SKKN kinh nghiệm rèn kĩ năng giải bài toán máy biến thế và truyền tải điện năng đi xa phần điện học vật lí 9

1. MỞ ĐẦU
1.1.Lí do chọn đề tài:
Trong vài thập kỉ gần đây, do sự phát triển nhanh chóng của khoa học, kĩ
thuật và công nghệ, đặc biệt là cuộc cách mạng cơng nghiệp 4.0 cũng như q
trình hội nhập quốc tế đã dẫn đến nền kinh tế nước ta trở thành nền kinh tế - tri
thức. Trong nền kinh tế - tri thức, kiến thức và kĩ năng của con người là nhân tố
quyết định sự phát triển của xã hội. Nhiệm vụ quan trọng đặt ra cho nền giáo
dục là ngoài việc trang bị cho học sinh những kiến thức tối thiểu, cần thiết, các
môn học cần tạo ra cho học sinh các năng lực nhất định để khi đi vào cuộc sống
các em có thể thích ứng được với thực tiễn cuộc sống.
Trong nhiều năm qua công tác dạy vật lý lớp 9 tôi nhận thấy Điện học lớp 9
là mơn học khó đối với học sinh. Đây là nội dung các em đã được tiếp cận từ lớp
7 các em đã làm quen với điện học, đó chỉ là cách làm quen và tiếp cận các khái
niệm đơn giản và mang tính định tính. Ở phần điện học lớp 9thì khác hẳn, các
em phải dùng lập luận có căn cứ, kết hợp với tư duy logic và sử dụng cơng thức
và kinh nghiệm thực tế. Vì vậy người giáo viên cần giúp học sinh nắm vững
kiến thức vật lí, biết khai thác, vận dụng kiến thức để giải quyết được các vấn đề
trong thực tiễn cũng như khi học tập bộ môn là nhiệm vụ quan trọng và thường
xun trong q trình giảng dạy nói chung và các mơn học khác nói riêng. Từ
những kiến thức đã học, cần giúp học sinh nắm vững thực tiễn khách quan, có
cách nhìn một cách khoa học để nhận biết sự vật, hiện tượng một cách lơgic, có
hệ thống.
Để đạt được mục đích trên, trong q trình giảng dạy cần chú ý giúp học
sinh phương pháp tự nghiên cứu, tự học để học sinh biết vận dụng kiến thức đã
học trong những trường hợp cụ thể mà áp dụng cho những trường hợp khác
tương tự. Trong công tác rèn luyện kỹ năng làm bài tập vật lí THCS thường gặp
các mảng kiến thức có thể gây khó khăn cho giáo viên và học sinh trong quá
trình dạy và học. Điều quan trọng, giáo viên phải định hướng được cho học sinh
nhận biết được dạng bài tập vật lí để có phương pháp, kĩ năng giải đúng hướng.
Một trong những mảng kiến thức đó là bài tập về máy biến thế và truyền tải điện
năng đi xa phần điện học Vật lí 9. Từ những khó khăn và vướng mắc trong q

trình hướng dẫn giải bài tập dạng này tơi đã tìm tịi, nghiên cứu tìm ra ngun
nhân và tìm ra được các biện pháp giúp học sinh giải quyết tốt được kiến thức về
dạng bài tập này.
Để có cách giải dạng bài tập trên hiệu quả nhất, giúp học sinh dễ hiểu, giải
quyết vấn đề nhanh, chính xác, đầy đủ và gọn gàng hơn, đồng thời rèn luyện khả
năng tư duy độc lập trong quá trình học tập cho học sinh tôi đã chọn đề tài:
1


“Kinh nghiệm rèn kĩ năng giải bài toán Máy biến thế và truyền tải điện
năng đi xa phần điện học Vật lí 9” từ đó giúp các em có kinh nghiệm trong
việc giải các bài tập dạng này.
1.2. Mục đích nghiên cứu
Việc nghiên cứu thành công đề tài sáng kiến kinh nghiệm giúp giáo viên
và học sinh nắm vững lí thuyết và phân dạng cũng như giải bài tập về máy biến
thế và truyền tải điện năng đi xa phần điện học. Bổ sung và phát triển cơ sở lí
luận của dạy học làm cơ sở cho việc vận dụng trong dạy học kiến thức về Máy
biến thế- Truyền tải điện năng.
Đề xuất một số biện pháp phát triển năng lực vận dụng kiến thức, năng
lựcgiải quyết vấn đề, vận dụng kiến thức vật lý vào thực tế, năng lực trải nghiệm
sáng tạo và mục đích cuối cùng là để nâng cao chất lượng giảng dạy bộ môn.
Tập cho học sinh làm quen với phương pháp học tập mới, học đi đôi với
hành, chủ động chiếm lĩnh tri thức, phát huy tính hứng thú học tập của học sinh.
1.3. Nhiệm vụ đề tài:
- Xây dựng cách tư duy những phần lí thuyết có liên quan. Từ đó xây
dựng lí thuyết nâng cao.
- Phân tích một số bài tập điển hình về máy biến thế và truyền tải điện
năng đi xa phần điện học.
+ Từ đó học sinh rèn luyện kĩ năng nhận dạng bài tập, hình thành cách
giải.

+ Giúp học sinh tự nghiên cứu, tìm tịi và đưa ra cách giải cho bài toán
tương tự.
1.4. Đối tượng nghiên cứu:
Đối tượng là tác động của giáo viên đến việc hình thành một đơn vị kiến
thức nâng cao về máy biến thế và truyền tải điện năng đi xa phần điện học cho
học sinh lớp 9 đồng thời phân tích hướng dẫn học sinh giải được một số dạng
bài tập cơ bản về máy biến thế và truyền tải điện năng đi xa phần điện học.
1.5. Phương pháp nghiên cứu:
- Phương pháp nghiên cứu lý luận: Nghiên cứu tài liệu, thu thập và xử lí
các bài tập trong tài liệu, các bài tập trên mạng.
- Phương pháp điều tra: Tiến hành dạy thử nghiệm theo phương pháp
trong đề tài đối với học sinh trong khối 9 thành 2 lớp: một lớp áp dụng đề tài và
một lớp không thực hiện, khái quát thành bài học kinh nghiệm.
- Tổng hợp nhận dạng các thể loại bài tập
- Phỏng vấn.

