Chuyên đề môn Vật lí lớp 9 Dòng điện xoay chiều, truyền tải điện năng đi xa, máy biến thế

Untitled PHÒNG GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BÌNH XUYÊN TRƯỜNG THCS PHÚ XUÂN *******@******* CHUYÊN ĐỀ DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU, TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG ĐI XA, MÁY BIẾN THẾ MÔN VẬT LÍ 9 Giáo viên HOÀNG THỊ HỒNG HẠNH T[.]

PHÒNG GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BÌNH XUYÊN

TRƯỜNG THCS PHÚ XUÂN

*******@*******

CHUYÊN ĐỀ: DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU,

TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG ĐI XA,

MÁY BIẾN THẾ

MÔN VẬT LÍ 9 Giáo viên:HOÀNG THỊ HỒNG HẠNH

Tổ: KHOA HỌC TỰ NHIÊN

PHÒNG GD-ĐT HUYỆN BÌNH XUYÊN

TRƯỜNG THCS PHÚ XUÂN

CHUYÊN ĐỀ

NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG THI TUYỂN SINH VÀO LỚP 10

MÔN VẬT LÍ

I.Thông tin cơ bản

- Tác giả: Hoàng Thị Hồng Hạnh- Trường THCS Phú Xuân

- Tên chuyên đề:Dòng điện xoay chiều - Truyền tải điện năng đi xa – Máy biến

thế.

- Đối tượng học sinh lớp 9

- Dự kiến số tiết dạy 6 tiết

II Thực trạng

Chất lượng thi tuyển sinh vào 10 của trường THCS Phú Xuân năm học 2020-2021:

(Môn Vật lí năm học 2020-2021 không thi vào 10)

Điểmthi <3(%)

Điểmthi <5(%)

Điểm thi ≥5 theo 100%

hs thi (%)Trường Huyện Tỉnh2019-

III Nội dung chuyên đề:

NỘI DUNG 1: Hiện tượng cảm ứng điện từ, điều kiện xuất hiện dòng điện cảm ứng, dòng điện xoay chiều, máy phát điện xoay chiều, các tác dụng của dòng điện xoay chiều.

1 Hệ thống kiến thức cơ bản

1.1 Hiện tượng cảm ứng điện từ

- Có nhiều cách dùng nam châm để tạo ra dòng điện trong một cuộn dây dẫnkín Dòng điện được tạo ra theo cách đó gọi là dòng điện cảm ứng

- Hiện tượng xuất hiện dòng điện cảm ứng gọi là hiện tượng cảm ứng điệntừ

- Cấu tạo của đi na mô xe đạp gồm 2 bộ phận chính là cuộn dây cuốn quanhlõi sắt non và nam châm

- Hoạt động của đi na mô: khi nam châm trong cuộn dây quay đèn sáng.

1.2.Điều kiện xuất hiện dòng điện cảm ứng trong cuộn dây dẫn kín:

- Điều kiện xuất hiện dòng điện cảm ứng trong cuộn dây dẫn kín là số đườngsức từ xuyên qua tiết diện S của cuộn dây đó biến thiên

1.3 Dòng điện xoay chiều:

- Dòng điện có chiều luân phiên thay đổi gọi là dòng điện xoay chiều

- Dòng điện cảm ứng trong cuộn dây dẫn kín đổi chiều khi số đường sức từxuyên qua tiết diện S của cuộn dây đang tăng mà chuyển sang giảm hoặc ngược lạiđang giảm mà chuyển sang tăng

- Khi cho cuộn dây dẫn kín quay trong từ trường của nam châm hay cho namchâm quay trước cuộn dây dẫn thì trong cuộn dây có thể xuất hiện dòng điện cảmứng xoay chiều

1.4 Máy phát điện xoay chiều:

- Để tạo ra dòng điện xoay chiều người ta dùng máy phát điện xoay chiều

- Một máy phát điện xoay chiều có hai bộ phận chính là nam châm và cuộndây dẫn Một trong hai bộ phận đứng yên gọi là stato, bộ phận còn lại quay gọi làrôto

