Tóm tắt kiến thức học kì II môn Vật lí Lớp 9

Chủ đề 22: MÁY BIẾN THẾ - TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG ĐI XA
MÁY BIẾN THẾ
Cấu tạo 
Gồm hai cuộn dây có số vòng dây quấn khác nhau và một lõi sắt dùng chung cho cả hai cuộn dây?
Khi hoạt động, cuộn dây nối với nguồn gọi là cuộn sơ cấp, cuộn dây nối với thiết bị tiêu thụ điện gọi là cuộn thứ cấp.
Nguyên tắc hoạt động
Máy biến thế hoạt động dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ. Khi đặt một hiệu điện thế xoay chiều vào hai đầu cuộn dây sơ cấp của máy biến thế thì ở hai đầu của cuộn dây thứ cấp xuất hiện hiệu điện thế xoay chiều.
Máy biến thế làm thay đổi hiệu điện thế như thế nào?
HĐT ở hai đầu mỗi cuộn dây của máy biến thế tỉ lệ với số vòng của mỗi cuộn dây. Tỉ số giữa HĐT hai đầu các cuộn dây của máy biến thế bằng tỉ số giữa số vòng của các cuộn dây tương ứng:
Công thức: 
Trong đó: U1 là HĐT ở hai đầu cuộn sơ cấp(V), U2 là HĐT ở hai đầu cuộn thứ cấp(V).
 n1: số vòng dây của cuộn sơ cấp(vòng), n2: số vòng dây của cuộn thứ cấp(vòng).
Nếu U1>U2 (n1>n2): máy hạ thế
Nếu U1<U2 (n1<n2): máy tăng thế
TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG ĐI XA
Nguyên nhân gây ra hao phí khi truyền tải điện năng: 
Là do hiện tượng tỏa nhiệt trên đường dây.
Công thức tính công suất hao phí
Công suất hao phí do tỏa nhiệt trên đường dây tỉ lệ nghịch với bình phương HĐT đặt vào hai đầu đường dây:
	Php = RI2 = RP2U2
Với P là công suất truyền tải (W), R là điện trở đường dây (Ω), U là HĐT hai đầu dây dẫn, Php là công suất hao phí (W)
Cách khắc phục
- Nếu giảm R thì phải tăng S dẫn đến dây to hoặc thay dây có điện trở suất nhỏ hơn (dây làm băng bạc,vàng) => tốn kém
- Nếu tăng U thì đặt ở 2 đầu đường dây máy tăng HĐT và ở nơi tiêu thụ đặt máy hạ HĐT (Phương pháp hiệu quả nhất)
Trong hai cách trên thì cách tăng hiệu điện thế giữa hai đầu dây có lợi hơn vì ít tốn kém và mang lại hiệu quả cao (U tăng bao nhiêu lần thì Rhp giảm bình phương bấy nhiêu lần)
III. BÀI TẬP VẬN DỤNG
Bài 1. Công suất hao phí trên đường dây tải điện vì toả nhiệt sẽ thay đổi như thế nào nếu :
a, Chiều dài đường dây tải điện tăng 2 lần
b, Tiết diện dây tăng tăng 3 lần
c, Hiệu điện thế giữa hai đầu đường dây tăng 3 lần
Bài 2. Cuộn sơ cấp của một máy biến thế có 200 vòng, cuộn thứ cấp có 40000 vòng. Khi đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp một hiệu điện thế xoay chiều 400V.
a, Tính hiệu điện thế ở hai đầu cuộn thứ cấp.
b, Điện trở của đường dây truyền đi là 40, công suất truyền đi là 1 000 000W. Tính công suất hao phí trên đường truyền do tỏa nhiệt trên dây?
Bài 3. Một máy biến thế gồm cuộn sơ cấp có 250 vòng, cuộn thứ cấp 4000 vòng.
a, Máy đó là máy tăng thế hay hạ thế?
b, Đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp hiệu điện thế 400V. Tính hiệu điện thế ở hai đầu cuộn thứ cấp?
c, Điện trở của đường dây truyền đi là 60, công suất truyền đi là 1 000 000W. Tính công suất hao phí trên đường truyền do tỏa nhiệt trên dây?
