Chuyên đề môn Vật lí lớp 9: Dòng điện xoay chiều, truyền tải điện năng đi xa, máy biến thế

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: DOCX | Số trang:23

Thêm vào BST

Báo xấu

25
lượt xem 6
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

"Chuyên đề môn Vật lí lớp 9: Dòng điện xoay chiều, truyền tải điện năng đi xa, máy biến thế" nhằm phát huy tích cực và tiềm năng sáng tạo của giáo viên và học sinh trong nhà trường, góp phần nâng cao chất lượng thi vào lớp 10 môn Vật lí. Mời các bạn cùng tham khảo tài liệu.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Chuyên đề môn Vật lí lớp 9: Dòng điện xoay chiều, truyền tải điện năng đi xa, máy biến thế

PHÒNG GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BÌNH XUYÊN TRƯỜNG THCS PHÚ XUÂN *******@******* CHUYÊN ĐỀ: DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU, TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG ĐI XA, MÁY BIẾN THẾ MÔN VẬT LÍ 9 Giáo viên:HOÀNG THỊ HỒNG HẠNH Tổ: KHOA HỌC TỰ NHIÊN
Năm học: 20212022 PHÒNG GDĐT HUYỆN BÌNH XUYÊN TRƯỜNG THCS PHÚ XUÂN CHUYÊN ĐỀ NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG THI TUYỂN SINH VÀO LỚP 10 MÔN VẬT LÍ . NĂM HỌC 2021 2022 I.Thông tin cơ bản Tác giả: Hoàng Thị Hồng Hạnh Trường THCS Phú Xuân Tên chuyên đề:Dòng điện xoay chiều Truyền tải điện năng đi xa – Máy biến thế. Đối tượng học sinh lớp 9 Dự kiến số tiết dạy 6 tiết II. Thực trạng Chất lượng thi tuyển sinh vào 10 của trường THCS Phú Xuân năm học 2020 2021: (Môn Vật lí năm học 20202021 không thi vào 10) Năm Số Điểm Điểm Điểm Điểm thi ≥5 theo học lượng thi ≤ thi
giảm() III. Nội dung chuyên đề: NỘI DUNG 1: Hiện tượng cảm ứng điện từ, điều kiện xuất hiện dòng điện cảm ứng, dòng điện xoay chiều, máy phát điện xoay chiều, các tác dụng của dòng điện xoay chiều. 1. Hệ thống kiến thức cơ bản 1.1. Hiện tượng cảm ứng điện từ Có nhiều cách dùng nam châm để tạo ra dòng điện trong một cuộn dây dẫn kín. Dòng điện được tạo ra theo cách đó gọi là dòng điện cảm ứng. Hiện tượng xuất hiện dòng điện cảm ứng gọi là hiện tượng cảm ứng điện từ. Cấu tạo của đi na mô xe đạp gồm 2 bộ phận chính là cuộn dây cuốn quanh lõi sắt non và nam châm Hoạt động của đi na mô: khi nam châm trong cuộn dây quay đèn sáng. 1.2.Điều kiện xuất hiện dòng điện cảm ứng trong cuộn dây dẫn kín: Điều kiện xuất hiện dòng điện cảm ứng trong cuộn dây dẫn kín là số đường sức từ xuyên qua tiết diện S của cuộn dây đó biến thiên. 1.3. Dòng điện xoay chiều: Dòng điện có chiều luân phiên thay đổi gọi là dòng điện xoay chiều. Dòng điện cảm ứng trong cuộn dây dẫn kín đổi chiều khi số đường sức từ xuyên qua tiết diện S của cuộn dây đang tăng mà chuyển sang giảm hoặc ngược lại đang giảm mà chuyển sang tăng.
