Khoa học tự nhiên 9 bài 51: Truyền tải điện năng - Máy biến áp

Soạn Khoa học tự nhiên lớp 9 bài 51

1 1.081

Bài 51: Truyền tải điện năng - Máy biến áp

VnDoc xin giới thiệu tới các bạn học sinh bài Khoa học tự nhiên 9 bài 51: Truyền tải điện năng - Máy biến áp. Hy vọng với tài liệu này các bạn học sinh sẽ có thêm nhiều tài liệu ôn tập, củng cố kiến thức môn Khoa học tự nhiên lớp 9. Mời các bạn cùng tham khảo

A. Hoạt động khởi động

Tại sao điện năng sau khi được sản xuất ở nhà máy thủy điện Hòa Bình lại được tăng hiệu điện thế lên 500 kV, trong khi hiệu điện thế sử dụng trong các hộ gia đình chỉ có 220V.?

Thiết bị nào giúp ta tăng và giảm hiệu điện thế? Thiết bị này được sử dụng như thế nào trong đời sống và kĩ thuật?

Trả lời:

Cần tăng hiệu điện thế lên 500kV để giảm hao phí khi truyền tải điện năng.

Thiết bị giúp ta tăng và giảm hiệu điện thế là máy biến áp. Thiết bị này được sử dụng rất phổ biến trong đời sống và kĩ thuật.

B. Hoạt động hình thành kiến thức

1. Sự hao phí điện năng trên đường dây truyển tải điện

Lập công thức xác định sự phụ thuộc của công suất hao phí $(\mathcal{P}_{hp})$ theo $\mathcal{P}$ , U và R

Hoàn thành kết luận sau:

Muốn giảm hao phí do toả nhiệt trên đường dây dẫn thì có thể giảm điện trở của dây tải điện; hoặc tăng hiệu điện thế ở hai đầu đường dây.
Công suất hao phí do toả nhiệt trên đường dây tải điện tỉ lệ thuận với điện trở dây dẫn và tỉ lệ nghịch với bình phương hiệu điện thế đặt vào hai đầu đường dây.

Từ công thức tìm được ở trên, khi cần truyền tải một công suất $\mathcal{P}$ xác định mà muốn giảm công suất hao phí trên đường dây thì có thể có những các làm nào?

Muốn giảm điện trở của dây dẫn thì có những cách nào? Trong thực tế người ta đã làm cách nào để giảm điện trở của dây dẫn?

Muốn tăng hiệu điện thế đặt vào hai đầu đường dây tải điện trong thực tế người ta làm cách nào?

Trả lời:

Công suất của toàn mạch là: $\mathcal{P} = U\times I$

Công suất hao phí do tỏa nhiệt là: $\mathcal{P}_{hp} = I^2\times R = \frac{(\mathcal{P})^2}{U^2}\times R = \frac{R\times \mathcal{P}^2}{U^2}$

Muốn giảm hao phí do toả nhiệt trên đường dây dẫn thì có thể giảm điện trở của dây tải điện; hoặc tăng hiệu điện thế ở hai đầu đường dây.
Công suất hao phí do toả nhiệt trên đường dây tải điện tỉ lệ thuận với điện trở dây dẫn và tỉ lệ nghịch với bình phương hiệu điện thế đặt vào hai đầu đường dây.

Muốn giảm hao phí trên đường dây thì có thể tăng điện áp U hoặc giảm điện trở R của dây dẫn.

Muốn giảm điện trở của dây dẫn, ta cần tăng tiết diện của dây dẫn do điện trở của dây được xác định theo công thức: $R = \rho \frac{l}{S}$ mà $l$ không đổi.

Muốn tăng hiệu điện thế đặt vào hai đầu đường dây tải điện trong thực tế người ta sử dụng máy biến áp.

