Bài giảng Vật lí Lớp 12 - Bài 16: Truyền tải điện năng. Máy biến áp - Nguyễn Đức Thuận

CHÀO MỪNG QUÝ THẦY GIÁO,CÔ GIÁO 
 VỀ DỰ TIẾT HỌC HÔM NAY 
Giáo viên : Nguyễn Đức Thuận 
Đơn vi: Trường THPT C Bình Lục 
VỚI LỚP 12A7 
KIỂM TRA BÀI CŨ 
Câu 1: 
	 Tìm đáp án sai : 
Câu 2: 
	 Điện trở của một dây dẫn kim loại thẳng tiết diện đều phụ thuộc 
	 vào những yếu tố nào ? 
ĐÁP ÁN: 
Phụ thuộc vào : 
 D. Trong mạch kín luôn tồn tại suất điện động cảm ứng . 
 C. Độ lớn của suất điện động cảm ứng xuất hiện trong mạch kín tỉ lệ với tốc độ biến thiên từ thông qua nó 
 B. Suất điện động cảm ứng có giá trị cho bởi : 
A . Khi từ thông qua mạch kín biến thiên thì trong mạch đó suất hiện suất điện động cảm ứng và do đó tạo ra dòng điên cảm ứng . 
Tại sao điện năng lại phải truyền tải đi xa ? 
Tiết 27-Bài16: TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG . MÁY BIẾN ÁP 
NỘI DUNG 
 I. BÀI TOÁN VỀ TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG ĐI XA 
II. MÁY BIẾN ÁP 
III. ỨNG DỤNG CỦA MÁY BIẾN ÁP 
Tiết 27-Bài16: TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG . MÁY BIẾN ÁP 
I. BÀI TOÁN TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG ĐI XA. 
Hình 16.1 
Sơ đồ truyền tải điện 
Công suất phát từ nhà máy là : 
P phát = U phát .I 
Trong đó : U phát là điện áp hiệu dụng nơi phát . 
	 I là dòng điện hiệu dụng trên đường dây . 
Điện trở tổng cộng trên đường dây truyền tải trên sơ đồ bằng bao nhiêu ? 
Áp dụng định luật Jun – Lenxơ để xác định công suất hao phí trên đường dây ? 
1. Công suất hao phí 
NHÀ 
 MÁY 
 ĐIỆN 
TIÊU 
THỤ 
r/2 
r/2 
U 
Tiết 27-Bài16: TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG . MÁY BIẾN ÁP 
I. BÀI TOÁN TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG ĐI XA. 
Với P phát hoàn toàn xác định 
Để giảm sự hao phí , ta có thể thực hiện bằng các cách nào ? 
2. Các cách để giảm công suất hao phí 
* Giảm điện trở r của dây dẫn 
? Giảm r bằng cách nào ? 
* Tăng điện áp nơi phát 
? Khi tăng điện áp ở máy phát lên 9 lần thì hao phí trên 
đường dây giảm được bao nhiêu lần ? 
Vậy muốn giải quyết bài toán truyền tải điện đi xa thì biện pháp tối ưu nhất là gì ? 
Tiết 27-Bài16: TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG . MÁY BIẾN ÁP 
I. BÀI TOÁN TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG ĐI XA. 
 1. Công suất hao phí 
2. Các cách để giảm công suất hao phí 
* Giảm điện trở r của dây dẫn 
* Tăng điện áp nơi phát 
3. Kết luận 
Trong quá trình truyền tải điện năng phải sử dụng những thiết bị 
 biến đổi điện áp . 
Tiết 27-Bài16: TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG . MÁY BIẾN ÁP 
II. MÁY BIẾN ÁP 
Hãy quan sát hình ảnh một số MBA và phân loại chúng ? 
Định nghĩa : Là thiết bị có khả năng biến đổi điện áp của dòng 
 điện xoay chiều ( mà vẫn giữ nguyên tần số của dòng điện ) 
Moät soá hình aûnh veà maùy bieán áp 3 pha 
Moät soá hình aûnh veà maùy bieán áp 1 pha 
Tiết 27-Bài16: TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG . MÁY BIẾN ÁP 
II. MÁY BIẾN ÁP 
1. Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của máy biến áp 
Từ hình 16.2, tìm hiểu cấu tạo của máy biến áp làm thí nghiệm ? 
Kí hiệu MBA 
U 1 
U 2 
N2 
N1 
Hình 16.2 
a. Cấu tạo : 
(SGK trang 87) 
b. Nguyên tắc hoạt động : 
Lõi biến áp 
Cuộn sơ cấp 
Cuộn thứ cấp 
 
Hãy quan sát khi MBA lí tưởng làm việc . 