1.5 Các tác dụng của dòng điện xoay chiều - Đo dòng điện và hiệu điện thế xoay chiều

- Dòng điện xoay chiều có tác dụng nhiệt, quang va từ

- Lực từ đổi chiều khi dòng điện đổi chiều

- Dùng ampe kế hoặc vôn kế xoay chiều có kí hiệu AC (hay ~) để đo các giátrị hiệu dụng của cường độ và hiệu điện thế xoay chiều Khi mắc ampe kế và vôn

kế xoay chiều vào mạch điện xoay chiều không cần phân biệt chốt

2 Phương pháp cơ bản:

2.1 Cách kiểm tra sự xuất hiện của dòng điện cảm ứng trong khung dây dẫn kín

- Sử dụng ampe kế nhạy, điện kế để nhận biết

- Mắc bóng đèn có công suất rất nhỏ vào hai đầu cuộn dây dẫn

- Sử dụng tác dụng từ (dùng nam châm thử) của dòng điện để kiểm tra

2.2 Cách giải thích sự xuất hiện của dòng điện cảm ứng

- Dựa vào điều kiện xuất hiện dòng điện cảm ứng:

+ Khi mạch điện kín hay một phần mạch điện kín chuyển động trong từtrường và cắt các đường sức từ

+ Khi mạch điện kín không chuyển động trong từ trường nhưng từ trườngxuyên qua mạch điện đó là từ trường biến đổi theo thời gian

2.3 Cách xác định chiều của dòng điện cảm ứng.

- Khi số đường sức từ xuyên qua tiết diện S của cuộn dây tăng thì dòng điệncảm ứng trong cuộn dây phải có chiều sao cho đường sức từ của nó sinh ra ngượcvới chiều của đường sức từ ban đầu

- Khi số đường sức từ xuyên qua tiết diện S của cuộn dây giảm thì dòng điệncảm ứng trong cuộn dây phải có chiều sao cho đường sức từ của nó sinh ra cùngvới chiều của đường sức từ ban đầu

2.4 Giải thích các tác dụng của dòng điện xoay chiều:

- Tác dụng nhiệt: Khi có dòng điện xoay chiều chạy qua vật dẫn,nó sẽ làmcho vật dẫn nóng lên

- Tác dụng phát quang: Khi có dòng điện xoay chiều chạy qua vật dẫn (dâytóc bóng đèn), nó sẽ làm cho vật dẫn đó nóng tới nhiệt độ cao rồi phát sáng

- Tác dụng từ: Dòng điện xoay chiều tác dụng lên nam châm, khi dòng điệnđổi chiều thì lực từ tác dụng lên nam châm cũng đổi chiều

* Cách nhận biết dụng cụ đo dòng điện xoay chiều:

- Trên ampe kế có chữ A và kí hiệu dấu “ ͂ ”

- Trên vôn kế có chữ V và kí hiệu dấu “ ͂ ”

* cách đo cường độ dòng điện xoay chiều:

- Lựa chọn ampe kế có giới hạn đo phù hợp với giá trị ước lượng của dòngđiện cần đo

- Điều chỉnh Ampe kế trước khi đo

- Mắc ampe kế nối tiếp vào đoạn mạch cần đo

- Số chỉ trên ampe kế ( của kim chỉ thị) chính là giá trị cường độ dòng điệntrong mạch

* cách đo hiệu điện thế xoay chiều:

- Lựa chọn vôn kế có giới hạn đo phù hợp với giá trị ước lượng của hiệuđiện thế cần đo

- Điều chỉnh vôn kế trước khi đo

- Mắc vôn kế song song vào đoạn mạch cần đo

- Số chỉ trên vôn kế ( của kim chỉ thị) chính là giá trị hiệu điện thế giữa haiđầu đoạn mạch

3 Bài tập minh họa

VD 1: minh họa:Hai ống dây được bố trí như hình vẽ Cuộn dây 1 được nối

với điện kế G, cuộn 2 nối với nguồn Trong những trường hợp nào sau đây kimđiện kế G không bị lệch ?

A Đưa ống dây (2) lại gần ống dây (1).

B Đưa ống dây (2) ra xa ống dây (1)

C Đưa ống dây (1) lại gần ống dây (2)

D Để ống (1) và (2) đứng yên

HD: D

VD 2: Cho một nam châm thẳng và một ống dây kín Làm thế nào để có

dòng điện cảm ứng xuất hiện trong ống dây?

HD

Để làm xuất hiện dòng điện cảm ứng trong ống dây thì ta làm cho nam châm

và ống dây chuyển động tương đối với nhau Có thể là đưa nam châm ra xa rồi lạivào gần cuộn dây hoặc đặt nam châm gần cuộn dây rồi quay thanh nam châm

VD 3: Làm cách nào để có thể đảo chiều dòng điện cảm ứng trong cuộn dây

dẫn kín?

