Giáo án Vật lí Lớp 9 - Truyền tải điện năng đi xa. Máy biến thế

Chủ đề: TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG ĐI XA – MÁY BIẾN THẾ 
Môn học: Vật lí - Lớp: 9 
Thời gian thực hiện: 1 tiết 
I. MỤC TIÊU 
1. Kiến thức: Sau khi học xong bài, học sinh sẽ: 
 - Giải thích được vì sao có sự hao phí điện năng trên đường dây tải điện. 
 - Lập được công thức tính công suất hao phí do tỏa nhiệt trên đường dây tải điện. 
 - Nêu được hai cách làm giảm hao phí điện năng trên đường dây tải điện và nêu được lí do 
vì sao chọn cách tăng hiệu điện thế ở hai đầu đường dây. 
 - Hiểu được các bộ phận chính của máy biến thế gồm 2 cuộn dây dẫn có số vòng dây khác 
nhau được quấn quanh 1 lõi thép (sắt) có pha silic chung. 
 - Giải thích được vì sao máy biến thế lại hoạt động được với dòng điện xoay chiều mà không 
hoạt động được với dòng điện 1 chiều không đổi. 
2. Kĩ năng: Tổng hợp kiến thức đã học để đi đến kiến thức mới. 
3. Thái độ: 
 - Hợp tác trong học tập. 
 - Yêu thích môn học. 
 - Nghiêm túc, tích cực, say mê tìm hiểu. 
4. Định hướng phát triển năng lực: 
* Năng lực chung: 
 - Năng lực giao tiếp 
 - Năng lực sáng tạo 
 - Năng lực tự học 
 - Năng lực giải quyết vấn đề 
 - Năng lực tính toán 
* Năng lực chuyên biệt môn vật lí: 
 - Năng lực liên quan đến sử dụng kiến thức vật lí: K2, K3, K4 
 - Năng lực về phương pháp: P3; P8, P9 
 - Năng lực trao đổi thông tin: X4, X5; X6; X7, X8 
 - Năng lực liên quan đến cá thể: C1, C2 
II. MÔ TẢ CÁC MỨC ĐỘ NHẬN THỨC VÀ NĂNG LỰC ĐƯỢC HÌNH THÀNH 
Nội dung/chủ đề/chuẩn Nhận biết Thông hiểu Vận dụng Vận dụng cao 
Tìm hiểu nguyên nhân 
gây hao phí điện năng 
trên đường dây truyền tải 
và lập công thức tính công 
suất hao phí do toả nhiệt 
. [TH1]: 
Truyền tải 
điện năng đi xa 
bằng dây dẫn 
có nhiều thuận 
trên đường dây tải điện 
(𝓟hp) theo 𝓟, U và R. 
Nêu các cách giảm công 
suất hao phí và chọn cách 
tối ưu nhất. 
lợi hơn so với 
việc vận tải 
các nhiên liệu 
khác như than 
đá, dầu 
lửa, Tuy 
nhiên việc 
dùng dây dẫn 
để truyển tải 
điện năng đi xa 
sẽ có một phần 
điện năng bị 
hao phí do toả 
nhiệt trên dây 
dẫn. 
[TH2]: Công 
suất hao phí do 
tỏa nhiệt trên 
đường dây tải 
điện tỉ lệ 
nghịch với 
bình phương 
hiệu điện thế 
đặt vào hai đầu 
đường dây: 
2
hp 2
R
U
=
P
P 
- Biện pháp để 
làm giảm hao 
phí trên đường 
dây tải điện 
thường dùng là 
tăng hiệu điện 
thế đặt vào hai 
đầu đường dây 
tải điện. 
Tìm hiểu cấu tạo và hoạt 
động của máy biến thế 
[NB2]: Máy 
biến thế là thiết 
bị dùng để tăng 
hoặc giảm hiệu 
điện thế của 
dòng điện xoay 
chiều. Bộ phận 
chính của máy 
biến thế gồm 
hai cuộn dây có 
số vòng dây 
khác nhau quấn 
trên một lõi 
thép (sắt) ghép 
từ nhiều lá 
mỏng cách điện 
nhau. 
