skkn một số kiến giải về máy biến áp, các dạng bài tập về máy biến áp và sự truyền tải điện năng. thpt vĩnh lộc

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ
TRƯỜNG THPT VĨNH LỘC
SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
MỘT SỐ KIẾN GIẢI VỀ MÁY BIẾN ÁP, CÁC
DẠNG BÀI TẬP VỀ MÁY BIẾN ÁP VÀ
SỰ TRUYỀN TẢI
ĐIỆN NĂNG
Người thực hiện: Lê Thị Hoa
Chức vụ: Giáo viên
1
Sáng kiến kinh nghiệm thuộc môn: Vật Lý

THANH HOÁ NĂM 2013
Mục lục
Nội dung
Trang
Phần I: Mở đầu
2
I. Lý do chọn đề tài
2 II. Nhiệm vụ của đề tài
2
Phần II: Nội dung
2
I. Tóm tắt sơ lược lý thuyết về máy biến áp và

truyền tải điện năng 2 II. Một
số kiến giải liên quan đến máy biến áp
5
1. Tại sao máy biến áp lại có lõi thép
5
2. Có thể dùng máy biến áp để tăng hiệu lực điện thế
của
một chiếc pin được không
5 III. Các dạng bài tập về máy biến áp và
truyền tải điện năng 6
1. Bài toán về máy biến áp
6

2. Bài toán về truyền tải điện năng
9
Phần III . Kết luận
13

3
PHẦN I: MỞ ĐẦU
I. Lý do chọn đề tài
Vật lý phổ thông có vai trò quan trọng trong việc hình
thành và phát triển tư duy học sinh. Trong quá trình dạy
học người thầy luôn phải đặt ra cái đích đó là giúp học
sinh nắm được kiến thức cơ bản, hình thành phương

pháp kỹ năng kỹ xảo, tạo thái độ và động cơ học tập
đúng đắn để học sinh có khả năng tiếp cận chiếm lĩnh
những nội dung kiến thức mới theo xu thế thời đại.
Hiện nay trong đề thi đại học các bài tập vật lý
chiếm một ưu thế, nó đòi hỏi người học phải có cách
nhìn nhận bài toán, kĩ năng xử lý bài toán một cách
chuyên nghiệp. Do đó việc hướng dẫn học sinh phân
loại mắm vững phương pháp và làm tốt các bài tập là
4
việc cần thiết với giáo viên trên con đường rút ngắn
giữa học sinh và trường đại học.
Ở chương dòng điện xoay chiều là một chương

quan trọng của chương trình vật lý 12 cũng là một
chương có khá nhiều câu hỏi lý thuyết cũng như bài tập
trong đề thi đại học. Do đó việc hệ thống hóa, phân loại
và hướng dẫn học sinh tìm ra bản chất vật lý của từng
nội dung, nhằm củng cố kiến thức hướng dẫn học sinh
suy luận và phương pháp giải bài tập ở mức độ cao
hơn, khó hơn tổng quát hơn là vô cùng quan trọng.
Trong đề tài này, tôi mạnh dạn đưa ra mong muốn góp
một tiếng nói nhỏ về: “Đề tài một số kiến giải về máy
biến áp, các dạng bài tập về máy biến áp và sự truyền
tải điện năng”. Vẫn biết rằng đó là vấn đề quá quen
thuộc nhưng tác giả vẫn hy vọng rằng người đọc sẽ

thấy chút gì đó mới mẻ và có ích.
II. Nhiệm vụ của đề tài:
Đề tài nêu và giải quyết vấn đề sau:
1. Tóm tắt sơ lược lý thuyết máy biến áp và truyền
tải điện năng.
2. Một số kiến giải liên quan đến máy biến áp.
3. Các dạng bài tập về máy biến áp và truyền tải
điện năng.
4. Các bài toán đề xuất và đáp số.
III. Phạm vi nghiên cứu
Học sinh lớp 12 và học sinh luyện thi đại học.
PHẦN II: NỘI DUNG

I. Tóm tắt sơ lược lý thuyết máy biến áp và
truyền tải điện năng.
5
1. Máy biến áp.
1.1. Định nghĩa: Máy
biến áp là một
thiết bị dùng để biến đổi một
dòng điện xoay chiều thành
một dòng điện xoay chiều khác cùng tần số nhưng có
hiệu điện thế khác nhau.

