Vật lí lớp 12 - Tiết: 28 TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG. MÁY BIẾN ÁP potx

Vật lí lớp 12 - Tiết: 28 TRUYỀN TẢI ĐIỆN
NĂNG. MÁY BIẾN ÁP
1. Mục tiêu:
a) Về kiến thức:
- Viết được biểu thức của điện năng hao phí
trên đường dây tải điện, từ đó suy ra những giải pháp
giảm điện năng hao phí trên đường dây tải điện, trong
đó tăng áp là biện pháp triệt để và hiệu quả nhất.
- Phát biểu được định nghĩa, nêu được cấu
tạo và nguyên tắc làm việc của máy biến áp.
- Viết được hệ thức giữa điện áp của cuộn
thứ cấp và của cuộn sơ cấp trong máy biến áp.
- Viết được biểu thức giữa I trong cuộn thứ
cấp và trong cuộn sơ cấp của một máy biến áp.
b) Về kỹ năng:
- Vận dụng được kiến thức đã học để giải
một số bài tập đơn giản.
c) Về thái độ:
- Có thái độ nghiêm túc học tập.

2. Chuẩn bị của GV và HS:
a) Chuẩn bị của GV:
- Thí nghiệm tìm các tính chất, hệ thức cơ
bản của một máy biến áp (loại dùng cho HS).
b) Chuẩn bị của HS:
- Ôn lại về suất điện động cảm ứng, về vật
liệu từ.

3. Tiến trình bài dạy:
* Ổn định lớp: (1 phút)
a) Kiểm tra bài cũ: (5 phút)

Câu hỏi:
- Viết công thức tính công suất điện trong mạch
xoay chiều, cho biết ý nghĩa của hệ số công suất.
Đáp án:
- CT:


p UICos

 .
 
os
R
C
Z


.
- Ý nghĩa HSCS SGK.
Hoạt động 1 (1 phút): Đặt vấn đề.
- Truyền tải điện năng là vấn đề quan trọng
của mỗi quốc gia. Làm thế nào giảm hao phí khi
truyền tải?
Hoạt động 2 (10 phút): Tìm hiểu về bài toán
truyền tải điện năng đi xa.
Hoạt động của
GV
Hoạt động của
HS
Kiến thức cơ

bản
- Người ta sử
dụng điện năng
ở khắp mọi
- HS ghi nhận nhu
cầu của việc
truyền tải điện
I. Bài toán
truyền tải điện
năng đi xa
nơi, nhưng chỉ
sản xuất điện
năng trên quy
mô lớn, ở một
vài địa điểm.
- Điện năng
phải được tiêu
thụ ngay khi
sản xuất ra. Vì
vậy luôn luôn
có nhu cầu
truyển tải điện
năng với số
lượng lớn, đi
xa tới hàng
trăm, hàng
nghìn kilômet.
- Công suất
năng đi xa.

P
phát
= U
phát
I
phá
phá
phá phá
2
t
2 2
t
2 2
t t
hp
P
R
P RI R P
U U
  


- Giảm R (không
thực tế) hoặc tăng
U

phát
(tăng U
phát
10
lần thì P
hp
giảm
100 lần) có hiệu
quả rõ rệt.
- Công suất
phát từ nhà
máy:
P
phát
= U
phát
I
trong đó I là
cường độ dòng
điện hiệu dụng
trên đường dây.
- Công suất hao
phí do toả nhiệt
trên đường dây:

phá
phá
phá phá
  
2

t
2 2
t
2 2
t t
hp
P
R
P RI R P
U U

 Muốn giảm
P
hp
ta phải giảm
R (không thực
tế) hoặc tăng
U
phát
(hiệu quả).

phát điện của
nhà máy?
- Gọi điện trở
trên dây là R
 công suất
hao phí do toả
nhiệt trên
đường dây?
- P

phát
hoàn
toàn xác định
 muốn giảm
P
hp
ta phải làm
gì?


- Tại sao muốn
giảm R, lại
- Vì
l
R
S


- Lúc “đưa” điện
năng lên đường
dây truyền tải 
tăng điện áp. Tới
nơi tiêu thụ 
giảm điện áp.



