Đang tải... (xem toàn văn)
Bài mới : Hoạt động 1 : Tìm hiểu công suất của mạch điện xoay chiều Hoạt động của GV Hoạt động của HS Kiến thức cơ bản 2 - Biểu thức tính công suất điện tiêu thụ I.. Biểu thức của công s[r]
(1)Ngày soạn: 29/10/2012 Tiết số: 27 Tuần: 14 Bài 15: CÔNG SUẤT ĐIỆN TIÊU THỤ CỦA MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU HỆ SỐ CÔNG SUẤT I MỤC TIÊU Kiến thức: - Phát biểu đ.nghĩa và thiết lập c.thức công suất trung bình tiêu thụ mạch điện xc - Phát biểu định nghĩa hệ số công suất - Nêu vai trò hệ số công suất mạch điện xoay chiều - Viết công thức hệ số công suất mạch RLC nối tiếp Kĩ năng: Vận dụng kiến thức trên để giảI số bài tập sgk và tương tự… Thái độ: Vui thích môn học, tập trung học tập,… II CHUẨN BỊ Giáo viên: nội dung bài, máy chiếu OverHez, giấy giải bài tập… Học sinh: Ôn lại các kiến thức mạch RLC nối tiếp III HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC Ổn định lớp: Kiểm tra bài cũ: - Nêu tính chất chung mạch điện xoay chiều mắc nối tiếp - Viết công thức tính tổng trở - Viết công thức định luật Ôm cho đoạn mạch xoay chiều có R, L, C mắc nối tiếp - Nêu đặc điểm đoạn mạch có R, L, C nối tiếp xảy tượng cộng hưởng điện Bài : Hoạt động : Tìm hiểu công suất mạch điện xoay chiều Hoạt động GV Hoạt động HS Kiến thức - Biểu thức tính công suất điện tiêu thụ I Công suất mạch điện xoay U P RI UI mạch điện không đổi là gì? chiều R - Xét mạch điện xoay chiều hình Biểu thức công suất vẽ Mạch - Tại thời điểm t, i mạch chạy - Điện áp hai đầu mạch: theo chiều nào đó xem thời điểm u = U cost i t, dòng điện mạch là dòng chiều - Cường độ dòng điện tức thời công suất tiêu thụ mạch thời mạch: ~ điểm t? i = I cos(t+ ) - Giá trị trung bình công suất điện - Công suất tức thời mạch điện chu kì: p = ui xoay chiều: P p UI cos cos(2t ) p = ui = 2UIcostcos(t+ ) cos cos [cos( ) = UI[cos + cos(2t+ )] - Trong đó cos có giá trị nào? - Công suất điện tiêu tụ trung bình cos( )] chu kì: - Còn cos(2 t ) là hàm tuần hoàn t, với chu kì bao nhiêu? P =UIcos (1) - Trong khoảng thời gian T/2 - Nếu thời gian dùng điện t >> T, T, hàm cos(2t + ) luôn có giá - Vì cos không đổi nên thì P là công suất tiêu thụ trị trị tuyệt đối, trái điện trung bình mạch cos cos dấu thời điểm t, t + T/4 thời gian đó (U, I không thay đổi) 2 T 2 T 2T T cos 2 (t ) cos (2t ) ) 4 Chu kì ( cos(2t ) cos(2t ) Vậy cos(2 t ) 0 P = UIcos Hoạt động 2( phút): Tìm hiểu hệ số công suất Điện tiêu thụ mạch điện W=P t (2) (2) Hoạt động GV - Hệ số công suất có giá trị khoảng nào? - Y/c HS hoàn thành C2 - Các thiết bị tiêu thụ điện nhà máy có L i nói chung lệch pha so với u Khi vận hành ổn định P trung bình giữ không đổi Công suất trung bình các nhà máy? - Nếu r là điện trở dây dẫn công suất hao phí trên đường dây tải điện? Hệ số công suất ảnh hưởng nào? Hoạt động HS - Vì || không vượt quá 900 nên cos - Chỉ có L: cos = R cos R 2L - Gồm R nt L: P = UIcos với cos > P I UI cos P2 U cos 2 - Nếu cos nhỏ Php lớn, ảnh hưởng đến sản xuất kinh doanh công ti điện lực Php rI r - Nhà nước quy định: cos 0,85 - Giả sử điện áp hai đầu mạch điện là: u = U cost - Cường độ dòng điện tức thời mạch: i = I cos(t+ ) - Định luật Ôm cho đoạn mạch có biểu