Giáo án Vật lí Lớp 9 - Tiết 42: Truyền tải điện năng đi xa. Máy biến thế - Năm học 2019-2020 - Trường PTDTBT THCS xã Khoen On

Ngày dạy: 05/05/2020 Tiết 42. TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG ĐI XA - MÁY BIẾN THẾ I . MỤC TIÊU 1. Kiến thức: - Lập được công thức tính năng lượng hao phí do toả nhiệt trên đường dây tải điện. - Nêu được 2 cách làm giảm hao phí điện năng trên đường dây tải điện và lí do vì sao chọn cách tăng U ở hai đầu đường dây. - Nêu được các bộ phận chính của máy biến thế gồm 2 cuộn dây dẫn có số vòng khác nhau được quấn quanh một lõi sắt non chung. - Nêu được công dụng chung của máy biến thế là làm tăng hoặc giảm U theo công thức 2 1 2 1 n n U U = . - Giải thích được máy biến thế hoạt động được dưới dòng xoay chiều mà không hoạt động được dưới dòng không đổi. 2. Kĩ năng: - Tổng hợp các kiến thức đã học để đi đến kiến thức mới. - Biết vận dụng kiến thức về hiện tượng cảm ứng điện từ để giải thích các ứng dụng trong kĩ thuật. 3. Thái độ: - Ham học hỏi, hợp tác trong hoạt động nhóm. - Biêt bảo vệ môi trường. 4. Năng lực: a) Năng lực chung: Năng lực tự chủ và tự học, năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo, năng lực giao tiếp và hợp tác. b) Năng lực đặc thù: Năng lực thực nghiệm, năng lực quan sát, năng lực sáng tạo, năng lực trao đổi. II. CHUẨN BỊ: 1. Giáo viên: Hình 34.1, 34.2 phóng to. Mô hình máy phát điện xoay chiều. - 1 máy biến thế nhỏ, cuộn sơ cấp có 750 vòng và cuộn thứ cấp có 1500 vòng, 1 nguồn điện xoay chiều, 1 vôn kế xoay chiều. 2. Học sinh: Chuẩn bị theo hướng dẫn của tiết trước III. PHƯƠNG PHÁP VÀ KĨ THUẬT DẠY HỌC 1. Phương pháp: Thảo luận, vấn đáp, thuyết trình, thực hành, thảo luận nhóm, 2. Kĩ thuật: Kĩ thuật đặt câu hỏi, kĩ thuật chia nhóm, động não, hỏi đáp. IV. TIẾN TRÌNH DẠY HỌC 1. Ổn định: 2. Kiểm tra bài cũ: Tổ chức trò chơi mở hộp quà. Cả lớp cùng hát một bài hát rồi truyền tay nhau bạn cuối cùng mở hộp có chứa câu hỏi: Nêu các tác dụng của dòng điện xoay chiều? Viết công thức tính công suât của dòng điện? ĐS: Tác dụng nhiệt, tác dụng quang, tác dụng từ, tác dụng sinh lí ĐS: P = U.I ; P = I2.R ; P = R U 2 ; P = t A - GV cùng HS nhận xét cho điểm bạn. 3. Bài mới: Hoạt động 1. Khởi động: Nhà máy phát điện thì xa làm sao để đưa điện đến nơi sử dụng? Dây dẫn có điện trở vậy làm sao giảm được hao phí trên đường dây? Hoạt động 2. Hình thành kiến thức mới Hoạt động của GV- HS Nội dung cần đạt * Sự hao phí điện năng trên đường dây tải điện -GV thông báo : Truyền tải điện năng từ nơi sản xuất tới nơi tiêu thụ bằng đường dây truyền tải. Đường dây dẫn có nhiều thuận lợi hơn so với việc vận chuyển các dạng năng lượng