2


2. NỘI DUNG SÁNG KIẾN
2.1. Cơ sở lí luận:
Chương trình môn Vật lý 9 là giai đoạn 2 của chương trình vật lý THCS,
nên những yêu cầu về khả năng tư duy trừu tượng, khái quát cũng như những
yêu cầu về mặt định lượng trong việc hình thành các khái niệm và định luật Vật
lý cũng cao hơn.
Tuy nhiên Vật Lý là một môn khoa học thực nghiệm, các kiến thức vật
lý, quan điểm vật lý thay đổi không ngừng ngày càng có nhiều ứng dụng thực
tiễn cao. Trong khi đó việc thực hiện cơng tác giảng dạy Vật Lý của các trường
phổ thơng cũng cịn nhiều hạn chế. Kiến thức được giảng dạy mới chỉ dừng lại ở
nguyên lí sách vở, liên hệ vật lý với thực nghiệm, khoa học cơng nghệ rất ít và

lạc hậu. Các kiến thức vật lý chỉ mang tính chất biến đổi tốn học mà thiếu tính
liên hệ thực tiễn, do đó học sinh khơng có hứng thú nhiều với mơn học. Đặc biệt
các thầy cơ trong q trình giảng dạy phần nhiều chỉ tập trung vào kiến thức mà
không chú ý đến phát triển năng lực học sinh. Vì vậy, nghiên cứu các phương
pháp dạy học mới để phát triển năng lực học sinh, góp phần nâng cao chất lượng
giảng dạy là thực sự cần thiết.
Phần Máy biến thế - Truyền tải điện năng đi xa trong chương trình Vật
lý lớp 9 giúp học sinh tìm hiểu về vai trị, cấu tạo, ngun tắc hoạt động và ứng
dụng của máy biến thế ở dạng đơn giản. Các kiến thức phần liên quan đến máy
biến áp này là những kiến thức rất gần gũi, thực tế với học sinh. Tuy nhiên, học
sinh chỉ được nghiên cứu các kiến thức hàn lâm, tính tốn các đại lượng thơng
qua biến đổi tốn học, tưởng tượng suy luận các quá trình diễn ra trong máy biến
thế thực trạng dạy và học khơng có thực nghiệm như vậy làm cho học sinh rất
thụ động, khơng có tính thực tế, chưa phát huy hết hứng thú của học sinh đối với
mơn học. Chính vì vậy, để nắm vững và làm thành thạo các dạng bài tập ở phần
này một cách có hiệu quả, khai thác tốt hứng thú, đam mê của học sinh thì cần
có một phương pháp dạy học thực sự phù hợp và khoa học.
Trong quá trình dạy nhiều năm tơi nhận thấy để học sinh có thể phát hiện
hướng giải và giải thành thạo các bài tập dạng này, thì trong quá trình dạy người
giáo viên cần xây dựng lại kiến thức lý thuyết có hệ thống, phân dạng bài tập,
bài tập có liên quan để cho học sinh suy luận có tính logic một vấn đề.
2.2 Thực trạng:
2.2.1. Đối với học sinh:
Một số học sinh chưa nắm chắc được bản chất các hiện tượng vật lí.
- Thụ động trong việc tiếp thu cách giải trong sách giáo khoa, sách bài tập
và hướng dẫn giải có trên thị trường.
- Học sinh còn lúng túng khi nhận diện được thể loại bài tập và do đó
chưa định hướng nhanh cách giải. Từ đó dẫn đến trong một khn khổ thời gian
nhất định khơng hồn thành được bài giải.
3

- Tuy nhiên học sinh có khả năng làm được các bài tập vận dụng, bài tập
tổng hợp, bài tập phát triển và nâng cao khi được giáo viên gợi ý, hướng dẫn.
2.2.2. Đối với giáo viên:
- Thuận lợi: Đa số đều có trình độ chuẩn và trên chuẩn tâm huyết và có
nhiều năm làm cơng tác dạy học.
- Khó khăn: Do kiến thức khó, do đó có nhiều giáo viên cịn đầu tư ít thời
gian nên ngại tìm tịi nghiên cứu nên khi dạy Máy biến thế – Truyền tải điện
năng đi xacòn chưa sâu, rộng và đủ độ để học sinh nắm chắc vấn đề.
2.2.3. Kết quả của thực trạng:
Qua khảo sát khi chưa áp dụng đề tài, được điều tra như sau:
Khảo sát trước khi
áp dụng đề tài
Làm được
Không làm
bài tập
được bài tập
Số HS
Tỷ lệ
Số HS
Tỷ lệ

Năm học

Tổng số
HS

2016-2017

30

3

10%

27

90%

2017-2018

30

6

20%

24

80%

2018-2019

30

7

23,3%

23

76,7%

Từ thực trạng trên, với những kinh nghiệm đúc rút được trong quá trình
rèn kĩ năng làm bài tập nhiều năm, tôi viết sáng kiến kinh nghiệm này mong
được góp phần nhỏ bé cho các đồng nghiệp, học sinh có tư liệu tham khảo.
2.3. GIẢI PHÁP ĐÃ SỬ DỤNG ĐỂ GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ:
2.3.1. Các giải pháp:
* Giải pháp 1: Xây dựng lí thuyết về máy biến thế và truyền tải điện
năng đi xa, cơng thức phân tích lí thuyết để xây dựng các dạng bài tập có liên
quan
* Giải pháp 2: Chọn, phân loại, định hướng nguyên tắc phương pháp
giải các dạng bài tập về máy biến thế và truyền tải điện năng đi xa và các dạng
có liên quan.
* Giải pháp 3: Rèn kỹ năng nhận dạng và giải các bài tập về máy biến
thế và truyền tải điện năng đi xa và các dạng có liên quan.
* Giải pháp 4: Kiểm tra, đánh giá rút kinh nghiệm tổng hợp thành bài
học kinh nghiệm.