Bài 4: Với đặc thù địa lý của Việt Nam, miền Bắc, miền Trung là nơi thuận lợi để sản xuất điện năng trong khi miền Nam là nơi tiêu thụ lớn. Điều đó có nghĩa phải truyền tải điện đường xa, đồng thời cũng phải chấp nhận nguyên lý đường xa thì tỷ lệ hao hụt và tổn thất điện năng lớn. Dựa vào kiến thức đã học, em hãy cho biết:
a. Nguyên nhân chủ yếu gây ra hao phí khi truyền tải điện năng đi xa là gì? 
b. Viết công thức tính công suất hao phí (nêu ý nghĩa và đơn vị của các đại lượng trong công thức). 
c. Dựa vào công thức ở câu b. em hãy nêu các biện pháp giúp làm giảm công suất hao phí (chỉ nêu tên, không cần giải thích).
Bài 5. Cuộn sơ cấp của một máy biến thế có 4400 vòng, cuộn thứ cấp có 240 vòng. Khi đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp một hiệu điện thế xoay chiều 220V thì ở hai đầu cuộn thứ cấp xuất hiện hiệu điện thế bao nhiêu?
Bài 6. Muốn tải đi một công suất điện 50kW đến một khu dân cư cần dùng dây tải có điện trở 0,2kW. Hiệu điện thế giữa hai đầu dây tải là 10kV. Tính công suất hao phí do tỏa nhiệt trên dây.
CHỦ ĐỀ 23: BÀI TẬP TỔNG HỢP PHẦN ĐIỆN TỪ HỌC
HỌC SINH TRẢ LỜI CÁC CÂU HỎI 1,2,3,4,8,9,10 THEO HƯỚNG DẪN TRONG SÁCH TÀI LIỆU TRANG 159 - 160
Bài 1. Cuộn sơ cấp của một máy biến thế có 4400 vòng, cuộn thứ cấp có 240 vòng. Khi đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp một hiệu điện thế xoay chiều 220V thì ở hai đầu cuộn thứ cấp xuất hiện hiệu điện thế bao nhiêu?
Bài 2. Muốn tải đi một công suất điện 50kW đến một khu dân cư cần dùng dây tải có điện trở 0,2kW. Hiệu điện thế giữa hai đầu dây tải là 10kV. Tính công suất hao phí do tỏa nhiệt trên dây.
Bài 3. Một nguồn điện có hiệu điện thế 4000V, điện năng được truyền tải bằng dây dẫn đến nơi tiêu thụ. Biết điện trở của dây dẫn là 0,08kW và công suất của nguồn điện là 100kW. 
Tính công suất hao phí trên đường dây.
Để giảm bớt công suất hao phí đi 4 lần thì cần tăng hiệu điện thế lên bao nhiêu trước khi tải?
Bài 4. Hiệu điện thế giữa hai cực một máy phát điện là 10kV.
Muốn công suất hao phí do tỏa nhiệt trên dây giảm đi 25 lần thì phải tăng hay giảm hiệu điện thế? Hiệu điện thế khi đó là bao nhiêu?
Phải dùng MBT có các cuộn dây có số vòng dây theo tỉ lệ nào? Cuộn dây nào mắc vào 2 đầu máy phát điện?
CHỦ ĐỀ 24: THỰC HÀNH CHẾ TẠO LA BÀN VÀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU
YÊU CẦU: HỌC SINH ĐỌC SÁCH TÀI LIỆU TRANG 162 – 163 VÀ HOÀN THÀNH BÁO CÁO THEO HƯỚNG DẪN. HỌC SINH NỘP SẢN PHẨM CHO GIÁO VIÊN KHI ĐI HỌC TRỞ LẠI
HƯỚNG DẪN: 
1. Chế tạo một la bàn đơn giản
+ Quẹt dọc cây kim vào cực từ của một nam châm nhiều lần (khoảng 50 lần) theo một chiều nhất định.
+ Dán một mảnh giấy có vẽ phương hướng lên một tấm nhựa mỏng hoặc một miếng mốp. Đặt kim nam châm theo một phương hướng trên mảnh giấy rồi dùng băng keo dán dính vào mảnh giấy
+ Thả tấm nhựa có kim nam châm vào giữa chén nước để kim nam châm xoay đến một hướng xác định.
 + Dùng hướng của là bàn để kiểm chứng hướng của la bàn tự chế.
+ Điền kết quả vào mẫu báo cáo.
