Giáo án Vật lý 12 bài 16: Truyền tải điện năng. Máy biến áp mới nhất

Hoạt động của giáo viên

Hoạt động của học sinh

Nội dung cơ bản

Giới thiệu công suất phát đi từ nhà máy phát điện.

Yêu cầu học sinh xác định công suất hao phí do tỏa nhiệt trên đường dây tải.

Yêu cầu học sinh nêu các biện pháp giảm công suất hao phí.

Yêu cầu học sinh thực hiện C1

Phân tích để tìm ra phương pháp tối ưu để giải bài toán truyền tải điện năng đi xa.

Ghi nhận công suất phát đi từ nhà máy phát điện.

Xác định công suất hao phí do tỏa nhiệt trên đường dây tải.

Nêu các biện pháp giảm công suất hao phí.

Thực hiện C1.

Ghi nhận phương pháp tối ưu để giải bài toán truyền tải điện năng đi xa.

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: 

Với công suất phát P xác định, để giảm P_hp ta phải giảm r hoặc tăng U

Biện pháp giảm r có những hạn chế: Vì  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 P_hp giảm n² lần.

Hoạt động của giáo viên

Hoạt động của học sinh

Nội dung cơ bản

Giới thiệu máy biến áp.

Cho học sinh quan sát một máy biến áp.

Giới thiệu hình 16.2, 16.3.

Y/c h/s nêu cấu tạo máy biến áp.

Giới thiệu nguyên tắc hoạt động của máy biến áp.

Yêu cầu học sinh thực hiện C2.

Giới thiệu số vòng dây của cuộn sơ cấp, thứ cấp và điện áp đưa vào ở cuộn sơ cấp, lấy ra ở cuộn thứ cấp.

Yêu cầu học sinh nêu đặc điểm của máy tăng áp, hạ áp.

Dẫn dắt để đưa ra mối liên hệ giữa U₁, I₁ và U₂, I₂ trong máy biến áp có tải.

Yêu cầu học sinh rút ra các kết luận đối với máy biến áp lí tưởng.

Ghi nhận khái niệm.

Quan sát máy biến áp.

Xem hình 16.2, 16.3.

Nêu cấu tạo của máy biến áp.

Ghi nhận và nguyên tắc hoạt động của máy biến áp.

Thực hiện C2.

Ghi nhận các số liệu trên máy biến áp.

Nêu đặc điểm của máy tăng áp, hạ áp.

Ghi nhận mối liên hệ giữa U₁, I₁ và U₂, I₂ trong máy biến áp có tải.

Rút ra các kết luận đối với máy biến áp lí tưởng.

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 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

Khảo sát thực nghiệm một máy biến áp ta thấy:

Nếu N₂> N₁thì U₂> U₁: Máy tăng áp.

Nếu N₂< N₁thì U₂< U₁: Máy hạ áp.

Nếu bỏ qua hao phí trên máy biến áp (thật ra hao phí trên máy biến áp rất nhỏ) thì:

P₁ = U₁I₁ = P₂ = U₂I₂

Do đó: 

Kết luận: Đối với máy biến áp lí tưởng:

+ Tỉ số các điện áp hiệu dụng ở cuộn thứ cấp và cuộn sơ cấp bằng tỉ số  .

+ Tỉ số các cường độ hiệu dụng ở mạch thứ cấp và mạch sơ cấp bằng nghịch đảo của tỉ số .

Hoạt động của giáo viên

Hoạt động của học sinh

Nội dung cơ bản

Yêu cầu học sinh nêu các ứng dụng của máy biến áp.

Yêu cầu học sinh thực hiện C4.

Yêu cầu học sinh thực hiện C5.

Nêu các ứng dụng của máy biến áp.

Thực hiện C4.

Thực hiện C5.

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.

Hoạt động của giáo viên

Hoạt động của học sinh

Cho học sinh tóm tắt những kiến thức đã học trong bài.

Yêu cầu học sinh về nhà giải các bài tập từ 2 đến 6 trang 91 sgk và 15.4, 15.5 và 15.6 sbt.

Tóm tắt lại những kiến thức đã học trong bài.

Ghi các bài tập về nhà.