2.3.2. Tổ chức thực hiện:
2.3.2.1. Lí thuyết về máy biến thế - truyền tải điện năng đi xa:
2.3.2.1.1. Máy biến thế:
4


Ngun tắc hoạt động

Mơ hình máy biến thế

Từ thơng cảm ứng trong lõi thép máy biến thế
Máy biến thế hoạt động tuân theo 2 hiện tượng vật lý:
Dòng điện chạy qua dây dẫn tạo ra từ trường (từ trường)
• Sự biến thiên từ trường trong cuộn dây tạo ra 1 hiệu điện thế cảm ứng
(cảm ứng điện)
Dòng điện được tạo ra trong cuộn dây sơ cấp khi nối với hiệu điện thế sơ cấp, và
1 từ trường biến thiên trong lõi sắt. Từ trường biến thiên này tạo ra trong mạch
điện thứ cấp 1 hiệu điện thế thứ cấp. Như vậy hiệu điện thế sơ cấp có thể thay
đổi được hiệu điện thế thứ cấp thông qua từ trường. Sự biến đổi này có thể được
điều chỉnh qua số vịng quấn trên lõi sắt.
•

Cấu tạo: gồm 2 cuộn dây quấn chung một lõi có số vịng là n1 , n2. . Cuộn sơ cấp
có n1 vịng, cuộn thứ cấp có n2 vòng.
n1 < n2 máy tăng thế
n1> n2máy hạ thế
Nếu bỏ qua điện trở của 2 cuộn dây thì
k = = (1)
k là hệ số biến đổi của biến thế: Vậy k<1 máy biến thế là máy tăng thế; k>1
máy biến thế là máy giảm thế
Nếu bỏ qua sự hao phí năng lượng trong biến thế thì cơng suất truyền nguyên
vẹn qua biến thế:
U1I1 = U2I2
Vậy:
= = k (2)
Từ (1) và (2) ta thấy rằng: Khi tăng thế thì giảm dịng, vì vậy dịng điện trên dây
cao thế rất nhỏ. Khi hạ thế thì tăng dịng, nhờ đó khi hạ thế để sử dụng ta có thể
cung cấp điện cho nhiều gia đình, với dịng điện tổng cộng rất lớn.
2.3.2.1.2. Truyền tải điện năng đi xa:
a) Vận tải điện năng bằng đường dây tải điện:

Từ nguồn sản xuất điện năng người ta
Rđ
Rđ
II
5
U0, P0

II

U1.P
U1, P


truyền đi một công suất không đổi P0 với hiệu điện
thế đầu đường dây là U0. Do dây có điện trở Rđ nên
ở nơi tiêu thụ điện ta chỉ nhận được một công suất P
với hiệu điện thế U. Ta có:
P0 = P +P
U0 = U + U
P và U là cơng suất hao phí trên đường dây tải và độ sụt thế trên đường dây tải.
P = Rđ; U = IRđ
Điều qua trọng là ta phải giảm P. Thay I = ta có:
P=
Có 2 giải pháp: hoặc giảm điện trở đường dây,Rđ hoặc tăng thế U0 lên trước lúc
truyền đi.
Muốn giảm Rđ thì ta phải tăng tiết diện của dây, thực tế này đòi hỏi một
lượng vật liệu quá lớn mà khơng thể đáp ứng được. Ngồi ra tăng tiết diện sẽ
làm tăng trọng lượng dây làm cho các cột điện không thể chịu được.
Bởi vậy ta phải theo giải pháp thứ 2. Muốn vậy ta phải tăng thế lên cao
trước lúc truyền đi và tất nhiên lại phải hạ thế trước lúc sử dụng. Hai loại máy

ra đời: máy tăng thế và máy hạ thế, gọi chung là máy biến thế.
2.3.2.3. Một số dạng bài tập cụ thể:
Phương pháp giải: Từ dữ kiện bài tốn áp dụng cơng thức
+ Nếu > hoặc Thì máy biến thế gọi là máy tăng thế. Ngược lại gọi là máy hạ
thế.
+ Cuộn nối với nguồn (dòng điện đi vào) gọi là cuộn sơ cấp, cuộn nối với tải
(dòng điện lấy ra) gọi là cuộn thứ cấp.
2.3.2.3.1. Bài tập xác định số vòng dây trên mỗi cuộn sơ cấp và thứ cấp.
Bài toán 1: Xác định hiệu điện thế giữa 2 đầu cuộn dây (thứ cấp hay sơ cấp)
Xác định số vòng dây trên mỗi cuộn sơ cấp và thứ cấp
Hướng dẫn: Gọi U1 , U2 lần lượt là hiệu điện thế giữa 2 đầu cuộn sơ cấp và thứ
cấp n1 , n2 lần lượt là số vòng dây trong cuộn sơ cấp và thứ cấp
Áp dụng công thức:
=
U1= U2;
n1 = n 2
U2 = U1 ;

n2 = n 1

= =k
k>1 : Máy giảm thế
k<1 : Máy tăng thế
Bài toán 2:
Một máy biến thế có số vịng dây của cuộn sơ cấp là 1000 vòng, cuộn thứ cấp
là 100 vòng
a. Máy biến thế trên thuộc dạng nào?
b. Nếu hiệu điện thế giữa 2 đầu cuộn sơ cấp là 80V, thì hiệu điện thế giữa đầu
cuộn thứ cấp là bao nhiêu?
6