2. Chế tạo một động cơ điện đơn giản
+ Quấn dây điện mảnh bằng đồng thành một cuộn dây hình tròn có đường kính vài cm. tước bỏ lớp cách điện ở hai đầu cuộn dây.
+ Dùng dây kẽm hoặc dây đồng để làm hai giá đỡ cuộn dây. Đặt cố định viên nam châm trong khoảng giữa hai giá đỡ.
+ Dùng dây điện để nối hai giá đỡ vào hai cực của pin.
+ Đặt cuộn dây lên hai giá đỡ. Quan sát tác dụng do từ trường của nam châm làm quay cuộn dây có dòng điện chạy qua.
+ Làm thế nào để thay đổi chiều quay của cuộn dây? Hãy thực hiện thao tác để kiểm tra.
+ Hoàn tất phần 2 của bài báo cáo 	
ÔN TẬP TỔNG KẾT PHẦN ĐIỆN TỪ HỌC
LÝ THUYẾT
Thế nào là dòng điện xoay chiều? Nêu cách tạo ra dòng điện xoay chiều. Chiều của dòng điện cảm ứng thay đổi khi nào?
Nêu cấu tạo và hoạt động của máy phát điện xoay chiều. Nêu các cách làm chạy máy phát điện xoay chiều?
Kể tên các tác dụng của dòng điện xoay chiều và nêu ví dụ minh họa.
Đo cường độ dòng điện xoay chiều và hiệu điện thế xoay chiều bằng dụng cụ gì? Giá trị đo được gọi là gì?
Khi truyền tải điện năng đi xa bằng dây dẫn thường xảy ra hiện tượng gì? Nêu các cách khắc phục hiện tượng đó. Cách làm nào là có lợi hơn? Tại sao?
Viết công thức tính công suất hao phí do tỏa nhiệt trên dây. Gọi tên và cho biết đơn vị đo của các đại lượng trong công thức.
Nêu cấu tạo và hoạt động của máy biến thế. Kể tên các loại máy biến thế và vị trí lắp đặt các máy đó.
Viết công thức của máy biến thế. Gọi tên và cho biết đơn vị đo của các đại lượng trong công thức.
Tại sao máy biến thế không hoạt động với dòng điện không đổi?
Khi cho dòng điện không đổi chạy vào máy biến thế sẽ tạo ra từ trường không đổi trong cuộn sơ cấp, từ trường không đổi này làm số đường sức từ xuyên qua tiết diện S của cuộn thứ cấp cũng không đổi, vì vậy sẽ không tạo ra được dòng điện cảm ứng trong cuộn thứ cấp cho nên ở 2 đầu cuộn thức cấp không xuất hiện hiệu điện thế.
BÀI TẬP
Bài 1: Em hãy đọc đoạn trích và trả lời các câu hỏi sau :
Năm 1831, Michael Faraday (người Anh) phát minh ra hiện tượng cảm ứng điện từ. Năm 1879, Thomas Edison (người Mĩ) phát minh ra bóng đèn điện. Trong khoảng thời gian từ năm 1881 đến 1884, máy biến thế ra đời. Trong những năm 1880, bóng đèn điện được sử dụng ngày càng rộng rãi ở Mĩ. Các nhà máy điện cũng lần lượt được xây dựng, đưa điện năng đến từng gia đình. Hai công ti điện lớn nhất tại Mĩ lúc bấy giờ cạnh tranh nhau quyết liệt là của Edison và Westinghouse. Edison chủ trương xây dựng các nhà máy phát điện một chiều và truyền tải đi dòng điện một chiểu còn Westinghouse lại xây dựng các nhà máy điện xoay chiều và truyền tải dòng điện xoay chiều.
Thắng lợi đã thuộc về Westinghouse và dòng điện xoay chiều khi ông giành được nhiều hợp đồng xây dựng nhà máy điện, trong đó nổi tiếng nhất là hợp đồng xây dựng các nhà máy điện tại thác Niagara ở phía bắc nước Mĩ vào năm 1896, cung cấp điện cho New York và các khu vực lân cận. Nhờ sử dụng máy biến thế trong truyền tải dòng điện xoay chiều, Westinghouse đã làm giảm được điện năng hao phí trên đường dây dẫn và cung cấp điện đến từng gia đình với giá rẻ.
a) Dòng điện xoay chiều là gì ?
b) Máy biến thế ra đời trong khoảng thời gian nào? Em hãy nêu nguyên lý hoạt động của máy biến thế.
c) Người ta lắp đặt các máy biến thế như thế nào trên đường dây tải điện để giảm hao phí khi truyền tải điện năng đi xa ?
d) Tại sao Edison không thể dùng máy biến thế để làm giảm hao phí truyền tải điện năng cho các nhà máy điện của mình ?
