SKKN một số giải pháp nâng cao hiệu quả làm bài tập phần truyền tải điện năng cho học sinh lớp 12 trường THPT nguyễn trãi

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HÓA TRƯỜNG THPT NGUYỄN TRÃI SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM MỘT SỐ GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ LÀM BÀI TẬP PHẦN TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG CHO HỌC SINH LỚP 12 TRƯỜNG THPT NGUYỄN TRÃI Người thực hiện: Nguyễn Thị Kiều Oanh Chức vụ: Giáo viên SKKN thuộc lĩnh vực (môn): Vật lý THANH HÓA, NĂM 2021 MỤC LỤC TT Mục Trang Mở đầu 1.1 Lý chọn đề tài 1.2 Mục đích nghiên cứu 1.3 Đối tượng nghiên cứu 1.4 Phương pháp nghiên cứu Nội dung sáng kiến 2.1 Cơ sở lí luận sáng kiến kinh nghiệm 2.2 Thực trạng vấn đề trước áp dụng sáng kiến kinh nghiệm 2.3 Giải pháp sử dụng để giải vấn đề 2.4 Hiệu sáng kiến kinh nghiệm hoạt động giáo dục, với thân, đồng nghiệp nhà trường 19 Kết luận, kiến nghị 20 3.1 Kết luận 20 3.2 Kiến nghị 20 Tài liệu tham khảo Danh mục đề tài sáng kiến kinh nghiệm tác giả Mở đầu 1.2 Lý chọn đề tài: Trong chương trình vật lí 12, tập truyền tải điện phần điện xoay chiều thường khó, đa số em khơng làm phương pháp giải chưa đủ tối ưu nên không đủ thời gian để giải dẫn đến kết thi không cao Đặc biệt câu truyền tải điện câu dùng để phân loại học sinh giỏi, việc lĩnh hội kiến thức lý thuyết, vận dụng lý thuyết để có kỹ giải làm chủ cách giải dạng toán phần vấn đề khơng dễ, địi hỏi người thầy phải chủ động kiến thức phải có phương pháp hướng dẫn học sinh giải tập cách ngắn gọn, dễ hiểu, dễ nhớ đáp ứng yêu cầu Với mong muốn tìm phương pháp giải tốn trắc nghiệm cách nhanh chóng, linh hoạt, giúp em học sinh cảm thấy đơn giản việc giải tập trắc nghiệm phần truyền tải điện Bản thân giáo viên trực tiếp giảng dạy mơn vật lí trường phổ thông, với kiến thức kinh nghiệm thực tiễn mình, tơi ln trăn trở phải tìm giải pháp tối ưu để hệ thống kiến thức lý thuyết kết hợp với tập điển hình, sau phân chúng thành dạng từ đưa phương pháp giải cho dạng Chính vậy, tơi chọn đề tài “MỘT SỐ GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ LÀM BÀI TẬP PHẦN TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG CHO HỌC SINH LỚP 12 TRƯỜNG THPT NGUYỄN TRÃI’’ cho SKKN với hy vọng tập tài liệu giúp ích cho em học sinh trình kiểm tra, thi cử đạt kết cao trình học tập, em tự học tổ chức, hướng dẫn giáo viên theo bước đề tài phát triển tư độc lập, sáng tạo, bồi dưỡng hứng thú, tạo niềm tin niềm vui học tập cho học sinh Trong đề tài tập hệ thống lại phân dạng đầy đủ, lơgic, xúc tích ý nghĩa vật lí nhấn mạnh đồng thời đảm bảo tính thực tiễn tính cập nhật theo đề thi GDĐT Nên tin sau giáo viên hướng dẫn học sinh tự học tiến trình đề tài tơi hiệu học tập nâng lên rõ rệt tập truyền tải điện khơng cịn phần khó học sinh tất phân loại thành dạng có phương pháp giải cụ thể, dễ hiểu, ngắn gọn ví dụ minh hoạ rõ ràng 1.3 Mục đích nghiên cứu * Đối với giáo viên: Dùng kiến thức để làm phong phú hấp dẫn giảng liên quan * Đối với học sinh: Giúp em hiểu sâu thêm kiến thức học lớp, biết thêm nhiều kiến thức có liên quan, đồng thời phần cảm nhận vẻ đẹp mơn Vật lí mà em u thích 1.4 Đối tượng nghiên cứu - Học sinh lớp 12: Trong năm học 2020- 2021 - Lý thuyết truyền tải điện - Phân loại dạng tập phần truyền tải điện đưa phương pháp giải 1.5 Phương pháp nghiên cứu Để hoàn thành đề tài chọn phương pháp nghiên cứu: - Phương pháp nghiên cứu tài liệu: Đọc sách giáo khoa phổ thông, sách đại học, sách tham khảo phần toán truyền tải điện - Phương pháp thống kê: Chọn tốn có chương trình phổ thơng gần gũi với đời sống ngày - Phương pháp phân tích tổng hợp