Tiết 27-Bài16: TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG . MÁY BIẾN ÁP 
II. MÁY BIẾN ÁP 
1. Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của máy biến áp 
b. Nguyên tắc hoạt động : 
- Từ thông qua mỗi vòng dây của cuộn sơ cấp và thứ cấp là như nhau : 
  =  0 cos  t 
Từ đó tìm biểu thức từ thông qua cuộn sơ cấp và thứ cấp ? 
- Từ thông qua cuộn sơ cấp và thứ cấp : 
 1 = N 1  0 cos  t 
 2 = N 2  0 cos  t 
Suất điện động cảm ứng trong cuộn thứ cấp : 
* Nguyên tắc hoạt động của máy biến áp dựa vào hiện tượng 
cảm ứng điện từ 
? Tại sao các điện áp ở 2 cuộn sơ cấp và thứ cấp có cùng tần số ? 
Vậy MBA hoạt động dựa trên hiện tượng Vật lí nào ? 
a. Cấu tạo:(SGK trang 87) 
Tiết 27-Bài16: TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG . MÁY BIẾN ÁP 
II. MÁY BIẾN ÁP 
2 . Khảo sát thực nghiệm một máy biến áp 
R 
K 
~ 
V 1 
V 2 
A 1 
A 2 
a. Thí nghiệm 1 : Trường hợp mạch thứ cấp hở I 2 = 0 (chế độ không tải ) 
Hãy quan sát thí nghiệm rồi đọc số chỉ của V 1 và V 2 
Thay đổi số vòng N 1 , N 2 đo các điện áp U 1 và U 2 ta được kết quả 
sơ đồ thí nghiệm H16.4 
N 1 
N 2 
U 1 
U 2 
N 2 
N 1 
U 2 
U 1 
200 
400 
400 
200 
200 
200 
400 
400 
6,1 
1 
1 
 2 
11,7 
1 
1 
2 
6,1 
5,8 
Tiết 27-Bài16: TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG . MÁY BIẾN ÁP 
Từ các kết quả thí nghiệm ta rút ra kết luận về tỉ số giữa điện áp và số 
vòng dây của MBA lý tưởng 
Hai tỉ số N 2 /N 1 và U 2 /U 1 luôn bằng nhau 
6,2 
3,0 
6,1 
5,8 
Chú ý : sai số khi làm thí nghiêm nhỏ hơn 10 phần trăm 
Khảo sát đặc tính của MBA ( không tải ) 
1/2 
1/2 
Tiết 27-Bài16: TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG . MÁY BIẾN ÁP 
II. MÁY BIẾN ÁP 
Từ thực nghiệm và bảng kết quả phép đo MBA lí tưởng trong SGK hãy rút ra kết luận ? 
Kết luận : 
Khi một máy biến áp làm việc trong điều kiện lí tưởng : 
Tỉ số các điện áp hiệu dụng ở hai đầu cuộn thứ cấp và cuộn sơ cấp luôn luôn bằng tỉ số vòng dây của hai cuộn đó 
* Nếu N 2 /N 1 > 1: 
* Nếu N 2 /N 1 < 1: 
Khi một máy biến áp ở chế độ không tải , thì nó hầu như không tiêu thụ điện năng . 
Khi mạch thứ cấp hở ta thấy I 1 << . Khi đó MBA có tiêu thụ điện năng không ? 
Máy tăng áp 
Máy hạ áp 
1. Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của máy biến áp 
 2. Khảo sát thực nghiệm một máy biến áp 
a. Thí nghiệm 1 : Trường hợp mạch thứ cấp hở I 2 = 0 (chế độ không tải ) 
Tiết 27-Bài16: TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG . MÁY BIẾN ÁP 
II. MÁY BIẾN ÁP 
b. Thí nghiệm 2: khóa K đóng ( mạch có tải I 2 khác 0) 
R 
K 
~ 
V 1 
V 2 
A 1 
A 2 
Sô đồ mạch điện 
Hãy quan sát thí nghiệm rồi cho biết số chỉ của các vôn kế và am pe kế ? 
Khi ở chế độ có tải thì giá trị của I” 1 thế nào so với I 1 ở chế độ không tải ? 
Khi I 2 khác 0 thì I 1 cũng tự động tăng lên theo I 2 
Nêú I 2 tăng mãi có ảnh hưởng gì đến MBA không ? 