Bài 2: Truyền tải điện năng đi xa sẽ có một phần điện năng hao phí do toả nhiệt trên dây dẫn. Chập điện là một trong những nguyên nhân hàng đầu để xảy ra các vụ cháy trong nhà dân. Chập điện do sử dụng thiết bị điện quá công suất dẫn đến gây nóng đường dây dẫn điện, khiến cho dây nóng chảy và chập điệnBiện pháp phòng ngừa: lựa chọn tiết diện dây dẫn phù hợp công suất của thiết bị điện để dây dẫn không bị quá tải, khi sử dụng không được dùng nhiều dụng cụ tiêu thụ điện có công suất lớn vượt quá khả năng chịu tải của dây dẫn, thường xuyên kiểm tra nhiệt độ của thiết bị tiêu thụ, điện, kiểm tra vỏ bọc, cách điện dây dẫn, nếu có hiện tượng quá tải thì phải khắc phục ngay.
 Dựa vào đoạn thông tin về chập điện trên đây và kiến thức đã học trả lời câu hỏi:
a- Để truyền tải điện từ cột điện đến hộ gia đình , người ta dùng dây dẫn bằng nhôm có điện trở suất là 2,8.10-8Wm, tiết diện 2,8mm2 dài 100m để tải điện. Tính điện trở dây dẫn và tính công suất hao phí do toả nhiệt trên dây dẫn khi cường độ dòng điện chạy qua dây là 10A
b- Khi công suất hao phí điện năng trên các dây dẫn điện trong các hộ gia đình sinh ra lớn sẽ dẫn đến nguy cơ gì làm mất an toàn cho người sử dụng điện? Làm cách nào để làm giảm hao phí điện năng hao phí do toả nhiệt trên đường dây dẫn truyền tải điện ở Câu 4a 
Bài 3:	
Quan sát hình 2: cấu tạo của đinamô xe đạp.
 a) Khi đinamô hoạt động thì bộ phận nào là rôto? 
b) Dòng điện cảm ứng được tạo ra ở bộ phận nào?
c) Giải thích tại sao chỉ khi rôtoquay mới xuất hiện dòng điện làm sáng bóng đèn.
Bài 4:	 Đường dây tải điện 500kV Bắc – Nam có tổng chiều dài là 1487km gồm có 3437 cột điện tháp sắt đi qua 14 tỉnh thành của nước ta. Điểm đầu đường dây tại tỉnh Hòa bình và điểm cuối đường dây tại Thành phố Hồ Chí Minh. Khi truyền tải điện năng đi xa như vậy sẽ có một phần điện năng bị hao phí.
	a. Hãy xác định nguyên nhân gây ra hao phí điện năng trên đường dây tải điện.
	b.Có những cách nào làm giảm hao phí điện năng trên đường dây? Cách làm nào có hiệu quả tốt nhất?
Bài 5:
	a. Khi truyền tải điện năng từ nhà máy điện đến nơi tiêu thụ (như hình bên) người ta lắp mấy loại máy biến thế? nêu tác dụng của từng loại máy biến thế đó.
	b. Một máy biến thế gồm cuộn sơ cấp có 500 vòng, cuộn thứ cấp có 25000 vòng. Hiệu điện thế đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp là 5000 V. Hãy tính hiệu điện thế ở hai đầu cuộn dây thứ cấp.
Bài 6: Một máy biến thế gồm cuộn sơ cấp có 250 vòng, cuộn thứ cấp 50.000 vòng, được đặt tại nhà máy phát điện và đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp một hiệu điện thế xoay chiều 500V.
a) Máy này tăng thế hay hạ thế ? Giải thích?
b) Dùng máy biến thế trên để tải một công suất điện 1 MW bằng đường dây truyền tải có tổng điện trở là 40 Ω. Tính công suất hao phí do tỏa nhiệt trên đường dây dẫn? 