Giải
a. Ta có: = = = 10>1
Vậy máy biến thế trên là máy giảm thế.
b. Hiệu điện thế giữa 2 đầu cuộn thứ cấp:
U2 = U1 = 80 = 8V
Bài tốn 3:
Để giảm hiệu điện thế từ 220V xuống cịn 12V để sử dụng cho máy hát đĩa,
người ta phải dùng máy giảm thế của hệ số biến thế là bao nhiêu ? Nếu cuộn sơ
cấp có 660 vịng dây, thì cuộn thứ cấp có bao nhiêu vịng dây?
Giải
Hệ số biến thế của máy biến thế
= =
Số vòng cuộn thứ cấp:
n2 = n1= = .660 = 36 (Vòng)
Bài tập luyện tập:
1. Điện xoay chiều từ nhà máy sản xuất có hiệu điện thế U = 5000V muốn nâng
lên 25000V để truyền tải đi xa, ta phải dùng loại máy biến thế nào? Tỉ số biến
thế là bao nhiêu? Nếu cuộn sơ cấp có 8500V, thì cuộn thứ cấp có số vòng là bao
nhiêu?
2. Ở cuối nguồn điện, để giảm hiệu điện thế từ 16000V xuống còn 220V ta phải
dùng loại máy biến thế nào? Tỉ số biến thế là bao nhiêu? Nếu số vòng ở cuộn
thứ cấp là 9240 vòng, thì số vịng ở cuộn sơ cấp là bao nhiêu?
2.3.2.3.2. Bài tập xác định hiệu điện thế cuộn sơ cấp, thứ cấp:
Bài tốn 1: Một máy biến thế có số vòng trên 2 cuộn dây lần lượt là 50 vòng và
1000 vòng.
a. Nếu máy được dùng để tăng thế, biết hiệu điện thế giữa 2 đầu cuộn sơ cấp là
220 V thì hiệu điện thế giữa 2 đầu cuộn thứ cấp là bao nhiêu?
b. Thật ra máy trên là một máy giảm thế . Nếu hiệu điện thế giữa 2 đầu cuộn sơ

cấp vẫn là U 1 = 220V, thì hiệu điện thế giữa 2 đầu cuộn thứ cấp là bao nhiêu?
Hướng dẫn :
a. Hiệu điện thế giữa hai đầu cuộn thứ cấp máy tăng thế là
Từ công thức : = => U2 = U1 = 220 = 4400 V
b. Hiệu điện thế giữa hai đầu cuộn thứ cấp máy hạ thế là
Từ công thức : = => U2 = U1 = 220 = 11 V
Bài tốn 2: Số vịng dây ở 2 cuộn sơ cấp và thứ cấp của máy biến thếlần lượt là
n1 = 2000 vòng, n2 = 100 vòng. Nếu hiệu điện thế giữa 2 đầu cuộn sơ cấp là
U1 = 400V, thì hiệu điện thế ở 2 đầu cuộn thứ cấp là bao nhiêu?
Hướng dẫn :
Hiệu điện thế giữa hai đầu cuộn thứ cấp máy tăng thế là
Từ công thức : = => U2 = U1 = 400 = 20 V
Bài tập luyện tập:
1. Trong một máy biến áp lý tưởng, đặt vào hai đầu của cuộn dây 1, dịng điện
xoay chiều có hiệu điện thế 80 V thì ở 2 đầu dây của cuộn dây thứ 2 có hiệu điện
7


thế là 20 V. Nếu hiệu điện thế ở cuộn dây thứ 2 là 80 V thì hiệu điện thế ở cuộn
dây thứ nhất là bao nhiêu.
2.3.2.3.3. Bài tập nâng cao của máy biến thế
Bài toán1: Một máy biến thế đang hoạt động ở chế độ hạ thế. Hiệu điện thế của
nguồn là không đổi. Ban đầu, các cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp có số vịng dây
là và . Người ta giảm bớt cùng một số vòng dây n ở cả hai cuộn (n< n1 ; n2). Hỏi
điện thế ở cuộn thứ cấp sẽ tăng hay giảm so với lúc đầu.
Hướng dẫn :
* Máy hạ thế có n2< n1, ban đầu có => U2= U1
+ Sau khi giảm bớt cùng số vòng dây n ở cả hai cuộn dây :
=>= U1

= Hay:
+ Vì n2< n1 nên =>
Tức là hiệu điện thế trên cuộn thứ cấp giảm so với lúc đầu.
Bài toán 2: Cuộn sơ cấp của một máy biến thế được mắc nguồn U1 = 240

V. Cuộn thứ cấp nối với 20 bóng đèn giống nhau loại (1,5V – 18W) mắc
song song. Biết các bóng đèn sáng bình thường và máy biến thế xem như
lý tưởng (Bỏ qua mọi hao phí).
a) Xác định hiệu điện thế ở cuộn thứ cấp.
b) Xác định cường độ dòng điện ở cuộn sơ cấp. Biết với U1 và I1
là hiệu điện thế và cường độ dòng điện ở cuộn sơ cấp, U2 và I2là hiệu điện
thế và cường độ dòng điện ở cuộn thứ cấp.
Hướng dẫn:
a) Các bóng đèn mắc song song vào 2 đầu cuộn th ứ cấp và sáng bình
thường nên hiệu điện thế định mức mỗi bóng đèn chính là hiệu điện th ế 2
đầu cuộn thứ cấp.
+ Hiệu điện thế định mức của bóng đèn: Uđ = = = 12V
+ Vậy hiệu điện thế hai đầu cuộn thứ cấp là U2 = Uđ =12V
b) Cường độ dòng điện định mức của bóng đèn 1,5A. Đèn sáng bình th ường
nên cường độ dịng qua các bóng là 1,5A. Các bóng nh ư nhau, mắc song
song nên dịng điện chạy qua cuộn thứ cấp là 1,5.20=30A.
Lại có: = I1 = I2 =30 = 1,5A
Bài tập vận dụng:
Bài 1 : Một máy biến thế đang hoạt động ở chế độ tăng thế. Hiệu điện thế
của nguồn là U1 không đổi.Ban đầu, các cuộn sơ cấp và th ứ cấp có số vòng
dây là N1 và N2. Người ta tăng cùng một số vòng dây n ở cả hai cuộn (nN2). Hỏi hiệu điện thế ở cuộn thứ cấp sẽ tăng hay giảm so với lúc đ ầu.
Bài 2: Một máy biến áp gồm cuộn sơ cấp 10 vòng và cuộn th ứ cấp 100
vịng. cuộn thứ cấp nối với bóng đèn loại 100W - 200V. Bi ết hao phí trong
máy là không đáng kể, và cho = với N1 và I1 là số vòng dây và cường độ