1.2. Cấu tạo:

- Máy biến áp gồm hai cuộn dây, có số vòng khác
nhau quấn trên một lõi sắt chung bằng thép kỹ thuật
(thép pha silic) (Xem hình a), các cuộn dây dẫn thường
bằng đồng bọc men cách điện, có điện trở nhỏ. Lõi gồm
nhiều lá thép mỏng, hình khung chữ nhật rỗng hoặc
khung tròn rỗng, ghép sát nhau và cách điện nhau.
- Trong các sơ đồ máy điện, máy biến áp được kí
hiệu như trên hình b.
1.3. Nguyên tắc hoạt động.
Hoạt động của máy biến áp dựa trên hiện tượng
cảm ứng điện từ. Một trong hai cuộn dây của máy biến
áp được nối với nguồn điện xoay chiều, được gọi là

cuộn sơ cấp. Cuộn thứ hai được nối với tải tiêu thụ điện
năng, được gọi là cuộn thứ cấp. Dòng điện xoay chiều
chạy trong cuộn sơ cấp gây ra từ thông biến thiên qua
cuộn thứ cấp, làm xuất hiện trong cuộn thứ cấp một suất
điện động xoay chiều. Nếu mạch thứ cấp kín thì có dòng
điện chạy trong cuộn thứ cấp.
1.4. Sự biến đổi hiệu điện
thế và cường
6
độ dòng điện qua máy biến áp.
- Gọi N
1

, N
2
là số vòng dây của cuộn sơ
cấp và cuộn thứ cấp ( xem hình bên)
- Khi nối cuộn sơ cấp với mạch điện xoay chiều
có hiệu điện thế hiệu dụng U
1
, dòng điện xoay chiều i
1
,
trong cuộn sơ cấp làm phát sinh một từ trường biến
thiên điều hoà tập trung trong lõi biến áp. Tại mọi thời

điểm từ thông φ qua mọi tiết diện của lõi có giá trị tức
thời như nhau. Trong khoảng thời gian
t
∆
rất nhỏ từ
thông biến thiên gây ra ở mỗi cuộn dây sơ cấp là:
t
Ne
∆
∆Φ
−=
11

, còn ở cuộn thứ cấp là:
t
Ne
∆
∆Φ
−=
22
.
Từ đó suy ra
1
2
1

2
N
N
e
e
=
. (1)
- Thông thường điện trở của cuộn sơ cấp là rất
nhỏ nên hiệu điện thế u
1
ở hai đầu cuộn sơ cấp có giá trị
xấp xỉ bằng suất điện động e

1
.
- Nếu mạch thứ cấp hở thì hiệu điện thế u
2
ở hai
đầu cuộn thứ cấp có giá trị bằng suất điện động e
2
. Do
đó:
1
2
1

2
1
2
N
N
e
e
u
u
=≈
(2).
- Hiệu điện thế và suất điện động ở hai đầu sơ cấp

và thứ cấp biến thiên điều hòa cùng pha, cùng tần số,
nên ta có thể thay giá trị tức thời bằng giá trị hiệu dụng:
1
2
1
2
N
N
U
U
=
(3)

- Vậy tỉ số hiệu điện thế hiệu dụng ở hai đầu cuộn
thứ cấp và sơ cấp bằng tỉ số vòng dây của hai cuộn đó.
+ Nếu N
2
> N
1
thì U
2
> U
1
: máy biến áp là
máy tăng áp.

7
+ Nếu N
2
< N
1
thì U
2
< U
1
: máy biến áp là
máy hạ áp.
- Khi mạch thứ cấp nối với tải tiêu thụ thành một

mạch kín thì U
2
< e
2
; tuy nhiên người ta vẫn sử dụng
công thức (3) như một công thức gần đúng.
- Nếu dòng điện trong cuộn sơ cấp và thứ cấp
cùng pha với hiệu điện thế thì công suất tiêu thụ ở hai
mạch sơ cấp và thứ cấp là P
1
= U
1

I
1
và P
2
= U
2
I
2
. Nếu
coi những hao phí do các dòng Fucô trong lõi và do toả
nhiệt trên các cuộn dây là không đáng kể, thì điện năng
qua máy biến thế được bảo toàn, nghĩa là công suất ở

hai mạch sơ cấp và thứ cấp là như nhau: P
1
= P
2
.
Suy ra
1
2
1
2
2
1

N
N
U
U
I
I
==
.
Như vậy máy biến áp tăng hiệu điện thế lên bao
nhiêu lần thì giảm cuờng độ dòng điện đi bấy nhiêu lần
và ngược lại.
1.5. Ứng dụng của máy biến áp.

- Máy biến áp được dùng để tăng, giảm hiệu điện
thế của dòng điện xoay chiều, tạo ra những hiệu điện thế
lớn nhỏ tuỳ ý từ lưới điện công nghiệp (lưới điện này
chỉ cung cấp một hiệu điện thế nhất định).
- Ứng dụng quan trọng nhất của máy biến áp là
truyền tải điện năng đi xa. Ở nhà máy phát điện, Người
ta dùng máy tăng thế để đặt lên đường dây truyền tải
một hiệu điện thể rất lớn (cao thế ), do đó giảm được
công suất hao phí trên đường dây, đến khu vực tiêu thụ
người ta phải dùng máy hạ thế sao cho đến từng hộ sử
dụng điện thì hiệu điện thế chỉ còn là hiệu điện thế
thông dụng 110(V) hay 220(V) chẳng hạn.