kinh nghiệm trình giảng dạy thực tế đời sống 2 Nội dung 2.2 Cơ sở lý luận sáng kiến kinh nghiệm: KIẾN THỨC CƠ BẢN VỀ PHẦN TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG Khảo sát truyền tải điện Giả sử ta cần truyền công suất điện P từ nhà máy đến nơi tiêu thụ đường dây dẫn có điện trở tổng cộng R Ta có: P = UI cos ϕ ( cos ϕ tồn mạch) Trong đó: U hiệu điện nhà máy I cường độ dòng điện chạy dây dẫn P Khi đó: I = U cos ϕ Dây dẫn có điện trở R, cơng suất hao phí tỏa nhiệt ∆P = I R = R × P2 ( U cos ϕ ) Khi cơng suất có ích là: P′ = P − ∆P ⇒ P′ = P − R.P ( U cos ϕ ) Hiệu suất trình truyền tải điện năng: H= P′ P − ∆P ∆P R.P = = 1− =1− P P P ( U cos ϕ ) Độ giảm điện áp (Độ giảm đường dây): ∆U = I.R Điện trở dây dẫn: R = ρ l ρ điện trở suất (đơn vị Ω.m ) S l (m) độ dài dây dẫn S ( m ) tiết diện dây dẫn Cách giảm hao phí Ta có: ∆P = I R = I.∆U = R × P2 ( U cos ϕ) Do P, cos ϕ xác định muốn giảm hao phí ta giảm R tăng U Giảm R có hạn chế muốn giảm R = ρ l ta phải thay dây dẫn vật liệu S khác (giảm ρ ), ví dụ thay dây đồng dây bạc, dây siêu dẫn,… Điều tốn kém, mà hao phí lại giảm Nếu khơng thay dây dẫn khác, ta tăng tiết diện dây đồng làm điện trở giảm Thế tăng tiết diện khối lượng dây dẫn tăng lên, cột điện phải tăng lên để chịu trọng lượng dây dẫn nên lựa chọn tốt Như vậy, ta khơng nên giảm R để giảm hao phí Do người ta lựa chọn phương án tăng U để giảm hao phí đường dây Điều thực dễ dàng nhờ máy biến áp, tăng U lên n lần hao phí giảm n lần, nên thực tế, để giảm hao phí người ta tăng điện áp trạm phát Trước đến nơi tiêu thụ, điện áp dây phải qua trạm biến áp (cụ thể hạ áp) để tạo hiệu điện phù hợp cho nơi tiêu thụ Sơ đồ truyền tải điện có sử dụng máy biến áp - Tải tiêu thụ: Ptaûi = U taûi.I taûi = U2B I 2B ( U2B = Utaûi;I 2B = I taûi) U N I - Máy hạ áp B: kB = U 1B = N1B = I 1B > 1⇒ U1B vaøI1B ? 2B 2B 2B - Trên dây: I 1B = I 2A ; ∆U = I 1B R = I 2A R = U 2A − U1B ⇒ U 2A vaøI2A ? U I - Máy tăng áp A: kA = U 1A = I 1A ⇒ U1A vaøI1A ? 2A 2A 2.2 Thực trạng vấn đề trước áp dụng sáng kiến kinh nghiệm: Với hình thức đề thi trắc nghiệm môn vật lý năm gần ngày dài khó Hơn nữa, yêu cầu xã hội ngày cao nên nội dung đề thi phải đáp ứng sàng lọc phân hóa rõ nét, u cầu kiến thức ngày cao tất yếu Mặt khác, với hình thức thi này, thời gian dành cho câu hỏi tập ngắn có 1,25 phút Nếu học sinh không cung cấp công thức tổng quát công thức hệ dạng tập để tìm kết nhanh khơng thể đủ thời gian để hồn thành tốt làm kỳ thi kiểm tra Ngoài khó khăn chung phần kiến thức tập truyền tải điện phần khó học sinh chương trình Vật lí Trong mục 1; tác giả tham khảo tài liệu tham khảo 1;2, THPT, đọc đề học sinh thường không định hướng cách giải chưa nói đến giải nhanh, xác để phù hợp với đề thi TNKQ 2.3 Giải pháp sử dụng để giải vấn đề Trong đề tài này, xin chia toán truyền tải điện thành dạng : DẠNG 1: BÀI TOÁN VỀ HAO PHÍ TRÊN ĐƯỜNG DÂY, CƠNG SUẤT NƠI TIÊU THỤ VÀ HIỆU SUẤT TRUYỀN TẢI ĐIỆN Phương pháp Lý thuyết: ~ →I = • Cường độ hiệu dụng chạy đường dây:  → ∆U = IR = • Độ giảm đường dây:  P cos ϕ PR PR thuong → cos ϕ=1  → ∆U = U cos ϕ U  P  • Cơng suất hao phí đường dây:  → ∆P = I R =  ÷R  U cos ϕ  Khi công suất đưa lên đường dây không đổi, điện áp tăng n lần cơng suất hao phí giảm n lần • Điện hao phí đường dây sau thời gian t:  → ∆A = ∆P.t ∆P PR ∆P PR ∆U cos ϕ=1 →h = =  →h = = = • Phần trăm hao phí:  P ( U cos ϕ ) P U U Ptiêu thu P − ∆P = = 1− h P P ∆P ∆U P ' U ' cosϕ =1 → H = 1− = 1− = =  P U P U l • Điện trở tính theo cơng thức : R = ρ S →H = • Hiệu suất truyền tải:  Bài tốn tổng quát: Nếu điện áp truyền U1 tương ứng hiệu suất truyền tải điện H1 Nếu điện áp truyền U2 tương ứng