Khi cho cuộn dây dẫn kín quay trong từ trường của nam châm hay cho nam châm quay trước cuộn dây dẫn thì trong cuộn dây có thể xuất hiện dòng điện cảm ứng xoay chiều. 1.4. Máy phát điện xoay chiều: Để tạo ra dòng điện xoay chiều người ta dùng máy phát điện xoay chiều. Một máy phát điện xoay chiều có hai bộ phận chính là nam châm và cuộn dây dẫn. Một trong hai bộ phận đứng yên gọi là stato, bộ phận còn lại quay gọi là rôto. 1.5. Các tác dụng của dòng điện xoay chiều Đo dòng điện và hiệu điện thế xoay chiều Dòng điện xoay chiều có tác dụng nhiệt, quang va từ. Lực từ đổi chiều khi dòng điện đổi chiều. Dùng ampe kế hoặc vôn kế xoay chiều có kí hiệu AC (hay ~) để đo các giá trị hiệu dụng của cường độ và hiệu điện thế xoay chiều. Khi mắc ampe kế và vôn kế xoay chiều vào mạch điện xoay chiều không cần phân biệt chốt. 2. Phương pháp cơ bản: 2.1. Cách kiểm tra sự xuất hiện của dòng điện cảm ứng trong khung dây dẫn kín Sử dụng ampe kế nhạy, điện kế để nhận biết Mắc bóng đèn có công suất rất nhỏ vào hai đầu cuộn dây dẫn. Sử dụng tác dụng từ (dùng nam châm thử) của dòng điện để kiểm tra 2.2 Cách giải thích sự xuất hiện của dòng điện cảm ứng Dựa vào điều kiện xuất hiện dòng điện cảm ứng: + Khi mạch điện kín hay một phần mạch điện kín chuyển động trong từ trường và cắt các đường sức từ. + Khi mạch điện kín không chuyển động trong từ trường nhưng từ trường xuyên qua mạch điện đó là từ trường biến đổi theo thời gian. 2.3 Cách xác định chiều của dòng điện cảm ứng. Khi số đường sức từ xuyên qua tiết diện S của cuộn dây tăng thì dòng điện cảm ứng trong cuộn dây phải có chiều sao cho đường sức từ của nó sinh ra ngược với chiều của đường sức từ ban đầu. Khi số đường sức từ xuyên qua tiết diện S của cuộn dây giảm thì dòng điện cảm ứng trong cuộn dây phải có chiều sao cho đường sức từ của nó sinh ra cùng với chiều của đường sức từ ban đầu. 2.4 Giải thích các tác dụng của dòng điện xoay chiều: Tác dụng nhiệt: Khi có dòng điện xoay chiều chạy qua vật dẫn,nó sẽ làm cho vật dẫn nóng lên. Tác dụng phát quang: Khi có dòng điện xoay chiều chạy qua vật dẫn (dây tóc bóng đèn), nó sẽ làm cho vật dẫn đó nóng tới nhiệt độ cao rồi phát sáng. Tác dụng từ: Dòng điện xoay chiều tác dụng lên nam châm, khi dòng điện đổi chiều thì lực từ tác dụng lên nam châm cũng đổi chiều. * Cách nhận biết dụng cụ đo dòng điện xoay chiều: Trên ampe kế có chữ A và kí hiệu dấu “ ” ͂
Trên vôn kế có chữ V và kí hiệu dấu “ ” ͂ * cách đo cường độ dòng điện xoay chiều: Lựa chọn ampe kế có giới hạn đo phù hợp với giá trị ước lượng của dòng điện cần đo. Điều chỉnh Ampe kế trước khi đo. Mắc ampe kế nối tiếp vào đoạn mạch cần đo. Số chỉ trên ampe kế ( của kim chỉ thị) chính là giá trị cường độ dòng điện trong mạch. * cách đo hiệu điện thế xoay chiều: Lựa chọn vôn kế có giới hạn đo phù hợp với giá trị ước lượng của hiệu điện thế cần đo. Điều chỉnh vôn kế trước khi đo. Mắc vôn kế song song vào đoạn mạch cần đo. Số chỉ trên vôn kế ( của kim chỉ thị) chính là giá trị hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch. 3. Bài tập minh họa VD 1: minh họa:Hai ống dây được bố trí như hình vẽ. Cuộn dây 1 được nối với điện kế G, cuộn 2 nối với nguồn. Trong những trường hợp nào sau đây kim điện kế G không bị lệch ? A. Đưa ống dây (2) lại gần ống dây (1). B. Đưa ống dây (2) ra xa ống dây (1). C. Đưa ống dây (1) lại gần ống dây (2). D. Để ống (1) và (2) đứng yên HD: D VD 2: Cho một nam châm thẳng và một ống dây kín. Làm thế nào để có dòng điện cảm ứng xuất hiện trong ống dây? HD Để làm xuất hiện dòng điện cảm ứng trong ống dây thì ta làm cho nam châm và ống dây chuyển động tương đối với nhau. Có thể là đưa nam châm ra xa rồi lại vào gần cuộn dây hoặc đặt nam châm gần cuộn dây rồi quay thanh nam châm.
VD 3: Làm cách nào để có thể đảo chiều dòng điện cảm ứng trong cuộn dây dẫn kín? HD Để đảo chiều dòng điện cảm ứng trong cuộn dây kín thì ta phải làm cho số đường sức từ qua tiết diện cuộn dây luôn phiên tăng giảm. Đang tăng thì chuyển sang giảm hoặc ngược lại VD 4: Một đoạn dây dẫn quấn quanh một lõi sắt được mắc vào nguồn điện xoay chiều và được đặt gần một lá thép. Khi đóng khóa K, lá thép dao động đó là tác dụng A. Cơ B. Nhiệt C. Điện D. Từ HD Khi đóng khóa K, lá thép dao động đó là tác dụng từ Đáp án D VD 5: Điều nào sau đây không đúng khi so sánh tác dụng của dòng điện một chiều và dòng điện xoay chiều? A. Dòng điện xoay chiều và dòng điện một chiều đều có khả năng trực tiếp nạp điện cho acquy. B. Dòng điện xoay chiều và dòng điện một chiều đều tỏa ra nhiệt khi chạy qua một dây dẫn. C. Dòng điện xoay chiều và dòng điện một chiều đều có khả năng làm phát quang bóng đèn. D. Dòng điện xoay chiều và dòng điện một chiều đều gây ra từ trường. HD Không thể trực tiếp nạp điện cho ắc quy bằng dòng điện xoay chiều được mà phải dùng chỉnh lưu Đáp án A 4.Bài tập vận dụng Câu 1: Đinamô ở xe đạp có cấu tạo gồm những bộ phận chính nào? A. Nam châm và cuộn dây dẫn. B. Điện tích và cuộn dây dẫn. C. Nam châm và điện tích. D. Nam châm điện và điện tích. Câu 2: Ta có thể dùng nam châm nào để tạo ra dòng điện? A. Nam châm vĩnh cửu. B. Nam châm điện. C. Cả nam châm điện và nam châm vĩnh cửu . D. Không có loại nam châm nào cả. Câu 3: Cách làm nào dưới đây có thể tạo ra dòng điện cảm ứng? A. Nối hai cực của pin vào hai đầu cuộn dây dẫn. B. Nối hai cực của nam châm với hai đầu cuộn dây dẫn. C. Đưa một cực của acquy từ ngoài vào trong một cuộn dây dẫn kín. D. Đưa một cực của nam châm từ ngoài vào trong một cuộn dây dẫn kín.
