỏ qua hao phí) a) Xác định hiệu điện cuộn thứ cấp b) Xác định cường độ dòng điện cuộn sơ cấp Biết với U1 I1 hiệu điện cường độ dòng điện cuộn sơ cấp, U2 I2là hiệu điện cường độ dòng điện cuộn thứ cấp Hướng dẫn: a) Các bóng đèn mắc song song vào đầu cuộn th ứ cấp sáng bình thường nên hiệu điện định mức bóng đèn hiệu điện th ế đầu cuộn thứ cấp + Hiệu điện định mức bóng đèn: Uđ = = = 12V + Vậy hiệu điện hai đầu cuộn thứ cấp U2 = Uđ =12V b) Cường độ dòng điện định mức bóng đèn 1,5A Đèn sáng bình th ường nên cường độ dịng qua bóng 1,5A Các bóng nh nhau, mắc song song nên dòng điện chạy qua cuộn thứ cấp 1,5.20=30A Lại có: = I1 = I2 =30 = 1,5A Bài tập vận dụng: Bài : Một máy biến hoạt động chế độ tăng Hiệu điện nguồn U1 không đổi.Ban đầu, cuộn sơ cấp th ứ cấp có số vịng dây N1 N2 Người ta tăng số vòng dây n hai cuộn (n P0 : Cơng suất dịng điện U0 : Hiệu điện đầu nguồn * Giảm R: Giảm R lần cơng suất nhiệt giảm nhiêu lần Biện pháp không khả thi tốn vật liệu làm dây dẫn (tăng tiết diện dây), vật liệu làm giá đỡ (cột điện) * Tăng điện đầu nguồn: Nếu tăng hiệu điện lên n lần, cơng suất hao phí giảm n2 lần Đây biện pháp khả thi nên sủ dụng thực tế Để tăng hiệu điện lên cao, người ta dùng máy biến Bài toán 1: Để đưa điện từ nhà máy thủy điện Trị An thành phố Hồ Chí Minh Hãy so sánh cơng suất hao phí đường dây hai trường hợp hiệu điện lên 200KV 100KV Hướng dẫn: Gọi P'1 cơng suất hao phí hiệu điện truyền tải nâng lên 200KW P'2 công suất hao phí hiệu điện thếtruyền tải nâng lên 100KW Lập tỉ số: = = Vậy nâng hiệu điện thếtruyền tải lên 200KW lợi nâng 100KW gấp lần Bài tốn 2: So sánh cơng suất hao phí đường dây tải điện ta giảm điện trởđường dây 10 lần tăng hiệu điện đầu nguồn lên gấp 10 lần Để tải điện xa, dầu đường dây (nơi sản xuất nơi tiêu thụ) ta phải sử dụng loại biến nào? Giải Gọi P'1,P' công suất hao phí hai trường hợp , ta có: Lập tỉ số: = 10 Vậy phương pháp tăng hiệu điện thếcó lợi phương pháp giảm điện trở đường dây 10 lần *Chú ý: Để truyền tải điện xa, đầu đường dây tải điện người ta dùng hai máy biến Nơi sản xuất: Máy tăng Nơi tiêu thụ: Máy giảm (Không phải dùng hai máy biến thếở đầu nguồn cuối nguồn, mà người ta dùng nhiều máy biến Hiệu điện tăng lên đồng thời giảm gần đến nơi tiêu thụ) Bài tập luyện tập: Trình bày phương pháp truyền tải điện xa Phương pháp tối ưu nhất? Để giảm cơng suất nhiệt hao phí 10000 lần ta phải tăng hiệu điện đầu nguồn lên lần? Tại phương pháp giảm trực tiếp điện trở dây dẫn không tối ưu? Muốn cơng suất nhiệt hao phí giảm 10000 lần phải giảm điện trở lần? Tiết diện dây dẫn số thay đổi sao? 2.3.2.3.5 Bài tập nâng cao liên quan đến truyền tải điện năng: Bài toán 1: Từ trạm thủy điện nhỏ cách trường 2,5km, người ta dùng dây tải điện thường có đường kính 2mm, điện trở suất 1,57.