Chuyên đề: Máy biến thế ( biến áp) và truyền tải điện năng đi xa Vật lí: 9

CHUYÊN ĐỀ 
 MÁY BIẾN THẾ ( BIẾN ÁP) VÀ TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG ĐI XA
VẬT LÍ : 9
( Thời lượng 3 tiêt)
1. Xác định vấn đề cần giải quyết của chuyên đề
- Tìm hiểu cấu tạo, công dụng của máy biến thế trong đời sống và sản xuất
- Giải thích được nguyên tắc hoạt động của máy biến thế
- Giải thích được nguyên nhân gây hao phí trên đường dây tải điện.
- Nêu cách khắc phục hao phí trên đường dây tải điện
2. Nội dung kiến thức cần xây dựng trong chuyên đề
- Máy biến áp là thiết bị dùng để tăng hoặc giảm hiệu điện thế của dòng điện xoay chiều. Bộ phận chính của máy biến áp gồm hai cuộn dây có số vòng dây khác nhau quấn trên một lõi sắt
- Máy biến áp hoạt động dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ. Khi đặt một hiệu điện thế xoay chiều vào hai đầu cuộn dây sơ cấp của máy biến áp thì ở hai đầu cuộn dây thứ cấp xuất hiện một hiệu điện thế xoay chiều
- Vận dụng công thức để tính hiệu điện thế hay số vòng dây của máy biến áp, khi biết trước ba trong bốn giá trị trong công thức.
- Nêu được một vài ứng dụng của máy biến áp trong đời sống hàng ngày thường gặp
- Giải thích được vì sao có sự hao phí điện năng trên đường dây tải điện
3. Chuẩn kiến thức, kĩ năng và một số năng lực có thể được phát triển
3.1. Kiến thức
- Nêu được nguyên tắc cấu tạo của máy biến áp.
- Giải thích được nguyên tắc hoạt động của máy biến áp. 
- Nêu được điện áp hiệu dụng ở hai đầu các cuộn dây máy biến áp tỉ lệ thuận với số vòng dây của mỗi cuộn.
- Giải thích được vì sao có sự hao phí điện năng trên đường dây tải điện.
3.2. Kĩ năng
- Vận dụng được công thức .
- Nêu được công suất hao phí trên đường dây tải điện tỉ lệ nghịch với bình phương của điện áp hiệu dụng đặt vào hai đầu dây dẫn và biện pháp để làm giảm hao phí trên đường dây tải điện 
3.3. Thái độ :
- Hợp tác trong học tập
- Yêu thích môn học.
- Nghiêm túc, tích cực, say mê tìm hiểu.
3.4. Năng lực có thể phát triển
- Bảng mô tả các năng lực có thể phát triển trong chủ đề 
Nhóm năng lực
Năng lực thành phần
Mô tả mức độ thực hiện trong chủ đề
Nhóm NLTP liên quan đến sử dụng kiến thức vật lí 
K1: Trình bày được kiến thức về các hiện tượng, đại lượng, định luật, nguyên lí vật lí cơ bản, các phép đo, các hằng số vật lí
- Mô tả được cấu tạo của máy biến thế
- Hiểu được nguyên tắc hoạt động của máy biến thế dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ
- Nêu được nguyên nhân gây hao phí trên đường dây tải điện và cách khắc phục, hạn chế
K2: Trình bày được mối quan hệ giữa các kiến thức vật lí 
- Biết được máy biến thế làm tăng hoặc giảm điện áp dùng để truyền tải điện năng đi xa
K3: Sử dụng được kiến thức vật lí để thực hiện các nhiệm vụ học tập
- Vận dụng công thức để tính hiệu điện thế hay số vòng dây của máy biến áp, khi biết trước ba trong bốn giá trị trong công thức
- Biết dự đoán điện thế đầu ra của máy biến thế dựa trên tính toán
K4: Vận dụng (giải thích, dự đoán, tính toán, đề ra giải pháp, đánh giá giải pháp  ) kiến thức vật lí vào các tình huống thực tiễn
- Biết xác định điện thế đầu ra của máy biến thế dựa trên thực nghiệm
- Xác định được vị trí máy tăng áp hay giảm áp trên hệ thống đường dây tải điện
Nhóm NLTP về phương pháp (tập trung vào năng lực thực nghiệm và năng lực mô hình hóa)
P1: Đặt ra những câu hỏi về một sự kiện vật lí
- Tại sao có thể dùng điện 220v nạp pin cho điện thoại chỉ 6-9v
- Vì sao điện năng cần truyền tải đi xa?
