II. CHUẨN BỊ * Đối với GV.
§36 TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG ĐI XA
ĐIỆN NĂNG ĐI XA
I. MỤC TIÊU.
- Lập được cơng thức tính năng lượng hao phí do tỏ nhiệt trên đường dây tải điện.
- Nêu được hai cách làm giảm hao phí điện năng trên đường dây tải điện và lí do vì sao chọn cách tăng hiệu điện thế ở hai đầu đường dây.
II. CHUẨN BỊ.
Ơn lại cơng thức về cơng suất của dịng điện và cơng suất tỏa nhiệt của dịng điện.
III. TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH.
HỌAT ĐỘNG HỌC CỦA HS TRỢ GIÚP CỦA GIÁO VIÊN
Hoạt động 1 (5 phút)
Nhận biết sự cần thiết phải cĩ máy biến thế để truyền tải điện năng, đặt trong trạm biến thế ở khu dân cư.
Cá nhân suy nghĩ trả lời những câu hỏi của GV.
Dự đốn được là chắc chắn phải cĩ lợi ích to lớn mới làm trạm biến thế nhưng chưa chỉ rõ được lợi ích như thế nào.
* Nêu câu hỏi:
- Để vận chuyển điện năng từ nhà máy điện đến nơi tiêu thụ, người ta dùng phương tiện gì? (Đường dây dẫn điện). - Ngồi đường đay dẫn ra, ở mỗi khu phố, xã đều cĩ một trạm phân phối điện gọi là “trạm biến thế”. Các em thường thấy các trạm biến thế cĩ vẽ dấu hiệu gì để cảnh báo nguy hiểm chết người?
- Nguy hiểm chết người vì dịng điện đưa vào trạm biến thế cĩ hiệu điện thế hàng nghìn chục vơn. Vì sao điện dùng trong nhà chỉ cần 220V mà điện truyền đến trạm biến thế lại cao đén hàng chục nghìn vơn? Làm như thế vừa tốn kém vừa nguy hiểm chết người. Vậy cĩ được lợi gì khơng?
Hoạt động 2 (12 phút)
Phát hiện sự hao phí điện năng vì tỏa nhiệt trên đường dây tải điện. Lập cơng thức tính cơng suất hao phí Phf khi truyền tải một cơng suất điện P bằng một đường dây cĩ điện trở R và đặt vào hai đầu đường dây một hiệu điện thế U. a. Làm việc cá nhân kết hợp với
* Nêu câu hỏi:
- Truyền tải điện năng đi xa bằng dây dẫn cĩ thuận tiện gì hơn so với vận chuyển các nhiên liệu dự trữ năng lượng khác như than đá, dầu lửa?
- Liệu tải điện bằng đường dây như thế cĩ hao hụt, mất mát gì dọc đường khơng? - Cho HS làm việc theo nhĩm, trả lời C1. - Gọi HS làm việc theo nhĩm, trả lời C1.
thảo luận nhĩm để tìm cơng thức liên hệ giữa cơng suất hao phí và
P, U, R.
b. Thảo luận chung ở lớp về quá trình biến đổi các cơng thức để tìm lời giải cho C1.
- Gọi một HS lên bảng trình bày quá trình lập luận để tìm cơng thức tính cơng suất hao phí.
- Cho HS thảo luận chung ở lớp để xây dựng được cơng thức cần cĩ.
Hoạt động 3 (12 phút)
Căn cứ vào cơng thức tính cơng suất hao phí do tỏa nhiệt, đề xuất các biện pháp làm giảm cơng suất hao phí và lựa chọn cách nào cĩ lợi nhất.
a. Làm việc theo nhĩm. Trảlời C2, C3, C4.
b. Đại diện nhĩm trình bày trước lớp kết quả làm việc.
c. Thảo luận chung ở lớp.
d. Rút ra kết luận: Lựa chọn cách làm giảm hao phí điện năng trên đường tải điện.
* Gợi ý thêm.
- Hãy dựa vào cơng thức điện trở để tìm xem muốn giảm điện trở của dây dẫn thì phải làm gì? Và làm như thế cĩ khĩ khăn gì?
- So sánh hai cách làm giảm hao phí điện năng xem cách nào cĩ thể làm giảm được nhiều hơn?
- Muốn làm tăng hiệu điện thế U ở hai đầu đường dây tải thì ta phải giải quyết tiếp vấn đề gì? (Làm máy tăng hiệu điện thế).
Hoạt động 4 (8 phút)
Vận dụng.
Vận dụng cơng thức tính điện năng hao phí do tỏa nhiệt trên đường dây tải điện để xét cụ thể lợi ích của việc tăng hiệu điện thế.
a. Làm việc cá nhân. Lần lượt trả lời C5, C6, C7.
b. Thảo luận chung ở lớp về kết quả.