thức? - Mặt khác biểu thức tìm ? - Từ đây ta có thể rút b.thức cos? - Có nhận xét gì công suất trung bình tiêu thụ mạch? U I R ( L tan L R ) C U Z C R Z - Bằng công suất toả nhiệt trên R cos Kiến thức II Hệ số công suất Biểu thức hệ số công suất - Từ công thức (1), cos gọi là hệ số công suất Tầm quan trọng hệ số công suất - Các động cơ, máy vận hành ổn đinh, công suất trung bình giữ không đổi và bằng: P = UIcos với cos > P I UI cos P2 Php rI r U cos 2 - Nếu cos nhỏ Php lớn, ảnh hưởng đến sản xuất kinh doanh công ti điện lực Tính hệ số công suất mạch điện R, L, C nối tiếp R cos Z R cos R ( L ) C hay -Công suất trung bình tiêu thụ mạch: U R P UI cos U Z Z U R RI Z IV.CỦNG CỐ: Qua bài này chúng ta cần nắm - Định nghĩa và thiết lập công thức công suất trung bình tiêu thụ mạch điện xoay chiều - Phát biểu định nghĩa hệ số công suất - Vai trò hệ số công suất mạch điện xoay chiều V.DẶN DÒ: - Về nhà học bài và xem trứơc bài - Về nhà làm các bài tập Sgk.và sách bài tập IV RÚT KINH NGHIỆM Ngày soạn: 29/10/2012 Tiết số: 28 Tuần: 14 I MỤC TIÊU Kiến thức: TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG MÁY BIẾN ÁP (3) - Viết biểu thức điện hao phí trên đường dây tải điện, từ đó suy giải pháp giảm điện hao phí trên đường dây tải điện, đó tăng áp là biện pháp triệt để và hiệu - Phát biểu định nghĩa, nêu cấu tạo và nguyên tắc làm việc máy biến áp - Viết hệ thức điện áp cuộn thứ cấp và cuộn sơ cấp máy biến áp - Viết biểu thức I cuộn thứ cấp và cuộn sơ cấp máy biến áp Kĩ năng: : Vận dụng kiến thức trên để giảI số bài tập sgk và tương tự… Thái độ: Vui thích môn học, tập trung học tập,… II CHUẨN BỊ Giáo viên: Thí nghiệm tìm các tính chất, hệ thức máy biến áp (loại dùng cho HS) Học sinh: Ôn lại suất điện động cảm ứng, vật liệu từ III HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC Hoạt động : Kiểm tra bài cũ: * Viết công thức tính công suất tiêu thụ trên đoạn mạch RLC mắc nối tiếp? Giải thích các đại lượng, đơn vị? Hoạt động : Tìm hiểu bài toán truyền tải điện xa Hoạt động GV Hoạt động HS Kiến thức - Người ta sử dụng điện khắp - HS ghi nhận nhu cầu I Bài toán truyền tải điện nơi, sản xuất điện trên quy việc truyền tải điện xa xa mô lớn, vài địa điểm - Công suất phát từ nhà máy: - Điện phải tiêu thụ sản Pphát = UphátI xuất Vì luôn luôn có nhu cầu truyển đó I là cường độ dòng điện tải điện với số lượng lớn, xa tới hiệu dụng trên đường dây hàng trăm, hàng nghìn kilômet - Công suất hao phí toả nhiệt - Công suất phát điện nhà máy? trên đường dây: - Gọi điện trở trên dây là R công suất hao Pphát = UphátI Pphá R t 2 P RI R Pphá hp t 2 phí toả nhiệt trên đường dây? Pphát Uphát U phá R 2 t P RI R P - Pphát hoàn toàn xác định muốn giảm hp phát 2 U phát Uphát Muốn giảm Php ta phải giảm R Php ta phải làm gì? (không thực tế) tăng Uphát (tiết kiệm lượng điện) (hiệu quả) - Tại muốn giảm R, lại phải tăng S và - Giảm R (không thực tế) tăng khối lượng đồng? tăng Uphát (tăng Uphát 10 Muốn giải bài toán truyền tải lần thì Php giảm 100 lần) có điện xa ta cần phải làm gì? hiệu rõ rệt - Kết luận: * Các nhà máy thủy điện ít tốn kém l Trong quá trình truyền tải điện R các nhà máy nhiệt điện vì nguồn tài S Vì năng, phải sử