(Sáng kiến kinh nghiệm) kỹ năng phân tích và giải nhanh một số bài toán khó về truyền tải điện năng

Kỹ năng phân tích và giải nhanh một số bài tốn khó về truyền tải điện năng
PHẦN I: MỞ ĐẦU
I.1.Lí do chọn đề tài:
Q trình giảng dạy mơn Vật lý ở trường THPT, đặc biệt là trong q trình ơn
luyện đội tuyển học sinh thi học sinh giỏi các cấp và các kì thi quốc gia, chuyên đề
Truyền tải điện năng là một chuyên đề hay và khá quan trọng nên các bài tập khó
về truyền tải điện năng thường có mặt trong các kì thi lớn này.
Với hình thức thi trắc nghiệm như hiện nay thì việc giải nhanh các bài toán vật
lý là yêu cầu hàng đầu của người học; yêu cầu tìm ra được phương pháp giải tốn

Giáo viên: Phạm Thị Xn – Trường THPT Hồng Lệ Kha- Thanh Hóa.

Page 1


Kỹ năng phân tích và giải nhanh một số bài tốn khó về truyền tải điện năng
một cách nhanh nhất, đi bằng con đường ngắn nhất không những giúp người học
tiết kiệm được thời gian làm bài mà còn rèn luyện được tư duy và năng lực phát
hiện vấn đề của người học.
Trong thực tế các bài tập về truyền tải điện năng là tương đối khó nên các em
học sinh thường lung túng trong việc tìm ra phương pháp giải và kỹ năng giải loại
bài tốn này.
Qua q trình tìm tịi, nghiên cứu trong nhiều năm tơi đã hệ thống hóa các
dạng bài tập cơ bản và khó về truyền tải điện năng và phương pháp giải các dạng

Giáo viên: Phạm Thị Xuân – Trường THPT Hoàng Lệ Kha- Thanh Hóa.

Page 2


Kỹ năng phân tích và giải nhanh một số bài tốn khó về truyền tải điện năng

bài tập đó cho học sinh một cách dễ hiểu, dễ vận dụng, tránh được những lúng
túng, sai lầm và nâng cao kết quả trong các kỳ thi. Trên cơ sở đó, tơi mạnh dạn
chọn đề tài “ Kỹ năng phân tích và giải nhanh các bài tốn khó về truyền tải điện
năng” làm sáng kiến kinh nghiệm cho mình. Với hy vọng đề tài này sẽ là một tài
liệu tham khảo phục vụ cho việc học tập của các em học sinh 12 và cho công tác
giảng dạy của các bạn đồng nghiệp.
I.2. Mục đích nghiên cứu:

Giáo viên: Phạm Thị Xuân – Trường THPT Hồng Lệ Kha- Thanh Hóa.

Page 3


Kỹ năng phân tích và giải nhanh một số bài tốn khó về truyền tải điện năng
Phân loại các bài tốn hay, khó về truyền tải điện năng và đưa ra phương pháp
giải các bài tốn đó nhằm giúp cho học sinh dễ hiểu, đồng thời giúp các em có kỹ
năng phân tích, giải nhanh các dạng bài tốn này.
I.3. Đối tượng nghiên cứu:
- Nghiên cứu sự thay đổi hiệu suất truyền tải điện năng khi thay đổi điện áp nguồn,
cường độ dòng điện, các thiết bị tiêu thụ điện,…khi công suất nguồn phát không
đổi và khi công suất tiêu thụ không đổi.
- Nghiên cứu sự thay đổi của hiệu suất truyền tải điện khi điện áp nguồn không đổi.

Giáo viên: Phạm Thị Xuân – Trường THPT Hoàng Lệ Kha- Thanh Hóa.

Page 4


Kỹ năng phân tích và giải nhanh một số bài tốn khó về truyền tải điện năng
I.4. Phương pháp nghiên cứu:

- Tập hợp các bài tốn điển hình trong sách giáo khoa, sách bài tập, trong các sách
nâng cao, đề thi học sinh giỏi cấp tỉnh, đề thi đại học trong những năm qua và phân
chúng thành các bài tập minh họa của những dạng bài toán cơ bản.
- Xây dựng bài tốn tổng qt, hệ thống các cơng thức, kiến thức liên quan và
phương pháp giải cho từng dạng bài tốn đó.
- Có lời giải chi tiết các bài tập minh họa cho mỗi dạng để các em học sinh có thể
vận dụng giải bài tốn trắc nghiệm một cách nhanh nhất.

Giáo viên: Phạm Thị Xuân – Trường THPT Hồng Lệ Kha- Thanh Hóa.