8
2. Sự truyền tải điện năng.
2.1. Điện năng được sử dụng ở mọi nơi, nhưng chỉ
được sản xuất ở một số nhà máy phát điện lớn. Vì vậy
cần phải truyền tải điện năng đi xa, đến các nơi tiêu thụ
điện. Việc truyền tải điện năng bằng các dây dẫn phải
thoả mãn yêu cầu: giảm hao phí điện năng ở các đường
dây dẫn xuống mức thấp nhất và giảm chi phí xây dựng
ở đường dây truyền tải điện.
2.2. Giả sử cần truyền tải một công suất điện P từ
nhà máy điện bằng đường dây dẫn đến nơi tiêu thụ.
- Gọi U là hiệu điện thế hiệu dụng ở đầu đường dây

truyền tải điện từ nhà máy phát điện và R là điện trở
tổng cộng của các dây dẫn trên đường dây tải điện.
Cường độ dòng điện hiệu dụng trên đường dây tải điện
là
U
P
I =
. Do đó theo Jun-Lenxơ, công suất hao phí ∆P
trên đường dây do toả nhiệt bằng:

2
22

U
R
PRIP
==∆
- Trong công thức đó: công suất P có giá trị không
đổi. Do đó muốn giảm công suất hao phí ∆P phải giảm
R hoặc tăng U, Hoặc vừa giảm R vừa tăng U. Trong
thực tế không thể giảm R nhiều được vì theo công thức
S
R

ρ

=
, muốn giảm R phải tăng tiết diện S đây là cách
làm khá tốn kém vì tốn nhiều kim loại làm dây và phải
tăng sức chịu đựng của các cột điên. Biện pháp sử dụng
rộng rãi là tăng điện áp U ở nơi phát điện và giảm điện
áp ở nơi tiêu thụ điện đến giá trị cần thiết. Điều này có
thể thực hiện đơn giản qua máy biến áp. Quãng đường
phải truyền tải điện càng dài thì hiệu điện thế càng phải
9
cao. Đến nơi tiêu thụ điện hiệu điện thế đó lại được
giảm xuống đến mức cần thiết nhờ máy hạ áp.
II. Một số kiến giải liên quan đến máy biến áp.

1. Tại sao máy biến áp phải có lõi thép?
- Từ nguyên tắc hoạt động của máy biến thế: Đặt vào
cuộn sơ cấp hiệu điện thế

xoay chiều suy ra ở cuộn sơ
cấp xuất hiện suất điện động cảm ứng
dt
d
Ne
1
11
Φ

−=
Với
dt
d
1
Φ
là biến thiên từ thông qua 1 vòng dây
ở cuộn 1
- Từ thông qua cuộn 2 biến thiên làm xuất hiện
dt
d
Ne

1
22
Φ
−=
với
dt
d
2
Φ
là biến thiên từ thông qua 1 vòng dây ở
cuộn 2
- Nếu không có lõi sắt thì

dt
d
1
Φ
dt
d
2
Φ
≠
và do có sự mất mát
đường sức ra môi trường nên
dt

d
1
Φ
dt
d
2
Φ
>
- Khi có lõi sắt: Vì độ tử thẩm của sắt lớn hơn của
không khí vài nghìn lần nên sự mất mát đường sức từ ra
môi trường là không đáng kể do đó:

dt
d
1
Φ
2
1
2
12
N
N
e
e

dt
d
=⇒
Φ
≈
- Mặt khác khi có lõi sắt: Z
L
của cuộn dây tăng nhiều
lần suy ra Z
L
>>R do đó hao phí của máy biến thế sẽ
không đáng kể.

2. Có thể dùng máy biến thế để tăng hiệu lực
điện thế của một chiếc pin được không.
- Máy biến thế hoạt động dựa trên hiện tượng cảm
ứng điện từ. Nếu làm cho từ thông biến thiên qua cuộn
dây sẽ làm sinh ra suất điện động cảm ứng.
- Dòng điện do pin phát ra là dòng không đổi sẽ
không làm cho từ thông biến thiên, do đó không sinh ra
10
suất điện động cảm ứng. Khi dạy nhiều học sinh đã kết
luận như vậy, nhưng nó chỉ đúng một phần.
- Nếu làm dòng điện do pin phát ra biến thiên thì từ
thông sẽ biến thiên và có thể làm sinh ra suất điện động

ở cuộn thứ cấp.
Ví dụ: Dùng một pin mắc nối tiêp với một khoá
K rồi mắc vào mạch sơ cấp của
máy biến thế. Nếu liên tục đóng và mở khoá K thì dòng
điện trong cuộn sơ cấp sẽ biến thiên, suy ra từ thông qua
lõi sắt biến thiên, suy ra ở cuộn thứ cấp sẽ xuất hiện suất
điện động cảm ứng. Đây chính là nguyên tắc hoạt động
của máy Romcop dùng dể tăng hiệu điện thế của một bộ
pin khoảng 12 V lên đến khoảng 30.000 V để làm xuất
hiện toa lửa điện giữa 2 cực của máy.
III. Các dạng bài tập về máy biến áp và truyền
tải điện năng.