- Khi có dòng điện chạy trong dây dẫn có làm dây nóng lên không? Có gây hao phí không
P2: mô tả được các hiện tượng tự nhiên bằng ngôn ngữ vật lí và chỉ ra các quy luật vật lí trong hiện tượng đó
- Giải thích khái niệm máy biến thế, công dụng của nó
P4: Vận dụng sự tương tự và các mô hình để xây dựng kiến thức vật lí
- Sử dụng mô hình máy biến thế để thực nghiệm
P5: Lựa chọn và sử dụng các công cụ toán học phù hợp trong học tập vật lí.
- Biết rút ra một đại lượng từ công thức 2 phân số bằng nhau 
P7: đề xuất được giả thuyết; suy ra các hệ quả có thể kiểm tra được.
- Đề xuất phương án thí nghiệm kiểm chứng
P8: xác định mục đích, đề xuất phương án, lắp ráp, tiến hành xử lí kết quả thí nghiệm và rút ra nhận xét. 
- Lắp mạch có tải và không tải ở máy biến thế và cách sử dụng vôn kế
P9: Biện luận tính đúng đắn của kết quả thí nghiệm và tính đúng đắn các kết luận được khái quát hóa từ kết quả thí nghiệm này.
- So sánh kết quả thực nghiệm và tính toán
Nhóm NLTP trao đổi thông tin
X4: mô tả được cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của các thiết bị kĩ thuật, công nghệ
- Nêu được hiện tượng cảm ứng điện từ xảy ra ở máy biến thế
X5: Ghi lại được các kết quả từ các hoạt động học tập vật lí của mình (nghe giảng, tìm kiếm thông tin, thí nghiệm, làm việc nhóm )
Làm phiếu học tập theo nhóm
Số vòng dây n1=(vòng)
Số vòng dây n1=(vòng)
Điện áp ở đầu vào ( sơ cấp)=.(V)
Điện áp ở đầu ra ( thứ cấp)=.(V)
X6: trình bày các kết quả từ các hoạt động học tập vật lí của mình (nghe giảng, tìm kiếm thông tin, thí nghiệm, làm việc nhóm ) một cách phù hợp
- Trao đổi thông tin tính toán và thực nghiệm, báo cáo kết quả
X8: tham gia hoạt động nhóm trong học tập vật lí
Phân chia trong nhóm : 
- Tìm hiểu các loại máy biến thế trên thực tế
- Tính toán kết quả trên số liệu gv giao
- Thực nghiệm và ghi lại kết quả
Nhóm NLTP liên quan đến cá nhân
C1: Xác định được trình độ hiện có về kiến thức, kĩ năng , thái độ của cá nhân trong học tập vật lí
- Nêu và giải thích được nguyên tắc hoạt động của máy biến thế
- Biết được sự cần thiết của máy biến thế để truyền tải điện năng đi xa như thế nào
- Tính toán và thực nghiệm được công thức 
- Biết áp dụng định luật Jun-len xơ để tính điện năng hao phí
C2: Lập kế hoạch và thực hiện được kế hoạch, điều chỉnh kế hoạch học tập vật lí nhằm nâng cao trình độ bản thân.
- Nâng cao kỹ năng thực hành và cách tìm kiếm thông tin vật lý trên mạng
Thuvienvatli.com, physics-animations.com, vatliphothong.vn
C4: so sánh và đánh giá được - dưới khía cạnh vật lí- các giải pháp kĩ thuật khác nhau về mặt kinh tế, xã hội và môi trường 
- Biết được máy biến thế là giải pháp kinh tế hơn so với thay đổi điện trở của dây để giảm hao phí truyền tải điện năng
4. TIẾN TRÌNH DẠY HỌC 
NỘI DUNG 1: TÌM HIỂU VỀ TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG ĐI XA ( 1 tiết)	
TT
Hoạt động
Nội dung
Tình huống xuất phát - đề xuất vấn đề
1
Chuyển giao nhiệm vụ
- Kể tên một số phương thức sản xuất điện mà em biết ( thủy điện, nhiệt điện)
- Có cần truyền tải điện từ nơi nay sang nơi khác? Vì sao
- Nếu cần truyền tải điện năng đi xa thì có hao phí không
2
Thực hiện nhiệm vụ
- Nghiên cứu tài liệu, vận dụng kiến thức địa lý, để tìm câu trả lời
3
Báo cáo, thảo luận
- Theo nhóm
4
Phát biểu vấn đề
- Cần phải truyền tải điện năng từ nơi này sang nơi khác do nhu cầu tiêu thụ điện năng.