Page 5


Kỹ năng phân tích và giải nhanh một số bài tốn khó về truyền tải điện năng

PHẦN II. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
II.1. Cơ sở lí luận của sáng kiến:
- Trên thực tế, phần truyền tải điện năng có nhiều bài tốn khó và phức tạp,
thường có trong các kỳ thi học sinh giỏi các cấp và các kỳ thi quốc gia. Hiện nay
vẫn chưa có một tài liệu tham khảo nào hướng dẫn giải cụ thể các bài tập phần này.

Giáo viên: Phạm Thị Xuân – Trường THPT Hoàng Lệ Kha- Thanh Hóa.

Page 6


Kỹ năng phân tích và giải nhanh một số bài tốn khó về truyền tải điện năng
- Đối với những bài toán liên quan đến sự thay đổi của hiệu suất tải điện khi thay
đổi các thông số khác, học sinh thường lúng túng khi giải quyết các bài tập phần
này bởi nhiều phép tính biến đổi phức tạp. Đặc biệt, các em chưa biết cách biểu

diễn một đại lượng biến thiên ( cường độ dòng điện I, điện áp U,...) thông qua một
đai lượng không đổi ( công suất phát, công suất tiêu thụ, điện áp nguồn,..) theo yêu
cầu của bài tốn, chưa có kỹ năng phân tích bài tốn và thủ thuật giải nhanh bài
tốn đó.

Giáo viên: Phạm Thị Xn – Trường THPT Hồng Lệ Kha- Thanh Hóa.

Page 7


Kỹ năng phân tích và giải nhanh một số bài tốn khó về truyền tải điện năng
Chính vì vậy, tơi đã phân dạng bài tập, phân tích kỹ năng giải các bài toán tổng
quát, thủ thuật vận dụng giải nhanh trắc nghiệm giúp các em giải quyết tốt các bài
toán phần này.
II.2. Thực trạng của vấn đề trước khi áp dụng sáng kiến kinh nghiệm.
- Các bài toán truyền tải điện năng thường ở mức độ khó, các cơng thức biến đổi
phức tạp. Có nhiều dạng bài tập liên quan đến sự thay đổi của điện áp nguồn,
cường độ dòng điện, hiệu suất truyền tải, công suất nguồn, công suất tiêu

Giáo viên: Phạm Thị Xuân – Trường THPT Hoàng Lệ Kha- Thanh Hóa.

Page 8


Kỹ năng phân tích và giải nhanh một số bài tốn khó về truyền tải điện năng
thụ,...Hiện nay vẫn chưa có một tài liệu tham khảo nào hướng dẫn giải cụ thể các
bài tốn phức tạp đó.
- Khi gặp các bài toán này các em học sinh thường lúng túng, ngại giải, bỏ qua,
hoặc khoanh lấy may mắn.
Chính vì vậy, nhiệm vụ của người giáo viên khi giảng dạy là: phải soạn riêng một

hệ thống bài tập với sự phân dạng cụ thể kèm theo phương pháp giải chi tiết cho
mỗi loại bài tập khác nhau và phù hợp vối đối tượng. Như thế mới có thể giúp học

Giáo viên: Phạm Thị Xuân – Trường THPT Hoàng Lệ Kha- Thanh Hóa.

Page 9


Kỹ năng phân tích và giải nhanh một số bài tốn khó về truyền tải điện năng
sinh nắm vững kiến thức vật lý, vận dụng sáng tạo trong việc tự giải quyết được
nhiệm vụ của người học sinh trong học tập và trong đời sống.
II.3. Các giải pháp đã sử dụng để giải quyết vấn đề:
1. Các giải pháp thực hiện:
Từ thực trạng trên, tôi thấy rằng để bồi dưỡng học sinh nắm vững được kiến thức
phần “Truyền tải điện năng” thì cần phải phân dạng bài tốn và đưa ra phương
pháp giải cụ thể cho mỗi dạng tương ứng. Điều đó khơng chỉ giúp học sinh hiểu
được bản chất vật lý của hiện tượng qua mỗi bài toán mà còn giúp các em giải

Giáo viên: Phạm Thị Xuân – Trường THPT Hồng Lệ Kha- Thanh Hóa.

Page 10


Kỹ năng phân tích và giải nhanh một số bài tốn khó về truyền tải điện năng
quyết tốt được nhiệm vụ của mình trong học tập và vận dụng sáng tạo, khoa học
vào đời sống.
2. Nội dung thực hiện:

Giáo viên: Phạm Thị Xuân – Trường THPT Hoàng Lệ Kha- Thanh Hóa.

