Ngày soạn: 2/11/2010 Ngày dạy:
Tiết thứ: 28 I. MỤC TIÊU
- Giải thích đợc nguyên tắc cấu tạo và hoạt động của máy biến áp.
- Hiểu đợc sự cần thiết phải truyền tải điện đi xa.
- Hiểu đợc một số ứng dụng của máy biến áp.
II. CHUẨN BỊ
1. Giỏo viờn: Chuẩn bị bộ thí nghiệm : Truyền tải điện năng. Máy biến áp.
2. Học sinh: ễn lại cỏc kiến thức về dòng điện xoay chiều.
III. TIẾN TRÌNH DẠY – HỌC a.Ổn định lớp:
b.Kiểm tra bài cũ:.
c.Bài giảng:
Hoạt động của giáo viên và học sinh Nội dung cơ bản
*Hoạt động 1: Tìm hiểu Bài toỏn truyền tải điện năng đi xa
GV:Giới thiệu công suất phát đi từ nhà máy phát điện.
HS: Xác định công suất hao phí do tỏa nhiệt trên đường dây tải.
HS: Nêu các biện pháp giảm công suất hao phí.
Yêu cầu học sinh thực hiện C1
GV: Phân tích để tìm ra phương pháp tối ưu để giải bài toán truyền tải điện năng đi xa.
*Hoạt động 2: Tìm hiểu Mỏy biếp ỏp GV:Giới thiệu máy biến áp.
GV: Cho học sinh quan sát một máy biến áp.
Giới thiệu hình 16.2, 16.3.
HS: Nêu cấu tạo mỏy biến ỏp.
I. Bài toán truyền tải điện năng đi xa Công suất phát đi từ nhà máy phát điện
P = UI
Công suất hao phí do tỏa nhiệt trên đường dây tải: Php
= rI2 = r(
U
P )2 = P2 2 U
r
Với công suất phát P xác định, để giảm Php ta phải giảm r hoặc tăng U
Biện pháp giảm r có những hạn chế: Vì r = ρ S l nên để giảm ta phải dùng các loại dây có điện trở suất nhỏ như bạc, dây siêu dẫn, ... với giá thành quá cao hoặc tăng tiết diện S, mà tăng tiết diện S thì tốn kim loại và phải xây cột điện lớn nên không kinh tế.
Trái lại, biện pháp tăng U có hiệu quả rỏ rệt: Tăng U lên n lần thì Php giảm n2 lần.
II. Máy biếp áp
Máy biến áp là những thiết bị có khả năng biến đổi điện áp xoay chiều.
1. Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động
Bộ phận chính là một lỏi biến áp hình khung bằng sắt non có pha silic cùng với hai cuộn dây có điện trở nhỏ và độ tự cảm lớn quấn trên lỏi biến áp. Cuộn thứ nhất
GV: Giới thiệu nguyên tắc hoạt động của máy biến áp.
GV: Yêu cầu học sinh thực hiện C2
GV: Giới thiệu sơ đồ thí nghiệm hình 16.4.
HS: Đọc số liệu thu được từ thí nghiệm và rút ra kết quả.
HS: Cho biết khi nào thì máy biến áp có tác dụng tăng áp, khi nào thì có tác dụng hạ áp.
GV: Giới thiệu máy biến áp ở chế độ có tải.
GV: Giới thiệu máy biến áp làm việc trong điều kiện lí tưởng.
GV: Dẫn dắt để đưa ra mối liên hệ giữa U1, I1 và U2, I2 trong máy biến áp có tải.
*Hoạt động 3: Tìm hiểu Ứng dụng của mỏy biến áp
HS: Nêu các ứng dụng của máy biến áp.
HS: Thực hiện C4 HS: Thực hiện C5
có N1 vòng nối vào nguồn phát điện gọi là cuộn sơ cấp, cuộn thứ 2 có N2 vòng nối ra các cơ sở tiêu thụ điện năng gọi là cuộn thứ cấp.
Nối hai đầu cuộn sơ cấp vào nguồn phát điện xoay chiều, dòng điện xoay chiều chạy trong cuộn sơ cấp tạo ra từ trường biến thiên trong lỏi biến áp. Từ thông biến thiên của từ trường đó qua cuộn thứ cấp gây ra suất điện động cảm ứng trong cuộn thứ cấp.
2. Khảo sát thực nghiệm một máy biến áp
* Cuộn thứ cấp để hở (I2 = 0, máy biến áp ở chế độ không tải)
Thay đổi các số vòng N1, N2, đo các điện áp U1 và U2
ta thấy:
1 2 1 2
N N U U =
Nếu N2 > N1thì U2 > U1: Máy tăng áp.
Nếu N2 < N1thì U2 < U1: Máy hạ áp.
* Cuộn thứ cấp nối với tải tiêu thụ (I2 ≠ 0, máy biến áp ở chế độ có tải)
Nếu hao phí điện năng trong máy biến áp không đáng kể (máy biến áp làm việc trong điều kiện lí tưởng) thì công suất của dòng điện trong mạch sơ cấp và trong mạch thứ cấp có thể coi bằng nhau
U1I1 = U2I2
Do đó:
2 2 1 2 2 1
N N U U I
I = =
III. Ứng dụng của máy biến áp
+ Thay đổi điện áp của dòng điện xoay chiều đến các giá trị thích hợp.