hiệu suất truyền tải điện H2 U2 Tính U khi: a) Công suất truyền không đổi  → P = const b) Công suất nhận không đổi  → P / = const →H = Giải: Ta có hiệu suất truyền tải:  P / P − ∆P P/ ∆P =  →H = = 1− P P P P (1)  P  ∆P PR → ∆P = I R =  → = Với  thay vào (1) ta có biểu thức: ÷ R  P ( U cos ϕ )  U cos ϕ   →1 − H = PR ( U cos ϕ ) = P/ R H ( U cos ϕ ) (2) a Công suất truyền không đổi  → P = const : →1 − H = Từ (2)  PR ( U cos ϕ) − H1  U  U − H1 → = → = ÷  − H  U1  U1 − H2 P = const b Công suất nhận không đổi  → P / = const : ( − H1 ) H1 →1 − H =  → Từ (2)  ( − H2 ) H2 H ( U cos ϕ ) P/ R P / = const U  U =  ÷  → 2= U1  U1  ( − H1 ) H1 ( − H2 ) H2 Ví dụ 1: Người ta cần truyền cơng suất điện 200 kW từ nguồn điện có điện áp 5000 V đường dây có điện trở tổng cộng 20 Ω hệ số công suất Độ giảm đường dây truyền tải A 800 V B 400 V C 600 V D 200 V  200.103   P   → ∆ U = IR = R = Giải: Độ giảm thế:  ÷.20 = 800 V  ÷  U cos ϕ   5000.1  Ví dụ 2: Một máy phát điện xoay chiều có cơng suất 1000 kW Dịng điện phát sau tăng truyền xa dây dẫn có tổng chiều dài 200 km, có đường kính 0,39 cm làm hợp kim có điện trở suất 1,8.10-8 Ωm Biết hệ số công suất đường dây Tính cơng suất hao phí đường dây điện áp đưa lên 50 kV ? A 0,3 MW B 0,5 MW C 0,12 MW D 0,03 MW l l 200.103 −8 → R = ρ = ρ = 1,8.10 = 301 Ω Giải: Điện trở đường dây:  s πr π ( 0,195.10−2 ) Công suất hao phí đường dây: 2  1000.103   P  ∆P = I R =  R =  ÷ 301 = 0,12.10 W = 0,12 MW ÷  U cos ϕ   50.10  Ví dụ 3: Ở nơi phát người ta truyền công suất truyền tải điện 1,2 MW điện áp kV Điện trở đường dây truyền tải từ nơi phát đến nơi tiêu thụ 4,05 Ω Hệ số công suất đoạn mạch 0,9 Điện hao phí sau 30 ngày A 144.103 kWh B 424.102 kWh C 344.103 kWh D 400 kWh Giải: Cơng suất hao phí đường dây: 2  1, 2.106   P   → ∆P =  R =  ÷ 4, 05 = 2.10 W ÷  U cos ϕ   6.10 0,9  Điện hao phí sau 30 ngày:  → ∆A = ∆P.t = 105.30.24 = 144.103 (kWh) Chú ý: Khi công suất đưa lên đường dây không đổi, điện áp tăng n lần cơng suất hao phí giảm n2 lần  → P = nPtt + ∆P  → P = nPtt +  Công thức áp dụng:  P  R / ÷ U  Ví dụ 4: 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 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 200 hộ dân B 300 hộ dân C 250 hộ dân D 150 hộ dân  P  → P = nPtt + ∆P  → P = nPtt +  / ÷ R Giải: Ta có:  U  → P = 120Ptt + Khi điện áp U:  P2 R U2 (1) → P = 144Ptt + Ki điện áp 2U:  P2 R 4U (2) → P = nPtt + Ki điện áp 4U:  P2 R 16U (3) P2 P2 P2 P2 R = 144P + R  → 24P = R  → R = 32Ptt tt tt U2 4U U2 U2 →120Ptt + 32Ptt = nPtt + 2Ptt  → n = 150 hộ dân Thay vào (3) ta có:  →120Ptt + Từ (1) & (2)  Ví dụ 5: Một đường dây có điện trở tổng cộng Ω dẫn dòng điện xoay chiều pha từ nơi sản xuất đến nơi tiêu dùng Điện áp hiệu dụng nguồn điện lúc phát 10 kV, công suất điện 400 kW Hệ số công suất mạch điện cos ϕ = 0,8 Có phần trăm cơng suất bị mát đường dây tỏa nhiệt ? A % B 2,5 % C 10 % D 25 % Giải: Cơng suất hao phí:  P  ∆P PR ∆P = I R =  = = 0, 025 = 2,5% ÷R → h = P (U cos ϕ )  U cos ϕ  Ví dụ 6: Truyền tải công suất điện MW đến nơi tiêu thụ đường dây pha, điện áp hiệu dụng đưa lên đường dây 10 kV Mạch tải điện có hệ số cơng suất 0,8 Muốn cho tỉ lệ lượng mát đường dây không 10% cơng suất truyền điện trở đường dây phải có giá trị thỏa mãn A R ≤ 4, 6Ω B R ≤ 6, 4Ω D R ≤ 6,8Ω C R ≥ 7Ω 10% ( U cos ϕ ) ∆P PR →h = = ≤ 10%  → R ≤ = 6, 4Ω Giải:  P ( U cos ϕ ) P Ví dụ 7: Người ta cần truyền công suất MW từ nhà máy điện đến nơi tiêu thụ cách km Hiệu điện hiệu dụng cuộn thứ cấp máy tăng áp U = 100 kV Mạch điện có hệ số công suất cosϕ = Muốn độ giảm đường dây khơng q 1% U tiết diện đường dây dẫn phải thỏa mãn điều kiện đây? (Biết điện trở suất dây