khác như than đỏ, dầu lửa -Liệu tải điện bằng đường dây dẫn như thế có hao hụt, mất mát gì dọc đường không ? -Nếu HS khụng nêu được nguyên nhân hao phí trên đường dây truyền tải →GV thông báo như SGK GV yêu cầu HS tự đọc mục 1 + HS tự nghiên cứu phần 1 HS: Trao đổi nhóm tìm công thức ? Nêu công thức liên hệ giữa công suất hao phí và P; U; R theo nhóm? -Gọi đại diện nhóm trình bày công thức Php. GV hướng dẫn chung cả lớp đi đến công thức tính GV: Chốt lại vấn đề. -Yêu cầu các nhóm trao đổi sau đó cử đại diện lên trả lời C1,C2,C3 -Với câu C2 GV có thể gợi ý dùng công thức tính R = s l  . GV: Chốt lại vấn đề. -Tại sao người ta không làm dây dẫn điện bằng vàng, bạc? -Trong hai cách làm giảm hao phí trên đường dây, cách nào có lợi hơn GV: Chốt lại và giới thiệu kết luận SGK99 ?Đọc lại kết luận - GV thông báo thêm: Máy tăng hiệu điện Thế chính là máy biến thế GV: Việc truyền tải điện năng đi xa bằng I . Sự hao phí điện năng trên đường dây tải điện - Có. Nguyên nhân do hao phí trên đường dây truyền tải. 1. Tính điện năng hao phí trên đường dây tải điện Công suất của dòng điện: P = UI  I = P/ U (1) Công suất toả nhiệt (hao phí): Php = I2R (2) Từ (1) và (2) ta có: Php = 2 2 . P R U 2. Cách làm giảm hao phí +C1: Có hai cách làm giảm hao phí trên đường dây truyền tải tăng U hoặc giảm R +C2: Biết R = s l  , chất làm dây đó chọn trước và chiều dài đường dây không đổi, vậy phải tăng S tức là dùng dây có tiết diện lớn, có khối lượng lớn, đắt tiền, nặng, dễ gãy, phải có hệ thống cột điện lớn. +C3: Tăng U công suất hao phí sẽ giảm rất nhiều ( tỉ lệ nghịch với U2). Phải chế tạo máy tăng hiệu điện thế. Muốn giảm hao phí trên đường dây truyền tải cách đơn giản nhất là tăng hiệu điện thế. - SGK - Kết luận dây tải là biện pháp tối ưu để làm giảm hao phí và đáp ứng yêu cầu truyền đi lượng điện năng lớn HS: Nghe giảng - Các đường dây tải điện quá nhiều làm phá vỡ cảnh quan môi trường, làm cản trở giao thông , gây nguy hiểm cho người khi chạm vào đường dây điện ?Vậy để bảo vệ môi trường ta phải làm như thế nào? HS: Đưa đường dây cao áp xuống lòng đất hoặc đáy biển để giảm thiểu tác hại của chúng GV: chốt lại vấn đề - Các đường dây tải điện quá nhiều làm phá vỡ cảnh quan môi trường, làm cản trở giao thông , gây nguy hiểm cho người khi chạm vào đường dây điện. II. Cấu tạo và hoạt động của máy biến thế - Yêu cầu HS quan sát H37.1, đọc mục 1. HS: Quan sát H 37.1 và đọc mục 1 ? Nêu bộ phận chính của máy biến thế. GV: Chốt lại cấu tạo của máy biến thế - Yêu cầu HS nghiên cứu C1 và nêu dự đoán HS HĐ nhóm làm TN để kiểm tra dự đoán. - Gv phát dụng cụ thí nghiệm yêu cầu HS làm TN theo nhóm kiểm tra dự đoán. GV: Bóng đèn sáng. Chứng tỏ ở hai đầu bóng đèn có U và đó là U xoay chiều. + GV yêu cầu HS trả lời C2 ? Tại sao lại có U xoay chiều này. +GV: Gợi ý Nếu đặt vào 2 đầu cuộn sơ cấp U1 xoay chiều thì từ trường của cuộn sơ cấp có đặc điểm gì? II. Cấu tạo và hoạt động của máy biến thế 1. Cấu tạo - Cấu tạo của máy biến thế gồm: * hai cuộn dây có số vòng dây n1, n2 khác nhau đặt cách điện với nhau và một lõi sắt (thép) có pha silíc chung cho cả 2 cuộn dây. *Dây và lõi sắt đều bọc chất cách điện, nên dòng điện của cuộn sơ cấp không truyền trực tiếp sang cuộn thứ cấp. 2.Nguyên tắc hoạt động C1: Khi có hiệu điện thế xoay chiều đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp → bóng đèn sáng → có xuất hiện dòng điện ở cuộn thứ cấp. C2: Đặt vào 2 đầu cuộn sơ cấp một hiệu điện thế xoay chiều thì trong cuộn dây đó có dòng điện xoay chiều chạy qua. Từ trường trong lõi sắt luân phiên tăng giảm. Kết quả là trong cuộn thứ cấp xuất hiện một dòng điện xoay chiều – Nếu cuộn thứ cấp được nối Cuộn dây Lõi sắt pha silic Cuộn dây +Lõi sắt có nhiễm từ không? Nếu có thì đặc điểm từ trường của lõi sắt đó? +Từ trường có xuyên qua cuộn thứ cấp không?→Hiện tượng gì xảy ra với cuộn thứ cấp. GV: Chốt lại ?Rút ra kết luận về nguyên tắc hoạt động của máy biến thế? - GV thống nhất KQ và nhấn mạnh nội dung C1 và C2 chính là nguyên tắc hoạt động của máy biến thế. Và nêu kết luận SGK-100 ?Đọc lại nguyên tắc hoạt động của máy biến thế => GV nhấn mạnh nội dung KL * Tác dụng làm biến đổi hiệu điện thế của máy biến thế ĐVĐ vào bài như SGK - tr 10 ? Giữa U1; U2 và n1; n2 của cuộn sơ cấp và thứ cấp có mối quan hệ gì. - Yêu cầu HS quan sát TN và ghi kết quả. GV: Làm TN đo hiệu điện thế ở 2 đầu cuộn sơ cấp và thứ cấp ? Qua kết quả TN em rút ra kết luận gì. GV: Chốt lại ? Nếu n1 > n2 thì U1 so với U2 có quan hệ gì và ngược lại. GV: Chốt lại về các loại máy biến thế C3 ? Muốn tăng hay giảm U ở hai đầu cuộn thứ cấp ta phải làm ntn. GV: Nhấn mạnh chính là KL của mục 2 sau đó gọi HS đọc kết luận GV: Chốt lại muốn tăng hay giảm hiệu điện thế ở 2 đầu cuộn thứ cấp ta chỉ việc tăng hay giảm số vòng dây của cuộn thứ cấp máy biến thế * GDMT: Khi máy biến thế hoạt động trong lõi tháp có dòng fucô. Dòng điện trong fuco có hại làm nóng máy biến thế - Để làm mát MBT người ta nhúng toàn bộ lõi thép trong trong một chất chất làm mát là dầu MBT. Khi xảy ra sự cố , dầu MBT bị cháy gây ô nhiễm môi trường - Biện pháp BVMT: Trạm biến thế lớn cần có thiết bị tự động để phát hiện khắc phục sự cố. Mặt khác đảm bảo qui tắc vận hành trạm biến thế lớn thành mạch kín. Một dòng điện xoay chiều phải do một hiệu điện thế xoay chiều gây ra. Bởi vậy ở hai đầu