Chúng ta thường gặp trong đề thi hai loại toán: Bài
toán máy biến áp và bài toán truyền tải điện năng.
Loại 1 : Bài toán máy biến áp.
Phương pháp: Đây là bài toán thường gặp trong
đề thi đại học
+ Công thức máy biến thế:



<
>
=

thÕ T¨ng
thÕ mGi¶
NÕu
:
:
21
21
2
1
2
1
NN

NN
N
N
U
U
+ Hiệu suất của máy biến thế mạch thứ cấp kín:




=
=

=
2222
1111
1
2
cos
cos
ϕ
ϕ
IUP
IUP
P

P
H Víi
.
Nếu xem:
21
coscos
ϕϕ
≈
thì
11
22
IU

IU
H =
+ Khi mạch thứ cấp kín và bỏ qua mọi hao phí :
11

2
1
1
2
2
1
%100

N
N
I
I
U
U
H ==⇒=
.
Các bài toán điển hình.
Bài 1: Một máy biến áp với cuộn sơ cấp gồm
( )
vßng1000

1
=N
được mắc vào mạng điện xoay chiều có hiệu
điện thế hiệu dụng
( )
VU 220
1
=
. Cuộn thứ cấp gồm
( )
vßng50
2

=N
. Bỏ qua mọi hao phí ở máy biến áp.
1. Xác định hiệu điện thế hiệu dụng ở hai đầu cuộn
thứ cấp.
2. Cuộn thứ cấp nối với tải tiêu thụ thì dòng điện
chạy qua cuộn thứ cấp là 1(A). Hãy xác định dòng điện
chạy qua cuộn sơ cấp.
Giải:
1. Áp dụng công thức của máy biến áp:
2
1
2

1
N
N
U
U
=
Suy ra hiệu điện thế ở cuộn thứ cấp:
( )
V
N
N
UU 11

1000
50
.220.
1
2
12
===
.
2. Khi mạch kín bỏ qua mọi hao phí:
2
1
1

2
2
1
N
N
I
I
U
U
==
Dòng điện đi qua cuộn sơ cấp:
( )

A
N
N
II 05,0
1000
50
.1.
1
2
21
===
.

Bài 2: Cuộn sơ cấp của máy biến áp gồm
( )
vßng1100
1
=N
được mắc vào mạng điện xoay chiều có hiệu điện thế
( )
VU 240
1
=
. Cuộn thứ cấp nối với 20 bóng đèn giống nhau
có kí hiệu

WV 1812 −
mắc song song. Biết các bóng đèn
sáng bình thường và hiệu suất của máy biến thế
%100
.
Xác định số vòng dây ở cuộn thứ cấp và cường độ dòng
điện hiệu dụng ở cuộn sơ cấp.
Giải:
12
+ Cường độ dòng điện hiệu dụng qua mỗi bóng đèn:
( )
A

U
P
I
d
d
d
5,1
12
18
===
.
+ Cường độ dòng điện hiệu dụng qua cuộn thứ cấp:

( )
AII
d
305,1.2020
2
===

+ Vì hiệu suất
%100
nên:
2
1

1
2
2
1
N
N
I
I
U
U
==
- Số vòng qua cuộn thứ cấp

( )
vßng55.
1
2
12
==
U
U
NN
- Dòng điện hiệu dụng qua cuộn sơ cấp:
( )
A

U
U
II 5,1.
1
2
21
==
.
ĐS: U
2
=11V
I

1
= 0,05A
Bài 3: Một máy biến áp có tỉ số vòng dây
5
2
1
=
N
N
hiệu
suất 96% nhận một công suất 10KW ở cuộn sơ cấp và
hiệu điện thế ở hai đầu sơ cấp là 1KV, hệ số công suất

của mạch thứ cấp là 0,8 thì cường độ dòng điện chạy
trong cuộn thứ cấp có giá trị là bao nhiêu?
Giải:
Gọi P
1
là công suất của cuộn sơ cấp, P
2
là công suất
ở cuộn thứ cấp

)W(9600)(6,910.96,0.96,096,0
12

1
2
====⇒= KWPP
P
P

Theo bài ra
V
U
U
U
U

N
N
200
5
1000
5
5
1
2
2
1
2

1
===⇒==
Do với máy biến áp ta luôn có:

A
U
P
IIUP 60
8,0.200
9600
cos
cos

2
2
2222
===⇒=
ϕ
ϕ
Vậy cường độ dòng điện chạy trong cuộn thứ cấp
của máy biến áp là 60A
ĐS: N
2
=55 Vòng.
13

I
1
=1,5A
Bài 4:(ĐH 2011): Một học sinh quấn một máy biến áp
với dự định số vòng dây của cuộn sơ cấp gấp hai lần số
vòng dây của cuộn thứ cấp. Do sơ suất nên cuộn thứ cấp
bị thiếu một số vòng dây. Muốn xác định số vòng dây
thiếu để quấn tiếp thêm vào cuộn thứ cấp cho đủ, học
sinh này đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp một điện áp xoay
chiều có giá trị hiệu dụng không đổi, rồi dùng vôn kế
xác định tỉ số điện áp ở cuộn thứ cấp để hở và cuộn sơ
cấp. Lúc đầu tỉ số điện áp bằng 0,43. Sau khi quấn thêm

vào cuộn thứ cấp 24 vòng dây thì tỉ số điện áp bằng
0,45. Bỏ qua mọi hao phí trong máy biến áp. Để được
máy biến áp đúng như dự định, học sinh này phải tiếp
tục quấn thêm vào cuộn thứ cấp.
A. 100 vòng dây. B. 84 vòng dây. C. 60
vòng dây. D. 40 vòng dây.
Giải:
Ta có tỉ số biến áp cần quấn đúng:
t t
s
s
N N

k 0,5 N
N 0,5
= = ⇔ =
Gọi số vòng cuộn thứ cấp lúc đầu là N
2

Số vòng phải tiếp tục quấn thêm là x ta có:
2 2 2
s
N N 24 N 24 x
N
0,43 0,45 0,5

+ + +
= = =
s
Suy ra hệ pt:
2 2
2
2 2
0,45N 0,43N 10,32
N 516
0,5N 0,43N 10,32 0,43x
x 60
= +

=


⇔
 
= + +
=


Đáp
án C.
Bài 5: Một máy biến áp gồm

1200
1
=N
vòng dây, cuộn thứ
cấp gồm
50
2
=N
vòng dây. Hai đầu cuộn sơ cấp mắc vào
14
nguồn điện xoay chiều có hiệu điện thế hiệu dụng 240
(V), còn hai đầu cuộn thứ cấp nối với mạch điện nối tiếp

gồm tụ điện có điện dung biến thiên C và nam châm
điện có điện trở
( )
Ω= 2,131R
. biết điện trở thuần của cuộn
sơ cấp và thứ cấp là không đáng kể. Xem mạch từ là
khép hín và hao phí do dòng Fucô là không đáng kể.
a. Biết cường độ dòng điện hiệu dụng ở cuộn sơ cấp
0,275(A). Xác định độ lệch pha giữa hiệu điện thế và
dòng điện ở cuộn thứ cấp và nhiệt lượng toả ra trên nam
châm trong 2 giờ.
b. Biết tần số dòng điện là

( )
Hzf 50=
, độ tự cảm của nam
châm là
( )
HL
π
5
1
=
. Xác định điện dung của tụ điện.
c. Xác định C để dòng điện ở cuộn sơ cấp cực đại, tính

hiệu điện thế hiệu dụng ở hai bản tụ khi đó:
Giải:
a. Ta có:







===
===

⇒==
)(66,0275,0.
50
120
)(100240.
120
50
1
2
1
2
1

1
2
2
1
2
1
2
1
2
AI
N
N

I
VU
N
N
U
I
I
N
N
U
U

( )
Ω≈==⇒ 5,151
66,0
100
2
2
I
U
T
2
Z:cÊp thø cuén trë æng
+ Độ lệch pha ϕ giữa hiệu điện thế và dòng điện ở

cuộn thứ cấp:

65,151
2,131
cos
2
π
ϕϕ
±≈⇒==
Z
R
+ Nhiệt lượng toả ra trong 1 phút:

( )
J.,.,RtIQ 3429602131660
22
2
===
.
b. Cảm kháng của nam châm: Z
L
= ωL = 100
( )
Ω=
π

π 20
5
1
.
.
15
Mà
( )
( )
( )





Ω−=+−−=+−−=
Ω=+−=+−=
⇒−+=
lo¹i 6552021315151
6952021315151
2222
2
2222
2
2

22
2
:,,,ZRZZ
,,,ZRZZ
ZZRZ
LC
LC
CL
+ Điện dung của tụ:
( )
F.,
,.Z

C
C
6
10333
695100
11
−
≈
π
=
ω
=

.
c. Khi dòng sơ cấp cực đại thì dòng thứ cấp cũng đạt
cực đại, tức mạch thứ cấp xảy ra hiện tượng cộng
hưởng:

( ) ( )
F
Z
CZZ
C
LC
6

10.2,159
20.100
11
20
−
≈==⇒Ω==
πω
.
+ Hiệu điện thế hiệu dụng ở hai bản tụ:
( )
V,.
,

Z.
R
U
U
CC
241520
2131
100
2
===
Loại 2: Bài toán truyền tải điện năng.
Phương pháp: Điện năng sản xuất được truyền tải

đến nơi tiêu thụ trên đường dây dài hàng trăm Km.
Công suất truyền tải: P=UI
ϕ
cos
(1)
Trong đó: P là công suất cần truyền đi, I là cường độ
dòng điện trên dây dẫn truyền tải,
ϕ
cos
hệ số công suất.
Suy ra
ϕ

cosU
P
I =
Theo hiệu ứng nhiệt Jun-Lenxơ công suất hao phí
∆
P dưới dạng toả nhiệt vào khí quyển ta có:

Với R là điện trở
đường dây
Vậy công suất tỏa nhiệt trên đường dây khi truyền tải
điện năng đi xa là:

16
( )
2
2
2
2
cos
cos
ϕ
ϕ
U
RP

R
U
P
RIP
=









==∆
( )
2
2
2
2
cos
cos
ϕ
ϕ
U

RP
R
U
P
RIP
=









==∆
Để khi đến nơi sử dụng thì mục tiêu là làm sao để
giảm tải công suất tỏa nhiệt
P∆
để phần lớn điện năng
được sử dụng hữu ích. Có 2 phương án giảm
P∆
như
sau:
*Phương án 1: Giảm R

Do
S
l
R
ρ
=
.Nên để giảm R cần phải tăng tiết diện S
của dây dẫn. Phương án này không khả thi do tốn kém
kinh tế.
*Phương án 2: Tăng U
Bằng cách sử dụng máy biến áp U trước khi truyền
tải điện năng đi thì công suất toả nhiệt trên đường dây

sẽ hạn chế. Phương án này khả thi hơn vì không tốn
kém, và được sử dụng trong thực tế.
Lưu ý:
- Công thức tính điện trở của dây dẫn
S
l
R
ρ
=
.
Trong đó
ρ

là điện trở suất của dây dẫn, l là chiều dài
của dây dẫn, S là tiết diện của dây dẫn.
- Công suất tỏa nhiệt cũng chính là công suất hao
phí trên đường
dây, phần công hữu ích sử dụng là:
Suy ra hiệu suất của quá trình truyền tải là:
- Sơ đồ truyền tải điện năng từ A đến B: Tại A Sử
dụng máy tăng áp để tăng điện áp cần truyền đi. Đến B
17
Sử dụng máy hạ áp để giảm điện áp xuống phù hợp với
nơi cần sửdụng. Khi đó độ giảm điện áp:
BA

UURIU
12
. −==∆
Với U
2A
là điện áp hiệu dụng ở cuộn thứ cấp của máy
tăng áp tại A còn U
1B
là điện áp đầu vào cộn sơ cấp của
máy biến áp tại B.
- Quãng đường truyền tải điện năng đi xa so với
nguồn một khoảng là d thì chiều dài dây là: l = 2d.

Các bài toán điển hình.
Bài 1: Người ta cần tải một công suất 5MW từ nhà máy
điện đến một nơi tiêu thụ cách nhau 5KM. Hiệu điện thế
cuộn thứ cấp máy tăng thế là U=100KV, độ giảm điện
thế trên đường dây không quá 1%U. Điện trở suất của
dây tải là 1,7.10
-8
m. Tiết diện dây dẫn thoả mãn điều
kiện nào?
Giải:
Ta có d=5 Km suy ra l=2.d=10Km=10000m
Độ giảm điện thế:

I
RVKVUIU
1000
1000)(1
100
1
R ≤⇒==≤=∆
Ta có:
)(50
10.100
10.5
3

6
A
U
P
IUIP ===⇒=

Khi đó:
Ω≤
20R
Mặt khác:
20
.

20
l
S
S
l
S
l
R
ρ
ρρ
≥⇒≤⇒=

Thay số ta được:
)(5,8)(5,8)(10.5,8
20
10000.10.7,1
2226
8
mmSmmmS ≥⇒==≥
−
−
Bài 2 : Người ta cần truyền một công suất điện một pha
10000KW dưới một hiệu điện thế hiệu dụng 50KV đi
xa. Mạch điện có công suất

8,0cos =
ϕ
. Muốn tỉ lệ năng
lượng mất trên đường dây không quá 10% thì điện trở
của đường dây phải có giá trị như thế nào?
Giải:
18
Công suất hao phí khi truyền:
R
U
P
P