2. Cấu tạo, nguyên tắc hoạt động và tác dụng làm biến đội hiệu điện thế của máy biến áp

a) Cấu tạo

Hãy quan sát sơ đồ mô tả các bộ phận chính của máy biến áp (Hình 51.1) và hoàn thành kết luận sau:

Máy biến áp 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.

b) Nguyên tắc hoạt động

Thí nghiệm: sgk trang 106

Hoàn thành các kết luận sau:

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 ....
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 thức cấp ...
Từ kết quả thí nghiệm và các kiến thức đã học, hãy giải thích nguyên tắc hoạt động của máy biến áp.

c) Tác dụng làm biến đổi hiệu điện thế của máy biến áp

Sử dụng các máy biến áp được cung cấp, đọc và ghi lại số vòng $n_1$ của cuộn sơ cấp và $n_2$ của cuộn thứ cấp, rồi tiến hành thí nghiệm đo hiệu điện thế ở hai đầu cuộn sơ cấp $U_1$ và hiệu điện thế ở hai đầu cuộn thứ cấp $U_2$ để hoàn thiện bảng số liệu sau:

	$U_1$	$U_2$	$n_1$	$n_2$
1
2
3
4				.

Dựa vào bảng số liệu trên hãy rút ra nhận xét về mối quan hệ giữa hiệu điện thế U đặt vào hai đầu cuộn dây và số vòng n của các cuộn dây của máy biến áp.

Khi đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp của máy biến thế một hiệu điện thế .... thì ở hai đầu cuộn thứ cấp xuất hiện một hiệu điện thế ...
Hiệu điện thế ở hai đầu mỗi cuộn dây tỉ lệ ... với số vòng dây của mỗi cuộn.
Khi hiệu điện thế ở cuộn sơ cấp ... hiệu điện thế ở cuộn thứ cấp ta có máy hạ thế. Còn khi hiệu điện thế ở cuộn sơ cấp ... hiệu điện thế ở cuộn thứ cấp ta có máy tăng thế.

Trả lời

a)

Máy biến áp 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.

b)

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.

c)

	$U_1$	$U_2$	$n_1$	$n_2$
1	2	4	50	100
2	16	4	80	20
3	2	3	40	60
4	20	5	100	25

Khi đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp của máy biến thế một hiệu điện thế xoay chiều thì ở hai đầu cuộn thứ cấp xuất hiện một hiệu điện thế xoay chiều
Hiệu điện thế ở hai đầu mỗi cuộn dây tỉ lệ thuận với số vòng dây của mỗi cuộn $\frac{U_1}{U_2} = \frac{n_1}{n_2}$
Khi hiệu điện thế ở cuộn sơ cấp lớn hơn hiệu điện thế ở cuộn thứ cấp ta có máy hạ thế. Còn khi hiệu điện thế ở cuộn sơ cấp nhỏ hơn hiệu điện thế ở cuộn thứ cấp ta có máy tăng thế.

B. BÀI TẬP VÀ HƯỚNG DẪN GIẢI

C. Hoạt động luyện tập

Câu 1: Trang 107 khoa học tự nhiên VNEN 9 tập 2

Xác định công thức liên hệ giữa hiệu điện thế và số vòng dây của cuộn sơ cấp $(U_1,\; n_1)$ và cuộn thứ cấp $(U_2,\; n_2)$

$A. \frac{U_1}{U_2} = \frac{n_2}{n_1}$

$B. U_1n_2 = U_2n_1$

$C. U_1U_2 = n_1n_2$

$D. U_1n_1 = U_2n_2$

Bài làm:

Đáp án: B

Câu 2: Trang 108 khoa học tự nhiên VNEN 9 tập 2

Để truyền tải cùng một công suất đi xa, muốn giảm công suất hao phí đi 4 lần thì cần

A. tăng hiệu điện thế giữa hai đầu dây lên 4 lần

B. giảm hiệu điện thế giữa hai đầu dây đi 4 lần

C. tăng hiệu điện thế giữa hai đầu dây lên 2 lần

D. giảm hiệu điện thế giữa hai đầu dây đi 2 lần
Bài làm:
Đáp án: C

Câu 3: Trang 108 khoa học tự nhiên VNEN 9 tập 2

Trên cùng một đường dây cần tải đi một công suất điện xác định dưới một hiệu điện thế xác định, nếu dùng đường kính dây dẫn có tiết diện giảm đi một nửa thì công suất hao phí vì tỏa nhiệt sẽ thay đổi thế nào?