Câu 4: Hiện tượng nào sau đây không liên quan đến hiện tượng cảm ứng điện từ? A. Dòng điện xuất hiện trong dây dẫn kín khi cuộn dây chuyển động trong từ trường. B. Dòng điện xuất hiện trong cuộn dây khi nối hai đầu cuộn dây với đinamô xe đạp đang quay. C. Dòng điện xuất hiện trong cuộn dây nếu bên cạnh đó có một dòng điện khác đang thay đổi. D. Dòng điện xuất hiện trong cuộn dây nếu nối hai đầu cuộn dây vào hai cực của bình acquy. Câu 5:Cách nào dưới đây không thể tạo ra dòng điện? A. Quay nam châm vĩnh cửu trước ống dây dẫn kín. B. Đặt nam châm vĩnh cửu trước ống dây dẫn kín. C. Đưa một cực của nam châm từ ngoài vào trong một cuộn dây dẫn kín. D. Rút cuộn dây ra xa nam châm vĩnh cửu. Câu 6: Trong hiện tượng cảm ứng điện từ ta nhận biết được điều gì? A. Dòng điện xuất hiện trong cuộn dây dẫn đặt gần nam châm. B. Dòng điện xuất hiện trong cuộn dây đặt trong từ trường của nam châm. C. Dòng điện xuất hiện khi một cuộn dây dẫn kín quay trong từ trường của nam châm. D. Dòng điện xuất hiện trong cuộn dây khi cuộn dây chạm vào nam châm. Câu 7: Cách để tạo ra được dòng điện cảm ứng trong đinamô xe đạp? A. Nối hai đầu của đinamô với hai cực của acquy. B. Cho bánh xe cọ xát mạnh vào núm đinamô. C. Làm cho nam châm trong đinamô quay trước cuộn dây. D. Cho xe đạp chạy nhanh trên đường. Câu 8: Trong hình dưới đây, thanh nam châm chuyển động như thế nào thì không tạo ra dòng điện cảm ứng trong cuộn dây? A. Chuyển động từ ngoài vào trong ống dây. B. Quay quanh trục AB. C. Quay quanh trục CD. D. Quay quanh trục PQ. Câu 9: Trên hình sau, khi cho khung dây quay quanh trục PQ thì trong khung dây có xuất hiện dòng điện cảm ứng hay không?
A. Có B. Không C. Dòng điện cảm ứng ngày càng tăng D. Xuất hiện sau đó tắt ngay Câu 10: Dùng những dụng cụ nào sau đây ta có thể làm thí nghiệm cho ta dòng điện cảm ứng liên tục? A. Một nam châm và một ống dây dẫn kín. B. Một nam châm, một ampe kế và một vôn kế. C. Một ống dây dẫn kín, một nam châm và một bộ phận làm cho cuộn dây dẫn hoặc nam châm quay liên tục. D. Một ống dây dẫn kín, một ampe kế và một bộ phận làm cho cuộn dây dẫn hoặc nam châm quay liên tục. Câu 11: Dòng điện xoay chiều là: A. dòng điện luân phiên đổi chiều. B. dòng điện không đổi. C. dòng điện có chiều từ trái qua phải. D. dòng điện có một chiều cố định. Câu 12: Dòng điện cảm ứng trong cuộn dây dẫn kín đổi chiều khi: A. số đường sức từ xuyên qua tiết diện S của cuộn dây tăng lên. B. số đường sức từ xuyên qua tiết diện S của cuộn dây đang tăng mà chuyển sang giảm hoặc ngược lại đang giảm mà chuyển sang tăng. C. số đường sức từ xuyên qua tiết diện S của cuộn dây giảm đi. D. số đường sức từ xuyên qua tiết diện S của cuộn dây không thay đổi. Câu 13: Trong máy phát điện xoay chiều, rôto hoạt động như thế nào khi máy làm việc? A. Luôn đứng yên. B. Chuyển động đi lại như con thoi. C. Luôn quay tròn quanh một trục theo một chiều. D. Luân phiên đổi chiều quay. Câu 14: Máy phát điện xoay chiều biến đổi: A. Cơ năng thành điện năng B. Điện năng thành cơ năng C. Cơ năng thành nhiệt năng D. Nhiệt năng thành cơ năng Câu 15: Các thiết bị nào sau đây không sử dụng dòng điện xoay chiều?
