Giáo án môn Vật lý 9 - Tiết 41: Truyền tải điện năng đi xa

Tiết 41 Bài 36: truyền tảI điện năng đI xa
Ngày soạn: 20/01/2013
Ngày dạy: 24/01/2013 - Lớp 9A- Trường THCS Diễn Thành -Diễn Chõu- Nghệ an
Người thực hiện: Doón Thị Liờn – Giỏo viờn trường THCS Nghi Hương - Cửa lũ.
I - Mục tiêu: 
1. Kiến thức:
 - Lập được công thức tính điện năng hao phí do toả nhiệt trên đường dây tải điện.
 - Nêu được 2 cách làm giảm hao phí trên đường đây tải điện và lý do vì sao chọn cách tăng hiệu điện thế ở hai đầu đường dây.
2. Kĩ năng: Phân tích, tổng hợp, rút ra kết luận.
3. Thái độ: Ham học hỏi, hợp tác trong nhóm
II - Chuẩn bị: 
* Mỗi HS: ôn lại công thức về công suất của dòng điện và công suất toả nhiệt của dòng điện. Phiếu học tập 
Công suất của dòng điện: ...............................
Công suất tỏa nhiệt (hao phí) của dòng điện trên dây dẫn điện trở R:....................... 
=> ..........................
* Cho mỗi nhóm HS: Phiếu học tập. Trả lời các câu hỏi sau:
 C 2. Muốn giảm điện trở của dây dẫn (R= ) thì kích thước dây dẫn như thế nào? Giảm công suất hao phí bằng cách giảm điện trở của dây tải điện thì có gì bất lợi?
................................................................................................................................................................................................................................................................................................
 C3. Tăng hiệu điện thế ở 2 đầu đường dây thì có lợi gì? Muốn vậy, chúng ta phải giải quyết vấn đề gì?
................................................................................................................................................................................................................................................................................................
* Cho cả lớp: Máy chiếu, bài soạn trình chiếu.
 III - Tổ chức hoạt động dạy học:
ổn định tổ chức, kiểm tra sĩ số học sinh.
Các hoạt động của GV và HS
trợ giúp của Giáo viên 
hoạt động của Học sinh
Hoạt động 1: Kiểm tra bài cũ- Tổ chức tình huống học tập (10ph)
1. Kiểm tra: Chiếu slides 2
Hỏi 1: Dũng điện xoay chiều cú cỏc tỏc dụng gỡ ?
Hỏi 2: Hóy viết cỏc cụng thức tớnh cụng suất điện và nờu tờn cỏc đại lượng cú mặt trong cụng thức?
Yêu cầu học sinh nhận xét các câu trả lời và cho điểm.
2. Đvđ: Trong cuộc sống nhu cầu về tiêu thụ điện năng ngày càng lớn. 
*Hỏi: Điện năng chỳng ta sử dụng được lấy từ đõu? Đó là dòng điện gì?
Các nhà máy điện (thủy điện, nhiệt điện, điện gió, điện nguyên tử..) thường ở xa trung tâm, nơi có nhu cầu lớn về điện. Điện năng sản xuất ra phải được tiêu thụ ngay nên việc truyền tải điện năng đi xa là việc cần thiết và quan trọng.
 Hỏi: Đưa điện từ nhà máy điện đến nơi tiêu thụ dùng phương tiện gì? 
(Chiếu slides 4)
Thông báo đường dây tải điện Bắc - nam nước ta là đường dây 500 kV
*Nêu vấn đề sgk (Chiếu slides 5)
Hỏi: Đường dây tải điện Bắc – Nam của nước ta có hiệu điện thế 500 000V. Đường dây tải điện từ huyện đến xã có hiệu điện thế đến 15000V. Đó là những đường dây cao thế. ở gần đường dây cao thế rất nguy hiểm. Các dụng cụ điện trong nhà chỉ cần hiệu điện thế 220V. Vậy tại sao lại phải xây dựng đường dây cao thế vừa tốn kém, vừa nguy hiểm? Làm thế cú lợi gỡ?
(Chiếu slides 6- ghi mục bài)
Hỏi:Truyền tải điện năng bằng dõy dẫn điện cú nhiều thuận lợi hơn so với việc vận chuyển cỏc nhiờn liệu dự trữ dạng năng lượng khỏc như than đỏ, dầu lửa:
Vì vậy mà người ta quyết định xây dựng các nhà máy điện ở những nơi có sẵn năng lượng rồi tải điện đi xa bằng dây dẫn điện thay cho việc đưa các nhiên liệu chứa năng lượng tới nơi có nhu cầu về điện để sản xuất điện năng.
(Chiếu slides 7- Phải truyền điện năng đi xa vì:..)
Cả lớp suy nghĩ nhớ lại kiến thức. 
Một HS lên bảng trả lời câu hỏi kiểm tra bài cũ.
Hs1: Dòng điện xoay chiều có các tác dụng: Tác dụng nhiệt, tác dụng từ, tác dụng quang và tác dụng sinh lý.
Công thức tính công suất điện:
P=U.I
P=I2.R
P=U2/R
P=A/t
Trả lời: Điện lấy từ nhà máy điện, đó là dòng điện xoay chiều.
Trả lời: Dùng dây dẫn điện.
- Dự đoán được chắc chắn phải có lợi ích to lớn mới xây dựng đường dây cao thế
- Nhận biết vấn đề cần nghiên cứu
Bài 36:
 truyền tải điện năng đi xa
Trả lời: Nhanh chóng, dễ dàng, thuận tiện, không góp phần gây ùn tắc, tai nạn giao thông, không phụ thuộc vào phương tiện vận chuyển...
Hoạt động 2: Phát hiện sự hao phí điện năng vì toả nhiệt trên đường dây dẫn điện. 
Lập công thức tính công suất hao phí (10ph)
Hỏi: Khi truyền tải điện năng đi xa bằng dây dẫn có hao hụt, mất mát gì dọc đường không? Vì sao có hao hụt đó
- Nêu y/c (Chiếu slides 8)
Giả sử ta muốn truyền tải một công suất điện P bằng một đường dây có điện trở R và đặt vào hai đầu đường dây một hiệu điện thế U. Hãy lập công thức xác định xem công suất hao phí Php do toả nhiệt phụ thuộc như thế nào vào các yếu tố P, U, R.
GV: Yêu cầu hs hoạt động cá nhân tìm biểu thức tính công suất điện hao phí do tỏa nhiệt.
GV: Xem một số phiếu học tập (Chiếu slides 9 yêu cầu học sinh chọn trả lời đúng và trình bày lập luận để tính công suất hao phí) 
 * Hợp thức phần trình bày của HS.
Công suất hao phí do tỏa nhiệt trên dây dẫn điện: 
Php = (3)
Hỏi: Php phụ thuộc như thế nào vào P, R,U.
Hỏi: Ta nên làm tăng hay giảm Php , vì sao?
Vậy ta sẽ dựa vào công thức (3) để nghĩ cách làm giảm Php 
I - Sự hao phí điện năng trên đường dây tải điện:
Trả lời: Khi truyền tải điện năng đi xa có một phần điện năng bị hao phí do toả nhiệt trên đường dây. 
1. Tính điện năng hao phí trên đường dây tải điện:
- Làm việc cá nhân để tìm ra công thức tính công suất hao phí.
- 1 em lên bảng trình bày quá trình lập luận để tìm công thức tính công suất hao phí.
- Thảo luận chung ở lớp về quá trình biến đổi các công thức: 
Công suất tỏa nhiệt (hao phí): Php = P 2.R/U2 
+ P là công suất điện của nguồn
+ U là hiệu điện thế hai đầu dây tại nguồn.
+ R là điện trở của dây dẫn
+ Php là công suất nhiệt hao phí do tỏa nhiệt trờn dõy tải điện.
Trả lời: Php tỷ lệ thuận với P2,R, tỉ lệ nghịch với U2
Trả lời: Nên làm giảm vì đó là công suất hao phí do tỏa nhiệt trên dây dẫn điện.