A. Tăng lên hai lần

B. Tăng lên bốn lần

C. Giảm đi hai lần

D. Giảm đi bốn lần
Bài làm:
Đáp án: B

Câu 4: Trang 108 khoa học tự nhiên VNEN 9 tập 2

Có hai đường dây tải điện tải đi cùng một công suất điện với dây dẫn cùng tiết diện, làm cùng bằng một chất. Đường dây thứ nhất có chiều dài 100km và hiệu điện thế ở hai đầu đường dây là 100 kV. Đường dây thứ hai có chiều dài 200 km và hiệu điện thế ở hai đầu đường dây là 200kV. Công suất hao phí do tỏa nhiệt $\mathcal{P}_{\text{hp1}}$ và $\mathcal{P}_{\text{hp2}}$ của hai dây có mối liên hệ là:

$A. \mathcal{P}_{\text{hp1}} = \mathcal{P}_{\text{hp2}}$

$B. \mathcal{P}_{\text{hp1}} = 2\mathcal{P}_{\text{hp2}}$

$C. \mathcal{P}_{\text{hp1}} = 4\mathcal{P}_{\text{hp2}}$

$D. 2\mathcal{P}_{\text{hp1}} = \mathcal{P}_{\text{hp2}}$
Bài làm:
Đáp án: B

Vì công suất hao phí tỉ lệ thuận với điện trở dây dẫn, tỉ lệ nghịch với bình phương hiệu điện thế giữa hai đầu dây. Mặt khác, điện trở tỉ lệ thuận với chiều dài dây dẫn, ta có tỉ lệ:

$\frac{\mathcal{P}_{\text{hp1}}}{\mathcal{P}_{\text{hp2}}} = \frac{l_1}{U^2_1} : \frac{l_2}{U^2_2} = \frac{l_1U^2_2}{l_2U^2_1} = \frac{100\times 200^2}{200\times 100^2} = 2$

D. Hoạt động vận dụng

Câu 1: Trang 109 khoa học tự nhiên VNEN 9 tập 2

Xác định vị trí các máy hạ áp và máy tăng áp trong sơ đồ truyền tải điện năng sau:

Khoa học tự nhiên 9 bài 51: Truyền tải điện năng - Máy biến áp
Bài làm:

Khoa học tự nhiên 9 bài 51: Truyền tải điện năng - Máy biến áp

Câu 2: Trang 109 khoa học tự nhiên VNEN 9 tập 2

Tìm hiểu về hoạt động của sạc điện thoại và trả lời các câu hỏi sau:

Sạc điện thoại có nhiệm vụ chuyển đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều không? Tại sao?

Sạc điện thoại có nhiệm vụ biến đổi hiệu điện thế không? Tại sao?

Bài làm:

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)

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.

E. Hoạt động tìm tòi vận dụng

Tìm hiểu về máy biến áp tự ngẫu và trả lời các câu hỏi sau:

1. Có thể áp dụng $\frac{U_1}{U_2} = \frac{n_1}{n_2}$ cho loại biến áp này không?

2. Loại biến áp này là máy tăng áp hay hạ áp?

Bài làm:

Máy biến áp tự ngẫu: là loại máy biến áp đơn giản.

1. Có thể sử dụng công thức mối liên hệ giữa hiệu điện thế và số vòng dây cho máy biến áp này.

2. Tùy theo cách chế tạo và cách nối với trở mà ta có máy tăng áp, hạ áp.

Giải bài 51: Truyền tải điện năng - Máy biến áp - Sách hướng dẫn học Khoa học Tự nhiên 9 tập 2 trang 105. Sách này nằm trong bộ VNEN của chương trình mới. Trên đây VnDoc sẽ hướng dẫn trả lời và giải đáp các câu hỏi trong bài học. Cách làm chi tiết, dễ hiểu, Hi vọng các bạn học sinh nắm tốt kiến thức bài học.

............................................

Như vậy VnDoc đã giới thiệu các bạn tài liệu Khoa học tự nhiên 9 bài 51: Truyền tải điện năng - Máy biến áp. Các bạn học sinh còn có thể tham khảo các đề thi học kì 1 lớp 9, đề thi học kì 2 lớp 9 các môn Toán, Văn, Anh, Lý, Địa, Sinh mà chúng tôi đã sưu tầm và chọn lọc. Với đề thi lớp 9 này giúp các bạn rèn luyện thêm kỹ năng giải đề và làm bài tốt hơn. Chúc các bạn ôn thi tốt

Đánh giá bài viết

1 1.081