A. Máy thu thanh dùng pin. B. Bóng đèn dây tóc mắc vào điện nhà 220V. C. Tủ lạnh. D. Ấm đun nước. Câu 16: Thiết bị nào sau đây có thể hoạt động tốt đối với dòng điện một chiều lẫn dòng điện xoay chiều? A. Đèn điện B. Máy sấy tóc C. Tủ lạnh D. Đồng hồ treo tường chạy bằng pin Câu 17: Đặt một nam châm điện A có dòng điện xoay chiều chạy qua trước một cuộn dây dẫn kín B. Sau khi công tắc K đóng thì trong cuộn dây B có xuất hiện dòng điện cảm ứng. Người ta sử dụng tác dụng nào của dòng điện xoay chiều? A. Tác dụng cơ B. Tác dụng nhiệt C. Tác dụng quang D. Tác dụng từ Câu 18: Trong thí nghiệm như hình sau, hiện tượng gì xảy ra với kim nam châm khi ta đổi chiều dòng điện chạy vào nam châm điện? A. Kim nam châm vẫn đứng yên B. Kim nam châm quay một góc 900 C. Kim nam châm quay góc 3600 D. Kim nam châm bị đẩy ra. Câu 19: Trong thí nghiệm như hình sau, hiện tượng gì xảy ra với đinh sắt khi ta đổi chiều dòng điện chạy vào nam châm điện? A. Đinh sắt vẫn bị hút như trước. B. Đinh sắt quay một góc 900. C. Đinh sắt quay ngược lại. D. Đinh sắt bị đẩy ra.
Câu 20: Đặt một khung dây kín hình chữ nhật ABCD trong từ trường đều như hình vẽ. Nếu từ từ bóp méo khung dây thì có xuất hiện dòng điện cảm ứng không? Vì sao? 5. Hướng dẫn trả lời Đáp án Câu 1: Đinamô ở xe đạp có cấu tạo gồm các bộ phận chính nam châm và cuộn dây dẫn Đáp án A Câu 2: Ta có thể dùng nam châm điện cũng như nam châm vĩnh cửu để tạo ra dòng điện Đáp án C Câu 3: Cách làm nào có thể tạo ra dòng điện cảm ứng: Đưa một cực của nam châm từ ngoài vào trong một cuộn dây dẫn kín vì khi đó từ trường của nam châm thay đổi về cường độ và độ lớn đường sức từ tác dụng lên vòng dây dẫn kín tại ra dòng điện cảm ứng trong vòng dây Đáp án D Câu 4: Khi số lượng đường sức từ xuyên qua cuộn dây dẫn kín thay đổi (biến thiên) thì trong cuộn dây sẽ xuất hiện dòng điện cảm ứng. Hiện tượng làm xuất hiện dòng điện cảm ứng gọi là hiện tượng cảm ứng điện từ Đáp án D Câu 5: Khi số đường sức từ xuyên qua tiết diện S của cuộn dây biến thiên, trong cuộn dây xuất hiện dòng điện. Ngược lại nếu số lượng đường sức từ qua tiết diện dây không đổi thì sẽ không xuất hiện dòng điện cảm ứng Đáp án B Câu 6: Trong hiện tượng cảm ứng điện từ ta nhận biết được dòng điện xuất hiện khi một cuộn dây dẫn kín quay trong từ trường của nam châm Đáp án C Câu 7:
Cách để tạo ra được dòng điện cảm ứng trong đinamô xe đạp: Làm cho nam châm trong đinamô quay trước cuộn dây khi đó nam châm quay các đường sức từ thay đổi tác dụng lực từ lên vòng dây dẫn kín tạo ra dòng điện cảm ứng Đáp án C Câu 8: Quay nam châm quanh trục PQ sẽ không làm biến thiên số đường sức từ trong cuộn dây ⇒ không tạo ra dòng điện cảm ứng trong cuộn dây Đáp án D Câu 9: Khi cho khung dây quay quanh trục PQ thì trong khung dây không xuất hiện dòng điện cảm ứng vì số đường sức từ xuyên qua khung dây không biến thiên Đáp án B Câu 10: Để có dòng điện cảm ứng liên tục ⇒ Cần có sự biến đổi số đường sức từ xuyên qua tiết diện cuộn dây liên tục ⇒ Các dụng cụ có thể làm thí nghiệm cho ta dòng điện cảm ứng liên tục là một ống dây dẫn kín, một nam châm và một bộ phận làm cho cuộn dây dẫn hoặc nam châm quay liên tục Đáp án C Câu 11: Dòng điện xoay chiều là dòng điện luân phiên đổi chiều Đáp án A Câu 12: Dòng điện cảm ứng trong cuộn dây dẫn kín đổi chiều khi số đường sức từ xuyên qua tiết diện S của cuộn dây đang tăng mà chuyển sang giảm hoặc ngược lại đang giảm mà chuyển sang tăng Đáp án B Câu 13: Trong máy phát điện xoay chiều, rôto hoạt động luôn quay tròn quanh một trục theo một chiều khi máy làm việc Đáp án C Câu 14: Máy phát điện xoay chiều biến đổi cơ năng thành điện năng vì khi cho nam châm (hoặc cuộn dây) quay thì ta lại thu được dòng điện xoay chiều trong các máy trên khi nối hai cực của máy với các dụng cụ tiêu thụ điện Đáp án A Câu 15: Đáp án A Câu 16: Đèn điện có thể hoạt động tốt đối với dòng điện một chiều lẫn dòng điện xoay chiều Đáp án A Câu 17:
Người ta sử dụng tác dụng từ của dòng điện xoay chiều Đáp án D Câu 18: Kim nam châm bị đẩy ra khi ta đổi chiều dòng điện chạy vào nam châm điện Đáp án D Câu 19: Đinh sắt vẫn bị hút như trước khi ta đổi chiều dòng điện chạy vào nam châm điện Đáp án A Câu 20 : Có xuất hiện dòng điện cảm ứng Vì khi bóp méo khung dây thì tiết diện khung dây thay đổi dẫn đến số đường sức từ qua tiết diện khung dây cũng thay đổi và xuất hiện dòng điện cảm ứng NỘI DUNG2: Tính công suất hao phí khi truyền tải điện đi xa, cách làm giảm hao phí điện năng, độ giảm thế. 1. Hệ thống kiến thức cơ bản Truyền tải điện năng đi xa: Khi truyền tải điện năng đi xa bằng đường dây dẫn sẽ có một phần điện năng hao phí do hiện tượng tỏa nhiệt trên đường dây. Công suất hao phí do tỏa nhiệt trên đường dây tải điện tỉ lệ nghịch với bình phương hiệu điện thế đặt vào hai đầu đường dây. P hp = Với P là công suất dòng điện cần truyền tải: P = U.I Với một công suất điện cần truyền tải P xác định. Muốn giảm hao phí trên đường dây truyền tải có hai cách là: + Cách 1: Tăng tiết diện dây dẫn. + Cách 2: Tăng hiệu điện thế giữa hai đầu dây dẫn. Cách tốt nhất là tăng hiệu điện thế đặt vào hai đầu dây. 2. Phương pháp cơ bản: * Cách giải thích sự hao phí điện năng trên đường dây truyền tải điện. Dựa vào Tác dụng nhiệt của dòng điện; khi dòng điện chạy trong dây dẫn, nó sẽ làm cho dây dẫn nóng lên, một phần điện năng đã bị hao phí do chuyển hóa thành nhiệt năng tỏa ra môi trường xung quanh. * Cách phân tích các biện pháp để làm giảm hao phí điện năng trên đường dây truyền tải điện. Sử dụng định luật JunLenxơ: Nhiệt lượng tỏa ra trên dây dẫn trong thời gian t là: Q = I².R.t Trong đó : I là cường độ dòng điện chạy trong dây dẫn R là điện trở của dây dẫn. Gọi P, U lần lượt là công suất và hiệu điện thế giữa hai đầu dây dẫn tại nhà máy phát điện thì cường độ dòng điện I=
Nhiệt lượng tỏa ra dây dẫn trong thời gian t là: Q= R. Với P (là công suất của nhà máy) không đổi, muốn giảm Q hao phí thì: + tăng hiệu điện thế U + hoặc giảm điện trở R, mà điện trở R =ρ. Muốn giảm điện trở R phải tăng tiết diện S, khi tăng tiết diện S sẽ gặp nhiều khó khăn do chi phí lớn. 3. Bàì tập minh họa VD 1: Dựa vào công thức tính công suất hao phí do tỏa nhiệt trong quá trình truyền tải điện năng, em hãy nêu 2 biện pháp có thể áp dụng để giảm công suất hao phí khi truyền tải một công suất điện xác định? HD: Từ công thức tính công suất hao phí Php = Muốn giảm công suất hao phí thì: Biện pháp thứ nhất: Tăng hiệu điện thế truyền tải Biện pháp thứ hai: giảm điện trở dây dẫn + tăng tiết diện dây dẫn, + giảm chiều dài (với những khoảng cahs xác định giảm chiều dài là rất khó) + dùng vật liệu dẫn điện tốt (Các vật liệu thường dùng có ) (Thông thường để giảm điện trở chỉ có khả năng tăng tiết diện dây dẫn) VD2 : Đường dây tải điện từ nhà máy thủy điện đến nơi tiêu thụ dài 120km. Dây dẫn được làm bằng đồng, cứ 1km có R = 0,4Ω. Người ta đo được cường độ dòng điện trên dây dẫn là 200A. Tính công suất hao phí trên đường dây? HD: Điện trở dây dẫn là: 120.0,4 = 48 (Ω) Công suất hao phí trên đường dây là: Php = R.I2 = 48.2002 = 1920000 (W) Đs: 1920000W VD 3: Người ta cần truyền một công suất điện 100kW dưới một hiệu điện thế hiệu dụng 5kV đi xa. Trong quá trình truyền tải người ta đo được công suất hao phí trên đường dây là 10kW. Điện trở của dây dẫn là bao nhiêu? HD:Đổi 100kW = 100000W; 10kW = 10000W; 5kV = 5000V Từ công thức: Php = → R = Điện trở của dây dẫn là: R = = VD 4 : Người ta cần truyền tải điện năng từ nhà máy điện đến khu dân cư. Ban đầu công suất điện là 100kW, nhưng sau đó do nhu cầu cần sử dụng nên công suất điện truyền đi tăng lên thành 200kW. Hao phí do trong quá trình truyền tải thay đổi như thế nào? A. Tăng lên 2 lần B. Tăng lên 4 lần C. Giảm đi 2 lần D. Giảm đi 4 lần Đáp án: B
Dựa vào công thức tính công suất hao phí: Php = Ta thấy khi công suất truyền tải tăng lên 2 lần thì hao phí truyền tải tăng lên 4 lần 4. Bài tập vận dụng Câu 1: Để truyền đi cùng một công suất điện, nếu đường dây tải điện được rút ngắn đi hai lần thì công suất hao phí vì toả nhiệt sẽ: A. Giảm 2 lần B. Tăng 2 lần C. Giảm 4 lần D. Tăng 4 lần Câu 2: Khi truyền đi cùng một công suất điện đi xa, muốn giảm công suất hao phí vì toả nhiệt, người ta hay dùng cách nào trong các cách dưới đây? A. Giảm điện trở của đường dây B. Giảm hiệu điện thế truyền tải C. Tăng hiệu điện thế truyền tải D. Tăng điện trở của đường dây Câu 3: Để truyền đi cùng một công suất điện, nếu đường dây tải điện tăng lên hai lần, công suất điện tăng lên 2 lần thì công suất hao phí vì toả nhiệt sẽ: A. Tăng lên 2 lần B. Tăng lên 4 lần C. Tăng lên 8 lần D. Tăng lên 16 lần Câu 4: Tại sao biện pháp giảm điện trở của đường dây tải điện lại tốn kém? A. Giảm R của dây tải điện thì phải tăng tiết diện dây dẫn tức là phải dùng dây có kích thước lớn dẫn đến trụ cột chống đỡ dây cũng phải lớn nên gây tốn kém. B. Giảm R của dây tải điện thì phải giảm tiết diện dây dẫn tức là phải dùng dây có kích thước lớn dẫn đến trụ cột chống đỡ dây cũng phải lớn nên gây tốn kém. C. Giảm R của dây tải điện thì phải tăng tiết diện dây dẫn tức là phải dùng dây có kích thước nhỏ dẫn đến trụ cột chống đỡ dây cũng phải lớn nên gây tốn kém. D. Giảm R của dây tải điện thì phải giảm tiết diện dây dẫn tức là phải dùng dây có kích thước nhỏ dẫn đến trụ cột chống đỡ dây cũng phải nhỏ nên gây tốn kém. Câu 5: Trên cùng một đường dây tải đi một công suất điện xác định dưới một hiệu điện thế xác định, nếu dùng dây dẫn có đường kính tiết diện giảm đi một nửa thì công suất hao phí vì toả nhiệt sẽ thay đổi như thế nào? A. Tăng lên hai lần. B. Tăng lên bốn lần.
C. Giảm đi hai lần. D. Giảm đi bốn lần. Câu 6: Người ta truyền tải dòng điện xoay chiều từ trạm phát điện cách nơi tiêu thu 15km bằng dây dẫn kim loại có điên trở suất p = 4.10 7 Ωm, tiết diện 0,5cm2. Điện áp và công suất ở trạm là 10kV và 600kW. Tính công suất tỏa nhiệt trên đường dây trong quá trình truyền tải điện năng. Câu 7: Người ta cần truyền một công suất 5MW từ nhà máy điện đến nơi tiêu thụ cách nhau 40km. Hiệu điện thế hiệu tại nhà máy điện là U =100kV. Tính công suất hao phí do tỏa nhiệt trên đường dây và công suất điện tại nơi tiêu thụ? Biết điện trở suất của dây tải điện là 1.108Ωm, dây có tiết diện là 0,5cm2 Câu 8: Người ta truyền tải một công suất điện P bằng một đường dây dẫn có điện trở 5Ω thì công suất hao phí trên đường dây truyền tải điện là 0,5 kW. Hiệu điện thế giữa hai đầu dây tải điện là 10 kV. Công suất điện P bằng: A.100000 W B. 20000 kW C. 30000 kW D. 80000 kW Câu 9: Có hai đường dây tải điện tải đi cùng một công suất điện