* Lần lượt tổ chức cho HS trả lời từng câu C5, C6, C7.
* Thảo luận chung ở lớp, bổ sung những thiếu sĩt.
Hoạt động 5 (10 phút)
Củng cố.
a.Tự đọc phần ghi nhớ.
b. Trả lời câu hỏi củng cố của GV.
Nêu câu hỏi củng cố:
- Vì sao sự hao phí điện năng trên đường dây tải điện?
- Nêu cơng thức tính điện năng hao phí trên đường dây tải điện.
- Chọn biện pháp nào cĩ lợi nhất để giảm cơng suất hao phí trên đường dây tải điện? Vì sao?
Tuần: 21 Tiết: 41 Ngày soạn:………. Ngày dạy:………... §37 MÁY BIẾN THẾ I. MỤC TIÊU.
- Nêu được các bộ phận chính của máy biến thế gồm hai cuộn dây dẫn cĩ số vịng dây khác nhau được quấn quanh một lõi sắt chung.
- Nêu được cơng dụng chính của máy biến thế là làm tăng hay giảm hiệu điện thế hiệu dụng theo cơng thức
21 1 2 1 n n U U = .
- Giải thích được gì sao máy biến thế lại hoạt động được với dịng điện xoay chiều mà khơng hoạt động được với dịng điện một chiều khơng đổi.
- Vẽ được sơ đồ lắp đặt máy biến thế ở hai đầu đường dây tải điện.
II. CHUẨN BỊ.
* Đối với mỗi nhĩm HS.
- 1 máy biến thế nhỏ, cuộn sơ cấp cĩ 750 vịng và cuộn thứ cấp 1500 vịng. - 1 nguồn điện xoay chiều 0 – 12V.
- 1 vơn kế xoay chiều 0 – 15V.
III. TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH.
HỌAT ĐỘNG HỌC CỦA HS TRỢ GIÚP CỦA GIÁO VIÊN
Hoạt động 1 (3 phút)
Phát hiện vai trị của máy biến thế trên đường dây tải điện.
a. Trả lời các câu hỏi của GV.
b. Phát hiện ra vấn đề phải tăng hiệu điện thế để giảm hao phí khi truyền tải điện nhưng rồi lại phải giảm hiệu điện thế ở nơi tiêu dùng.
Phát hiện ra vấn đề cần phải cĩ một loại máy làm tăng hiệu điện thế và giảm hiệu điện thế.
* Nêu câu hỏi:
- Muốn giảm hao phí điện năng trên đường dây tải điện, ta làm thế nào thì cĩ lợi nhất? - Nếu tăng hiệu điện thế cao hàng nghìn chục vơn thì cĩ thể dùng điện đĩ để thắp đèn, chạy máy được khơng? Phải làm thế nào để điện ở người tiêu dùng chỉ cĩ hiệu điện thế 220V mà lại tránh được hao phí trên đường dây tải điện? Cĩ loại máy nào cĩ thể giúp ta thực hiện cả hai nhiệm vụ đĩ?
Như các em vừa thảo luận, ta phải tăng hiệu điện thế lên để giảm hao phí nhưng rồi lại phải giảm hiệu điện thế cho phù hợp với dụng cụ dùng điện. Muốn làm được việc đĩ người ta phải dùng một máy gọi là máy biến thế mà ta sẽ tìm hiểu hơm nay.
Hoạt động 2 (3 phút)
thế.
Làm việc cá nhân.
Đọc SGK, xem hình 37.1 SGK đối chiếu với máy biến thế nhỏ để nhận ra hai cuộn dây dẫn cĩ số vịng khác nhau và được quấn quanh một lõi sắt chung
biến thế nhỏ để nhận biết các bộ phận chính của máy biến thế.
Hỏi thêm:
- Số vịng dây của hai cuộn dây cĩ bằng nhau khơng?
- Dịng điện cĩ thể chạy từ cuộn dây này sang cuộn dây kia được khơng? Vì sao?
Hoạt động 3 (10 phút)
Tìm hiểu nguyên tắc hoạt động của máy biến thế theo hai giai đoạn.
- Khi cho một dịng điện xoay chiều chạy qua cuộn sơ cấp thì ở cuộn thứ cấp đĩng kín cũng xuất hiện một dịng điện xoay chiều.
- Khi đặt vào cuộn sơ cấp một hiệu điện thế xoay chiều thì ở cuộn thứ cấp cũng xuất hiện một hiệu điện thế xoay chiều.
a. Trả lời câu hỏi của GV. Vận dụng kiến thức về điều kiện xuất hiện dịng điện cảm ứng để dự đốn hiên jtường xảy ra ở cuộn thws cấp kín khi cho dịng điện xoay chiều chạy qua cuộn sơ cấp.