- Quá trình truyền tải có thể tốn kém , hao phí
Đề xuất giải pháp giải quyết vấn đề
1
Chuyển giao nhiệm vụ
- Khi có dòng điện chạy trong dây dẫn thì có hao phí điện hay không? Nêu các cách để giảm hao phí
- Đề xuất phương án giảm hao phí đỡ tốn kém nhất
2
Thực hiện nhiệm vụ
- Thảo luận và tính toán dựa trên định luật Jun-Lenxơ 
3
Báo cáo, thảo luận
- Trình bày theo nhóm
4
Lựa chọn giải pháp
- Nêu giải pháp giảm hao phí tối ưu
- GV lựa chọn phương án cùng học sinh : cùng xem điện năng hao phí trên đường dây phụ thuộc vào các yếu tố nào
Thực hiện giải pháp giải quyết vấn đề 
1
Chuyển giao nhiệm vụ
- Tính toán để giảm hao phí theo 2 cách là giảm R và tăng U
2
Thực hiện nhiệm vụ
- Thực hiện tính toán theo 2 nhóm
3
Báo cáo, thảo luận
- Báo cao kết quả
4
Kết luận, nhận định
- So sánh kết quả 2 nhóm và rút ra :
- Công suất hao phí trên đường dây tải điện tỉ lệ nghịc với bình phương hiệu điện thế
- Để giảm hao phí điện năng do tỏa nhiệt trên đường dây tải điện thì tốt nhất là tăng hiệu điện thế
NỘI DUNG 2: MÁY BIẾN THẾ ( BIẾN ÁP) ( 2 tiêt)
TT
Hoạt động
Nội dung
Tình huống xuất phát - đề xuất vấn đề
1
Chuyển giao nhiệm vụ
- Để truyền tải điện năng đi xa người ta phải tăng hiệu điện thế để giảm hao phí. Nhưng dụng cụ điện trong nhà chỉ dùng điện 220v.
- Để nạp điện cho điện thoại 6-9v người ta dùng dòng điện 220v nạp như thế nào?
- Để dùng kích điện lên tới 220v người ta chỉ dùng nguồn là bình ác – quy 12v như thế nào
2
Thực hiện nhiệm vụ
- Nghiên cứu tài liệu, vận dụng kiến thức để tìm câu trả lời
3
Báo cáo, thảo luận
- Theo nhóm
4
Phát biểu vấn đề
- Cần phải có một máy thực hiện được 2 nhiệm vụ : tăng và giảm được hiệu điện thế, đó là máy biến thế hoạt động theo nguyên lí cảm ứng điện từ
- Vấn đề nảy sinh là máy biến thế hoạt động như thế nào
Đề xuất giải pháp giải quyết vấn đề
1
Chuyển giao nhiệm vụ
- Đề xuất phương án thí nghiệm và tính toán
2
Thực hiện nhiệm vụ
- Thảo luận và tính toán dựa trên cấu tạo của máy
3
Báo cáo, thảo luận
- Trình bày theo nhóm
4
Lựa chọn giải pháp
- Tính hiệu điện thế đầu ra ở một máy biến thế khi biết số vòng dây đã ghi trên vỏ và hiệu điện thế đầu vào theo 2 cách thí nghiệm và tính toán
- Tính số vòng sơ cấp ở một máy biến thế khi biết số vòng dây thứ cấp đã ghi trên vỏ và hiệu điện thế đầu vào theo 2 cách thí nghiệm và tính toán
Thực hiện giải pháp giải quyết vấn đề ( lí thuyết)
1
Chuyển giao nhiệm vụ
- Tính toán theo số liệu GV cho
2
Thực hiện nhiệm vụ
- Thực hiện tính toán theo 2 nhóm
3
Báo cáo, thảo luận
- Báo cáo kết quả
4
Kết luận, nhận định
- GV rút ra công thức 
Thực hiện giải pháp giải quyết vấn đề ( thực hành)
1
Chuyển giao nhiệm vụ
- Hướng dẫn HS lắp đặt máy biến thế không tải và có tải, các dụng cụ cần trong thí nghiệm
2
Thực hiện nhiệm vụ
- Thực hiện theo nhóm dưới sự quan sát của giáo viên
- Thiết lập mối quan hệ giữa số đo các vòng dây và số đo hiệu điện thế
3
Báo cáo, thảo luận
- Báo cáo số liệu theo nhóm
4
Kết luận, nhận định
- Củng cố kiến thức và so sánh với kết quả đã tính toán
5. KIỂM TRA, ĐÁNH GIÁ TRONG QUÁ TRÌNH DẠY HỌC
5.1. Hình thức kiểm tra, đánh giá
* Đánh giá bằng nhận xét:
- Đánh giá tính tích cực, tự lực của học sinh
	- Đánh giá khả năng sáng tạo, phát hiện và giải quyết vấn đề của học sinh.