- Kết luận:
Trong quá trình
truyền tải điện

năng, phải sử
dụng những
thiết bị biến đổi
điện áp.
phải tăng S và
tăng khối
lượng đồng?
 Muốn giải
quyết bài toán
truyền tải điện
năng đi xa ta
cần phải làm
gì?
Hoạt động 3 (10 phút): Tìm hiểu về máy biến áp
Hoạt động của
GV
Hoạt động
của HS
Kiến thức cơ bản
- Máy biến áp là
thiết bị dùng để
làm gì?
- Y/c HS đọc
Sgk để tìm hiểu
- Biến đổi
điện áp (xoay
chiều).
- HS đọc Sgk
và nêu cấu
II. Máy biến áp

- Là những thiết bị
có khả năng biến
đổi điện áp (xoay
chiều).
cấu tạo của máy
biến áp.



- Bộ phận chính
là một khung sắt
non có pha silic
gọi là lõi biến
áp, cùng với hai
cuộn dây có
điện trở nhỏ và
độ tự cảm quấn
trên hai cạnh đối
diện của khung.
- Cuộn D
1
có N
1

vòng được nối
với nguồn phát
tạo của máy
biến áp.

- Lõi biến áp
gồm nhiều lá
sắt mỏng
ghép cách
điện với nhau
để tránh dòng
Fu-cô và tăng
cường từ
thông qua
mạch.

- Số vòng dây
ở hai cuộn
1. Cấu tạo và
nguyên tắc của
máy biến áp
* Cấu tạo: (Sgk)


* Nguyên tắc hoạt
động
- Đặt điện áp xoay
chiều tần số f ở hai
đầu cuộn sơ cấp.
Nó gây ra sự biến
thiên từ thông
trong hai cuộn.
U
1

U
2
D
2
D
1
điện

cuộn sơ
cấp.
- Cuộn D
2
có N
2

vòng được nối
ra cơ sở tiêu thụ
điện năng 
cuộn thứ cấp.





- Nguồn phát tạo
ra điện áp xoay
chiều tần số f ở
hai đầu cuộn sơ
cấp  có hiện
phải khác

nhau, tuỳ
thuộc nhiệm
vụ của máy
mà có thể N
1

> N
2
hoặc
ngược lại.





- Dòng điện
xoay chiều
trong cuộn sơ
cấp gây ra sự
biến thiên từ
thông trong
- Gọi từ thông này
là:

0
= 
m
cost
- Từ thông qua
cuộn sơ cấp và thứ

cấp:

1
= N
1

m
cost

2
= N
2

m
cost
- Trong cuộn thứ
cấp xuất hiện suất
điện động cảm ứng
e
2
:
2 2 m
d
e N sin t
dt
 

   
- Vậy, nguyên tắc
hoạt động của máy

biến áp dựa vào
hiện tượng cảm
tượng gì ở trong
mạch?
- Do cấu tạo hầu
như mọi đường
sức từ do dòng
sơ cấp gây ra
đều đi qua cuộn
thứ cấp, nói
cách khác từ
thông qua mỗi
vòng dây của
hai cuộn là như
nhau.
 Từ thông qua
cuộn sơ cấp và
thứ cấp sẽ có
biểu thức như
thế nào?
hai cuộn.






1
= N
1


0


2
= N
2

0


- Theo định
luật cảm ứng
điện từ, trong
cuộn thứ cấp
xuất hiện suất
điện động
cảm ứng.

ứng điện từ.

- Từ thông qua
cuộn thứ cấp
biến thiên tuần
hoàn  có hiện
tượng gì xảy ra
trong cuộn thứ
cấp?

- Ở hai đầu cuộn

thứ cấp có 1
điện áp biến
thiên tuần hoàn
với tần số góc 
 mạch thứ cấp
kín  I biến
thiên tuần hoàn
với tần số f.





- Dựa vào
hiện tượng
cảm ứng điện
từ.
 Tóm lại,
nguyên tắc hoạt
động của máy
biến áp là gì?
Hoạt động 4 (10 phút): Khảo sát thực nghiệm
một máy biến áp
Hoạt động của GV
Hoạt
động
của HS

Kiến thức cơ bản
- Giới thiệu máy biến

áp và vẽ sơ đồ khảo
sát.