tải điện 1,7.10−8Ωm ) A S ≥ 8,5 ( mm ) B S ≥ 10 ( mm ) C S ≤ 6,5 ( mm ) D S ≤ 5,5 ( mm ) Giải: Chiều dài dây dẫn l = 2.d=10km = 10000m Theo độ giảm ∆U = IR ≤ 1%U = 1kV = 1000V ⇒ R ≤ 1000 I Mà P = UI cosϕ = UI P 5.106 1000 ρl ρl ⇒I= = = 50A ⇒ R ≤ = 20Ω ⇒ ≤ 20 ⇒ ≤S U 100.10 50 S 20 1,7.10−5.10000 = 8,5.10−6 m2 = 8,5 mm2 Thay số ta có S ≥ 20 ( ) ( ) Ví dụ 8: 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 % B 2,5 % C 4,8 % D % h1 = →h = Giải:  PR U12  U12  ∆P PR PR = =  →  → h = h ÷ = 4,8% 1 PR P ( U cos ϕ ) U U 22   h2 = U2 Trong mục loại tập dạng tác giả tham khảo tài liệu tham khảo 2,3 Ví dụ 9: Người ta truyền tải điện xoay chiều pha từ trạm phát đến nơi tiêu thụ dây dẫn có tổng chiều dài 20 km Dây dẫn làm kim loại có điện trở suất 2,5.10 -8 Ω m , tiết diện 0,4 cm2, hệ số công suất mạch điện Điện áp hiệu dụng công suất truyền trạm phát điện 10 kV 500 kW Hiệu suất truyền tải điện A 93,75% B 96,14% C 92,28% D 96,88%  2.10000  = 12,5 Ω −4 ÷  0, 4.10  l s → R = ρ = 2,5.10 −8  Giải: Ta có:   P  P − ∆P PR 500.103.12,5  → ∆P = I R =  R  → H = = − = − = 93, 75% ÷ 2 P  U cos ϕ  ( U cos ϕ ) ( 10000.1) Chú ý: • Khi cho biết hiệu suất truyền tải công suất nhận (công suất tải tiêu thụ) cuối đường dây ta tính cơng suất đưa lên đường dây cơng suất hao phí đường dây Ví dụ 10: Từ máy phát điện người ta muốn truyền tới nơi tiêu thụ, đường dây tải điện có điện trở 40 Ω hệ số công suất Biết hiệu suất truyền tải 98% nơi tiêu thụ nhận công suất 196 kW Điện áp hiệu dụng đưa lên đường dây A 500V B 400V C 40 kV D 20 kV Giải: Ta có: P/ 196 H =  → 0,98 = → P = 200 ( kW ) P2  →  → ∆P = R  → U = 20.103 V P P U ∆P = ( − H ) P = ( kW ) Ví dụ 11: Người ta cần tải công suất MW từ nhà máy điện nơi tiêu thụ Dùng hai công tơ điện đặt biến đầu nơi tiêu thụ thấy số chúng chênh lệch ngày đêm 216 kWh Tỉ lệ hao phí truyền tải điện A 0,15% B 0,9% C 9,4% D 0,6% ∆A → ∆P = = Giải:  ∆t 216 ( kWh ) 24 ( h ) = 9(kW)  →h = ∆P 9kW = = 0,9% P 1000kW Ví dụ 12: Điện trạm phát điện truyền điện áp kV công suất 200 kW Hiệu số công tơ trạm phát công tơ tổng nơi tiêu thụ sau ngày đêm chênh lệch 480 kWh Tính cơng suất hao phí đường dây hiệu suất trình truyền tải điện A 95% B 86% C 80% D 90% ∆A → ∆P = = Giải:  ∆t 480 ( kWh ) P − ∆P 200 − 20 = 20(kW)  →H = = = 90% 24 ( h ) P 200 Chú ý: • Nhà máy phát điện có công suất phát P mp điện áp Ump trước đưa lên đường dây để tải điện xa người ta dùng máy tăng áp có hiệu suất H Lúc cơng suất điện áp đưa lên đường dây tính theo cơng thức: N   → P = Pmp H  → U = U mp  ÷  N1  Ví dụ 13: 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 Ω Nối hai cực máy phát với cuộn sơ cấp máy tăng thế, 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 30 kW B 18,5 kW C 20,25 kW D 25,5 kW N  U = U mp  ÷ = 10.103.40 = 4.105 P2 N →  → ∆P = R = 20, 25 (kW)  1 Giải: Ta có:  U 6 P = Pmp H = 10.10 90% = 9.10 Ví dụ 14: Một trạm phát điện truyền công suất 1000 kW dây dẫn có điện trở tổng cộng Ω 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 Biết hệ số công suất đường dây Hiệu suất trình truyền tải A 99% B 86% C 80% D 92% N  U = U mp  ÷ = 1000.10 = 104 (V) PR →  → H = − h = − = 92 %  N1  Giải: Ta có:  U P = Pmp H = 106 (W) Ví dụ 15: Cần phải tăng U lên lần để cơng suất hao phí giảm 100 lần, biết độ giảm ∆U = 6%U công suất nhận không đổi ? Giải:  P2  P1/ =P2/ =P / U  P2/ + ∆P2  U2 ∆P1  P1 U   → = 10  → = 10  → = = 100 Ta có:  ÷  / ÷  ÷ U1 U1 ∆P2  P2 U1   P1   P1 + ∆P1  10 99  /   /  P + ∆P1 ÷ P + ∆P1 − ∆P1 ÷    U2 99 ∆P1  99   100 100  → = 10  x% ÷ ÷ = 10  ÷ = 10  − ÷ = 10 1 − / / U1 P + ∆P1  100   100 P1   P + ∆P1 ÷  ÷      → U2 99   = 10  − 6% ÷ = 9, 406  → U = 9, 