+ Sử dụng trong việc truyền tải điện năng để giảm hao phí trên đường dây truyền tải.
+ Sử dụng trong máy hàn điện nấu chảy kim loại.
d. Củng cố: Kiến thức trọng tâm của bài( Phần đóng khung).
e. Hướng dẫn về nhà : Bài tập 1-6/91 Giờ sau chữa bài tập.
IV. RÚT KINH NGHIỆM TIẾT DẠY
BÀI TẬP
Ngày soạn: 12/11/2010 Ngày dạy:
Tiết thứ: 29 I. MỤC TIÊU
- Trả lời được các câu hỏi và giải được các bài toán về công suất, hệ số công suất của mạch điện xoay chiều.
- Trả lời được các câu hỏi và giải được các bài toán về máy biến áp và truyền tải điện năng đi xa II. CHUẨN BỊ
1. Giáo viên: Chuẩn bị thêm một số bài tập trắc nghiệm và tự luận.
2. Học sinh: Ôn lại các kiến thức về công suất, hệ số công suất máy biến áp.
III. TIẾN TRÌNH DẠY – HỌC a.Ổn định lớp:
b.Kiểm tra bài cũ:.
c.Bài giảng:
Hoạt động của giáo viên và học sinh Nội dung cơ bản
*Hoạt động 1: Ôn tập Lí thuyết cần nhớ GV: hệ thống lí thuyết kết hợp phát vấn HS + Công suất và hệ số công suất của đoạn mạch RLC ?
+ Công suất hao phí do tỏa nhiệt trên đường dây tải ?
+ Sự biến đổi điện áp và cường độ dòng điện trên máy biến áp ?
*Hoạt động 2: Giải bài tập HS: Lựa chọn đáp án ? Giải thích ?
HS:Tóm tắt, nêu cách giải và giải ?
A. Lí thuyết cần nhớ:
+ Công suất và hệ số công suất của đoạn mạch RLC:
P = UIcosϕ = 22 Z
R
U = I2R; cosϕ =
Z R U UR
= . + Công suất hao phí do tỏa nhiệt trên đường dây tải:
Php = rI2 = P2 2 U
r
+ Sự biến đổi điện áp và cường độ dòng điện trên máy biến áp:
2 2 1 2 2 1
N N U U I
I = = .
B. Bài t ập :
Câu 2 trang 85 : C Câu 3 trang 85 : B Câu 4 trang 85 : A Câu 5 trang 85 : A Câu 2 trang 91 : C Câu 3 trang 91 : A Bài 6 trang 85
Ta có:
ZL = 2πfL = 2π.1000.
π
5.10-3 = 10(Ω).
GV: Nhận xét ZL và ZC ?
HS:Tóm tắt, nêu cách giải?
GV:Hướng dẫn HS giải bài này.
HS:Tóm tắt, nêu cách giải và giải ? GV: Hướng dẫn:
Cường độ hiệu dụng trên dây tải điện ? Độ sụt thế ?
Điện áp hiệu dụng ở cuối đường dây ? Công suất tổn hao trên đường dây tải ?
ZC = 50.10 6
. 1000 . 2
1 2
1
= −
π π
πfC = 10(Ω).
Vì ZL = ZC nên có cộng hưởng điện, khi đó P = Pmax =
30 1002
2 = R
U = 333(W) và cosϕ = 1 Bài 15.8
a) Ta có :
U2AM +(UMN −UNB)2 = 132 +(13−65)2
= 53,6(V) ≠ U = 65(V), do đó cuộn dây có điện trở thuần r ≠ 0.
b) Ta có : U2 = (UR + Ur)2 + (UL - UC)2
=> 652 = 132 + 26Ur + U2r+ U2L - 130UL + 652
=> 0 = 132 + 26Ur + U2r+ U2L - 130UL (1) U2MN = U2r+ U2L => 132 = U2r+ U2L (2) Giải hệ (1) và (2) ta có:
Ur = 12(V ; UL = 5(V) Hệ số công suất :
cosϕ =
65 12 13+ + =
U U UR r
= 13 5 Bài 6 trang 91
a) Cường độ hiệu dụng trên dây tải điện
I = 110
= 4000 U
P =
11 400(A) b) Độ sụt thế : ∆U = rI = 2.
11
400 = 73(V) c) Điện áp hiệu dụng ở cuối đường dây:
UC = U - ∆U = 110 – 73 = 37(V) d) Công suất tổn hao trên đường dây tải:
Php = rI2 = 2.
2
11 400
= 2644,6(W) e) Tính toán tương tự với U’ = 220 ta có I’ =
11
200A; ∆U’ = 36V;
U’C = 184V; P’hp = 661W.
d. Củng cố: Dạng câu hỏi bài tập của bài.
e. Hướng dẫn về nhà : Làm các bài còn lại.
Đọc trước bài: Các máy phát điện xoay chiều.
IV. RÚT KINH NGHIỆM TIẾT DẠY