 [VD1]: Vận 
dụng công 
thức 
2
hp 2
R
U
=
P
P 
Tìm hiểu tác dụng làm 
biến đổi hiệu điện thế của 
máy biến thế 
 [VDC1]: Nêu 
được một số 
ứng dụng của 
máy biến thế 
trong đời sống 
hàng ngày 
thường gặp. 
III. CÂU HỎI 
1. Nhận biết: 
Câu 1: Truyền tải điện năng đi xa bằng dây dẫn có nhiều thuận lợi hơn so với việc vận tải các 
nhiên liệu có dự trữ các dạng năng lượng khác như than đá, dầu lửa, Đúng hay sai? [NB1] 
Câu 2: Khi truyền tải điện năng đi xa bằng dây dẫn sẽ có một phần điện năng bị hao phí do 
đâu? [NB2] 
Câu 3: Em hãy cho biết cấu tạo và công dụng của máy biến thế? [NB3] 
2. Thông hiểu: 
Câu 1: Lập công thức tính công suất hao phí? [TH1] 
Câu 2: Làm cách nào giảm được công suất hao phí? [TH2] 
Câu 3: Cách nào giảm công suất hao phí tối ưu nhất? Vì sao? [TH3] 
Câu 4: Nêu nguyên tắc hoạt động của máy biến thế? [TH4] 
Câu 5: Vì sao khi dùng dòng điện một chiều thì máy biến thế không hoạt động? [TH5] 
3. Vận dụng: 
Câu 1: Nếu tăng U ở hai đầu đường dây truyền tải lên 10 lần thì công suất hao phí trên đường 
dây truyền tải tăng hay giảm bao nhiêu lần? [VD1] 
4. Vận dụng cao: 
Câu 1: Sạc điện thoại có nhiệm vụ chuyển đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện một 
chiều không? Tại sao? [VDC1] 
Câu 2: Sạc điện thoại có nhiệm vụ biến đổi hiệu điện thế không? Tại sao? [VDC2] 
IV. THIẾT KẾ TIẾN TRÌNH DẠY HỌC 
1. Hoạt động 1: Khởi động/mở bài 
 a. Mục tiêu: Giúp học sinh xác định được vấn đề cần học tập là trong quá trình truyền tải 
điện năng đi xa có sự hao phí điện năng trên đường dây truyền tải. 
 b. Nội dung: Học sinh thực hiện nhiệm vụ cá nhân trả lời các câu hỏi. 
 c. Sản phẩm: Câu trả lời của học sinh : 
 Câu hỏi 1: A; Câu hỏi 2: B; Câu hỏi 3: C; Câu hỏi 4: C 
 Bức tranh phía sau 4 mảnh ghép là các tổ máy trong nhà máy thủy điện Hòa Bình. 
 d.Tổ chức thực hiện: 
 - GV giới thiệu trò chơi và yêu cầu học sinh thực hiện cá nhân. 
 - GV gọi ngẫu nhiên học sinh trình bày đáp án, mỗi HS trình bày 1 câu hỏi. GV ghi đáp án 
đúng trên bảng. 
 - GV gọi HS dự đoán bức tranh phía sau 4 mảnh ghép. 
 - HS quan sát đoạn phóng sự về đường dây tải điện 500 kV Bắc – Nam. 
Từ đó đưa ra những khó khăn khi truyền tải điện năng đi xa là hệ thống truyền tải phức tạp. 
2. Hoạt động 2: Hình thành kiến thức mới 
* Hoạt động 2.1: Sự hao phí điện năng trên đường dây truyền tải và cách làm giảm hao 
phí 
a. Mục tiêu: 
 - Biết được nguyên nhân gây hao phí điện năng trên đường dây tải điện 
 - Lập được công thức tính công suất hao phí do toả nhiệt trên đường dây tải điện. 
 - Nêu được các cách làm giảm hao phí điện năng trên đường dây truyền tải. Từ đó đưa ra 
được phương án tối ưu nhất để làm giảm hao phí điện năng. 
b. Nội dung: 
 - Dòng điện đi qua dây dẫn gây ra tác dụng gì? 