406U1 → Tăng điện áp lên 9,406 lần U1  100  DẠNG 2: BÀI TOÁN VỀ SỰ THAY ĐỔI HIỆU SUẤT TRUYỀN TẢI Phương pháp Lý thuyết: Hiệu suất truyền tải (phần trăm hao phí) thay đổi cách thay đổi điện áp, điện trở, công suất truyền tải P′ ∆P PR PR ⇒ 1− H = • Từ cơng thức: H = P = 1− P = 1− 2 U cos ϕ ( ) ( U cosϕ )  → h = 1− H = PR ( U cos ϕ) PR h1 = − H1 = ( U1 cos ϕ ) →  Thay đổi U:  h = − H2 = 2 PR ( U cos ϕ) h − H  U1   → 2= = ÷ h1 − H1  U  PR h1 = − H1 = ( U cos ϕ ) →  Thay đổi R:  h2 = 1− H2 = PR ( U cos ϕ ) 2 h − H R  d1   → 2= = = ÷ h1 − H1 R  d  (d1 d2 đường kính dây dẫn trước sau thay đổi) h1 = − H1 = →  Thay đổi P:  h = − H2 = P1R ( U cos ϕ )  → P2 R ( U cos ϕ ) h − H P2 = = h1 − H1 P1 • Gọi P1tt P2tt công suất tiêu thụ nhận trường hợp đầu P P → P1 = 1tt ; P2 = 2tt  trường hợp sau ta có:  → thay P1 P2 vào công H1 H2 1− H P → = ta có cơng thức sau: thức  − H1 P1  → h − H  H1   P2tt  = = ÷ ÷ h1 − H1  H  P1tt  11 Ví dụ 1: Người ta truyền tải dịng 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.12 kV B 20 kV C 15 kV D 18 kV 2 h − H  U1  − 0,97   → 2= = → = → U = 18kV Giải:  ÷  ÷  h1 − H1  U  − 0,93  U  Ví dụ 2: 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 A 93,75% B 95% C 92% D 96,88% h − H  U1  − H   =  ÷→ =  ÷ → H = 0,95 = 95% Giải: = h1 − H1  U  − 0,8   Ví dụ 3: Hiệu suất truyền tải điện công suất P từ máy phát điện đến nơi tiêu thụ 35% Dùng máy biến áp lí tưởng có tỉ số cuộn thứ cấp cuộn sơ cấp N2/N1 = để tăng điện áp truyền tải Hiệu suất truyền tải sau sử dụng máy biến áp A 92,7% B 96,14% C 97,4% D 96,88% Giải: Theo cơng thức ta có: 2 U N2 − H  U1  1− H2   = =5→ = ÷ → =  ÷ → H = 0,974 = 97, 4% U1 N1 − H1  U  − 0,35   Ví dụ 4: Cần truyền tải cơng suất điện điện áp định từ nhà máy điện đến nơi tiêu thụ dây dẫn có đường kính d Thay dây truyền tải điện dây dẫn khác chất liệu có đường kính 2d hiệu suất tải điện 91% Hỏi thay dây truyền tải loại dây chất liệu có đường kính 3d hiệu suất truyền tải điện ? A 90,7% B 94% C 97,4% D 96% 2  d  2 R l l →R = ρ = ρ  → = ÷ = ÷ Giải: Ta có:  s R1  d    π ( 0,5d ) 2 h2 − H R2  d1  1− H2   = = = ÷ → =  ÷ → H = 0,96 = 96% h1 − H1 R1  d  − 0,91   Ví dụ 5: 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 85% B 96% C 97% D 99% 12 h 1− H P 1− H 2 2 Giải: Áp dụng công thức: h = − H = P → − 0,8 = → H = 0,85 = 85% 1 Ví dụ 6: 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 ? Trong mục loại tập dạng tác giả tham khảo tài liệu tham khảo 3,4 Giải: Áp dụng công thức: − H  H1   P2tt  − 0,82  0,9   P2tt = → = ÷  ÷ − H1  H  P1tt  − 0,9  0,82 ÷   P1tt P  → tt = 1, 64 = 100% + 64%  → a = 64% P1tt  →  P → 2tt = 1, 64 ÷ P1tt  Ví dụ 7: Điện truyền 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% Giải: Áp dụng công thức:  → − H  H1   P2tt = ÷ − H1  H   P1tt  − H  0,9  → = → H 22 − H + 0,108 = ÷ ÷.1,  − 0,9  H    H2 = 12,3% (loaïi) Suy   H2 = 87,68% Chọn B DẠNG 3: BÀI TỐN CƠNG SUẤT CUỐI ĐƯỜNG DÂY KHÔNG ĐỔI Phương pháp Lý thuyết: ~ Ta cần phân biệt hai trường hợp: công suất đưa lên đường dây không đổi (P = const) khác với trường hợp công suất nhận cuối đường dây không đổi (P’ = const) 13 +) Nếu P không đổi: U2 1− H1 I 1− H1 = ; = U1 1− H2 I 1− H2 +) Nếu P′ không đổi: H1 ( 1− H1 ) I H1 ( 1− H1 ) U2 = ; = U1 H2 ( 1− H2 ) I H2 ( 1− H2 ) 1− H1  U  = Ví dụ: Nếu P1 = P2;r1 = r2 ta được: ÷ 1− H2  U1  H1 ( 1− H1 ) Nếu P1′ = P2′;r1 = r2 ta được: H2 ( 1− H2 ) U  = 2÷  U1  Hai tốn tổng qt đặc biệt P’ khơng đổi: Bài toán tổng quát 1: Cần tăng điện áp U lần để giảm hao phí điện n lần ? P ' =const (với U c điện áp cực trạm phát điện) ∆U = x%U c Biết → P = const Giải: Ta có:  → P = P / + ∆P Ta có cơng suất truyền