2
cos








=∆
ϕ

Mặt khác:
( )
P
U
RP
U
RP
PPPP
2
22
2

cos1,0
1,0
cos
.
1,0%10
ϕ
ϕ
≤⇔≤⇔≤∆⇔≤∆
Thay số ta được:
( )
Ω=≤ 16
10.10000

8,0.10.50.1,0
3
2
3
R
Vậy
Ω≤
16R
Bài 3: (HSG 2011)Trong quá trình truyền tải điện năng
đi xa cần tăng điện áp của nguồn lên bao nhiêu lần để
giảm công suất hao phí trên đường dây đi 100 lần. Giả
thiết công suất nơi tiêu thụ nhận được không đổi, điện

áp tức thời u cùng pha với dòng điện tức thời i. Biết ban
đầu độ giảm điện thế trên đường dây bằng 15% điện áp
của tải tiêu thụ.
Giải
- Đặt: U, U
1
,
ΔU
, I
1,
1
P∆

là điện áp nguồn, điện áp ở tải
tiêu thụ, độ giảm điện áp trên đường dây, dòng điện
hiệu dụng và công suất hao phí trên đường dây lúc đầu.
Và U’, U
2
,
ΔU'
, I
2
,
2
P∆

là điện áp nguồn, điện áp
ở tải tiêu thụ, độ giảm điện áp trên đường dây, dòng
điện hiệu dụng và công suất hao phí trên đường dây lúc
sau.
Ta có:
10
1'
10
1
100
1
1

2
2
1
2
1
2
=
∆
∆
⇒=⇒=









=
∆
∆
U
U
I

I
I
I
P
P
Theo đề ra:
1
ΔU = 0,15.U
10
15,0
'
1

U
U =∆⇒
(1)
- Vì u và i cùng pha và công suất nơi tiêu thu nhận
được không đổi nên:

2 1
1 1 2 2
1 2
U I
U .I = U .I = = 10
U I

⇒
⇒ U
2
= 10U
1
(2)
19
( )
2
2
2
2

cos
cos
ϕ
ϕ
U
RP
R
U
P
RIP
=









==∆
- Từ (1) và (2):

1 1
1

2 1 1
U = U + ΔU = (0,15 + 1).U
0,15.U 0,15
U' = U + ΔU' = 10.U + = (10 + ).U
10 10





- Do đó:
0,15

10+
U'
10
= = 8,7
U 0,15+1

Bài 4:( ĐH 2012): Điện năng từ một trạm phát điện
được đưa đến một khu tái định cư bằng đường dây
truyền tải một pha. Cho biết, nếu điện áp tại đầu truyền
đi tăng từ U lên 2U thì số hộ dân được trạm cung cấp đủ
điện năng tăng từ 120 lên 144. Cho rằng chi tính đến
hao phí trên đường dây, công suất tiêu thụ điện của các

hộ dân đều như nhau, công suất của trạm phát không đổi
và hệ số công suất trong các trường hợp đều bằng nhau.
Nếu điện áp truyền đi là 4U thì trạm phát huy này cung
cấp đủ điện năng cho
A. 168 hộ dân. B. 150 hộ dân. C. 504 hộ
dân. D. 192 hộ dân.
Giải:
+ Công suất hao phí
R
U
P
P

2
2
=∆
(Với R là điện trở trên
đường dây, P là công suất của trạm phát, U là điện áp
truyền, P
0
là công suất tiêu thụ của mỗi hộ dân)
Ta có: P =
R
U
P

2
2
+ 120.P
0
(1)
P =
R
U
P
2
2
.4

+ 144.P
0
(2)
P =
R
U
P
2
2
.16
+ x.P
0

(3)
+ Từ (1)và (2): P = 152P
0
(4)
+ Từ (3) và (1), kết hợp với (4) ta có: 15.152.P
0
=
(16x-120)P
0
20
=> x = 150 Hộ dân
Đáp án B.

IV. Các bài toán đề xuất và đáp số.
Bài 1: Một máy biến áp dùng trong tivi có một cuộn sơ
cấp gồm
( )
vßng1100
mắc vào mạng điện xoay chiều
( )
V220
và ba cuộn thứ cấp để lấy ra các hiệu điện thế
( ) ( ) ( )
VVV 2015,10 vµ
. Tính số vòng dây của mỗi cuộn sơ cấp.

ĐS:
100,75,50
.
Bài 2: Một máy phát điện xoay chiều có công suất
( )
kW1000
. Dòng điện nó phát ra sau khi tăng thế được
truyền đi xa bằng một dây dẫn có tổng chiều dài
( )
km200
có đường kính
( )

cmd 39,0=
và làm bằng hợp kim có điện
trở suất bằng
( )
mΩ
−8
10.8,1
. Tìm công suất hao phí điện năng
trên đường dây nếu hiệu điện thế đưa lên đường dây là
1.
( )
kV50

2.
( )
kV100
.
ĐS: 1.
( )
kW180
; 2.
( )
kW45
.
Bài 3: Một máy biến áp cuộn sơ cấp gồm