Ω.m Nhà trường cần lưới điện 200V, tiêu thụ công suất 10KW a Tính điện trởcủa dây tải điện b Tính hiệu điện thếđầu đường dây máy cung cấp c Tính độ sụt đường dây, cơng suất hao phí đường dây hiệu suất đường dây d Nếu muốn có hiệu suất 80% dây phải có tiết diện (giả thiết dụng cụ điện có tính chất điện trở) Rđ Rd II Hướng dẫn : U0, P0 a R= = = = 12,5 220V-10 kw II b Dòng điện chạy dây tải điện dịng điện tồn phần nơi tiêu thụ I= = = 50 A Hiệu điện đầu đường dây: U0= U + IRđ = 200+ 50.12,5 = 825V c Độ sụt đường dây: Ud =IRđ I = 625.50= 31250W Hiệu suất: H= = = 24,24% d Muốn có hiệu suất 80% : H'= = = 0,8 giải ta có: =1 Gọi d' đường kính cần tìm, ta có: 1==> d'= 7mm Bài toán 2: Từ trạm phát điện xoay chiều pha đặt vị trí M, điện truyền tải đến nơi tiêu thụ N, cách M 180km Biết đ ường dây có điện trở tổng cộng 80Ω ( coi dây tải điện đồng ch ất, có ện tr t ỉ lện thuận với chiều dài dây ) Do cố, đường dây bị rò điện t ại ểm Q (hai dây tải điện bị nối tắt vật có điện trở có giá trị xác đ ịnh R) Để xác định vị trí Q, trước tiên người ta ngắt đường dây khỏi máy phát tải tiêu thụ, sau dùng nguồn điện ko đổi có suất điện động 12V, ện 10 trở không đáng kể, nối vào đầu dây tải điện M Khi đ ầu dây N để hở cường độ dòng điện qua nguồn 0,40A, đ ầu N nối tắt đoạn dây có điện trở khơng đáng kể c ường độ dòng điện qua nguồn 0,42A Xác định khoảng cách MQ Hướng dẫn : + Gọi điện trở đoạn từ M đến Q R0 điện trở đoạn mạch từ Q đến N RQN = 40 - R0 * Khi đầu dây N hở: + Mạch điện gồm R nối tiếp với 2R0 + Ta có: (1) * Khi đầu dây N nối tắt, mạch lúc gồm 2R nt (R/ / 2RQN) + Điện trở tương đương mạch là: + Ta có: (2) + Từ (1) (2) ta có: + Từ (1) thấy R015Ω nên có nghiệm R0 = 10Ω thỏa mãn + Điện trở dây đoạn QM R0 = 10Ω, đoạn MN r0 = 40Ω + Vì điện trở tỉ lệ với chiều dài dây dẫn nên ta có: Bài toán 3: Điện từ nhà máy đưa đến nơi tiêu thụ nhờ dây dẫn, nơi tiêu thụ cần công suất không đổi Ban đ ầu hi ệu suất t ải ện 90 Muốn hiệu suất tải điện 96 cần giảm cường độ dòng điện dây tải phần trăm so với lúc đầu Hướng dẫn: + Gọi điện trở đoạn từ M đến Q R0 điện trở đoạn mạch từ Q đến N RQN = 40 – R0 *Khi đầu dây N hở: + Mạch điện gồm R nối tiếp với 2R0⇒Rtđ1 = 2R0 + R + Ta có : = = 2R0 +R ⇒ R = 30 – 2R0 (1) *Khi đầu dây N nối tắt, mạch lúc gồm 2R nt(R // 2RQN) + Điện trở tương đương mạch là: 2R0 + + Ta có : = 2R0 + ⇔ = 2R0 + (2) Từ (1) (2) ta có + Từ (1) thấy R0 15 nên có nghiệm R0 = 10Ω thỏa mãn + Điện trở dây đoạn QM R0 = 10Ω, đoạn MN r0 = 40Ω Vì điện trở tỉ lệ với chiều dài dây dẫn nên ta có: = ⇒ QM = R0 = 10 = 45km Bài toán 4: Điện từ nhà máy đưa đến nơi tiêu thụ nhờ dây dẫn, nơi tiêu thụ cần công suất không đổi Ban đ ầu hi ệu suất t ải ện 90% Muốn hiệu suất tải điện 96% cần giảm cường đ ộ dòng ện dây tải phần trăm so với lúc đầu Hướng dẫn: Gọi P công suất nơi nhận; P1 P2, I1 I2 cơng suất hao phí,cường độ dòng điện ứng với hiệu suất H H2 Ta có : 11 = 0,612 ⇔ - = 0,612 – ⇔ = -0,388 ⇔ = -0,388 Vậy cường độ dòng điện giảm 38,8% * Chú ý : Cơng suất hao phí truyền tải điện: = I 2R = R Trong đó: cơng suất hao phí tỏa nhiệt P cơng suất điện cần truyền tải(W) R điện trở dây tải điện (ῼ) U hiệu điện đầu đường dây tải điện