Giáo án vật lý - Tiết 28:máy biến thế –sự truyền tải điện năng

TIẾT 28: MÁY BIẾN THẾ – SỰ TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG I. Mục đích yêu cầu: - Nắm được nguyên tắc hoạt động và cấu tạo của máy biến thế, sự bảo toàn điện năng qua máy biến thế, công dụng và lợi ích của máy biến thế. - Nắm được sự biến đổi hiệu điện thế và cường độ dòng điện qua máy biến thế. - Hiểu những nguyên tắc chung của sự truyền tải điện năng. * Trọng tâm: Toàn bài * Phương pháp: Pháp vấn, diễn giảng II. Chuẩn bị: GV: - Mô hình của máy biến thế - Tranh vẽ: H3.28 Hs: Xem Sgk. III. Tiến hành lên lớp: A. Ổn định: B. Kiểm tra: 1. Trình bày nguyên tắc hoạt động của động cơ không đồng bộ? 2. Trình bày sự tạo thành từ trường quay trong dòng điện 3 pha. C. Bài mới. PHƯƠNG PHÁP NỘI DUNG I. * GV nêu Cấu tạo của máy I. Máy biến thế biến thế - Cuộn (1): cuộn nối với nguồn gọi là cuộn sơ cấp, có số vòng N1. - Cuộn (2): cuộn thứ cấp, nối với tải tiêu thụ và gọi là cuộn thứ cấp có số vòng N2. * Ký hiệu máy biến thế trong mạch điện. Máy biến thế là một thiết bị dùng để thay đổi hiệu điện thế và cường độ của dòng điện xoay chiều. 1. Nguyên tắc: Dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ. 2. Cấu tạo: Là một lõi thép có dạng hình khung, gồm nhiều lá thép mỏng ghép cách điện với nhau. Lồng vào lõi thép là 2 cuộn dây có điện trở rất nhỏ, một cuộn được nối vào nguồn điện xoay chiều gọi là cuộn sơ cấp, một cuộn nối vào tải tiêu thụ gọi là cuộn thứ cấp. 3. Hoạt động: Khi cuộn sơ cấp có dòng điện xoay chiều thì lõi thép bị nhiễm từ biến thiên điều hòa  từ thông qua cuộn thứ cấp sẽ bị biến thiên điều hòa  trên cuộn thứ cấp xuất hiện suất điện động biến thiên điều hòa cùng tần số với dòng điện sơ cấp. II. Sự biến đổi hiệu điện thế và cường độ dòng điện qua máy biến thế: Gọi N1 là số vòng ở cuộn sơ cấp Gọi N2 là số vòng ở cuộn thứ cấp Hs cho biết: - Ở cuộn sơ có N1 vòng => e1 = ? - Ở cuộn thứ có N1 vòng => e2 = ? Nếu r ở đầu mỗi cuộn dây là nhỏ, r  0 thì tỉ số ? 2 1  u u Thay giá trị tức thời bằng giá trị hiệu dụng thì ? 2 1  u u Xét và so sánh; nếu: N1 > N2 => U1? U2 => máy gì? N1 U1? U2 => máy gì? Nếu sự hao phí điện năng qua máy thì công suất cung cấp P1 = U1I1 như thế nào so với công suất tiêu thụ P2 = U2I2? Khi có dòng điện xoay chiều vào cuộn sơ cấp  từ thông qua cuộn dây biến thiên => suất điện động cảm ứng xuất hiện trên mỗi vòng của hai cuộn dây là: t e0    Suất điện động tức thời ở cuộn sơ cấp là e1 = N1e0 Suất điện động tức thời ở cuộn sơ cấp là e2 = N2e0 Nếu điện trở ở cuộn sơ cấp rất nhỏ u1 = e1 Và khi mạch thứ cấp điện trở là u2 = e2 => 2 1 2 1 2 1 N N e e u u  Vì suất điện động và hiệu điện thế ở hai đầu mỗi cuộn dây biến thiên điều hòa cùng tần số, cùng pha nên có thể thay các giá trị tức thời bằng những giá trị hiệu dụng, vậy: 2 1 2 1 N N u u  Nếu: N1 > N2 => U1? U2 => máy hạ thế N1 U1? U2 => máy tăng thế. Nếu sự hao phí của dòng điện Phucô trong lõi và sự tỏa nhiệt trên các cuộn dây là không đáng kể => điện năng qua máy được bảo toàn, nghĩa là công suất cung => 2 1 I I =? => Kết luận ? cấp bằng công suất tiêu thụ. 1 2 1 2 2 1 2211 N N U U I I IUIU  Vậy: Máy biến thế làm hiệu điện thế tăng lên bao nhiêu lần thì dòng điện sẽ giảm đi bấy nhiêu lần và ngược lại. Hs cho biết công suất do: + Tỏa nhiệt P = ? + Nguồn cung cấp P = ? III. Sự truyền tải điện năng: Điện năng từ nhà máy đến nơi tiêu thụ luôn bị hao phí bởi sự tỏa nhiệt trên dây dẫn. Gọi P là công suất hao phí do tỏa nhiệt: P = RI2 Với P là công suất của nguồn điện. P = UI => U PI  , thay vào P ta có: 22 U RPP  Để giảm công suất hao phí trên P, ta có: + Giảm R ( S lR  ) => ta phải tăng S tức là tăng khối lượng dây dẫn => không kinh tế => không thực hiện được. + Tăng U: thực hiện dễ dàng nhờ máy tăng thế. Đường dây càng dài thì hiệu điện thế càng cao gọi là đường dây cao thế, đường dây siêu cao thế. D. Củng cố: Nhắc lại nguyên tắc cấu tạo và hoạt động của máy biến thế. Sự truyền tải điện năng. E. Dặn dò: - BTVN: bài 4 Sgk trang 78. - Xem bài “Cách tạo ra dòng một chiều”