HD

Để đảo chiều dòng điện cảm ứng trong cuộn dây kín thì ta phải làm cho sốđường sức từ qua tiết diện cuộn dây luôn phiên tăng giảm Đang tăng thì chuyểnsang giảm hoặc ngược lại

VD 4: Một đoạn dây dẫn quấn quanh một lõi sắt được mắc vào nguồn điện

xoay chiều và được đặt gần một lá thép Khi đóng khóa K, lá thép dao động đó làtác dụng

A Cơ B Nhiệt C Điện D Từ

HD

Khi đóng khóa K, lá thép dao động đó là tác dụng từ

Đáp án D

VD 5: Điều nào sau đây không đúng khi so sánh tác dụng của dòng điện một

chiều và dòng điện xoay chiều?

A Dòng điện xoay chiều và dòng điện một chiều đều có khả năng trực tiếpnạp điện cho acquy

B Dòng điện xoay chiều và dòng điện một chiều đều tỏa ra nhiệt khi chạyqua một dây dẫn

C Dòng điện xoay chiều và dòng điện một chiều đều có khả năng làm phátquang bóng đèn

D Dòng điện xoay chiều và dòng điện một chiều đều gây ra từ trường

HD

Không thể trực tiếp nạp điện cho ắc quy bằng dòng điện xoay chiều được màphải dùng chỉnh lưu

Đáp án A

4.Bài tập vận dụng

Câu 1: Đinamô ở xe đạp có cấu tạo gồm những bộ phận chính nào?

A Nam châm và cuộn dây dẫn

B Điện tích và cuộn dây dẫn

C Nam châm và điện tích

D Nam châm điện và điện tích

Câu 2: Ta có thể dùng nam châm nào để tạo ra dòng điện?

A Nam châm vĩnh cửu

B Nam châm điện

C Cả nam châm điện và nam châm vĩnh cửu

D Không có loại nam châm nào cả

Câu 3: Cách làm nào dưới đây có thể tạo ra dòng điện cảm ứng?

A Nối hai cực của pin vào hai đầu cuộn dây dẫn

B Nối hai cực của nam châm với hai đầu cuộn dây dẫn

C Đưa một cực của acquy từ ngoài vào trong một cuộn dây dẫn kín

D Đưa một cực của nam châm từ ngoài vào trong một cuộn dây dẫn kín

Câu 4: Hiện tượng nào sau đây không liên quan đến hiện tượng cảm ứng

Câu 5:Cách nào dưới đây không thể tạo ra dòng điện?

A Quay nam châm vĩnh cửu trước ống dây dẫn kín

B Đặt nam châm vĩnh cửu trước ống dây dẫn kín

C Đưa một cực của nam châm từ ngoài vào trong một cuộn dây dẫn kín

D Rút cuộn dây ra xa nam châm vĩnh cửu

Câu 6: Trong hiện tượng cảm ứng điện từ ta nhận biết được điều gì?

A Dòng điện xuất hiện trong cuộn dây dẫn đặt gần nam châm

B Dòng điện xuất hiện trong cuộn dây đặt trong từ trường của nam châm

C Dòng điện xuất hiện khi một cuộn dây dẫn kín quay trong từ trường củanam châm

D Dòng điện xuất hiện trong cuộn dây khi cuộn dây chạm vào nam châm

Câu 7: Cách để tạo ra được dòng điện cảm ứng trong đinamô xe đạp?

A Nối hai đầu của đinamô với hai cực của acquy

B Cho bánh xe cọ xát mạnh vào núm đinamô

C Làm cho nam châm trong đinamô quay trước cuộn dây

D Cho xe đạp chạy nhanh trên đường

Câu 8: Trong hình dưới đây, thanh nam châm chuyển động như thế nào thì

không tạo ra dòng điện cảm ứng trong cuộn dây?

A Chuyển động từ ngoài vào trong ống dây

B Quay quanh trục AB

C Quay quanh trục CD

D Quay quanh trục PQ

Câu 9: Trên hình sau, khi cho khung dây quay quanh trục PQ thì trong

khung dây có xuất hiện dòng điện cảm ứng hay không?

A Có

B Không

C Dòng điện cảm ứng ngày càng tăng

D Xuất hiện sau đó tắt ngay

Câu 10: Dùng những dụng cụ nào sau đây ta có thể làm thí nghiệm cho ta

dòng điện cảm ứng liên tục?