Page 11


Kỹ năng phân tích và giải nhanh một số bài tốn khó về truyền tải điện năng
BÀI TỐN TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG
A.LÍ THUYẾT
1. Sơ đồ truyền tải điện năng:
I = I1
U
P

R0

P0

MBA
I2 = I 3

HM

R

P

U1

U2

P1

P2

U3
Tải
P3
HTT

Giáo viên: Phạm Thị Xuân – Trường THPT Hồng Lệ Kha- Thanh Hóa.

Page 12


Kỹ năng phân tích và giải nhanh một số bài tốn khó về truyền tải điện năng

2. Tóm tắt lý thuyết:
 P là công suất truyền đi ở nơi phát điện.

Giáo viên: Phạm Thị Xuân – Trường THPT Hoàng Lệ Kha- Thanh Hóa.

Page 13


Kỹ năng phân tích và giải nhanh một số bài tốn khó về truyền tải điện năng



U là điện áp nơi phát điện.
cosφ là hệ số công suất của mạch tải điện.

- I là cường độ dòng điện trong dây dẫn :

- Độ giảm điện áp trên đường dây tải :
- Cơng suất hao phí trên dây dẫn:

I 

U  I .R 

P  I 2 R 

P
U cos 

 

P
R
U cos s

P2R
U 2 cos 2 

 

(1)

Giáo viên: Phạm Thị Xuân – Trường THPT Hồng Lệ Kha- Thanh Hóa.

Page 14

Kỹ năng phân tích và giải nhanh một số bài tốn khó về truyền tải điện năng
- Nếu điện áp truyền đi là U   nU thì cơng suất hao phí là:
P   I  2 R 

Từ (1) và (2) ta suy ra: P  

P2R
n 2U 2 cos 2 

(2)

P
n2

Kết luận: Nếu coi hệ số công suất cos  khơng đổi, để giảm cơng suất hao phí,
tăng hiệu suất tải điện, ta có các phương án sau :

Giáo viên: Phạm Thị Xuân – Trường THPT Hoàng Lệ Kha- Thanh Hóa.

Page 15


Kỹ năng phân tích và giải nhanh một số bài tốn khó về truyền tải điện năng
- Nếu khơng dùng máy biến áp : U khơng đổi thì ta thay đổi công suất P và
điện trở R của dây dẫn.
- Nếu dùng máy biến áp : thay đổi điện áp nơi phát U. Nếu giữ công suất đưa
lên đường dây tải điện là khơng đổi và tăng điện áp n lần thì cơng suất hao
phí giảm n2 lần.
- Hiệu suất tải điện:

H 

P  P
.100%
P

Giáo viên: Phạm Thị Xuân – Trường THPT Hoàng Lệ Kha- Thanh Hóa.

Page 16


Kỹ năng phân tích và giải nhanh một số bài tốn khó về truyền tải điện năng

B. PHÂN LOẠI BÀI TẬP VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI.
DẠNG 1: CÔNG SUẤT NGUỒN PHÁT KHƠNG ĐỔI.
Bài tốn 1:Thay đổi hiệu suất khi điện áp nguồn thay đổi.
Một máy phát điện xoay chiều một pha truyền đi một công suất điện không đổi. Khi
điện áp hiệu dụng hai đầu đường dây là U thì hiệu suất truyền tải là H 1%. Để hiệu
suất truyền tải là H2 % thì điện áp hiệu dụng hai đầu đường dây phải là bao nhiêu ?

Giáo viên: Phạm Thị Xuân – Trường THPT Hồng Lệ Kha- Thanh Hóa.

Page 17


Kỹ năng phân tích và giải nhanh một số bài tốn khó về truyền tải điện năng
Bài giải :
Gọi cơng suất trước khi truyền tải là P, cơng suất hao phí trên đường dây tải điện
là P.
P 1

P
 1  1  H1
P
P
P 2
P
H2  1
 2  1 H2
P
P

Lúc đầu hiêụ suất là H1 ta có: H 1  1 
Lúc sau hiêụ suất là H2 ta có:

(1)
(2)

Giáo viên: Phạm Thị Xn – Trường THPT Hồng Lệ Kha- Thanh Hóa.

Page 18


Kỹ năng phân tích và giải nhanh một số bài tốn khó về truyền tải điện năng
P2 R
Mặt khác: P 
nên
(Ucos ) 2

P1 U 22 1  H 1
U

1  H1
 2 
 2 
P2 U 1 1  H 2
U1
1 H2

Ví dụ 1 : (Thư viện giáo án điện tử)
Một máy phát điện xoay chiều một pha truyền đi một công suất điện không đổi.
Khi điện áp hiệu dụng hai đầu đường dây là U thì hiệu suất truyền tải là 75%. Để
hiệu suất truyền tải tăng thêm 21% thì điện áp hiệu dụng hai đầu đường dây phải là
A. 2,5U.
B. 6,25U.
C. 1.28 U.
D. 4.25U.