Hoạt động 3: Đề xuất biện pháp làm giảm công suất hao phí và lựa chọn cách nào có lợi nhất (12ph)
Hỏi: Theo công thức (3) Muốn làm giảm Php ta có những cách nào?
Hỏi: Trong hai cỏch làm giảm hao phớ điện năng trờn dõy tải điện cỏch nào cú lợi hơn? Em thử dự đoỏn xem.
GV: Theo mỗi cách đó hãy thảo luận xem ưu nhược điểm của mỗi cách và lựa chọn cách nào là tối ưu nhất( hoạt động nhóm) (Chiếu slides 10)
- GV chia nhóm hs và giao nhiệm vụ cho mỗi nhóm( Hai nhóm thực hiện câu C2, hai nhóm thực hiện câu C3, thời gian hđ nhóm là 5 phút, phát phiếu học tập) 
* Hướng dẫn các nhóm trả lời câu hỏi và rút ra kết luận cuối cùng.
GV Đánh giá hđ nhóm, tuyên dương nhóm hđ có hiệu quả:...........
 (Chiếu tiếp slides 10- đáp án của hđ nhóm)
Hỏi: Vậy trong hai cỏch làm giảm hao phớ điện năng trờn dõy tải điện, cỏch nào cú lợi hơn.
GV: Kết luận về dự đoán của học sinh.
(Chiếu slides 11- sô đồ tư duy của bài học)
GV: Như vậy để giảm hao phí điện năng do toả nhiệt trên đường dây tải điện thì tốt nhất là tăng hiệu điện thế đặt vào hai đầu đường dây. Vì vậy cần có 1 máy làm tăng hiệu điện thế hai đầu đường dây truyền tải điện năng đi xa. Máy đó gọi là máy biến thế ta sẽ tìm hiểu trong bài 37.
2. Cách làm giảm hao phí: 
Trả lời: Có 2 cách làm giảm Php là giảm R và tăng U
HS dự đoán: 
- Làm việc theo nhóm trả lời câu hỏi C2, C3, đại diện nhóm trình bày trước lớp kết quả làm việc.
- Thảo luận chung ở lớp, rút ra kết luận: 
* Kết luận: Để giảm hao phí điện năng do toả nhiệt trên đường dây tải điện thì tốt nhất là tăng hiệu điện thế đặt vào hai đầu đường dây.
Hoạt động 4: Củng cố và vận dụng (13 ph)
- GV: Nêu y/c hoạt động cá nhân trả lời câu C4
(Chiếu slides 12)
- Gợi ý: Viết công thức tính công suất hao phí do tỏa nhiệt với các hiệu điện thế 100 000V, 500 000V, lập tỷ số các hao phí, tìm ra kết quả.
- GV: Thu một số phiếu hoạt động cá nhân, nhận xét.
 (Chiếu slides 13) Yêu cầu hs so sánh với bài làm của cá nhân để hoàn chỉnh câu trả lời. 
Yêu cầu hs trả lời câu C5
Nội dung đã được phát hiện trong tiết học này là gì? (Chiếu slides 14)
(Chiếu slides 15,16,17)
GDBVMT: Hiện nay, việc truyền tải điện năng đi xa bằng đường dây cao thế là biện pháp tối ưu. Nếu thực hiện tốt các biện pháp an toàn điện thì chúng ta hoàn toàn tránh được nguy hiểm do đường dây cao thế gây ra. Nhưng nếu sử dụng quá nhiều sẽ làm ảnh hưởng cảnh quan môi trường, cản trở giao thông, nguy hiểm cho con người. Ngoài ra cỏc sự cố chập điện, rũ điện, nổ sứ, đứt đường dõy, chỏy nổ trạm biến ỏp để lại những hậu quả rất nghiờm trọng. Do đó cần đưa đường dây cao thế xuống lòng đất hoặc đáy biển để giảm thiểu tác hại của chúng. Hiện nay, tổng cụng ty Điện lực miền Bắc đó triển khai dự ỏn cấp điện cho huyện đảo Cụ Tụ, tỉnh Quảng Ninh. Đõy là dự ỏn đầu tiờn trong nước được thi cụng với cụng nghệ chụn ngầm cỏp 22kV dưới đỏy biển. Tổng mức đầu tư dự ỏn khoảng 1107 tỷ đồng, sẽ hoàn thành trong thỏng 10/2013. Giờ đõy cỏc nhà khoa học đang cú ý tưởng truyền điện năng khụng dõy tương tự như truyền tớn hiệu õm thanh, hỡnh ảnh truyền hỡnh. Cụng nghệ này đang chờ thế hệ học sinh chỳng ta, lỳc đú chỳng ta sẽ sản xuất điện năng từ cỏc hành tinh khỏc và truyền về Trỏi Đất bằng tớn hiệu. Cỏc em hóy cố gắng!