với dây dẫn cùng tiết diện, làm cùng bằng một chất. Đường dây thứ nhất có chiều dài 100 km và hiệu điện thế ở hai đầu dây là 100 000kV. Đường dây thứ hai có chiều dài 200 km và hiệu điện thế 200000 kV. So sánh công suất hao phí vì toả nhiệt Php1 và Php2 của hai đường dây? Câu 10: a) Tính công suất hao phí vì tỏa nhiệt trên đường dây tải trong hai trường hợp: Hiệu điện thế hai đầu đường dây tải điện là 500V. Hiệu điện thế giữa hai đầu dây tải điện là 50kV b) Hãy nhận xét kết quả 2 trường hợp trên Biết công suất điện của nhà máy là 55 kW, khoảng cách từ nơi sản xuất đến nơi tiêu thụ là 100 km, dây dẫn có điện trở tổng cộng là 60 Ω 5.Hướng dẫn trả lời Đáp án Câu 1: Đáp án A Khi đường dây truyền tải được rút ngắn đi 2 lần thì điện trở dây dẫn cũng giảm đi 2 lần. (R =ρ) Dựa vào công thức tính công suất hao phí: Php = hao phí tỏa nhiệt trên đường dây truyền tải cũng giảm đi lần. Câu 2: Đáp án C Để giảm hao phí do tỏa nhiệt khi truyền tải điện năng đi xa thì tăng hiệu điện thế truyền tải là cách đơn giản và hiệu quả nhất. Vì vậy khi muốn giảm hao phí truyền tải thì người ta hay sử dụng cách này Câu 3: Đáp án C Dựa vào công thức tính công suất hao phí: Php =
khi công suất truyền tải tăng lên 2, điện trở dây dẫn tăng lên 2 lần lần thì hao phí truyền tải tăng lên 8 lần Câu 4: Giảm R của dây tải điện thì phải tăng tiết diện dây dẫn tức là phải dùng dây có kích thước lớn dẫn đến trụ cột chống đỡ dây cũng phải lớn nên gây tốn kém Đáp án A Câu 5: Điện trở: R =ρ Tiết diện dây dẫn tròn là: S = (d: là đường kính của tiết diện dây dẫn). Do đường kính giảm đi một nửa nên tiết diện giảm đi 4 lần (S tỉ lệ thuận với d2). S giảm đi 4 lần nên điện trở R tăng 4 lần (S tỉ lệ nghịch với điện trở). R tăng 4 lần nên công suất hao phí tăng 4 lần (do Php tỉ lệ thuận với điện trở R) Đáp án B Câu 6: Đổi 15km = 15000m; 10kV = 10000V; 600kW = 600000W; 0,5cm2 = 0,5.10 4 2 m Điện trở toàn dây dẫn là: R =ρ = Ω) Công suất tỏa nhiệt trên đường dây là: Php = Đs: 432000W Câu 7: Đổi 5MW = 5000000W; 40km = 40000m; 100kV = 100000V; 0,5cm 2 = 0,5.104m2 Điện trở toàn dây dẫn là: = 8(Ω) Công suất tỏa nhiệt trên đường dây là: Php = Công suất điện tại nơi tiêu thụ là Pci = P – Php = 5000000 20000 = 4980000(W) Đs: 20000W; 4980000W Câu 8: Php = → P= Câu 9: Đáp án A HD Do hai dây dẫn cùng làm bằng một chất liệu, cùng một công suất truyền tải và cùng một tiết diện nên p, P, S của hai dây bằng nhau. Theo bài ra ta có: = 2.; U2 = 2.U1 Công suất hao phí ở đường dây 1; 2 lần lượt là: Php1 = Php2 =
Như vậy ta có Php1 = 2. Php2 Câu 10: HD a) Cường độ dòng điện: I1 = I2 = Công suất hao phí: Php1= R= 1102. 60= 726000 (W) Php2= R= 1,12. 60= 72,6 (W) b) Nhận xét Ta thấy thì tức là hiệu điện thế tăng lên n lần thì công suất hao phí giảm đi n2 lần NỘI DUNG 3: Bài tập về máy biến thế, tính số vòng dây và hiệu điện thế ở 2 đầu cuộn sơ cấp và thứ cấp. 1. Hệ thống kiến thức cơ bản a) Cấu tạo của máy biến thế Bộ phận chính của máy biến thế gồm: Hai cuộn dây dẫn có số vòng khác nhau, đặt cách điện với nhau. Cuộn dây đưa điện vào máy biến thế gọi là cuộn sơ cấp, cuộn dây lấy hiệu điện thế ra sử dụng gọi là cuộn thứ cấp. Một lõi sắt hay thép có pha Silic gồm nhiều lá mỏng ghép cách điện với nhau. b) Cơ chế hoạt động của máy biến thế Khi đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp của máy biến thế một hiệu điện thế xoay chiều thì ở hai đầu cuộn thứ cấp xuất hiện một hiệu điện thế xoay chiều. I. Hình ảnh minh họa lắp đặt máy biến thế trên đường dây truyền tải điện năng.