	- Đánh giá kết quả học tập của học sinh.
-Căn cứ vào các mức độ yêu cầu của câu hỏi và bài tập được mô tả trong bảng để xây dựng câu hỏi và bài tập tương ứng để kiểm tra đánh giá kết quả học tập của học sinh
* Đánh giá khi thực nghiệm
- Thái độ khi thực nghiệm
- Kết quả xử lí số liệu
- Kỹ năng thực hành
5.2. Câu hỏi kiểm tra đánh gia năng lực của học sinh
STT
Câu hỏi/bài tập
Cấp độ
Đánh giá năng lực
1
Khi truyền tải điện năng đi xa, điện năng hao phí đã chuyển hoá thành dạng năng lượng 
A. Hoá năng. B. Năng lượng ánh sáng. C. Nhiệt năng. D. Năng lượng từ trường. 
Nhận biết
K1, K4, C1
2
Công suất hao phí do tỏa nhiệt trên đường dây tải điện 
A. Tỉ lệ thuận với hiệu điện thế đặt vào hai đầu dây. 
B. Tỉ lệ nghịch với hiệu điện thế đặt vào hai đầu dây.
C. Tỉ lệ nghịch với bình phương hiệu điện thế đặt vào hai đầu dây. D. Tỉ lệ thuận với bình phương hiệu điện thế đặt vào hai đầu dây
Thông hiểu
K4,C1
3
Trên một đường dây truyền tải điện có công suất truyền tải không đổi, nếu tăng tiết diện dây dẫn lên gấp đôi, đồng thời cũng tăng hiệu điện thế truyền tải điện năng lên gấp đôi thì công suất hao phí trên đường dây tải điện sẽ 
 A. Giảm đi tám lần. B. Giảm đi bốn lần. C. Giảm đi hai lần. D. Không thay đổi.
Vận dụng
K1, K4
4
Có mấy loại máy biến áp trên thực tế mà em biết, phân biệt các loại này
Vận dụng cao
K3, P3, X3
5
Không thể sử dụng dòng điện không đổi để chạy máy biến thế vì khi sử dụng dòng điện không đổi thì từ trường trong lõi sắt từ của máy biến thế A. Chỉ có thể tăng. B. Chỉ có thể giảm. C. Không thể biến thiên. D. Không được tạo ra.
Thông hiểu
K1, K3
6
Hiệu điện thế giữa hai đầu dây cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp của một máy biến thế lần lượt là 220V và 12V. Nếu số vòng dây cuộn sơ cấp là 440 vòng, thì số vòng dây cuộn thứ cấp 
	A. 240 vòng.	B. 60 vòng.	C. 24 vòng. 	 D. 6 vòng.
Vận dụng
7
Số vòng dây cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp của một máy biến thế lần lượt có 15000 vòng và 150 vòng. Nếu hiệu điện thế giữa hai đầu cuộn thứ cấp là 220V, thì hiệu điện thế giữa hai đầu cuộn sơ cấp là 
	A. 22000V. 	 B. 2200V.	C. 22V. 	 D. 2,2V
Vận dụng
K1,K3
8
Tại sao khi muốn làm giảm hao phí do tỏa nhiệt trên đường dây tải điện từ nhà máy điện đến nơi tiêu thụ điện, ngươi ta không chọn cách làm giảm điện trở của dây tải điện?
Vận dụng
K1,K2K3,C1, P1