đi, điện áp lúc đầu, công suất hao phí ứng với: / → P1 ; U1 ; ∆P1 ; Sau tăng áp:  → P2 ; U ; ∆P2 Trước tăng áp:  / / P1 = P2 → Với  P1 = P1/ + ∆P1 P2 = P2/ + ∆P2 → Mà   P1  ∆P1 =  ÷R U cos ϕ    P2  ∆P2 =  ÷R  U cos ϕ   P / + ∆P2 U  → = n  2/ U1  P1 + ∆P1 P1/ = P2/ = P / P  ∆P  P U  U  → =  ÷ = n  → = n ÷ ∆P2  P2 U1  U1  P1   / ∆P1 P + n  = n  / ÷   P + ∆P1  ∆P1   /  ÷  P + ∆P1 + n − ∆P1 ÷ ÷= n  ÷ P / + ∆P1 ÷  ÷       ∆P1  − 1÷     ∆P  U n  P1/ = P2/ = P /  = n 1 +  − 1÷  với  → = n 1 + /  P1 = P / +∆P1 U1 P + ∆P1     n  P1     → ∆P1 U   U   n(1 − x) + x = x% → = n 1 +  − 1÷x  → = n 1 − 1 − ÷x  = P1 U1 n   n   U1   n  Bài toán tổng quát 2: 14 Cần tăng điện áp U lần để giảm hao phí điện n lần ? Biết → P ' =const (với U tai điện áp tải tiêu thụ) ∆U = a %U tai  → ∆U = a%U tai = a% ( U − ∆U )  → ( + a ) ∆U = aU  → ∆U =  Giải: Ta có  a  ÷U  1+ a   a   a  → ∆U =  ÷U = xU với x =  ÷  1+ a   1+ a  → U2  1   U   n −1     n −1  a  n+a = n 1 +  − 1÷x  → = n 1 −  = ÷x  = n 1 −  ÷  U1   n   U1   n     n  + a  (1 + a) n Ví dụ 1: 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 220V 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? A 359,26V B 330V C 440V D 146,67V Giải: Áp dụng công thức: H1 ( 1− H1 ) U2 = = ⇒ U = 359,26V U1 H2 ( 1− H2 ) Ví dụ 2: Điện truyền từ nơi phát đến khu dân cư đường dây pha với hiệu suất truyền tải 80% Để hiệu suất truyền tải tăng đến 90% mà công suất truyền đến nơi tiêu thụ khơng thay đổi ta cần thay đổi cường độ dòng điện nào? A Tăng 33,33% B Giảm 33,33% C Tăng 50% D Giảm 50% P2′ 1− H1 ∆P1 P2 ∆P1 H2 P′ P′ ∆P = × = × Giải: Ta có: 1− H = Do H = ⇔ P = ⇒ P H 1− H2 ∆P2 P1 ∆P2 P1′ P H1 H2 ( 1− H1 ) H2 ( 1− H1 ) I  ∆P H rI H I = × = 12 × ⇔  ÷ = ⇔ 1= = ∆P2 H2 rI H2 I I H − H H − H ( ) ( )  2 2 2 I ∆I Do I2 = ⇒ I = 33,33% Ta cần giảm I lượng 33,33% 1 Ví dụ 3: Trong q trình truyền tải điện từ máy phát điện đến nơi tiêu thụ, biết công suất nơi tiêu thụ giữ không đổi Khi điện áp 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 15 A 10,01U B 15U Giải: Áp dụng công thức:  → C 8,5,11U D 14,02U n = 100 U2 n+a U =  →  → = 9,1  → U = 9,1U1 a = 0,1 U1 U1 n (1 + a) → U1 = U + ∆U = U + 0,1U = 1,1U  → U = 10, 01U Mà  Ví dụ 4: Từ trạm điện, điện truyền tải đến nơi tiêu thụ đường dây tải pha Biết công suất truyền đến nơi tiêu thụ không 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 vòng dây cuộn thứ cấp với cuộn sơ cấp A 8,1 B 6,5 C 7,6 D 10 Giải: Ta có: U = 80 19 U1 = U1 ⇒ ∆U = U 1,2375 99 99 ∆U ∆P  U n−  Áp dụng: ∆U = xU c ⇒ U = P ⇒ U = n n ìx ữ =  1 n(1− x) + x n 19 19 100(1− ) + U 99 99 = 8,1⇒ N2 = 8,1 Thay số ta có: = U1 N1 100 Ví dụ 5: Điện tải từ nơi phát đến nơi tiêu thụ dây dẫn có điện trở thuần, độ giảm dây 12% điện áp hiệu dụng nơi tiêu thụ Để giảm hao phí đường dây 100 lần (cơng suất tiêu thụ không đổi, coi điện áp nơi tiêu thụ pha với dịng điện) phải nâng điện áp hiệu dụng nơi phát lên: A 8,515 lần B 8,94 lần C 9,98 lần D 10,125 lần ∆U a% Giải: Khi ∆U = a%U t ⇒ ∆U = a%( U1 − ∆U ) ⇔ ( 1+ a%) ∆U = a%U1 ⇒ U = 1+ a% U  n− a%  n + a% 100 + 0,12 = = 8,94 Khi đó: U = n  1− n ì1+ a% ữ = (1+ a%) n (1+ 0,12) 100 DẠNG 4: BÀI TOÁN QUAN HỆ CƠNG SUẤT HAO PHÍ VÀ CƠNG SUẤT CUỐI ĐƯỜNG DÂY Phương pháp Lý thuyết: • Nếu cho biết cơng suất hao phí đường dây a% cơng suất đưa lên đường dây ta có: 16  → ∆P = a%P  → I R = a%UI cos ϕ  → IR = a%U cos ϕ  → ∆U = a%U cos ϕ • Nếu cho biết cơng suất hao phí đường dây a% cơng suất nhận cuối đường dây ta có: → ∆P = a % P ' Ví dụ 1: Điện truyền tải từ A đến B hai dây đồng có điện trở tổng cộng 40 Ω Cường độ hiệu dụng đường dây tải điện 50 A, cơng suất hao phí đường dây 5% công suất đưa lên đường dây A Công