Giáo viên: Phạm Thị Xuân – Trường THPT Hồng Lệ Kha- Thanh Hóa.

Page 19


Kỹ năng phân tích và giải nhanh một số bài tốn khó về truyền tải điện năng
Bài giải:
Lúc đầu hiệu suất truyền tải là 75% thì H1 = 0,75.
Nếu tăng hiệu suất truyền tải lên 21% tức là 96% thì H2 = 0,96.
Áp dụng cơng thức ở phần bài tốn tổng quát ta có:
U2
1  H1
1  0,75



 2,5
U1
1 H2
1  0,6

 U 2  2,5U 1

Chọn đáp án A

Ví dụ 2: ( Sách giải toán vật lý của tác giả Bùi Quang Hân)

Giáo viên: Phạm Thị Xuân – Trường THPT Hồng Lệ Kha- Thanh Hóa.

Page 20


Kỹ năng phân tích và giải nhanh một số bài tốn khó về truyền tải điện năng
Một trạm điện cần truyền tải điện năng đi xa. Nếu hiệu điện thế trạm phát là U 1 =
5(KV) thì hiệu suất tải điện là 80%. Nếu dùng một máy biến thế để tăng hiệu điện
thế trạm phát lên U2 = 5 2 (KV) thì hiệu suất tải điện khi đó là:
A. 85%
B. 90%
C. 95%
D. 92%
Bài giải:
Áp dụng công thức ở phần bài tốn tổng qt ta có:

H 1  80%  0,8

Giáo viên: Phạm Thị Xuân – Trường THPT Hoàng Lệ Kha- Thanh Hóa.

Page 21


Kỹ năng phân tích và giải nhanh một số bài tốn khó về truyền tải điện năng
U2
1  H1 5 2


 2
U1
1 H2
5

 H 2  0,9  90% .

Chọn đáp án B

Ví dụ 3: (Sách Gải tốn vật lý 12 của tác giả Bùi Quang Hân)
Hiệu suất truyền tải điện năng một công suất P từ máy phát điện đến nới tiêu thụ
điện là 35%. Dùng máy biến áp lí tưởng có tỉ số giữa cuộn thứ cấp và cuộn sơ cấp
N

2
là  N  5 để tăng điện áp truyền tải. Hiệu suất truyền tải điện sau khi sử dụng máy
1

Giáo viên: Phạm Thị Xuân – Trường THPT Hoàng Lệ Kha- Thanh Hóa.

Page 22


Kỹ năng phân tích và giải nhanh một số bài tốn khó về truyền tải điện năng
biến áp là:
A. 99,2%. 
Ta có:

H1

B. 97,4%. 

C. 45,7%. 
D. 32,8%.
Bài giải:
 35%  0,35 . Áp dụng cơng thức ở phần bài tốn tổng qt ta có:
U2
1  H1
N

 2  5  H 2  0,974  97,4%
U1
1 H2
N1

Chon đáp án:B

Đánh giá:

Giáo viên: Phạm Thị Xn – Trường THPT Hồng Lệ Kha- Thanh Hóa.

Page 23


Kỹ năng phân tích và giải nhanh một số bài tốn khó về truyền tải điện năng
Logic bài tốn rất phù hợp với yêu cầu thực tế của quá trình
truyền tải điện năng:
— Bài toán yêu cầu các em tư duy theo hướng lập quan hệ tỉ lệ
bằng cách đưa về
điện áp ở tải tiêu thụ.
— Thành phần phát bị bỏ qua nên bài toán đơn giản.
Bài toán 2: Thay đổi hiệu suất khi cường độ dòng điện thay đổi.

Giáo viên: Phạm Thị Xuân – Trường THPT Hoàng Lệ Kha- Thanh Hóa.

Page 24


Kỹ năng phân tích và giải nhanh một số bài tốn khó về truyền tải điện năng
Bài tốn tổng qt: Điện năng truyền tải từ nơi phát điện đến nơi tiêu thụ điện ,
coi rằng dây dẫn có điện trở khơng đổi, tải tiêu thụ là biến trở có hệ số công suất
bằng 1 và công suất nơi phát là khơng đổi. Lúc đầu, dịng truyền tải là I 1 thì hiệu
suất là H1. Để hiệu suất truyền tải là H 2 thì cường độ dịng điện tăng hay giảm bao
nhiêu lần?
Bài giải:

Giáo viên: Phạm Thị Xuân – Trường THPT Hồng Lệ Kha- Thanh Hóa.

Page 25