Quan sát GV làm thí nghiệm kiểm tra.
b. Trình bày lập luận, nêu rõ là ta đã biết trong cuộn thứ cấp cĩ dịng điện xoay chiều, mà muốn cĩ dịng điện thì phải cĩ một hiệu điện thế ở hai đầu cuộn dây. Vì thế ở hai đầu cuộn thứ cấp cũng cĩ một hiệu điện thế xoay chiều.
c. Rút ra kết luận về nguyên tắc hoạt động của máy biến thế.
Thảo luận chung ở lớp.
* Nêu câu hỏi:
Ta đã biết hai cuộn dây của máy biến thế đặt cách điện với nhau và cĩ chung một lõi sắt. Bây giờ nếu ta cho dịng điện xoay chiều chạy qua cuộn sơ cấp thì liệu cĩ xuất hiện dịng điện cảm ứng ở cuộn thứ cấp khơng? Bĩng đèn mắc ở cuộn thứ cấp cĩ sáng lên khơng? Tạo sao?
* Nêu câu hỏi:
Nếu đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp một hiệu điện thế xoay chiều thì liệu ở hai đầu cuộn thứ cấp cĩ xuất hiện một hiệu điện thế xoay chiều khơng? Tại sao?
GV làm thí nghiệm biểu diễn, đo hiệu điện thế ở hai đầu cuộn thứ cấp trong hai trường hợp: Mạch thứ cấp kín và mạch thứ cấp hở.
Hoạt động 4 (10 phút)
Tìm hiểu tác dụng làm biến đổi hiệu điện thế của máy biến thế (làm
* Nêu câu hỏi:
Như ta đã thấy, khi đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp một hiệu điện thế xoay chiều U1 thì ở hai
tăng hoặc giảm hiệu điện thế).
a. Quan sát GV làm thí nghiệm. Ghi các số liệu thu được vào bảng 1. b. Lập cơng thức liên hệ giữa U1, U2 và n1, n2.
Thảo luận ở lớp, thiết lập cơng thức
21 1 2 1 n n U U =
Phát biểu bằng lời mối liên hệ trên. c. Trả lời câu hỏi của GV.
Nêu dự đốn.
Quan sát GV làm thí nghiệm kiểm tra dự đốn.
Rút ra kết luận chung. Thảo luận chung ở lớp.
đầu cuộn thứ cấp cũng xuất hiện một hiệu điện thế xoay chiều U2. Mặt khác ta lại biết số vịng dây của cuộn sơ cấp (n1) khác với số vịng dây ở cuộn thứ cấp (n2). Vậy hiệu điện thế ở hai đầu mỗi cuộn dây của máy biến thế cĩ mối quan hệ như thế nào với số vịng dây của mỗi cuộn?
* Yêu cầu HS quan sát thí nghiệm, ghi các số liệu thu được vào bảng 1, căn cứ vào đĩ rút ra kết luận.
* Biểu diễn thí nghiệm trường hợp n2 > n1 (tăng thế).
Lấy n1 = 750 vịng, n2 = 1500 vịng. Khi U1 = 3V, xác định U2.
Khi U1 = 2,5V, xác định U2.
* Nêu câu hỏi:
Nếu bây giờ ta dùng cuộn 1500 vịng làm cuộn sơ cấp thì hiệu điện thế thu được ở cuộn thứ cấp 750 vịng sẽ tăng lên hay giảm đi? Cơng thức vừa thu được cịn đúng nữa khơng?
* Khi nào thì máy cĩ tác dụng làm tăng hiệu điện thế, khi nào làm giảm?
Hoạt động 5 (5 phút)
Tìm hiểu cách lắp đặt máy biến thế ở hai đầu đường dây tải điện. Chỉ ra được ở đầu nào đặt máy tăng thế, ở đầu nào đặt máy hạ thế. Giải thích lí do.
* Nêu câu hỏi:
Mục đích của việc dùng máy biến thế là phải tăng hiệu điện thế lên hàng trăm nghìn vơn để giảm hao phí trên đường dây tải điện. Nhưng như ta đã biết mạng điện tiêu dùng hàng ngày chỉ cĩ hiệu điện thế 220V. Vậy ta phải làm thế nào để vừa giảm được hao phí trên đường day tải điện, vừa đảm bảo phù hợp với dụng cụ tiêu thụ điện?
Hoạt động 6 (10 phút)
Vận dụng.
Xác định số vịng của các cuộn dây của máy biến thế phù hợp yêu cầu cụ thể về tăng thế hay giảm thế. Làm việc cá nhân, trả lời C4. Trình bày kết quả ở lớp.
* Yêu cầu HS áp dụng cơmg thức vừa thu được để trả lời C4.
Củng cố bài học.
Trả lời câu hỏi củng cố của GV.
- Giải thích vì sao khi đặt vào hai đầu cuộn sơ