dụng thiết nguyên dồi dào và ít tốn kém nhiên liệu bị biến đổi điện áp Nhưng vào mùa khô các thác bị cạn kiệt - Lúc “đưa” điện lên đường dây truyền tải tăng nước nên các nhà máy thủy điện hạn chế nên tất chúng ta phải sử dụng điện áp Tới nơi tiêu thụ điện phải thật tiết kiệm, tránh lãng phí… giảm điện áp Hoạt động ( phút): Tìm hiểu máy biến áp Hoạt động GV Hoạt động HS - Máy biến áp là thiết bị dùng để làm - Biến đổi điện áp (xoay gì? chiều) - Y/c HS đọc Sgk để tìm hiểu cấu tạo - HS đọc Sgk và nêu cấu tạo máy biến áp máy biến áp - Bộ phận chính là khung sắt non có pha silic gọi là lõi biến áp, cùng với hai cuộn dây có điện trở nhỏ và độ tự cảm quấn trên hai cạnh đối diện khung - Cuộn D1 có N1 vòng nối với nguồn phát điện cuộn sơ cấp - Lõi biến áp gồm nhiều lá sắt mỏng ghép cách điện với để tránh dòng Fucô và tăng cường từ thông qua mạch Kiến thức II Máy biến áp - Là thiết bị có khả biến đổi điện áp (xoay chiều) Cấu tạo và nguyên tắc máy biến áp * Cấu tạo: (Sgk) (4) - Cuộn D2 có N2 vòng nối sở tiêu thụ điện cuộn thứ cấp - Nguồn phát tạo điện áp xoay chiều tần số f hai đầu cuộn sơ cấp có tượng gì mạch? - Do cấu tạo đường sức từ dòng sơ cấp gây qua cuộn thứ cấp, nói cách khác từ thông qua vòng dây hai cuộn là Từ thông qua cuộn sơ cấp và thứ cấp có biểu thức nào? - Từ thông qua cuộn thứ cấp biến thiên tuần hoàn có tượng gì xảy cuộn thứ cấp? - Ở hai đầu cuộn thứ cấp có điện áp biến thiên tuần hoàn với tần số góc mạch thứ cấp kín I biến thiên tuần hoàn với tần số f Tóm lại, nguyên tắc hoạt động máy biến áp là gì? - Số vòng dây hai cuộn phải khác nhau, tuỳ thuộc nhiệm vụ máy mà có thể N1 > N2 ngược lại - Dòng điện xoay chiều cuộn sơ cấp gây biến thiên từ thông hai cuộn 1 = N10 2 = N20 - Theo định luật cảm ứng điện từ, cuộn thứ cấp xuất suất điện động cảm ứng - Dựa vào tượng cảm ứng điện từ Hoạt động ( phút): Khảo sát thực nghiệm máy biến áp Hoạt động GV Hoạt động HS - Giới thiệu máy biến áp và vẽ sơ đồ - HS cùng tiến hành thực khảo sát nghiệm và ghi nhận các kết - Thí nghiệm 1, ta khảo sát xem - HS ghi các kết từ thực trongA2chế độ không tải tiêu thụ điện nghiệm, xử lí số liệu và nêu K trên máy biến áp nào, và các nhận xét mối V2 liên hệRgiữa điện áp đặt vào và số vòng dây trên cuộn dựa vào các số liệu đo trên các dụng cụ đo N2 U2 U2 N U U1 - Nếu > nào? > U2 > U1: điện áp lấy lớn điện áp đưa vào - Khi mạch thứ cấp ngắt (I2 = 0), - I1 nhỏ (I1 0) chứng tỏ ta thay đổi U1 I1 thay đổi máy biến áp không nào? tiêu thụ điện - Thí nghiệm 1: Khoá K đóng (chế độ có tải) Trong thí nghiệm này ta - Khi I2 thì I1 tự động tăng khảo sát để xem các giá trị I, U, lên theo I2 N các cuộn dây liên hệ với * Nguyên tắc hoạt động - Đặt điện áp xoay chiều tần số f hai đầu cuộn sơ cấp Nó gây biến thiên từ thông hai cuộn - Gọi từ thông này là: 0 = mcost - Từ thông qua cuộn sơ cấp và thứ cấp: 1 = N1mcost 2 = N2mcost - Trong cuộn thứ cấp xuất suất điện động cảm ứng e2: d e2 N 2 m sin t dt - Vậy, nguyên tắc hoạt động máy biến áp dựa vào tượng cảm ứng điện từ Kiến thức Khảo sát thực nghiệm máy biến áp a Thí ghiệm 1: Khoá K ngắt (chế độ không tải) I2 = N2 U2 N U - Hai tỉ số và luôn nhau: N U2 N1 U1 - Nếu N2 N1 N2 N1 > 1: máy tăng áp - Nếu < 1: máy hạ áp - Khi máy biến áp chế độ không tải, thì nó không tiêu thụ điện b Thí ghiệm 2: Khoá K đóng (chế độ có tải) - Khi I2 thì I1 tự động tăng lên theo I2 U I1 N U1 I N1 (5) nào? - I2 không vượt quá giá trị chuẩn để không quá nóng toả nhiệt (thường không quá 55oC) máy biến áp làm việc bình thường - Trong hệ thức bên là gần đúng với sai số 10% - Theo định nghĩa, hiệu suất máy biến áp là tỉ số (tính %): - HS ghi nhận định nghĩa công suất tiêu thụ mạch thứ cấp công suất đưa vào mạch sơ cấp - Y/c HS nghiên cứu Sgk và trình bày tổn hao điện máy - HS trình bày các nguyên biến áp gồm nguyên nhân nào? nhân - Với các máy làm việc bình thường (H > 98%), có thể viết: U2I2 = U1I1 công suất biểu kiến cuộn thứ cấp xấp xỉ công suất biểu kiến cuộn sơ cấp Đơn vị (V.A) Hoạt động ( phút): Tìm hiểu ứng dụng máy biến áp Hoạt động GV Hoạt động HS - Y/c HS nêu các ứng dụng máy - HS nghiên cứu Sgk và biến áp hiểu biết mình để nêu các ứng dụng - Kết luận: (Sgk) Hiệu suất máy biến áp - Định nghĩa: (Sgk) - Sự tổn hao điện máy biến áp gồm có: + Nhiệt lượng Jun các cuộn dây + Nhiệt lượng Jun sinh dòng điện Fu-cô + Toả nhiệt tượng từ trễ Kiến thức III Ứng dụng máy biến áp Truyền tải điện Nấu chảy kim loại, hàn điện Hoạt động ( phút): Giao nhiệm vụ nhà Hoạt động GV Hoạt động HS - Nêu câu hỏi và bài tập nhà - Ghi câu hỏi và bài tập - Yêu cầu: HS chuẩn bị bài sau nhà - Ghi chuẩn bị cho bài sau Kiến thức IV RÚT KINH NGHIỆM +Ngày soạn:29/10/2012 Tiết số: 29 Tuần: 14 BÀI TẬP IMỤC TIÊU kiến thức: Ôn tập, củng cố kiến thức mạch điện xoay chiều và truyền tải điện năng, máy biến áp Kĩ năng: Vận dụng các kiến thức trên để giải bài tập sgk và các bài tập tương tự Thái độ: Trung thực, tập trung giải bài tập IICHUẨN BỊ: Giáo viên: Bài giải các bài tập, các bài tập giấy trong, máy chiue61 OverHez,… Học sinh: Bài giải các bài tập sgk, nháp, máy tính, IIICÁC BƯỚC LÊN LỚP: Ổn định lớp: Kiểm tra sĩ số, vệ sinh, đồng phục, Kiểm tra bài cũ: (6) Viết công thức tính công suất tiêu thụ trên đoạn mạch xoay chiều RLC mắc nt? Giải thích các đại lượng, đơn vị? Viết công thức liên hệ điện áp hiệu dụng, số vòng dây, cường độ hiệu dung cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp? Giải thích? Giảng bài mới: Hoạt động thầy và trò Nội dung HS đọc, tóm tắt và đổi đơn vị? Bài tập 4/85 sgk: Ta có: ZL = = π fL R= 10 Ω ZC = = ZL= Ω Tìm fx = ? để cos ϕ = π fC ZC= Ω 2 => π f LC= (1) f Để cộng hưởng thì π f 2x LC=1 (2) Chủ yếu cho hs so sánh f và fx cựa vào điều (1) f ⇔ = ⇒ f = f x >f x kiện đã cho và điều kiện cộng hưởng (2) f x √3 Bài tập 5,6/85 sgk a) Công suất tiêu thụ cuộn sơ cấp và cuộn thứ HS đọc, tóm tắt và đổi đơn vị? câp là: U I I2= 30A a) P1 = ? P2 = ? = ⇒ P1=P2=U I = 6600 (w) U I1 U2= 220v b) I1= ? U1= Kv = 5000v b) I1 = ? Cường độ hiệu dụng cuộn sơ cấp: U I2 U2 = ⇒ I =I Ta có: Cường độ hiệu dụng cuộn sơ cấp tính U I1 U1 nào? P 6600 I= = =1 , 32(A ) P1= U1I1= P2= U2I1 U 5000 => I1 = ? Củng cố: - Học sinh xem lại các bài tập - Làm thêm số bài tập cùng dạng sách bài tập Hướng dẫn, dặn dò: - Học sinh tìm hiểu bài máy phát điện xoay chiều - Ôn tập chuẩn bị kiểm tra tiết IVRÚTKINH NGHIỆM: Tổ trưởng kí duyệt 29/10/2012 HOANG ĐỨC DƯỠNG (7)