Hiệu suất truyền tải: H =.100% = P’ công suất nơi tiêu thụ P Là công suất nơi phát phần trăm hao phí đ ường dây Bài tập vận dụng: Bài 1: Bằng đường dây truyền tải pha, điện từ nhà máy phát điện truyền nơi tiêu thụ khu chung cư Người ta th tăng hiệu điện nơi phát từ U lên 2U số hộ dân có đủ điện đ ể tiêu th ụ tăng từ 160 lên 190 hộ Biết có hao phí đường truy ền đáng k ể hộ dân tiêu thụ điện Nếu thay sợi dây sợi siêu dẫn để tải điện số hộ dân có đủ điện tiêu th ụ bao nhiêu? Xem dây siêu dẫn loại dây có R = cơng suất n phát không đ ổi Bài 2: Bằng đường dây truyền tải pha , điện từ nhà máy phát điện nhỏ đưa đến khu tái định cư Các kỹ s tính tốn đ ược rằng: Nếu tăng điện áp truyền từ U lên 2U số h ộ dân đ ược nhà máy cung cấp đủ điện tăng từ 36 lên 144 Biết ch ỉ có hao phí đường dây đáng kể, hộ dân tiêu thụ điện Nếu điện áp truyền 3U, nhà máy cung cấp đủ điện cho h ộ dân 2.3.2.3.6 Bài tập nâng cao liên quan đến Máy biến - truyền tải điện năng: Bài toán 1: Từ nơi sản xuất điện đến nơi tiêu thụ máy biến thếvà đường dây tải điện nối biến với Máy tăng thếA có tỉ số vòng dây = đường dây tải điện có điện trởtổng cộng Rd= 10 Máy hạ thếB có tỉ số vịng dây = 15 Nơi tiêu thụ mang điện 120V -12KW Bỏ qua hao phí điện hai biến thếvà điện trở cuộn dây Tính hiệu điện thếtrên cuộn sơ cấp máy tăng Tính hiệu suất vận tải điện Nếu giữ nguyên đường dây nhu cầu nơi tiêu thụlà 120V- 12KW Bỏ máy biến a Hỏi đầu đường dây phải có cơng suất P0 , hiệu điện thếđầu đường dây U0 bao nhiêu? 12 b Hao phí điện tăng lên lần? c Hiệu suất giảm lần? Hướng dẫn Rđ Rd Hình Tại máy hạ thế: Thứ cấp: U2 = 120V I2 = = 100A Sơ cấp: = = 15 =>U1= 15 U2= 1800V I1 = = = A II U0, P0 220V-12 kw II Hình 1) Tại máy tăng thế: Thứ cấp: U20 = U1+ I1Rd = 1800 + = V Sơ cấp: = = 186,7V 2) Hiệu suất : Bỏ qua hao phí hai biến H = = = = = 98,2% 3)Từ hình 2: a Nơi truyền phải có hiệu điện đầu đường dây là: U0 = U+ I1Rd= 120 +100.10= 1120V Công suất truyền là: P0 = U+ U0I = 1120.100 = 112000W = 112KW b Hao phí ban đầu , lúc có đủ hai biến là: = Rd (xem hình 1) Hao phí sau lúc bỏ hai biến là: = Rd = Rd ( xem hình 2) = = 225 Cơng suất hao phí tăng 225 lần c Hiệu suất ban đầu: H= = Hiệu suất sau lúc bỏ hai biến thế: H' = = = Hiệu suất giảm đi: = = = 17,04 lần Bài toán 2: Bằng đường dây truyền tải pha, điện từ nhà máy phát điện truyền đến nơi tiêu thụ khu chung cư Người ta th tăng hiệu điện nơi phát từ U lên 2U số hộ dân có đ ủ điều ki ện 13 để tiêu thụ tăng từ 80 lên 95 hộ Biết có hao phí đ ường truy ền đáng kể hộ dân tiêu thụ điện Nếu thay th ế sợi dây sợi dây siêu dẫn để tải điện số hộ dân có đủ điều ki ện tiêu thụ bao nhiêu?Xem dây siêu dẫn loại dây có R = công su ất n phát không đổi Hướng dẫn : Gọi công suất điện nhà máy P, công suất tiêu thụ điện c m ỗi h ộ dân P0 , điện trở đường dây tải R n số hộ dân đ ược cung c ấp điện Ta có : P = nP0 + P = nP0 + R + Khi phát với hiệu điện U cấp 80 h ộ nên: P = 80P + R (1) + Khi phát với hiệu điện 2U cấp 95 h ộ nên: P = 95P0 + (2) Từ (1) (2) ta có : ⇔ = P = 100P0 + Khi khơng có hao phí thì: P = nP0 100 P0 = nP0 n = 100 Vậy dùng với dây siêu dẫn với cơng suất có th ể dùng cho 100 hộ dân * Chú ý: Nếu công suất nơi phát khơng đổi mối liên hệ hiệu suất truyền tải hiệu điện U nơi phát : = = Chứng minh: Từ công thức Công suất hao phí truyền tải điện ta có : =1- H + Khi phát với U1 : = - H1 (*) + Khi phát với U2 : = - H2 (**) Lấy (**) chia cho (*) ta có : = Mà R ⇒ = ⇒ = Vậy = = Bài toán 3: Một máy phát điện xoay chiều có cơng suất 200KW Dịng điện phát sau tăng truyền xa 50km đ ường dây d ẫn, dây có đường kính d=1cm, điện trở suất -8Ωm Biết hiệu điện nơi phát 25kV Hãy tính: - Cơng suất hao phí mạch tải điện - Cơng suất nơi tiêu thụ - Độ giảm đường dây q trình truyền tải - Phần trăm hao phí đường dây - Hiệu suất trình truyền tải Hướngdẫn : + Diện tích tiết diện dây dẫn: S = = 7,85.10 (m2) + Chiều dài dây dẫn: = 2.50.103 = 105 (m) + Điện trở tổng cộng đường dây: R = = 20Ω + Cơng suất hao phí dây dẫn: = I2R = R = 1280W = 1,28kW + Công suất nơi tiêu thụ: P' = P -P = 200 - 1,28 = 1,98,72kW 14 Độ giảm : U= IR= R = 20 = 160V = 0,16kV + Phần trăm hao phí : = = 20 = 6,4 10 -3 = 0.64 + Hiệu suất truyền tải: H = 100 - )= 99,36 2.4 Kiểm nghiệm 2.4.1 Bài học kinh nghiệm Trong năm qua đưa đề tài vào áp dụng việc dạy ôn luyện cho học sinh lớp trường THCS, lớp đối chứng chia đôi khối thành lớp khác nhau, lớp áp dụng đề tài lớp không áp dụng đề tài Tôi rút số kinh nghiệm thực sau: Thông qua việc rèn kỹ giải tập phần Máy biến – Truyền tải điện xa ví dụ cụ thể tập vận dụng, tập tự luyện tập cho phần, học sinh tư duy, suy luận, rèn luyện vận dụng kiến thức học vào việc làm dạng tập cụ thể Giáo viên hướng dẫn cho học sinh nhận dạng tập Từ quy tập bắt gặp dạng biết để tiến hành vận dụng bước giải, thiết lập mối liên hệ kiện cho, công thức học, kiện cần tìm từ tiến hành nội dung giải cho tập cần làm, rút nhận xét, kết luận Việc áp dụng đề tài vào giảng dạy mơn vật lí giúp học sinh: + Nắm vững mục tiêu phần Máy biến – Truyền tải điện xa + Biết cách làm dạng tập Máy biến – Truyền tải điện xa + Học sinh giải tập theo nhiều cách biết tự lựa chọn cách giải tập nhanh, xácvề Máy biến - Truyền tải điện xa + Làm thành công số dạng tập khó quy tập bắt gặp dạng tập biết để vận dụng làm + Rèn luyện kĩ làm thành thạo số dạng tập Máy biến - Truyền tải điện xa + Có hứng thú ham thích làm tập Vật lý, khơng nản lịng gặp tập Vật lý khó, tập phức tạp + Ham thích học mơn Vật lí… -Việc áp dụng đề tài vào giảng dạy mơn Vật Lí giúp học sinh tiếp thu kiến thức dễ dàng hơn, làm tăng khả vận dụng tính độc lập suy nghĩ, tính tị mị, óc sáng tạo…, cho tỉ lệ học sinh hiểu tăng lên rõ rệt -Việc làm tổ chuyên môn, đồng nghiệp đánh giá thành công Đúng với quan điểm đổi hướng dẫn dạy học 2.4.2 Kết - Kết thu sau áp dụng đề tài, điều tra từ năm học 2016- 2017 sau: Năm học Tổng số Khảo sát sau HS áp dụng đề tài Làm tập Không tập 15 Số HS Tỷ lệ Số HS Tỷ lệ 