cuộn thứ cấp có 3. Kết luận Đặt U1 xoay chiều vào hai đầu cuộn sơ cấp => lõi nhiễm từ biến thiên => Từ trường xuyên qua cuộn thứ cấp biến thiên => xuất hiện dòng điện cảm ứng. Kết luận SGK-100 III. Tác dụng làm biến đổi hiệu điện thế của máy biến thế 1. Quan sát - 2 1 2 1 n n U U = ( U  n) -Hiệu điện thế ở hai đầu mỗi cuộn dây tỉ lệ với số vòng của mỗi cuộn dây. HS1:Khi n1 > n2 2 1 2 1 n n U U = > 1 => U1 > U2(máy hạ thế) Khi n1 < n2 2 1 2 1 n n U U = < 1 => U1 < U2(máy tăng thế). - C3 Phải tăng hoặc giảm số vòng dây của cuộn thứ cấp. 2. Kết luận: SGK-101 + 1 HS đọc kêt luận SGK 2 1 2 1 n n U U = ( U  n) * Lắp đặt máy biến thế ở hai đầu đường dây tải điện - Yêu cầu HS đọc SGK, quan sát H 37.2 -GV thông báo tác dụng của máy ổn áp là do máy có thể tự di chuyển con chạy ở cuộn thứ cấp sao cho U thứ cấp luôn được ổn định. ? Muốn có U cao hàng ngàn vôn trên đường dây tải điện để giảm hao phí điện năng thì phải làm ntn. ? Khi sử dụng U thấp phải làm ntn GV: Chốt lại IV . Lắp đặt máy biến thế ở hai đầu đường dây tải điện - Dùng máy biến thế ở hai đầu đường dây tải điện để tăng U. ở nơi tiêu thụ dùng máy biến thế để hạ hiệu điện thế. Hoạt động 3. Luyện tập ? Hao phí trên đương dây tải điện do nguyên nhân gì? ? Có mấy cách làm giam hao phí điện năng trên đường dây tải điện. ? Cách nào tốt hơn. ? Nêu cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của máy biến thế. ? Nêu cách làm tăng hoặc giảm U ở hai đầu cuộn thứ cấp. ? Đọc phần ghi nhớ SGK và đọc mục có thể em chưa biết. GV: Chốt lại trọng tâm chính của bài như phần ghi nhớ SGK-102 - Yêu cầu HS đọc mục ghi nhớ và mục có thể em chưa biết GV: Khắc sâu trọng tâm bài như phần ghi nhớ Hoạt động 4. Vận dụng - Yêu cầu HS thực hiện C4 và C5.SGK-T99 +C4: vì công suất hao phí tỉ lệ nghịch với bình phương hiệu điện thế nên hiệu điện thế tăng 5 lần thì công suất giảm đi 25 lần + C5: Bắt buộc phải dùng máy thế để giảm công suất hao phí, tiết kiệm - Yêu cầu HS thực hiện C4 .SGK-T102 HS làm việc cá nhân trả lời C4 => Kết quả: U1 = 220V; U2 = 6V; U2/=3V; n1=4000vòng n2 = ? ; n2/ = ? 2 1 2 1 n n U U = → 109 220 4000.6. 1 12 2 == U nU n 54 . 1 1 / 2/ 2/ 2 1 / 2 1 =→= U nU n n n U U n1  109 vòng; n2  54 vòng Vì 1n và 2n không đổi, nếu 2n thay đổi → 2U thay đổi. V. HƯỚNG DẪN CHUẨN BỊ BÀI HỌC TIẾT SAU: - Học kĩ phần ghi nhớ cuối bài, đọc mục có thể em chưa biết. - Làm bài tập: 36.1 đến 36.4(SBT). HD: Bài 36.4: Xét xem máy biến thế ở đầu nhà máy làm nhiệm vụ gì? Đến nơi tiêu thụ làm thế nào để điện áp phù hợp với các dụng cụ tiêu thụ điện - Về nhà tự nghiên cứu bài 39. Tổng kết chương II: Điện từ học. - Tiết sau học bài 40: Hiện tượng khúc xạ ánh sáng