suất đưa lên A A 20 kW B 200 kW C MW D kW → ∆P = a%P  → I2 R = 0, 05P  → 502.40 = 0, 05P  → P = 2.106 (W) Giải:  Ví dụ 2: Điện truyền tải từ A đến B hai dây có hệ số cơng suất 0,96 Cơng suất hao phí dây tải điện 5% công suất đưa lên đường dây A Nếu điện áp đưa lên đường dây 4000 V độ giảm đường dây A 20 kV B 300 V C 2000 V D 192 V Giải: ∆P = a%P = a%UI cos ϕ → I R = a%UI cos ϕ → ∆U = a%U cos ϕ = 0, 05.4000.0,96 = 192 V Ví dụ 3: Điện truyền tải từ A đến B hai dây đồng có điện trở tổng cộng 5Ω Cường độ hiệu dụng đường dây tải điện 100 A, công suất tiêu hao dây tải điện 2,5 % công suất tiêu thụ B Công suất tiêu thụ B A 20 kW B 200 kW C MW D kW Giải: Áp dụng cơng thức ta có: I R = 0, 025PB ⇒ 1002.5 = 0, 025.PB ⇒ PB = 2.106 (W) Chú ý: • Nếu nơi tiêu thụ dùng máy hạ áp công suất hao phí đường dây I12 R = a%U I cos ϕ2 → N2 U2 a% công suất tiêu thụ tải thì:  = = N1 N1 N2 U1 I1 I cos ϕ2 tải R → U = U1 + ∆U = U1 + I1R Điện áp đưa lên đường dây lúc là:  Ví dụ 4: Người ta truyền tải điện từ A đến B hệ thống dây dẫn từ có điện trở Ω cường độ dịng điện hiệu dụng dây 60 A Tại B dùng máy hạ lí tưởng Cơng suất hao phí dây 5% công suất tiêu thụ B điện áp cuộn thứ cấp máy hạ có giá trị hiệu dụng 300 V pha 17 với dòng điện qua cuộn thứ cấp Tỉ số vòng dây cuộn thứ cấp cuộn sơ cấp máy hạ A 0,01 B 0,004 C 0,005 D 0,05 Giải: I12 R = a%U I cos ϕ2  → 60 2.5 = 0, 05.300.I  → I = 1200 → N2 U2 Theo giả thiết:  = = N1 U1 I1 N 60  → = = 0, 05 I cos ϕ2 N1 1200.1 Ví dụ 5: Điện tải từ trạm tăng áp tới trạm hạ áp dây tải điện pha có điện trở R = 30 Ω Biết điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn sơ cấp thứ cấp máy hạ áp 2200 V 220 V, cường độ dòng điện chạy cuộn thứ cấp máy hạ áp 100 A Bỏ qua tổn hao lượng máy biến áp Coi hệ số công suất Điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn thứ cấp máy tăng áp A 2200 V B 2500 V C 4400 V D 2420 V Giải: N1 U1 U R I1 U2 N2 I2 U I1 220 I =  → =  → I1 = 10 2200 100  → U1 I U = U1 + ∆U = U1 + I1R = 2200 + 10.30 = 2500 Vậy: U = 2500 V 18 Trong mục loại tập dạng tác giả tham khảo tài liệu tham khảo 2,3 2.4 Hiệu sáng kiến kinh nghiệm hoạt động giáo dục, với thân, đồng nghiệp nhà trường Nội dung sáng kiến kinh nghiệm kiểm nghiệm qua thực tế giảng dạy năm qua, cảm thấy tự tin tơi thấy có hiệu tốt học sinh Cụ thể như: năm học 2020 – 2021 trực tiếp dạy vật lí lớp 12 C1, 12 C3 tiến hành áp dụng nội dung đề tài thu kết sau: Kết điểm kiểm tra phần truyền tải điện Lớp thực nghiệm 12C1 (SS 44) Kết em 16 em 0% 33,4 % trở lên 28 em Lớp đối chứng 12C3 63,6 % (SS 45) Kết Ghi trở lên 15 em 25 em em 33,3 % 55,6 % 11,1 % - Qua thực tế cho thấy, tỉ lệ xếp loại khá, giỏi lớp thực nghiệm cao lớp đối chứng, số bị điểm thấp khơng nhiều Điều cho thấy lớp thực nghiệm, khả tổng hợp, ghi nhớ kiến thức tốt so với lớp đối chứng Các em có khả nhớ kiến thức lí thuyết cách hệ thống, hiệu từ việc trình dạy – học em ôn tập củng cố hệ thống câu hỏi trắc nghiệm giúp em hiểu bài, lĩnh hội kiến thức - Khi sử dụng đề tài vào thực tế giảng dạy cảm thấy tự tin tất tốn phân loại thành dạng có phương pháp giải cụ thể, dễ hiểu ngắn gọn, ví dụ minh hoạ rõ ràng Và đạt kết định: học sinh tích cực tham gia giải tập, nhiều em tiến nhanh, nắm vững kiến thức tạo hứng thú say mê học tập môn Vật lý Từ phát huy khả tự giác, tích cực học sinh, giúp em bồi dưỡng khả tự học tự phân dạng cho dạng tốn chương trình 19 Kết luận, kiến nghị 3.1 Kết luận: Qua thực tế sử dụng chuyên đề “MỘT SỐ GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ LÀM BÀI TẬP PHẦN TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG CHO HỌC SINH LỚP 12 TRƯỜNG THPT NGUYỄN TRÃI’’ q trình