( )
vßng1800
1
=N
và
cuộn thứ cấp gồm
( )
vßng90
2
=N
. Nối hai đầu cuộn sơ cấp
với mạng điện xoay chiều

( )
V120
. Bỏ qua hao phí của máy
biến áp.
1. Tính hiệu điện thế giữa hai đầu cuộn thứ cấp để hở.
2. Nối hai đầu cuộn thứ cấp với bóng đèn có kí hiệu
WV 5,16 −
thì đèn sáng bình thường. Tính dòng điện hiệu
dụng ở cuộn sơ cấp.
ĐS: 1.
( )
VU 6

2
=
; 2.
( )
mAI 5,12=
.
21
V. Kiểm nghiệm:
Kiểm nghiệm đề tài : một số kiến giải về máy biến
áp, các dạng bài tập về máy biến áp và truyền tải điện
năng trên 4 lớp là: 12A1,12A2,12A3,12A4 với học lực
của các học sinh ở các lớp là như nhau với 2 lớp

12A2,12A4 không áp dụng sáng kiến kinh nghiệm với 2
lớp 12A1 và 12A4 áp dụng sáng kiến kinh nghiệm khi
dạy chương dòng điện xoay chiều.Sau khi dạy xong
chương này cho 4 lớp trên làm bài kiểm tra trong vòng
45 phút thấy kêt quả như sau:
* Khi chưa áp dụng
Lớp
Sĩ
số
Giỏi Khá
Trung
bình

Yếu Kém
SL % SL % SL % SL % SL %
12A2 15 0
0
3
20
5
33
6
40 1 7
12A3 15 0
0

2
13
6
40
6
40
1
7
* Sau khi áp dụng
Lớp
Sĩ
số

Giỏi Khá
Trung
bình
Yếu Kém
SL % SL % SL % SL % SL %
12A1 15 3 20 10 66 2 14 0 0 0 0
12A4 15 3
20
9
60
3
20

0
0
0 0
22

PHN III. KT LUN
Trong khuụn kh ca mt sỏng lin kinh nghim
cỏ nhõn tụi khụng tham vng nhiu ch mong nờu v
lm sỏng t mt vn nh: ú l ti sao mỏy bin ỏp
phi cú lừi thộp v cỏc dng toỏn v mỏy bin ỏp v
truyn ti in nng. Bi toỏn ny nm no cng xut
hin trong thi i hc. Trong ú tụi cú nờu lờn 2 dng

toỏn ph bin v phng phỏp gii. Do ú tụi thit ngh
mi mt ngi thy cụ cn c gng giỳp hc sinh lm
c vic ny: Hệ thống hoá, phân loại và mở rộng các
dạng bài tập xuất phát từ những bài tập cơ bản, nhằm
củng cố và khắc sâu các kiến thức, đã phát huy đợc tính
tích cực, sáng tạo của học sinh, gây đợc sự hứng thú cho
học sinh trong học tập. Bằng cách làm đó đã thực sự lôi
cuốn học sinh say mê tìm tòi ra các phơng pháp giải các
bài toán khác nhau vận dụng vào thực tế linh hoạt hơn.
Khi cũn ngi trờn gh nh trng tụi mong c sau
ny mỡnh tr thnh mt nh giỏo tt v tụi ó thi vo
trng s phm. Nhng khi thc s c ng trờn bc

ging tụi mi bit lm ngi thy cụ giỏo gii tht khú.
Khụng ch n gin l kin thc m cũn l phng phỏp
ging dy, lũng yờu ngh v nhit huyt. Trờn õy l
nhng hiu bit nh ca tụi v mỏy bin ỏp v truyn ti
in nng m tụi ó gúp nht c. Chc chn rng
ti khụng trỏnh khi nhng thiu sút rt mong c s
gúp ý ca cỏc thy cụ giỏo v cỏc bn ng nghip
23
tôi có thể hoàn thiện bản thân trên con đường thực hiện
mơ ước cua mình “trở thành một cô giáo tốt’’.
Cảm ơn các thầy cô và bạn đồng nghiệp đã đọc đề tài
này!

Xác nhận của thủ trưởng
đơn vị
……………………………
………
……………………………
………
……………………………
………
……………………………
………
……………………………

………
……………………………
………
Thanh hoá, ngày 10 tháng
5 năm 2013
Tôi xin cam đoan đây là
sáng kiến kinh nghiệm của
mình viết không sao chép
nội dung của người khác.
Nếu sai tôi xin chịu hoàn
toàn trách nhiệm.
Người viết

Lê Thị Hoa
24
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Sách giáo khoa vật lý 12 nâng cao (Nhà xuất bản giáo
dục).
2. Đề thi tuyển sinh đại học các năm 2011, 2012.
3. Đề thi học sinh giỏi Thanh hoá năm 2011.
4.Sách giáo viên vật lý 12
25