dòng điện ở cuộn sơ cấp, N2 và I2 là số vòng dây và cường độ dòng điện ở
8


cuộn thứ cấp. Khi bóng đèn sáng bình thường cường độ dòng điện qua
cuộn sơ cấp là bao nhiêu?
2.3.2.3.4. Bài tập liên quan đến truyền tải điện năng
Phương pháp giải:
Điện năng được truyền từ nơi sản xuất đến nơi tiêu thụ bằng dây dẫn . Vì
vậy theo hiệu ứng Joule- Lenz, sẽ có một phần điện năng bị hao phí dưới dạng
nhiệt.
Php= R. với I = =>
P0 : Công suất dòng điện
U0 : Hiệu điện thế đầu nguồn
* Giảm R: Giảm R bao nhiêu lần thì cơng suất nhiệt giảm bấy nhiêu lần. Biện
pháp này không khả thi và tốn kém vật liệu làm dây dẫn (tăng tiết diện dây), vật
liệu làm giá đỡ (cột điện).
* Tăng điện thế đầu nguồn: Nếu tăng hiệu điện thế lên n lần, công suất hao phí
giảm n2 lần. Đây là biện pháp khả thi nhất nên được sủ dụng trong thực tế. Để
tăng hiệu điện thế lên cao, người ta dùng máy biến thế.
Bài toán 1: Để đưa điện năng từ nhà máy thủy điện Trị An về thành phố Hồ Chí
Minh. Hãy so sánh cơng suất hao phí trên đường dây trong hai trường hợp hiệu
điện thế lên 200KV và 100KV
Hướng dẫn: Gọi P'1 là cơng suất hao phí nếu hiệu điện thế truyền tải được
nâng lên 200KW.
P'2 là công suất hao phí nếu hiệu điện thếtruyền tải được nâng lên 100KW
Lập tỉ số: = =
Vậy nâng hiệu điện thếtruyền tải lên 200KW lợi hơn nâng 100KW gấp 4 lần.
Bài toán 2: So sánh cơng suất hao phí trên đường dây tải điện nếu ta giảm
điện trởđường dây đi 10 lần và tăng hiệu điện thế đầu nguồn lên gấp 10 lần. Để

tải điện năng đi xa, ở 2 dầu đường dây (nơi sản xuất và nơi tiêu thụ) ta phải sử
dụng những loại biến thế nào?
Giải
Gọi P'1,P' 2 lần lượt là cơng suất hao phí trong hai trường hợp , ta có:
Lập tỉ số: = 10
Vậy phương pháp tăng hiệu điện thếcó lợi hơn phương pháp giảm điện trở
đường dây 10 lần.
*Chú ý: Để truyền tải điện năng đi xa, ở đầu đường dây tải điện người ta dùng
hai máy biến thế.
Nơi sản xuất: Máy tăng thế
Nơi tiêu thụ: Máy giảm thế
(Không phải chỉ dùng hai máy biến thếở đầu nguồn và cuối nguồn, mà người ta
dùng rất nhiều máy biến thế. Hiệu điện thế được tăng lên dần dần đồng thời
cũng giảm đi dần dần khi gần đến nơi tiêu thụ)
Bài tập luyện tập:
9


1. Trình bày các phương pháp truyền tải điện năng đi xa. Phương pháp nào là tối
ưu nhất? Để giảm cơng suất nhiệt hao phí 10000 lần thì ta phải tăng hiệu điện
thế đầu nguồn lên bao nhiêu lần?
2. Tại sao phương pháp giảm trực tiếp điện trở của dây dẫn là khơng tối ưu?
Muốn cơng suất nhiệt hao phí giảm đi 10000 lần thì phải giảm điện trở đi bao
nhiêu lần? Tiết diện dây dẫn số thay đổi ra sao?
2.3.2.3.5. Bài tập nâng cao liên quan đến truyền tải điện năng:
Bài toán 1: Từ một trạm thủy điện nhỏ cách trường 2,5km, người ta dùng dây
tải điện thường có đường kính 2mm, điện trở suất 1,57.Ω.m. Nhà trường cần
lưới điện 200V, tiêu thụ cơng suất 10KW.
a. Tính điện trởcủa dây tải điện
b. Tính hiệu điện thếđầu đường dây do máy cung cấp.

c. Tính độ sụt thế trên đường dây, cơng suất hao phí trên đường dây và hiệu suất
của đường dây.
d. Nếu muốn có hiệu suất 80% thì dây phải có tiết diện bằng bao nhiêu (giả
thiết là các dụng cụ điện đều có tính chất điện trở)
Rđ
Rd
II
Hướng dẫn :
U0, P0

a. R= = = . = 12,5

220V-10 kw

II

b. Dòng điện chạy trên dây tải điện cũng là dòng điện toàn phần nơi tiêu thụ
I= = = 50 A
Hiệu điện thế đầu đường dây:
U0= U + IRđ = 200+ 50.12,5 = 825V
c. Độ sụt thế trên đường dây: Ud =IRđ. I = 625.50= 31250W
Hiệu suất:
H= = = 24,24%
d. Muốn có hiệu suất 80% thì :
H'= = = 0,8
giải ra ta có:
=1
Gọi d' là đường kính cần tìm, ta có:
1==> d'= 7mm
Bài toán 2: Từ một trạm phát điện xoay chiều một pha đặt tại vị trí M,

điện năng được truyền tải đến nơi tiêu thụ N, cách M 180km. Biết đ ường
dây có điện trở tổng cộng 80Ω ( coi dây tải điện là đồng ch ất, có đi ện tr ở t ỉ
lện thuận với chiều dài của dây ). Do sự cố, đường dây bị rò điện t ại đi ểm
Q (hai dây tải điện bị nối tắt bởi một vật có điện trở có giá trị xác đ ịnh R).
Để xác định vị trí Q, trước tiên người ta ngắt đường dây khỏi máy phát và
tải tiêu thụ, sau đó dùng nguồn điện ko đổi có suất điện động 12V, đi ện
10