giảng dạy, tơi rút nhiều ưu điểm sau: - Đối với giáo viên: Dùng tài liệu để dạy kiến thức truyền tải điện dễ tập phân loại rõ ràng, đầy đủ - Đối với học sinh: giúp em tự học tổ chức hướng dẫn giáo viên trình bày theo bước lơgic đề tài góp phần hình thành phương pháp nhu cầu tự học, bồi dưỡng hứng thú học tập, tạo niềm tin niềm vui học tập cho học sinh Phát triển tư độc lập, sáng tạo, tiếp tục tận dụng ưu điểm phương pháp làm tự luận truyền thống dần làm quen rèn luyện kĩ làm thi trắc nghiệm Với kiến thức vốn có tiếp thu q trình giảng dạy tơi cố gắng trình bày cho hợp lí, đầy đủ phần chương phù hợp với sách giáo khoa Tuy nhiên, thiếu kinh nghiệm việc viết đề tài khả có hạn, nên chắn đề tài không tránh khỏi hạn chế thiếu sót Tác giả mong nhận đóng góp ý kiến quý thầy, cô giáo Hy vọng rằng, đề tài nguồn tài liệu tham khảo có ích giáo viên học sinh THPT 3.2 Kiến nghị: Để việc áp dụng đề tài hiệu tốt + Trong trình hướng dẫn học sinh học lý thuyết làm dạng tập giáo viên cần giúp em hiểu tự xây dựng công thức không thuộc lịng cơng thức cuối cùng, điều dẫn đến vào phòng thi quên nhớ nhầm công thức áp dụng làm + Do thời gian dạy lớp cho phần không nhiều mà nội dung kiến thức vừa lớn lại vừa khó, đồng thời để bồi dưỡng khả tự học học sinh giáo viên cần hướng dẫn cho học sinh nội dung cốt lõi cho 20 học sinh nhà tự nghiên cứu chuyên đề sau cần trả lời vấn đề học sinh khúc mắc Xin chân thành cảm ơn ! XÁC NHẬN CỦA THỦ TRƯỞNG ĐƠN VỊ Thanh Hóa, ngày 15 tháng năm 2021 Tôi xin cam đoan SKKN viết, không chép nội dung người khác Người viết 21 Tài liệu tham khảo [1] Tài liệu bồi dưỡng giáo viên thực chương trình SGK lớp 12- mơn Vật lý - Bộ GD ĐT- Nxb GD - 2007 [2] Kinh nghiệm luyện thi Vật lý 12 tập – Chu Văn Biên – Nhà xuất Đại học Quốc Gia Hà Nội, 2020 [3] Bồi dưỡng học sinh giỏi tập – Nguyễn Phú Đồng (Chủ biên) – Nhà xuất tổng hợp TP Hồ Chí Minh, 2013 [4] Chuyên đề điện xoay chiều – Tăng Hải Luân [5] Tuyển chọn dạng tốn hay lạ khó – Chu Văn Biên – Nhà xuất Đại học Quốc Gia Hà Nội, 2016 DANH MỤC SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM ĐÃ ĐƯỢC HỘI ĐỒNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM NGÀNH GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO HUYỆN, TỈNH VÀ CÁC CẤP CAO HƠN XẾP LOẠI TỪ C TRỞ LÊN Họ tên tác giả: Nguyễn Thị Kiều Oanh Chức vụ đơn vị công tác: Giáo viên trường THPT Nguyễn Trãi Cấp đánh giá xếp loại TT Tên đề tài SKKN Kết đánh giá xếp loại Năm học đánh giá xếp loại (Ngành GD cấp huyện/tỉnh; Tỉnh ) (A, B, C) Sử dụng phương pháp nguồn tương đương để giải tập điện chiều nhanh gọn hiệu Sở GD&ĐT C 2010 Bài tốn tụ điện khơng mẫu mực Sở GD&ĐT B 2013 Hướng dẫn học sinh giải tập định tính chương động lực học lớp 10 cách nhanh gọn xác Sở GD&ĐT C 2016 Sở GD&ĐT B 2019 Sở GD&ĐT C 2020 Phương pháp giải nhanh tập TNKQ chương VII Vật lý 11 giúp học sinh ôn thi THPT Quốc gia Giải pháp giúp học sinh lớp 12 trường THPT Nguyễn Trãi làm tốt tập phần sóng ... với tập điển hình, sau phân chúng thành dạng từ đưa phương pháp giải cho dạng Chính vậy, chọn đề tài “MỘT SỐ GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ LÀM BÀI TẬP PHẦN TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG CHO HỌC SINH LỚP 12. .. TẬP PHẦN TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG CHO HỌC SINH LỚP 12 TRƯỜNG THPT NGUYỄN TRÃI’’ trình giảng dạy, rút nhiều ưu điểm sau: - Đối với giáo viên: Dùng tài liệu để dạy kiến thức truyền tải điện dễ tập. .. Đối tượng nghiên cứu - Học sinh lớp 12: Trong năm học 2020- 2021 - Lý thuyết truyền tải điện - Phân loại dạng tập phần truyền tải điện đưa phương pháp giải 1.5 Phương pháp nghiên cứu Để hồn thành