- Thí nghiệm 1, ta sẽ
khảo sát xem trong
chế độ không tải tiêu
- HS
cùng
tiến
hành
thực
nghiệm
và ghi
nhận
2. Khảo sát thực
nghiệm một máy
biến áp
a. Thí ghiệm 1:
Khoá K ngắt (chế độ
không tải) I
2
= 0.
R
K

~

A
1

V
1
V
2
A
2
thụ điện năng trên
máy biến áp như thế
nào, và mối liên hệ
giữa điện áp đặt vào
và số vòng dây trên
mỗi cuộn dựa vào các
số liệu đo được trên
các dụng cụ đo.
- Nếu
2
1
N
N
> 1 
2
1
U
U
sẽ
như thế nào?

- Khi mạch thứ cấp
ngắt (I
2

= 0), khi ta
thay đổi U
1
 I
1
thay
đổi như thế nào?

- Thí nghiệm 1: Khoá
các kết
quả.





- HS
ghi các
kết quả
từ thực
nghiệm
, xử lí
số liệu
và nêu
các
nhận
xét.
- Hai tỉ số
2
1

N
N
và
2
1
U
U
luôn bằng nhau:
2 2
1 1
N U
N U


- Nếu
2
1
N
N
> 1: máy
tăng áp.
- Nếu
2
1
N
N
< 1: máy hạ
áp.
- Khi một máy biến
áp ở chế độ không

tải, thì nó hầu như
không tiêu thụ điện
năng.
b. Thí ghiệm 2:
Khoá K đóng (chế
độ có tải).
K đóng (chế độ có
tải). Trong thí
nghiệm này ta sẽ
khảo sát để xem giữa
các giá trị I, U, N của
các cuộn dây liên hệ
với nhau như thế
nào?
- I
2
không vượt quá
một giá trị chuẩn để
không quá nóng do
toả nhiệt (thường
không quá 55
o
C) 
máy biến áp làm việc
bình thường.
- Trong hệ thức bên
chỉ là gần đúng với
sai số dưới 10%.

2
1
U
U
> 1
 U
2
>
U
1
:
điện áp
lấy ra
lớn hơn
điện áp
đưa
vào.
- I
1
rất
nhỏ (I
1

 0) 
chứng
tỏ máy
- Khi I
2


0 thì I
1
tự
động tăng lên theo
I
2
.
2 1 2
1 2 1
U I N
U I N
 

- Kết luận: (Sgk)



3. Hiệu suất của
máy biến áp
- Định nghĩa: (Sgk)

- Sự tổn hao điện
năng trong một máy
biến áp gồm có:
+ Nhiệt lượng Jun
- Theo định nghĩa,
hiệu suất của một
máy biến áp là tỉ số
(tính ra %):

công suất tiêu thụ ở mạch thứ cấ
p
công suất đưa vào ở mạch sơ cấp

- Y/c HS nghiên cứu
Sgk và trình bày sự
tổn hao điện năng
trong một máy biến
áp gồm những
ngun nhân nào?
- Với các máy khi
làm việc bình thường
(H > 98%), có thể
viết: U
2
I
2
= U
1
I
1

cơng suất biểu kiến ở
cuộn thứ cấp xấp xỉ
biến áp
hầu
như
khơng
tiêu thụ
điện

năng.

- Khi I
2

 0 thì
I
1
tự
động
tăng
lên
theo I
2
.



trong các cuộn dây.
+ Nhiệt lượng Jun
sinh ra bởi dòng
điện Fu-cơ.
+ Toả nhiệt do hiện
tượng từ trễ.
bằng công suất biểu
kiến ở cuộn sơ cấp.
Đơn vị (V.A)

- HS
ghi
nhận
định
nghĩa.




- HS
trình
bày các
nguyên
nhân.
Hoạt động 5 (3 phút): Tìm hiểu về ứng dụng của
máy biến áp
Hoạt động của
GV
Hoạt động của
HS
Kiến thức cơ
bản
- Y/c HS nêu các
ứng dụng của máy
biến áp.
- HS nghiên
cứu Sgk và

những hiểu biết
của mình để
nêu các ứng
dụng.
III. Ứng
dụng của
máy biến áp
1. Truyền tải
điện năng.
2. Nấu chảy
kim loại, hàn
điện.
c) Củng cố, luyện tập: (3 phút)
- GV nhắc lại kiến thức trọng tâm.
d) Hướng dẫn học sinh tự học ở nhà: (2 phút)
- Trả lời câu hỏi trong sgk.
- Làm bài tập trong sgk.
* RÚT KINH NGHIỆM