 Bài 7:Ở đầu một đường dây tải điện, người ta đặt một máy biến thế, cuộn sơ cấp có 500 vòng và cuộn thứ cấp có 11000 vòng. Hiệu điện thế ở hai đầu cuộn sơ cấp của máy là 1000V.
a/ Đây là máy tăng thế hay hạ thế? Tại sao?
b/ Tính hiệu điện thế ở hai đầu cuộn thứ cấp.
c/Tính công suất hao phí trên đường dây tải điện, biết công suất điện tải đi là 110 000 W và điện trở tổng cộng của đường dây tải điện là 100 Ω. 
Bài 8:
a. Ta cần truyền tải đi một công suất điện P bằng một đường dây dẫn có điện trở R và đặt vào hai đầu đường dây một hiệu điện thế xoay chiều U. Viết công thức xác định công suât hao phí do tỏa nhiệt trên đường dây dẫn theo các đại lượng p, R, U. Áp dụng tính Php khi p = 1000000 W, R = 5 W, U = 5000 V.
b. Nếu ta tăng hiệu điện thế hai đầu đường dây lên đến giá trị U’ = 50000 V thì công suất hao phí do tỏa nhiệt trên đường dây là bao nhiêu?
c. Để tăng hiệu điện thế hai đầu đường dây từ giá trị U lên đến U’ như trên, người ta dùng một máy biến thế đặt ở đầu đường dây. Cho biết số vòng dây của cuộn thứ cấp
Bài 9. Một nguồn điện có hiệu điện thế 4000V, điện năng được truyền tải bằng dây dẫn đến nơi tiêu thụ. Biết điện trở của dây dẫn là 0,08kW và công suất của nguồn điện là 100kW. 
Tính công suất hao phí trên đường dây.
Để giảm bớt công suất hao phí đi 4 lần thì cần tăng hiệu điện thế lên bao nhiêu trước khi tải?
Bài 10. Hiệu điện thế giữa hai cực một máy phát điện là 10kV.
Muốn công suất hao phí do tỏa nhiệt trên dây giảm đi 25 lần thì phải tăng hay giảm hiệu điện thế? Hiệu điện thế khi đó là bao nhiêu?
Phải dùng MBT có các cuộn dây có số vòng dây theo tỉ lệ nào? Cuộn dây nào mắc vào 2 đầu máy phát điện?
Bài 11. Cuộn sơ cấp của một máy biến thế có 1000 vòng, cuộn thứ cấp có 5000 vòng đặt ở một đầu đường dây tải điện. Biết hiệu điện thế ở hai đầu cuộn thứ cấp là 100kV. Tính hiệu điện thế đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp ?
Bài 12. Công suất hao phí trên đường dây tải điện vì toả nhiệt sẽ thay đổi như thế nào nếu :
a, Chiều dài đường dây tải điện tăng 2 lần
b, Tiết diện dây tăng tăng 3 lần
c, Hiệu điện thế giữa hai đầu đường dây tăng 3 lần
Bài 13. Cuộn sơ cấp của một máy biến thế có 200 vòng, cuộn thứ cấp có 40000 vòng. Khi đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp một hiệu điện thế xoay chiều 400V.
a, Tính hiệu điện thế ở hai đầu cuộn thứ cấp.
b, Điện trở của đường dây truyền đi là 40, công suất truyền đi là 1 000 000W. Tính công suất hao phí trên đường truyền do tỏa nhiệt trên dây?
Bài 14. Một máy biến thế gồm cuộn sơ cấp có 250 vòng, cuộn thứ cấp 4000 vòng.
a, Máy đó là máy tăng thế hay hạ thế?
b, Đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp hiệu điện thế 400V. Tính hiệu điện thế ở hai đầu cuộn thứ cấp?
c, Điện trở của đường dây truyền đi là 60, công suất truyền đi là 1 000 000W. Tính công suất hao phí trên đường truyền do tỏa nhiệt trên dây?
Bài 15. Cuộn sơ cấp của một máy biến thế có 1000 vòng, cuộn thứ cấp có 5000 vòng đặt ở một đầu đường dây tải điện để truyền đi một công suất điện là 10 000kW. Biết hiệu điện thế ở hai đầu cuộn thứ cấp là 100kV.
Tính hiệu điện thế đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp ?
Biết điện trở của toàn bộ đường dây là 100W. Tính công suất hao phí do tỏa nhiệt trên đường dây ?