 - Khi truyền tải điện năng đi xa bằng dây dẫn, có một phần điện năng bị hao phí do đâu? 
 - Xây dựng được công thức tính công suất hao phí khi truyền tải điện năng từ nhà máy điện 
đến nơi tiêu thụ. 
c. Sản phẩm: 
 1/ Dây dẫn truyền tải điện năng có điện trở, khi có dòng điện đi qua dây dẫn gây ra tác dụng 
nhiệt (định luật Jun – Len-xơ). Điện năng chuyển hóa thành nhiệt năng. Đó là phần điện năng 
hao phí. 
2/ Công thức tính công suất hao phí: 
3/ Từ công thức trên nhận thấy để giảm công suất hao phí có 2 cách: 
Cách 1: Giảm R 
Cách 2: Tăng U bằng cách dùng máy biến thế 
Khi tăng hiệu điện thế ở hai đầu dây tải lên n lần thì công suất hao phí sẽ giảm n2 lần. 
2
hp 2
R
U
=
P
P
Mặt khác: 
- không thể giảm vì bạc < đồng mà bạc đắt hơn đồng 
- không thể giảm vì là khoảng cách từ đầu dây tải đến nơi tiêu thụ 
- không thể tăng S vì dây sẽ to, nặng 
- Đưa ra thống nhất chung: 
Cách tốt nhất để giảm hao phí điện năng là tăng hiệu điện thế đặt vào hai đầu đường dây vì 
công suất hao phí tỉ lệ nghịch với bình phương hiệu điện thế. 
 d. Tổ chức thực hiện: 
- GV yêu cầu học sinh trả lời các câu hỏi sau: 
Câu hỏi 1: Truyền tải điện năng đi xa bằng dây dẫn có nhiều thuận tiện hơn so với việc vận 
tải các nhiên liệu có dự trữ các dạng năng lượng khác như than đá, dầu lửa . Đúng hay sai? 
Câu hỏi 2: Khi truyền tải điện năng đi xa bằng dây dẫn sẽ có một phần điện năng bị hao phí 
do đâu? 
A. Bức xạ nhiêth trên dây dẫn. B. Tỏa nhiệt trên dây dẫn. 
C. Đối lưu trên dây dẫn. D. Dẫn nhiệt trên dây dẫn. 
+ GV nhận xét và chốt nguyên nhân hao phí một phần điện năng trên đường dây truyền tải là 
do sự tỏa nhiệt trên dây dẫn. 
- Giáo viên yêu cầu các nhóm thực hiện và trả lời các câu hỏi: 
✓ H1. Lập công thức tính công suất hao phí? 
✓ H2. Làm cách nào giảm được công suất hao phí? 
✓ H3. Cách nào giảm công suất hao phí tối ưu nhất? Vì sao? 
 + GV gọi ngẫu nhiên một HS đại diện cho một nhóm trình bày, các nhóm khác bổ sung 
(nếu có). 
 + GV nhận xét và chốt nội dung về công thức tính công suất hao phí trên đường dây tải 
điện, các cách làm giảm công suất hao phí và đưa ra được cách giảm điện năng hao phí tối ưu 
nhất. 
* Hoạt động 2.2: Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của máy biến thế 
a. Mục tiêu: - Tìm hiểu cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của máy biến thế, ứng dụng máy 
biến thế. 
b. Nội dung: 
 - Cấu tạo của máy biến thế gồm mấy bộ phận chính? Đó là những bộ phận nào? 
 - Nguyên tắc hoạt động của máy biến thế là gì? 
c. Sản phẩm: 
1/ Cấu tạo của máy biến thế: 
Máy biến thế gồm 2 bộ phận chính. Hai cuộn dây dẫn có số vòng dây khác nhau, đặt cách 
điện với nhau. Một lõi thép dùng chung cho cả hai cuộn dây. 
.
R
S
=
 2/ Nguyên tắc hoạt động của máy biến thế: 
• Khi đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp một hiệu điện thế một chiều thì bóng đèn mắc ở hai đầu 
cuộn thứ cấp không sáng. 