A Một nam châm và một ống dây dẫn kín

B Một nam châm, một ampe kế và một vôn kế

C Một ống dây dẫn kín, một nam châm và một bộ phận làm cho cuộn dâydẫn hoặc nam châm quay liên tục

D Một ống dây dẫn kín, một ampe kế và một bộ phận làm cho cuộn dây dẫnhoặc nam châm quay liên tục

Câu 11: Dòng điện xoay chiều là:

A dòng điện luân phiên đổi chiều

B dòng điện không đổi

C dòng điện có chiều từ trái qua phải

D dòng điện có một chiều cố định

Câu 12: Dòng điện cảm ứng trong cuộn dây dẫn kín đổi chiều khi:

A số đường sức từ xuyên qua tiết diện S của cuộn dây tăng lên

B số đường sức từ xuyên qua tiết diện S của cuộn dây đang tăng mà chuyểnsang giảm hoặc ngược lại đang giảm mà chuyển sang tăng

C số đường sức từ xuyên qua tiết diện S của cuộn dây giảm đi

D số đường sức từ xuyên qua tiết diện S của cuộn dây không thay đổi

Câu 13: Trong máy phát điện xoay chiều, rôto hoạt động như thế nào khi

máy làm việc?

A Luôn đứng yên

B Chuyển động đi lại như con thoi

C Luôn quay tròn quanh một trục theo một chiều

D Luân phiên đổi chiều quay

Câu 14: Máy phát điện xoay chiều biến đổi:

A Cơ năng thành điện năng

B Điện năng thành cơ năng

C Cơ năng thành nhiệt năng

D Nhiệt năng thành cơ năng

Câu 15: Các thiết bị nào sau đây không sử dụng dòng điện xoay chiều?

A Máy thu thanh dùng pin

B Bóng đèn dây tóc mắc vào điện nhà 220V

C Tủ lạnh

D Ấm đun nước

Câu 16: Thiết bị nào sau đây có thể hoạt động tốt đối với dòng điện một

chiều lẫn dòng điện xoay chiều?

A Đèn điện

B Máy sấy tóc

C Tủ lạnh

D Đồng hồ treo tường chạy bằng pin

Câu 17: Đặt một nam châm điện A có dòng điện xoay chiều chạy qua trước

một cuộn dây dẫn kín B Sau khi công tắc K đóng thì trong cuộn dây B có xuấthiện dòng điện cảm ứng Người ta sử dụng tác dụng nào của dòng điện xoay chiều?

A Tác dụng cơ

B Tác dụng nhiệt

C Tác dụng quang

D Tác dụng từ

Câu 18: Trong thí nghiệm như hình sau, hiện tượng gì xảy ra với kim nam

châm khi ta đổi chiều dòng điện chạy vào nam châm điện?

A Kim nam châm vẫn đứng yên

B Kim nam châm quay một góc 900

C Kim nam châm quay góc 3600

D Kim nam châm bị đẩy ra

Câu 19: Trong thí nghiệm như hình sau, hiện tượng gì xảy ra với đinh sắt

khi ta đổi chiều dòng điện chạy vào nam châm điện?

A Đinh sắt vẫn bị hút như trước.

B Đinh sắt quay một góc 900

C Đinh sắt quay ngược lại

D Đinh sắt bị đẩy ra

Câu 20: Đặt một khung dây kín hình chữ nhật ABCD trong từ trường đều

như hình vẽ Nếu từ từ bóp méo khung dây thì có xuất hiện dòng điện cảm ứngkhông? Vì sao?

Câu 3: Cách làm nào có thể tạo ra dòng điện cảm ứng: Đưa một cực của

nam châm từ ngoài vào trong một cuộn dây dẫn kín vì khi đó từ trường của namchâm thay đổi về cường độ và độ lớn đường sức từ tác dụng lên vòng dây dẫn kíntại ra dòng điện cảm ứng trong vòng dây

Đáp án D

Câu 4: Khi số lượng đường sức từ xuyên qua cuộn dây dẫn kín thay đổi

(biến thiên) thì trong cuộn dây sẽ xuất hiện dòng điện cảm ứng Hiện tượng làmxuất hiện dòng điện cảm ứng gọi là hiện tượng cảm ứng điện từ

Đáp án D

Câu 5:

Khi số đường sức từ xuyên qua tiết diện S của cuộn dây biến thiên, trongcuộn dây xuất hiện dòng điện Ngược lại nếu số lượng đường sức từ qua tiết diệndây không đổi thì sẽ không xuất hiện dòng điện cảm ứng

Đáp án C

Câu 11: Dòng điện xoay chiều là dòng điện luân phiên đổi chiều

Đáp án A

Câu 12: Dòng điện cảm ứng trong cuộn dây dẫn kín đổi chiều khi số đường

sức từ xuyên qua tiết diện S của cuộn dây đang tăng mà chuyển sang giảm hoặcngược lại đang giảm mà chuyển sang tăng

Câu 20 : Có xuất hiện dòng điện cảm ứng

Vì khi bóp méo khung dây thì tiết diện khung dây thay đổi dẫn đến số đườngsức từ qua tiết diện khung dây cũng thay đổi và xuất hiện dòng điện cảm ứng

NỘI DUNG2: - Tính công suất hao phí khi truyền tải điện đi xa, cách làm giảm hao phí điện năng, độ giảm thế.