Tỉ số giữa hiệu điện thế ở hai đầu các cuộn dây của máy biến thế bằng tỉ số giữa số số vòng của các cuộn dây tương ứng. + Nếu k >1 tức n 1 > n2thì U1> U2 được gọi là máy hạ thế, máy hạ thế thường đặt ở nơi tiêu thụ điện. + Nếu k U2) thì số vòng dây cuộn thứ cấp ít hơn số vòng dây cuộn sơ cấp (n1 > n2). * Tính hiệu điện thế ở hai đầu cuộn sơ cấp, cuộn thứ cấp của máy biến thế Từ công thức = suy ra U1 = ; U2 =
*Tính số vòng dây của cuộn sơ cấp và thứ cấp sao cho phù hợp với yêu cầu của máy biến thế. 3.Bài tập minh họa VD 1: Mắc vôn kế vào hai đầu cuộn thứ cấp của một máy biến thế thì thấy vôn kế chỉ 9V. Biết hiệu điện thế của hai đầu cuộn sơ cấp là 360V. Hỏi: a) Biến thế nói trên là biến thế tăng hay giảm thế? b) Biết cuộn thứ cấp có 42 vòng. Tính số vòng dây ở cuộn sơ cấp. HD a) Ta có U2 = 9V, U1 = 360V => U1 > U2 => Máy biến thế có tác dụng giảm thế b) Ta có: vậy số vòng dây trên cuộn sơ cấp là 1680 vòng VD 2: Một máy biến thế gồm cuộn sơ cấp 500 vòng, cuộn thứ cấp 25000 vòng. Hiệu điện thế đặt vào hai cuộn sơ cấp là 5000V. Tính hiệu điện thế ở hai đầu cuộn thứ cấp? HD U1 = 5000 V n1 = 500 vòng n2 = 25000 vòng Ta có:= 250kV Đáp số: 250kV VD 3: Một máy biến thế gồm có 2 cuộn dây: cuộn thứ nhất có 5000 vòng, cuộn thứ hai 30000 vòng. Máy biến thế đựơc đặt và sử dụng tại nhà máy phát điện. Cuộn dây nào của máy biến thế là cuộn sơ cấp? vì sao? HD ̣ Cuôn th ứ nhất của máy biến thế là cuộn sơ cấp Vì tại nhà máy phát điện, máy biến thế sử dụng đê tăng hi ̉ ệu điện thế ̀ ̉ truyên tai trên đ ường dây lam giam hao phi vi toa nhiêt trên đ ̀ ̉ ́ ̀ ̉ ̣ ường dây. Do đó số vòng dây của cuộn sơ cấp phải nhỏ hơn số vòng dây của cuộn thứ cấp. 4. Bài tập vận dụng Câu 1: Các bộ phận chính của máy biến thế gồm: A. Hai cuộn dây dẫn có số vòng dây khác nhau và nam châm điện. B. Hai cuộn dây dẫn có số vòng dây khác nhau và một lõi sắt. C. Hai cuộn dây dẫn có số vòng dây giống nhau và nam châm vĩnh cửu. D. Hai cuộn dây dẫn có số vòng dây giống nhau và nam châm điện. Câu 2: Chọn phát biểu đúng A. Khi một hiệu điện thế xoay chiều vào hai đầu cuộn dây sơ cấp của một máy biến thế thì ở cuộn dây thứ cấp xuất hiện một hiệu điện thế xoay chiều. B. Máy biến thế có thể chạy bằng dòng điện một chiều.
C. Không thể dùng dòng điện xoay chiều để chạy máy biến thế mà dùng dòng điện một chiều để chạy máy biến thế. D. Máy biến thế gồm một cuộn dây và một lõi sắt Câu 3: Chộn phát biểu đúng? Máy biến thế có cuộn dây: A. Đưa điện vào là cuộn sơ cấp. B. Đưa điện vào là cuộn sơ cấp. C. Đưa điện vào là cuộn thứ cấp. D. Lấy điện ra là cuộn sơ cấp. Câu 4: Nếu đặt vào hai đầu cuộn dây sơ cấp của máy biến thế một hiệu điện thế xoay chiều thì từ trường trong lõi sắt từ sẽ: A. Luôn giảm B. Luôn tăng C. Biến thiên D. Không biến thiên Câu 5: Cuộn sơ cấp của máy biến thế có 4400 vòng, cuộn thứ cấp có 240 vòng. Khi đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp một hiệu điện thế xoay chiều 220V thì ở hai đầu dây cuộn thứ cấp có hiệu điện thế là bao nhiêu? A. 12 B. 16 C. 18 D. 24 Câu 6: Một máy biến thế có hiệu điện thế cuộn sơ cấp là 220V, số vòng cuộn sơ cấp là 500 vòng, hiệu điện thế cuộn thứ cấp là 110V. Hỏi số vòng của cuộn thứ cấp là bao nhiêu vòng? A. 220 vòng B. 230 vòng C. 240 vòng D. 250 vòng Câu 7: Môt may biên thê co sô vong dây cuôn s ̣ ́ ́ ́ ́ ́ ̀ ̣ ơ câp và cuôn th ́ ̣ ứ câp l ́ ần lượt là 1000 vòng và 2000 vòng. Hiệu điện thế giữa hai đầu cuộn dây sơ cấp là 220V. Hiệu điện thế ở hai đầu cuộn thứ cấp là: A. 440V B. 220V C. 110V D. 1220V Câu 8: Để giảm hao phí truyền tải điện năng, người ta lắp thêm một máy biến thế ở nơi phát. Để nâng hiệu điện thế từ U = 25kV lên đên hi ́ ệu điện thế U = 500kV, thì phải dùng máy biến thế có ti s ̉ ố giữa số vong dây c ̀ ủa cuộn sơ cấp và số vòng dây của cuộn thứ cấp là A. 20 B. 200 C. 0,5 D. 0,05 Câu 9: Cuộn sơ cấp của một máy biến thế có N1 = 5000 vòng, cuộn thứ cấp có N2 = 625 vòng. Nối hai đầu cuộn sơ cấp vào mạng điện có hiệu điện thế U1 = 220V. a) Tính hiệu điện thế giữa hai đầu cuộn thứ cấp. b) Tính dòng điện chạy qua cuộn thứ cấp nếu nối hai đầu cuộn thứ cấp với điện trở 137,5 Ω Coi điện năng không bị mất mát Câu 10: Một máy biến thế có số vòng dây ở cuộn sơ cấp là 1000 vòng, cuộn thứ cấp là 16000 vòng. Đặt ở đầu đường dây tải điện để truyền đi một công suất là 1100KW, biết hiệu điện thế ở hai đầu cuộn sơ cấp là 11kV.