• Khi đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp một hiệu điện thế xoay chiều thì bóng đèn mắc ở hai đầu 
cuộn thứ cấp phát sáng. 
• Nếu đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp một hiệu điện thế xoay chiều thì hiệu điện thế xuất hiện ở 
hai đầu cuộn thứ cấp cũng là hiệu điện thế xoay chiều. 
d.Tổ chức thực hiện: 
1/ Cấu tạo của máy biến thế: 
Yêu cầu học sinh quan sát video mô tả các bộ phận chính của máy biến thế và hoàn thành 
kết luận sau: 
Máy biến thế gồm ... bộ phận chính. Hai cuộn dây dẫn có số vòng dây ..., đặt cách điện với 
nhau. Một lõi ... dùng chung cho cả hai cuộn dây. 
2/ Nguyên tắc hoạt động của máy biến thế: 
- Giáo viên yêu cầu các nhóm học sinh làm thí nghiệm như sgk trang 106
Hoàn thành các kết luận sau: 
+ Khi đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp một hiệu điện thế xoay chiều thì bóng đèn mắc ở hai đầu 
cuộn dây thứ cấp .... 
+ Nếu đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp một hiệu điện thế xoay chiều thì hiệu điện thế xuất hiện ở 
hai đầu cuộn thứ cấp là ... 
Khi đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp một hiệu điện thế một chiều thì bóng đèn mắc ở hai đầu cuộn 
dây thứ cấp .... 
- Từ kết quả thí nghiệm và các kiến thức đã học, hãy giải thích nguyên tắc hoạt động của máy 
biến thế: 
Đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp một hiệu điện thế xoay chiều thì trong cuộn dây đó có 
dòng điện xoay chiều chạy qua. Từ trường trong lõi sắt luân phiên tăng giảm, vì thế số đường 
sức từ xuyên qua tiết diện S của cuộn thứ cấp luân phiên tăng giảm. Kết quả là trong cuộn thứ 
cấp xuất hiện một dòng điện xoay chiếu. Một dòng điện xoay chiều phải do một hiệu điện thế 
xoay chiều gây ra. Bởi vậy ở hai đầu cuộn thứ cấp có một hiệu điện thế xoay chiều. 
* Hoạt động 2.3: Ứng dụng của máy biến thế 
 - GV đưa ra một số ứng dụng của máy biến thế trong đời sống và kĩ thuật. 
 - Tìm hiểu về hoạt động của sạc điện thoại và trả lời các câu hỏi sau: 
Câu 1: Sạc điện thoại có nhiệm vụ chuyển đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện một 
chiều không? Tại sao? [VDC1] 
Câu 2: Sạc điện thoại có nhiệm vụ biến đổi hiệu điện thế không? Tại sao? [VDC2] 
Trả lời: 
Câu 1: Sạc điện thoại có thể chuyển đổi dòng xoay chiều thành dòng một chiều. Vì cắm sạc 
vào ổ điện gia đình (điện xoay chiều), đầu còn lại nối với điện thoại (điện thoại hoạt động dựa 
vào dòng điện một chiều có thể xem thông tin trên vỏ điện thoại) 
Câu 2: Sạc điện thoại có thể chuyển đổi điện áp. Vì ta cắm sạc vào ổ điện gia đình (220 V), 
còn điện thoại hoạt động dưới điện áp thấp hơn. 
* Hoạt động 2.4: Tiết kiệm điện năng trong mùa dịch covid-19 
- GV đưa ra những khó khăn trong mùa dịch của ngành điện, để đảm bảo cung cấp điện phục 
vụ sản xuất và phục vụ phòng chống dịch covid-19 chúng ta cùng chung tay tiết kiệm điện 
năng. 
- Cho HS xem đoạn video gợi ý tiết kiệm điện năng trong mùa dịch khi làm việc tại nhà. 
3. Hoạt động 3. Luyện tập 
1. Mục tiêu: Luyện tập củng cố nội dung bài học 
2. Nhiệm vụ học tập của học sinh: trả lời câu hỏi bằng cách quét mã QR hoặc vào đường link
3. Nội dung: 
Câu 1. Khi truyền tải điện năng đi xa, hao phí trên đường dây truyền tải chủ yếu do điện năng 
chuyển hóa thành dạng năng lượng nào? 