2016-2017 30 18 60% 12 40% 2017-2018 30 24 80% 20% 2018-2019 30 24 80% 20% KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 3.1 Kết luận Bản thân tự nhận thấy phải không ngừng học hỏi, tự học tự bồi dưỡng để nâng cao trình độ chun mơn nghiệp vụ, kho tàng kiến thức vô tận Nghiệp vụ chun mơn ln cần có sáng tạo điều chỉnh hợp lí đem lại hiệu Dù kiến thức đơn giản người giáo viên phải có phương pháp phù hợp khơi dậy cho học sinh tinh thần học tập hứng thú Có việc truyền đạt nội dung giảng đạt hiệu cao Việc áp dụng đề tài “Kinh nghiệm rèn kĩ giải toán Máy biến truyền tải điện xa phần điện học Vật lí 9” vào thực tế giảng dạy giúp người giáo viên hoàn thành tốt giảng, giúp học sinh hiểu học có phương pháp để rèn kĩ giải toán Máy biến truyền tải điện xa phần điện học Vật lí mà giáo viên học sinh tiếp cận thường gắp nhiều khó khăn, lúng túng, khơng làm làm hiệu khơng cao Để học sinh hiểu biết sâu hơn, rộng kiến thức Vật lý, có kỹ làm lài tập Vật lý, vận dụng làm số dạng tập Vật lý bản, biết cách quy tập bắt gặp dạng tập biết để làm; biết phát triển, nâng cao kiến thức để làm số dạng tập khó, tơi lựa chọn kiểu hướng dẫn angơrít Ở thuật ngữ angơrít dùng với ý nghĩa quy tắc hành động hay chương trình hành động xác định cách rõ ràng, xác chặt chẽ Học sinh thực trình tự hành động để đạt kết mong muốn Kiểu hướng dẫn angơrít để rèn kĩ giải toán Máy biến truyền tải điện xa phần điện học Vật lí có ưu điểm giúp cho học sinh tự vận dụng kiến thức biết cách tự tin Qua rèn luyện kỹ làm tập cho học sinh có hiệu Tuy nhiên cịn có mặt hạn chế học sinh quen chấp hành hành động dẫn theo mẫu có sẵn nên có phần giảm tìm tịi, sáng tạo học sinh Do lực thân có hạn kinh nghiệm cịn mang tính chủ quan nên mong góp ý đồng nghiệp 3.2 Kiến nghị: Qua nhiều năm giảng dạy: để hình thành phương pháp tốt, có kinh nghiệm giảng dạy, cần phải có q trình tìm tịi sáng tạo Để làm việc đường học hỏi kinh nghiệm lớp người trước 16 đường ngắn nhất, vững hiệu Chính vậy, qua đề tài tơi xin đề xuất với cấp quản lý Giáo dục đề tài có ý nghĩa thực tiễn, gắn liền với cơng tác giảng dạy nên triển khai rộng rãi đến đơn vị trường Để giáo viên có hội học tập, trao đổi, mở mang kiến thức, chuyên môn Xin chân thành cảm ơn! XÁC NHẬN CỦA THỦ TRƯỞNG Thọ Xuân, ngày 30 tháng năm2021 Tôi xin cam đoan SKKN ĐƠN VỊ viết, khơng chép nội dung người khác (Ký ghi rõ họ tên) 17 ... cho học sinh tinh thần học tập hứng thú Có việc truyền đạt nội dung giảng đạt hiệu cao Việc áp dụng đề tài ? ?Kinh nghiệm rèn kĩ giải toán Máy biến truyền tải đi? ??n xa phần đi? ??n học Vật lí 9? ?? vào...? ?Kinh nghiệm rèn kĩ giải toán Máy biến truyền tải đi? ??n xa phần đi? ??n học Vật lí 9? ?? từ giúp em có kinh nghiệm việc giải tập dạng 1.2 Mục đích nghiên cứu Việc... thụ đi? ??n Nếu đi? ??n áp truyền 3U, nhà máy cung cấp đủ đi? ??n cho h ộ dân 2.3.2.3.6 Bài tập nâng cao liên quan đến Máy biến - truyền tải đi? ??n năng: Bài toán 1: Từ nơi sản xuất đi? ??n đến nơi tiêu thụ máy