 GV: Yêu cầu hs đọc phần “Có thể em chưa biết’’
Hướng dẫn học ở nhà: Xem lại bài học làm bài tập trong sbt. Đọc trước bài 37 Máy biến thế
- Hs làm câu C4.
- Hs trình bày lập luận đi đến kết quả.
- Trả lời câu C5
Trả lời câu hỏi của GV
Nội dung ghi bảng
Bài 36:
truyền tải điện năng đi xa
I - Sự hao phí điện năng trên đường dây tải điện:
1. Tính điện năng hao phí trên đường dây tải điện:
Công suất của dòng điện: P =U.I => I= P/U
Công suất tỏa nhiệt trên dây dẫn điện( hao phí) : Php =I2.R
Php = P2.R/U2 
2. Cách làm giảm hao phí: 
Muốn giảm Php: + Giảm R( Không hiệu quả) 
 + Tăng U (Hiệu quả vì Php tỷ lệ nghịch với U2) ta phải dùng máy biến thế.
Kết luận: Để giảm hao phí điện năng do toả nhiệt trên đường dây tải điện thì tốt nhất là tăng hiệu điện thế đặt vào hai đầu đường dây.
II- Vận dụng
C4 : Túm tắt 
U1=500 000V
U2=100 000V
So sỏnh Php1 và Php2 
Ta có Php1= ; Php2= ; U2=5.U1 
=> Php2= = = Php1 => Php2= Php1
Vậy: Hiệu điện thế tăng 5 lần thỡ công suất hao phí giảm 25 lần.
Phiếu học tập số 1
 Họ và tờn:........................................................................Lớp: 9A
 Tính điện năng hao phí trên đường dây tải điện:
Công suất của dòng điện: ......................................................................................... ......................................................................................
Công suất tỏa nhiệt trên dây dẫn điện( hao phí) : .........................................................................................
Php ............................................................................................................................................... 
Phiếu học tập số 2
C4 : Túm tắt 
U1= ........................................................................
U2= ........................................................................
So sỏnh Php1 và Php2
. ...................................... ........................................................................... ........................................................................... ................................................................................................................
...................................... ........................................................................... ........................................................................... ................................................................................................................
...................................... ........................................................................... ........................................................................... ................................................................................................................
...................................... ........................................................................... ........................................................................... ................................................................................................................
...................................... ........................................................................... ........................................................................... ................................................................................................................
...................................... ........................................................................... ........................................................................... ................................................................................................................
...................................... ........................................................................... ........................................................................... ................................................................................................................
...................................... ........................................................................... ........................................................................... ................................................................................................................
...................................... ........................................................................... ........................................................................... ................................................................................................................
...................................... ........................................................................... ........................................................................... ................................................................................................................
...................................... ........................................................................... ........................................................................... ................................................................................................................
Phiếu họạt động - nhóm:.........
 C2. Muốn giảm điện trở của dây dẫn (R= ) thì kích thước dây dẫn như thế nào? Giảm công suất hao phí bằng cách giảm điện trở của dây tải điện thì có gì bất lợi?
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................
Phiếu học tập- nhóm:......... 
C3. Tăng hiệu điện thế ở 2 đầu đường dây thì có lợi gì? Muốn vậy cần phải làm gì?
................................................................................................................................................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................................................................................................................................................