Dòng điện I 2 < I C để MBA làm việc bình thường 
1. Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của máy biến áp 
 2. Khảo sát thực nghiệm một máy biến áp 
N 1 
N 2 
I 1 
 I 2 
N 2 
N 1 
I 1 
I 2 
200 
400 
400 
200 
200 
200 
400 
400 
1,02 
1 
1 
 2 
0,48 
1 
1 
2 
0,52 
0,55 
Tiết 27-Bài16: TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG . MÁY BIẾN ÁP 
1,00 
0,47 
0,32 
0,29 
Chú ý : sai số khi làm thí nghiêm nhỏ hơn 10 phần trăm 
Khảo sát đặc tính của MBA ( có tải ) 
1/2 
1/2 
? Nếu MBA là lí tưởng thì điện áp,dòng điện và số vòng dây trong 
các cuộn liên hệ vơi nhau thế nào ? 
Tiết 27-Bài16: TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG . MÁY BIẾN ÁP 
II. MÁY BIẾN ÁP 
Từ rất nhiều thí nghiệm : 
Với MBA làm việc trong điều kiện lí tưởng kết quả thu được là : 
Từ những kết quả thu được hãy đưa ra những kết luận về một MBA lí tưởng khi hoạt động ? 
Kết luận : Khi một máy biến áp làm việc trong điều kiện lí tưởng : 
Tỉ số điện áp hiệu dụng ở cuộn thứ cấp và sơ cấp bằng tỉ số các 
vòng đây ở hai cuộn đó . 
Tỉ số các cường độ hiệu dụng ỏ mạch thứ cấp và mạch sơ cấp 
bằng nghịch đảo tỉ số các vòng dây ở hai cuộn đó . 
Tiết 27-Bài16: TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG . MÁY BIẾN ÁP 
III. ỨNG DỤNG CỦA MÁY BIẾN ÁP 
1.-Truyền tải điện năng : 
Máy phát điện => máy tăng áp => đường dây cao áp => máy hạ áp => nơi tiêu thụ 
Giải thích sơ đồ truyền tải điện năng ở bên ? 
Tiết 27-Bài16: TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG . MÁY BIẾN ÁP 
2.-Nấu chảy kim loại , hàn điện : 
III. ỨNG DỤNG CỦA MÁY BIẾN ÁP 
Giải thích máy hàn điện theo nguyên tắc MBA ở hình bên ? 
Máy hàn có N2 I2 >> I1 => nhiệt độ ở mối hàn rất cao => nóng chảy kim loại . 
Ngoài việc truyền tải điện năng MBA còn được sử dụng trong kĩ thuật hàn . 
N ấu chảy kim loại theo nguyên tắc biến áp . 
Phương pháp này sẽ ít bị ô nhiễm môi trường hơn so với các phương pháp truyền thống 
KIẾN THỨC CẦN GHI NHỚ 
I. BÀI TOÁN TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG ĐI XA. 
Biểu thức tính công suất hao phí khi truyềntải 
II. MÁY BIẾN ÁP 
1. Định nghĩa 
2. Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của máy biến áp 
3. Công thức của MBA 
* Giảm công suất hao phí bằng cách : 
 Giảm r 
 Tăng điện áp trước khi truyền tải . ( cách này là hiệu quả nhất ) 
 Bài tập 
Câu 1: Nhận xét nào sau đây không đúng khi nói về máy biến áp . 	 Máy biến áp có thể : 
A. Tăng điện áp . 
B. Giảm điện áp . 
C. Thay đổi tần số dòng điện . 
D. Biến đổi cường độ dòng điện . 
Câu 2: Hiện nay người ta thường dùng cách nào để làm giảm hao phí 
	 khi truyền tải điện năng 
A. Tăng tiết diện dây dẫn dùng để truyền tải .	 
B. Xây dựng nhà máy điện gần nơi tiêu thụ . 
C. Làm dây dẫn bằng vật liệu siêu dẫn . 
D. Tăng điện áp trước khi truyền tải điện năng đi xa . 
 Bài tập 
Câu 3: Một máy biến áp lí tưởng . Phát biểu nào sau đây sai : 
A. Nếu N1>N2 : là máy hạ thế 
B. Nếu N1<N2 : là máy hạ thế 
C. Có thể làm thay đổi cường độ dòng điện 
D. Không làm thay đổi tần số dòng điện 
Câu 4: Trong quá trình truyền tải điện năng . Nếu tăng điện áp lên 
100 lần trước khi truyền tải thì công suất hao phí trên đường dây : 
A. tăng 100 lần 
B. giảm 100 lần 
C. tăng 10000 lần 
D. giảm 10000 lần . 
 Bài tập 
Câu 5: Một máy biến áp lí tưởng có N 1 = 4000 vòng , N 2 = 2000 	 vòng . Điện áp giữa hai đầu cuộn sơ cấp là 110V. Điện áp ở 	 mạch thứ cấp . 
A. 50V 
B. 60V 
C. 65V 
D. 55V 
XIN CHÀO TẠM BIỆT 
Bài học kết thúc! 
XIN CHÂN THÀNH CẢM ƠN