trở trong không đáng kể, nối vào 2 đầu của dây tải điện tại M. Khi 2 đ ầu
dây tại N để hở thì cường độ dịng điện qua nguồn và 0,40A, còn khi 2 đ ầu
tại N được nối tắt bởi 1 đoạn dây có điện trở khơng đáng kể thì c ường độ
dịng điện qua nguồn là 0,42A. Xác định khoảng cách MQ.
Hướng dẫn :
+ Gọi điện trở của đoạn từ M đến Q là R0 thì điện trở trên đoạn mạch từ Q
đến N là RQN = 40 - R0
* Khi 2 đầu dây ở N hở:
+ Mạch điện gồm R nối tiếp với 2R0
+ Ta có:
(1)
* Khi 2 đầu dây ở N được nối tắt, mạch lúc này gồm 2R 0 nt (R/ / 2RQN)
+ Điện trở tương đương của mạch là:
+ Ta có:
(2)
+ Từ (1) và (2) ta có:
+ Từ (1) thấy R015Ω nên chỉ có nghiệm R0 = 10Ω thỏa mãn.
+ Điện trở của 1 dây trên đoạn QM là R0 = 10Ω, đoạn MN là r0 = 40Ω
+ Vì điện trở tỉ lệ với chiều dài dây dẫn nên ta có:
Bài tốn 3: Điện năng từ nhà máy được đưa đến nơi tiêu thụ nhờ các dây
dẫn, tại nơi tiêu thụ cần 1 công suất không đổi. Ban đ ầu hi ệu suất t ải đi ện

là 90. Muốn hiệu suất tải điện là 96 cần giảm cường độ dòng điện trên dây
tải đi bao nhiêu phần trăm so với lúc đầu.
Hướng dẫn:
+ Gọi điện trở của đoạn từ M đến Q là R0 thì điện trở trên đoạn mạch từ Q
đến N là RQN = 40 – R0
*Khi 2 đầu dây ở N hở:
+ Mạch điện gồm R nối tiếp với 2R0⇒Rtđ1 = 2R0 + R
+ Ta có : = = 2R0 +R ⇒ R = 30 – 2R0
(1)
*Khi 2 đầu dây ở N được nối tắt, mạch lúc này gồm 2R 0 nt(R // 2RQN)
+ Điện trở tương đương của mạch là: 2R0 +
+ Ta có : = 2R0 + ⇔ = 2R0 +
(2)
Từ (1) và (2) ta có
+ Từ (1) thấy R0 15 nên chỉ có nghiệm R0 = 10Ω thỏa mãn.
+ Điện trở của một dây trên đoạn QM là R0 = 10Ω, đoạn MN là r0 = 40Ω
Vì điện trở tỉ lệ với chiều dài dây dẫn nên ta có:
= ⇒ QM = R0 = .10 = 45km
Bài toán 4: Điện năng từ nhà máy được đưa đến nơi tiêu thụ nhờ các dây
dẫn, tại nơi tiêu thụ cần 1 công suất không đổi. Ban đ ầu hi ệu suất t ải đi ện
là 90%. Muốn hiệu suất tải điện là 96% cần giảm cường đ ộ dòng đi ện trên
dây tải đi bao nhiêu phần trăm so với lúc đầu.
Hướng dẫn: Gọi P là công suất nơi nhận; P1 và P2, I1 và I2 lần lượt là cơng
suất hao phí,cường độ dịng điện ứng với hiệu suất H 1 và H2.
Ta có :
11


= 0,612 ⇔ - 1 = 0,612 – 1 ⇔ = -0,388 ⇔ = -0,388
Vậy cường độ dòng điện giảm 38,8%

* Chú ý :
Cơng suất hao phí khi truyền tải điện: = I 2R = R
Trong đó:
là cơng suất hao phí do tỏa nhiệt
P là cơng suất điện cần truyền tải(W)
R là điện trở dây tải điện (ῼ)
U là hiệu điện thế giữa 2 đầu đường dây tải điện.
Hiệu suất truyền tải: H =.100% =
P’ là công suất nơi tiêu thụ
P Là công suất nơi phát. là phần trăm hao phí trên đ ường dây.
Bài tập vận dụng:
Bài 1: Bằng đường dây truyền tải 1 pha, điện năng từ một nhà máy phát
điện được truyền nơi tiêu thụ là một khu chung cư. Người ta th ấy nếu tăng
hiệu điện thế nơi phát từ U lên 2U thì số hộ dân có đủ điện đ ể tiêu th ụ
tăng từ 160 lên 190 hộ. Biết chỉ có hao phí trên đường truy ền là đáng k ể và
các hộ dân tiêu thụ điện năng như nhau. Nếu thay thế sợi dây trên bằng
sợi siêu dẫn để tải điện thì số hộ dân có đủ điện tiêu th ụ là bao nhiêu?
Xem dây siêu dẫn là loại dây có R = 0 và công suất n ơi phát không đ ổi.
Bài 2: Bằng đường dây truyền tải một pha , điện năng từ một nhà máy
phát điện nhỏ được đưa đến một khu tái định cư. Các kỹ s ư tính toán đ ược
rằng: Nếu tăng điện áp truyền đi từ U lên 2U thì số h ộ dân đ ược nhà máy
cung cấp đủ điện năng tăng từ 36 lên 144. Biết rằng ch ỉ có hao phí trên
đường dây là đáng kể, các hộ dân tiêu thụ điện như nhau. Nếu điện áp
truyền đi là 3U, nhà máy này cung cấp đủ điện năng cho bao nhiêu h ộ dân.
2.3.2.3.6. Bài tập nâng cao liên quan đến Máy biến thế - truyền tải điện
năng:
Bài toán 1: Từ nơi sản xuất điện năng đến nơi tiêu thụ là 2 máy biến thếvà 2
đường dây tải điện nối 2 biến thế với nhau. Máy tăng thếA có tỉ số vịng dây là
= đường dây tải điện có điện trởtổng cộng là Rd= 10. Máy hạ thếB có tỉ số

vịng dây là = 15. Nơi tiêu thụ là mang điện 120V -12KW.
Bỏ qua hao phí điện năng trong hai biến thếvà điện trở trong của các cuộn dây.
1. Tính hiệu điện thếtrên cuộn sơ cấp của máy tăng thế
2. Tính hiệu suất của sự vận tải điện năng này
3. Nếu giữ nguyên đường dây và nhu cầu nơi tiêu thụlà 120V- 12KW. Bỏ
2 máy biến thế.
a. Hỏi đầu đường dây phải có công suất P0 , hiệu điện thếđầu đường dây U0 là
bao nhiêu?
12


b. Hao phí điện năng tăng lên bao nhiêu lần?
c. Hiệu suất giảm bao nhiêu lần?
Hướng dẫn