1 Hệ thống kiến thức cơ bản

Truyền tải điện năng đi xa:

- Khi truyền tải điện năng đi xa bằng đường dây dẫn sẽ có một phần điệnnăng hao phí do hiện tượng tỏa nhiệt trên đường dây

- Công suất hao phí do tỏa nhiệt trên đường dây tải điện tỉ lệ nghịch với bìnhphương hiệu điện thế đặt vào hai đầu đường dây

P hp =

Với P là công suất dòng điện cần truyền tải: P = U.I

-Với một công suất điện cần truyền tải P xác định Muốn giảm hao phí trênđường dây truyền tải có hai cách là:

+ Cách 1: Tăng tiết diện dây dẫn

+ Cách 2: Tăng hiệu điện thế giữa hai đầu dây dẫn

Cách tốt nhất là tăng hiệu điện thế đặt vào hai đầu dây

2 Phương pháp cơ bản:

* Cách giải thích sự hao phí điện năng trên đường dây truyền tải điện

- Dựa vào Tác dụng nhiệt của dòng điện; khi dòng điện chạy trong dây dẫn,

nó sẽ làm cho dây dẫn nóng lên, một phần điện năng đã bị hao phí do chuyển hóathành nhiệt năng tỏa ra môi trường xung quanh

* Cách phân tích các biện pháp để làm giảm hao phí điện năng trên đườngdây truyền tải điện

Sử dụng định luật Jun-Lenxơ:

- Nhiệt lượng tỏa ra trên dây dẫn trong thời gian t là: Q = I².R.t

Trong đó : I là cường độ dòng điện chạy trong dây dẫn

R là điện trở của dây dẫn

-Gọi P, U lần lượt là công suất và hiệu điện thế giữa hai đầu dây dẫn tại nhàmáy phát điện thì cường độ dòng điện I= P

U

- Nhiệt lượng tỏa ra dây dẫn trong thời gian t là: Q= R P2

U2

2 2

.R U P

Với P (là công suất của nhà máy) không đổi, muốn giảm Q hao phí thì:+ tăng hiệu điện thế U

+ hoặc giảm điện trở R, mà điện trở R =r Muốn giảm điện trở

R phải tăng tiết diện S, khi tăng tiết diện S sẽ gặp nhiều khó khăn do chi phí lớn

3 Bàì tập minh họa

VD 1: Dựa vào công thức tính công suất hao phí do tỏa nhiệt trong quá trình

truyền tải điện năng, em hãy nêu 2 biện pháp có thể áp dụng để giảm công suất haophí khi truyền tải một công suất điện xác định?

HD: Từ công thức tính công suất hao phí Php = R P

2

U2

Muốn giảm công suất hao phí thì:

- Biện pháp thứ nhất: Tăng hiệu điện thế truyền tải

- Biện pháp thứ hai: giảm điện trở dây dẫn

+ tăng tiết diện dây dẫn,

+ giảm chiều dài (với những khoảng cahs xác định giảm chiều dài là rất khó)+ dùng vật liệu dẫn điện tốt (Các vật liệu thường dùng có )

(Thông thường để giảm điện trở chỉ có khả năng tăng tiết diện dây dẫn)

VD2 : Đường dây tải điện từ nhà máy thủy điện đến nơi tiêu thụ dài 120km.

Dây dẫn được làm bằng đồng, cứ 1km có R = 0,4Ω Người ta đo được cường độdòng điện trên dây dẫn là 200A Tính công suất hao phí trên đường dây?

HD: Điện trở dây dẫn là: 120.0,4 = 48 (Ω)

Công suất hao phí trên đường dây là:

Php = R.I2 = 48.2002 = 1920000 (W)

Đs: 1920000W

VD 3: Người ta cần truyền một công suất điện 100kW dưới một hiệu điện

thế hiệu dụng 5kV đi xa Trong quá trình truyền tải người ta đo được công suất haophí trên đường dây là 10kW Điện trở của dây dẫn là bao nhiêu?

VD 4 : Người ta cần truyền tải điện năng từ nhà máy điện đến khu dân cư.

Ban đầu công suất điện là 100kW, nhưng sau đó do nhu cầu cần sử dụng nên côngsuất điện truyền đi tăng lên thành 200kW Hao phí do trong quá trình truyền tảithay đổi như thế nào?