Giáo án môn Vật lí 12 - Tiết 29 - Bài 16: Truyền tải điện năng, máy biến áp

Tiết ( PPCT):29
Ngày soạn: / . / 2017
Lớp 12 A1; tiết ( TKB ).; Ngày /./ 2017; Sỹ số: ../.; Vắng: 
Lớp 12 A2; tiết( TKB ) .; Ngày /./ 2017; Sỹ số: ../.; Vắng: 
Lớp 12 A3; tiết ( TKB ).; Ngày /./ 2017; Sỹ số: ../.; Vắng: 
Lớp 12 A4; tiết ( TKB ).; Ngày /./ 2017; Sỹ số: ../.; Vắng: 
Bài 16
TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG. MÁY BIẾN ÁP
I. MỤC TIÊU
1. Kiến thức
- Viết được biểu thức của điện năng hao phí trên đương dây tải điện; từ đó suy ra những giải pháp giảm điện năng hao phí trên đường dây tải điện, trong đó tăng áp là biện pháp triệt để và hiệu quả nhất
- Phát biểu được định nghĩa, nêu được cấu tạo và nguyên tắc làm việc của máy biến áp.
- Viết được hệ thức giữa điện áp của cuộn thứ cấp và của cuộn so cấp trong máy biến áp.
- Viết được hệ thức giữa cường độ dòng điện hiệu dụng trong cuộn thứ cấp và trong cuộn sơ cấp của một máy biến áp.
2. Kỹ năng
- Vận dụng những kiến thức đã biết để giải thích một số hiện tượng vật lí liên quan và giải các bài tập tương tự trong bài.
3. Thái độ
- Nghiêm túc, thực hiện đúng các quy định về an toàn điện.
II. CHUẨN BỊ CỦA GV VÀ HS
1.Chuẩn bị của GV
- Bộ thí nghiệm MBA và truyền tải điện năng.
2. Chuẩn bị của HS
- Ôn lại về suất điện động cảm ứng, về điện từ.
III. TIẾN TRÌNH BÀI DẠY
1. Ổn định lớp
2. Kiểm tra bài cũ: ( Không )
3. Nội dung bài mới
ĐVĐ: Ngày nay, cùng với sự phát triển của khoa học kĩ thuật thì các loại máy móc xuất hiện đại trong gia đình, công sở, ngày càng nhiều, do vậy lượng điện năng tiêu thụ cũng ngày càng nhiều. Ngoài những biện pháp tạo ra điện trực tiếp nhờ vào năng lượng mặt trời như pin quang điện thì hiện này hầu hết điện năng đều được chuyển đến người sử dụng từ các nhà máy phát điện. Các nhà máy phát điện có công suất lớn phần lớn thường ở rất xa trung tâm tiêu thụ điện, vì thế cần phải xây dựng các đường dây dẫn truyền tải điện năng.
	Hiện nay trên thế giới đang đứng trước nguy cơ về thiếu hụt năng lượng, Vì vậy phân phối và truyền tải điện năng là một bài toán cực kì quan trọng đối với mọi quốc gia. Trong bài toán đó, một vấn đề được đặt ra là làm thế nào để giảm tối đa sự hao phí trên đường dây tải điện? Câu hỏi này sẽ được trả lời qua nội dung nghiên cứu của bài ngày hôm nay.
HĐ1: Tìm hiểu bài toán truyền tải điện năng đi xa
Hoạt động của GV- HS
Nội dung
GV sử dụng hình vẽ 16.1 sgk
Hs:Cá nhân quan sát
Gv ?/ Viết công thức tính công suất hao phí do tảo nhiệt trên đường dây ( theo định luật Jun ) ?
Hs:Cá nhân trả lời
Gv ?/ Trong công thức thì đại lượng là hoàn toàn xác định. Nêu các phương án để làm giảm công suất hao phí? Biện pháp nào là tối ưu hơn cả ?
Hs:Thảo luận nhóm đưa ra phương án trả lời
Gv - Giảm r gây tốn kém
Gv - Tăng điện áp nơi phát: nếu U tăng 10 lần thì P giảm 100 lần
I/ BÀI TOÁN TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG ĐI XA
Công suất phát: 
Trong đó I là cường độ dòng điện hiệu dụng trên dây
Công suất hao phí:
KL: Để giảm công suất hao phí thì hoặc giảm r hoặc tăng điện áp nơi phát
Vậy: Trong quá trình truyền tải điện năng đi xa, lúc bắt đầu đưa dòng điện lên đường dây phải tăng điện áp, khi đến nơi tiêu thụ thì phải giảm điện áp. Như vậy, trong quá trình truyền tải điện năng, phải sử dụng những thiết bị biến đổi điện áp
HĐ 2: Tìm hiểu cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của MBA
Gv:Giới thiệu nhiệm vụ của MBA
Hs:Tiếp thu, ghi nhớ
Gv ?/ Nêu cấu tạo của MBA ?