Rđ
Rd

Hình 1

Tại máy hạ thế:
Thứ cấp:
U2 = 120V
I2 = = 100A
Sơ cấp: = = 15 =>U1= 15 U2= 1800V
I1 = = = A

II

U0, P0

220V-12 kw

II

Hình 2

1) Tại máy tăng thế:
Thứ cấp: U20 = U1+ I1Rd = 1800 + = V
Sơ cấp:
= = 186,7V
2) Hiệu suất : Bỏ qua hao phí trong hai biến thế
H = = = = = 98,2%
3)Từ hình 2:
a. Nơi truyền đi phải có hiệu điện thế đầu đường dây là:
U0 = U+ I1Rd= 120 +100.10= 1120V
Công suất truyền đi là:
P0 = U+ U0I = 1120.100 = 112000W = 112KW
b. Hao phí ban đầu , lúc có đủ hai biến thế là:
= Rd (xem hình 1)
Hao phí sau lúc bỏ hai biến thế là:
=
Rd = Rd ( xem hình 2)
= = 225
Cơng suất hao phí tăng 225 lần
c. Hiệu suất ban đầu:
H= =
Hiệu suất sau lúc bỏ hai biến thế:
H' = = =
Hiệu suất giảm đi:

= = = 17,04 lần
Bài toán 2: Bằng đường dây truyền tải một pha, điện năng từ một nhà máy
phát điện được truyền đến nơi tiêu thụ là một khu chung cư. Người ta th ấy
nếu tăng hiệu điện thế nơi phát từ U lên 2U thì số hộ dân có đ ủ điều ki ện
13


để tiêu thụ tăng từ 80 lên 95 hộ. Biết chỉ có hao phí trên đ ường truy ền là
đáng kể và các hộ dân tiêu thụ điện năng như nhau. Nếu thay th ế sợi dây
trên bằng sợi dây siêu dẫn để tải điện thì số hộ dân có đủ điều ki ện tiêu
thụ là bao nhiêu?Xem dây siêu dẫn là loại dây có R = 0 và cơng su ất n ơi
phát không đổi.
Hướng dẫn :
Gọi công suất điện của nhà máy là P, công suất tiêu thụ điện c ủa m ỗi h ộ
dân là P0 , điện trở đường dây tải là R và n là số hộ dân đ ược cung c ấp
điện.
Ta có : P = nP0 + P = nP0 + R
+ Khi phát hiện với hiệu điện thế U thì cấp được 80 h ộ nên:
P = 80P 0 + R
(1)
+ Khi phát hiện với hiệu điện thế 2U thì cấp được 95 h ộ nên:
P = 95P0 +
(2)
Từ (1) và (2) ta có : ⇔ = 4 P = 100P0
+ Khi khơng có hao phí thì: P = nP0 100 P0 = nP0 n = 100
Vậy nếu dùng với dây siêu dẫn thì với cơng suất trên có th ể dùng cho 100
hộ dân .
* Chú ý: Nếu công suất nơi phát khơng đổi thì mối liên hệ giữa hiệu suất
truyền tải và hiệu điện thế U nơi phát là : = =
Chứng minh: Từ cơng thức Cơng suất hao phí khi truyền tải điện ta có :

=1- H
+ Khi phát với U1 thì : = 1 - H1
(*)
+ Khi phát với U2 thì : = 1 - H2
(**)
Lấy (**) chia cho (*) ta có : =
Mà R ⇒ = ⇒ = . Vậy = =
Bài toán 3: Một máy phát điện xoay chiều có cơng suất 200KW. Dịng điện
nó phát ra sau khi tăng thế được truyền đi xa 50km bằng 2 đ ường dây d ẫn,
dây có đường kính d=1cm, điện trở suất -8Ωm. Biết hiệu điện thế nơi phát
là 25kV. Hãy tính:
- Cơng suất hao phí trên mạch tải điện.
- Công suất nơi tiêu thụ.
- Độ giảm thế trên đường dây trong quá trình truyền tải.
- Phần trăm hao phí trên đường dây
- Hiệu suất của q trình truyền tải.
Hướngdẫn :
+ Diện tích tiết diện của mỗi dây dẫn: S = = 7,85.10 5 (m2)
+ Chiều dài dây dẫn: = 2.50.103 = 105 (m)
+ Điện trở tổng cộng của 2 đường dây: R = = 20Ω
+ Công suất hao phí trên dây dẫn: = I2R = R = 1280W = 1,28kW
+ Công suất nơi tiêu thụ: P' = P -P = 200 - 1,28 = 1,98,72kW
14


Độ giảm thế : U= IR= R = 20 = 160V = 0,16kV
+ Phần trăm hao phí : = = . 20 = 6,4. 10 -3 = 0.64
+ Hiệu suất truyền tải: H = 100 - )= 99,36
2.4. Kiểm nghiệm
2.4.1. Bài học kinh nghiệm