A. Hóa năng. B. Nhiệt năng. C. Quang năng. D. Năng lượng điện trường. 
Câu 2. Ở Việt Nam, đường dây truyền tải điện Bắc – Nam 500kV được khởi công xây dựng 
năm 1992 và ngày 27/5/1994 chính thức đưa vào hoạt động, hiệu điện thế được tăng lên đến 
500 kV khi truyền tải nhằm mục đích gì. Chọn câu trả lời đúng nhất? 
A. Để giảm hao phí điện năng trong quá trình truyền tải điện. 
B. Để giảm ô nhiễm môi trường do năng lượng điện hao phí thoát ra không khí. 
C. Để đảm bảo an toàn khi truyền tải điện. 
D. Để có hiệu điện thế lớn cho nơi truyền đến vì nhu cầu sử dụng của người dân rất lớn. 
Câu 3. Muốn công suất hao phí trên đường dây truyền tải điện giảm được 25 lần thì hiệu điện 
thế giữa hai đầu đường dây phải 
A. tăng 25 lần. B. giảm 25 lần. C. tăng 5 lần. D. giảm 5 lần. 
Câu 4. Người ta truyền tải một công suất điện 100kW bằng một đường dây có điện trở tổng 
cộng 5Ω thì công suất hao phí trên đường dây truyền tải là 0,5kW. Hiệu điện thế giữa hai đầu 
đường dây khi truyền tải là 
A. 15kV. B. 20kV. C. 10kV. D. 5kV. 
Câu 5. Máy biến thế dùng để 
A. giữ cho hiệu điện thế ổn định, không đổi. 
B. giữ cho cường độ dòng điện ổn định, không đổi. 
C. làm tăng hoặc giảm cường độ dòng điện. 
D. làm tăng hoặc giảm hiệu điện thế. 
Câu 6. Máy biến thế có các bộ phận chính đó là 
A. nam châm và hai cuộn dây có số vòng dây khác nhau. 
B. lõi sắt (hay thép) và một nam châm. 
C. lõi sắt (hay thép) có pha silic và hai cuộn dây dẫn có số vòng dây khác nhau. 
D. nam châm và một cuộn dây có nhiều vòng dây. 
Câu 7. Máy biến thế chỉ hoạt động được khi hiệu điện thế đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp là 
A. hiệu điện thế một chiều. B. hiệu điện thế xoay chiều. 
C. có giá trị rất lớn. D. có giá trị rất nhỏ. 
Câu 8. Khi đặt một hiệu điện thế xoay chiều vào hai đầu của cuộn sơ cấp thì số đường sức từ 
trong lõi thép (sắt) sẽ 
A. luôn tăng. B. luôn giảm. 
C. tăng, giảm luân phiên đều đặn. D. không thay đổi theo thời gian. 
Câu 9. Khi truyền đi cùng một công suất điện, nếu chiều dài đường dây truyền tải điện tăng 
lên gấp 10 lần nhưng tiết diện dây tăng lên 2 lần thì công suất hao phí do tỏa nhiệt sẽ 
A. tăng 5 lần. B. giảm 5 lần. C. tăng 20 lần. D. giảm 20 lần. 
Câu 10. Người ta truyền tải một công suất điện 30kW từ nhà máy thủy điện Hòa Bình đến Hà 
Nội (cách 100km) biết rằng cứ 1km đường dây truyền tải có điện trở 0,8Ω. Hiệu điện thế giữa 
hai đầu đường dây truyền tải là 15kV. Hiệu điện thế tại nơi sử dụng là 
A. 14840V. B. 7420V. C. 160V. D. Một kết quả khác. 
4. Hoạt động tự học 
HS tham khảo sách giáo khoa, sách tham khảo, internet để tìm hiểu về: 
1/ Tác dụng làm biến đổi hiệu điện thế của máy biến thế. 
2/Lắp đặt máy biến thế ở hai đầu đường dây tải điện.