Hs:Cá nhân quan sát trên mô hình và trả lời
GV Dùng mô hình MBA cho HS quan sát để nêu cấu tạo MBA
Gv: Dòng xoay chiều trong cuộn sơ cấp gây ra biến thiên từ thông trong hai cuộn. Do cấu tạo của MBA nên từ thông qua mỗi vòng dây của cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp là như nhau
Hs:Tiếp thu, ghi nhớ
Gv ?/ Viết biểu thức từ thông qua cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp ?
Hs:Cá nhân hoàn thành
Gv ?/ Viết biểu thức suất điện động cảm ứng xuất hiện trong cuộn thứ cấp? So sánh tần số của dòng điện cảm ứng và dòng điện đặt vào biến áp ? Giải thích ?
Hs:Thảo luận đưa ra phương án trả lời
Gv:Có điều này là do từ thông qua mỗi vòng dây của cuộn sư cấp và cuộn thứ cấp là như nhau
Hs:Tiếp thu, ghi nhớ
II/ MÁY BIẾN ÁP
MBA là những thiết bị có khả năng biến đổi điện áp ( xoay chiều )
1/ Cấu tạo và nguyên tắc của MBA
a/ Cấu tạo: Hai cuộn dây D1, D2 cần có độ tự cảm lớn quấn trên hai cạnh đối diện của khung.
- Cuộn dây D1 có N1 vòng được nối vào nguồn phát điện gọi là cuộn sơ cấp
- Cuộn D2 có N2 vòng được nối ra cơ sở tiêu thụ điện gọi là cuộn thứ cấp
b/ Nguyên tắc: 
Từ thông qua mỗi vòng dây của cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp là như nhau
Từ thông qua cuộn sơ cấp: 
Từ thông qua cuộn thứ cấp: 
Trong cuộn thứ cấp xuất hiện suất điện động cảm ứng e2: 
KL: Trong cuộn thứ cấp xuất hiện dòng điện xoay chiều cùng tần số với dòng điện ở cuộn sơ cấp
HĐ 3: Khảo sát thực nghiệm một MBA
GV thông báo công thức 16.2
Hs:Cá nhân tiếp thu, ghi nhớ
Gv ?/ Dựa vào công thức có kết luận gì về mối liên hệ giữa U1, U2 với N1, N2?
HS đưa ra nhận xét
Gv: Thông báo về máy tăng áp và máy hạ áp
Hs:Cá nhân tiép thu, ghi nhớ
Gv ?/ Với MBA ở chế độ không tải có tiêu thụ điện năng không?
Hs:Cá nhân trả lời
Gv :Thông báo công thức 16.3
Hs:Tiếp thu, ghi nhớ
Gv: ?/ Dựa vào công thức có kết luận gì về mối liên hệ giữa U1, U2 với N1, N2?
Hs:Cá nhân trả lời
2/ Khảo sát thực nghiệm một MBA
Chỉ cần nêu công thức (16.2), (16.3) và kết luận.
Một MBA có thể làm việc ở hai chế độ: 
- Cuộn thứ cấp hở mạch ( chế độ ko tải )
- Cuộn thứ cấp nối với cơ sở tiêu thụ điện ( chế độ có tải )
a/ Thí nghiệm 1: Chế độ không tải: I2 = 0
Tỉ số các điện áp hiệu dụng ở hai đầu cuộn thứ cấp và cuộn sơ cấp luôn luôn bằng tỉ số các số vòng dây của hai cuộn đó
+ Nếu : Máy tăng áp
+ Nếu : Máy hạ áp
* Công suất tiêu thụ ở mạch sơ cấp và mạch thứ cấp
MBA ở chế độ không tải hầu như không tiêu thụ điện năng
b. Chế độ có tải
KL: ( SGK )	
HĐ 4: Tìm hiểu ứng dụng của một MBA
Gv: Như chúng ta đã phân tích ở đầu bài học, để giảm hao phí trên đường dây truyền tải điện năng đi xa, cần tăng điện áp tại nơi phát trước khi đi vào dây truyền
Hs:Nhận thức vấn đề
Gv ?/ Muốn làm được điều đó chúng ta phải làm như thế nào ?
Hs:Cá nhân trả lời
GV giới thiệu sơ đồ truyền tải điện năng đi xa
Hs:Quan sát
HS hoàn thành yêu cầu C 4
Gv ?/ Giải thích máy hàn điện theo nguyên tắc MBA ?
Hs:Cá nhân trả lời
III/ ỨNG DỤNG CỦA MÁY BIẾN ÁP
1/ Truyền tải điện năng
- Tại đầu đường dây lắp máy tăng áp, tại nơi sử dụng lắp máy hạ áp
2/ Nấu chảy kim loại, hàn điện
N2 << N1 nên cường độ dòng điện ở cuộn thứ cấp rất lớn so với cuộn sơ cấp ( gấp 200 lần ). Dưới tác dụng của cường độ dòng điện rất lớn đó, hai miêng kim loại nóng chảy và dính liền với nhau
4. Củng cố, vận dụng
- Yêu cầu HS đọc nội dung phần ghi nhớ trong SGK
- Hoàn thành yêu cầu ở bài tập 2, 3, 5 SGK
5. Hướng dẫn tự học
- Làm bài tập 4, 6 SGK
- Ôn lại kiến thức về hiện tượng cảm ứng điện từ và định luật len – xơ học ở lớp 11