Trong mấy năm qua tôi đã đưa đề tài này vào áp dụng trong việc dạy ôn
luyện cho học sinh lớp 9 trường THCS, lớp đối chứng là chia đôi khối 9 thành 2
lớp khác nhau, một lớp áp dụng đề tài và một lớp không áp dụng đề tài. Tôi đã
rút ra một số kinh nghiệm thực hiện như sau:
Thông qua việc rèn kỹ năng giải bài tập phần Máy biến thế – Truyền tải
điện năng đi xa và các ví dụ cụ thể đối với bài tập vận dụng, các bài tập tự luyện
tập cho từng phần, học sinh được tư duy, suy luận, rèn luyện và vận dụng kiến
thức đã học vào việc làm các dạng bài tập cụ thể.
Giáo viên hướng dẫn cho học sinh nhận dạng bài tập. Từ đó quy các bài
tập bắt gặp về dạng đã biết để tiến hành vận dụng các bước giải, thiết lập mối
liên hệ giữa các dữ kiện đã cho, các công thức đã học, các dữ kiện cần tìm từ đó
tiến hành nội dung bài giải cho bài tập cần làm, rút ra nhận xét, kết luận.
Việc áp dụng đề tài vào giảng dạy bộ mơn vật lí đã giúp học sinh:
+ Nắm vững mục tiêu phần Máy biến thế – Truyền tải điện năng đi xa
+ Biết cách làm các dạng bài tập về Máy biến thế – Truyền tải điện năng
đi xa
+ Học sinh có thể giải bài tập theo nhiều cách và biết tự lựa chọn cách giải
bài tập nhanh, chính xácvề Máy biến thế - Truyền tải điện năng đi xa
+ Làm thành cơng một số dạng bài tập khó và có thể quy các bài tập bắt
gặp về dạng bài tập cơ bản đã biết để vận dụng làm.
+ Rèn luyện được kĩ năng làm thành thạo một số dạng bài tập Máy biến
thế - Truyền tải điện năng đi xa
+ Có hứng thú và ham thích làm các bài tập Vật lý, khơng nản lịng khi
gặp các bài tập Vật lý khó, bài tập phức tạp.
+ Ham thích học mơn Vật lí…
-Việc áp dụng đề tài vào giảng dạy bộ mơn Vật Lí đã giúp học sinh
tiếp thu kiến thức dễ dàng hơn, làm tăng khả năng vận dụng cũng như tính độc
lập suy nghĩ, tính tị mị, óc sáng tạo…, đã cho tỉ lệ học sinh hiểu bài tăng lên rõ
rệt.
-Việc làm này được tổ chuyên môn, đồng nghiệp đánh giá là thành công.

Đúng với quan điểm đổi mới hướng dẫn dạy học hiện nay.
2.4.2. Kết quả
- Kết quả thu được sau khi áp dụng đề tài, được điều tra từ năm học
2016- 2017 như sau:
Năm học
Tổng số
Khảo sát sau khi
HS
áp dụng đề tài
Làm được bài tập
Không được bài tập
15


Số
HS

Tỷ lệ

Số HS

Tỷ lệ

2016-2017

30

18

60%

12

40%

2017-2018

30

24

80%

6

20%

2018-2019

30

24

80%

6

20%

3. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT

3.1. Kết luận.
Bản thân tôi tự nhận thấy phải không ngừng học hỏi, tự học tự bồi dưỡng
để nâng cao trình độ chuyên môn nghiệp vụ, kho tàng kiến thức là vô tận.
Nghiệp vụ chun mơn ln cần có sự sáng tạo và sự điều chỉnh hợp lí mới đem
lại hiệu quả. Dù đó là kiến thức đơn giản người giáo viên cũng phải có phương
pháp phù hợp mới khơi dậy cho học sinh tinh thần học tập hứng thú. Có như thế
việc truyền đạt nội dung bài giảng mới đạt hiệu quả cao.
Việc áp dụng đề tài “Kinh nghiệm rèn kĩ năng giải bài toán Máy biến
thế và truyền tải điện năng đi xa phần điện học Vật lí 9” vào thực tế giảng dạy
đã giúp người giáo viên hoàn thành tốt bài giảng, giúp học sinh hiểu bài học và
có phương pháp để rèn kĩ năng giải bài toán Máy biến thế và truyền tải điện
năng đi xa phần điện học Vật lí 9 mà giáo viên và học sinh tiếp cận thường gắp
nhiều khó khăn, lúng túng, khơng làm được và có thể làm nhưng hiệu quả khơng
cao.
Để học sinh hiểu biết sâu hơn, rộng hơn về kiến thức Vật lý, có được kỹ
năng làm lài tập Vật lý, vận dụng làm một số dạng bài tập Vật lý cơ bản, biết
cách quy bài tập bắt gặp về dạng bài tập cơ bản đã biết để làm; biết phát triển,
nâng cao kiến thức để làm một số dạng bài tập khó,.. tơi đã lựa chọn kiểu hướng
dẫn angơrít. Ở đây thuật ngữ angơrít được dùng với ý nghĩa là một quy tắc hành
động hay chương trình hành động được xác định một cách rõ ràng, chính xác và
chặt chẽ. Học sinh chỉ thực hiện trình tự các hành động đó để đạt kết quả mong
muốn.
Kiểu hướng dẫn angơrít để rèn kĩ năng giải bài toán Máy biến thế và
truyền tải điện năng đi xa phần điện học Vật lí 9 trên có ưu điểm là giúp cho học
sinh tự vận dụng kiến thức đã biết một cách tự tin. Qua đó rèn luyện kỹ năng
làm bài tập cho học sinh có hiệu quả. Tuy nhiên nó cịn có những mặt hạn chế đó
là học sinh chỉ quen chấp hành những hành động đã được chỉ dẫn theo một mẫu
đã có sẵn nên có một phần nào đó giảm sự tìm tịi, sáng tạo của học sinh.
Do năng lực của bản thân có hạn và kinh nghiệm cịn mang tính chủ quan
nên rất mong được sự góp ý của các đồng nghiệp.

3.2. Kiến nghị:
Qua nhiều năm giảng dạy: để hình thành được phương pháp tốt, có kinh
nghiệm trong giảng dạy, thì cần phải có một q trình tìm tịi sáng tạo. Để làm
được việc này thì con đường học hỏi kinh nghiệm của những lớp người đi trước
16


là con đường ngắn nhất, vững chắc và hiệu quả hơn cả. Chính vì vậy, qua đề tài
tơi xin đề xuất với các cấp quản lý Giáo dục những đề tài có ý nghĩa thực tiễn,
gắn liền với cơng tác giảng dạy nên triển khai rộng rãi đến các đơn vị trường. Để
giáo viên có cơ hội học tập, trao đổi, mở mang kiến thức, chuyên môn.
Xin chân thành cảm ơn!
XÁC NHẬN CỦA THỦ TRƯỞNG
Thọ Xuân, ngày 30 tháng 3 năm2021
Tơi xin cam đoan đây là SKKN của mình
ĐƠN VỊ
viết, không sao chép nội dung của người
khác.
(Ký và ghi rõ họ tên)

17