Giáo án Vật Lí Lớp 9 - Tiết 43: Máy biến thế - Năm học 2013-2014

Ngày soạn: 28/1/2013 Ngày giảng: 30/1/2013 Tiết 43: máy biến thế I. Mục tiêu 1. Kiến thức - Nêu được nguyên tắc cấu tạo của máy biến áp. - Giải thích được nguyên tắc hoạt động của máy biến áp. - Nêu được điện áp hiệu dụng ở hai đầu các cuộn dây máy biến áp tỉ lệ thuận với số vòng dây của mỗi cuộn. 2. Kĩ năng - Nêu được một số ứng dụng của máy biến áp. - Vận dụng được công thức 3. Thái độ - Rèn luyện phương pháp tư duy, suy diễn một cách lôgic trong phong cách học vật lí và áp dụng kiến thức vật lí trong kĩ thuật và cuộc sống. II. Đồ dùng dạy học 1. GV: - 1 máy biến áp nhỏ, cuộn sơ cấp có 750 vòng, cuộn thứ cấp có 1 500 vòng - 1 nguồn điện xoay chiều 0- 12V - 1 vôn kế xoay chiều 0- 15V 2. HS: Đọc trước bài mới. III. Phương pháp - Vấn đáp gợi mở. IV. Tiến trình dạy học 1. ổn định tổ chức (1 phút) 2. Kiểm tra bài cũ (5 phút) ? Khi truyền tải điện năng đi xa thì có biện pháp nào làm giảm hao phí điện năng trên đường dây tải điện? Biện pháp nào tối ưu nhất. 3. Bài mới (35 phút) * Đặt vấn đề(1 phút): Để giảm hao phí điện năng trên đường dây tải điện thì tăng U trước khi tải điện và khi sử dụng điện giảm hiệu điện thế xuống U = 220V. Phải dùng máy biến thế. Máy biến thế cấu tạo và hoạt động như thế nào? bài mới Hoạt động 1: Tìm hiểu cấu tạo của máy biến thế (7phút) Mục tiêu: Nêu được nguyên tắc cấu tạo của máy biến áp. Đồ dùng: - 1 máy biến áp nhỏ, cuộn sơ cấp có 750 vòng, cuộn thứ cấp có 1 500 vòng Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh - Y/c HS đọc tài liệu và xem máy biến thế nhỏ, nêu nên cấu tạo của máy biến thế. ? Số vòng dây ở 2 cuộn giống hay khác nhau? Lõi sắt có cấu tạo như thế nào? ? Dòng điện từ quận dây này có sang cuộn dây kia được không? Vì sao? - GV: Lõi sắt gồm nhiều lớp sắt silic ép cách điện với nhau mà không phải là một thỏi đặc. - GV chuẩn kiến thức và yêu cầu HS nhắc lại ghi vở: Máy biến áp là thiết bị dùng để tăng hoặc giảm hiệu điện thế của dòng điện xoay chiều. I. Cấu tạo và hoạt động của máy biến thế 1.Cấu tạo - Các bộ phận chính của máy biến áp: Cuộn dây Cuộn dây Lõi sắt pha silic + Có 2 cuộn dây: Cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp có số vòng n1, n2 khác nhau. + 1 lõi sắt pha silic chung. Hoạt động 2: Tìm hiểu nguyên tắc hoạt động của máy biến thế (10 phút) Mục tiêu: - Giải thích được nguyên tắc hoạt động của máy biến áp. - Nêu được điện áp hiệu dụng ở hai đầu các cuộn dây máy biến áp tỉ lệ thuận với số vòng dây của mỗi cuộn. - Nêu được một số ứng dụng của máy biến áp. - Yêu cầu học sinh dự đoán - Y/c HS làm thí nghiệm rút ra nhận xét. ? Nêu đặt vào 2 đầu cuộn sơ cấp U1 xoay chiều thì từ trường của cuộn sơ cấp có đặc điểm gì. ? Lõi sắt có nhiễm từ không. ? Nếu có thì đặc điểm từ trường có lõi sắt đó như thế nào. ? Từ trường có xuyên qua cuộn thứ cấp không. ? Hiện tượng gì xảy ra với cuộn thứ cấp. - Giáo viên rút ra kết luận về nguyên tắc hoạt động của máy biến thế: Máy biến thế hoạt động dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ. 2. Nguyên tắc hoạt động của máy biến thế C1: Khi có hiệu điện thế xoay chiều đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp => bóng đèn sáng => có xuất hiện dòng điện ở cuọn thứ cấp. C2: Đặt vào 2 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. Kết quả là trong cuộn thứ cấp xuất hiện một dòng điện xoay chiều – Nếu cuộn thứ cấp được nối thành mạch kín. 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 3. Kết luận: (SGK- 100) Hoạt động 3: Tìm hiểu tác dụng làm biến đổi hiệu điện thế của máy biến thế.(12 phút) Mục tiêu: - Nêu được điện áp hiệu dụng ở hai đầu các cuộn dây máy biến áp tỉ lệ thuận với số vòng dây của mỗi cuộn. - Nêu được một số ứng dụng của máy biến áp. - Nêu được công dụng chung của máy biến thế là làm tăng hay giảm hiệu điện thế theo công thức. - GV ĐVĐ: Giữa U1 ở cuộn sơ cấp, U2 ở cuộn thứ cấp và số vòng dây n1 và n2 có mối quan hệ nào? -Y/c HS quan sát TN và ghi kết quả. - Y/c HS đọc ghi số vòng n1 của cuộn sơ cấp n2 của cuộn thứ cấp máy biến thế? Căn cứ vào bảng số liệu rút ra nhận xét về mối quan hệ giữa hiệu điện thế U đặt vào 2 đầu các cuộn dây của máy biến thế và số vòng dây của các cuộn tương ứng. ? Nếu n1 > n2 => U1 như thế nào đối với U2 => máy đó là máy tăng thế hay hạ thế? ? Vậy muốn tăng hay giảm hiệu điện thế ở cuộn thứ cấp người ta phải làm như thế nào? ? Qua kết quả TN rút ra kết luận gì. ? Cuộn thứ cấp và số vòng dây n1 và n2 có mối quan hệ nào? Tích hợp bảo vệ môi trường: - Khi máy biến thế hoạt động, luôn xuất hiện dòng điện Fuco. Dòng điện Fuco có hại và làm nóng máy biến thế, giảm hiệu suất của máy. Để làm một máy biến thế, người ta nhúng toàn bộ lừi thộp của máy trong một chất làm mỏt đú là dầu của máy biến thế. Khi xảy ra sự cố, dầu máy biến thế bị chảy cứ thể gây ra những sự ô nhiễm môi trường trầm trọng. - Biện pháp bảo vệ môi trường: Các trạm biến thế lớn cần có các thiết bị tự động để phát hiện và khắc phục sự cố; mặt khác cần đảm bảo các quy tắc an toàn khi vận hành trạm biến thế lớn. - GV thông báo tác dụng của máy ổn áp là do máy có thể tự di chuyển con chạy ở cuộn thứ cấp sao cho U thứ cấp luôn được ổn định. ? Để có U cao hàng ngàn vôn trên đường dây tải điện để giảm hao phí điện năng thì phải làm như thế nào. ? Khi sử dụng dùng hiệu điện thế thấp thì phải làm như thế nào. II. Tác dụng làm biến đổi hiệu điện thế của máy biến thế. 1. Quan sát C3: ; ; Hiệu điện thế ở hai đầu mỗi cuộn dây tỉ lệ với số vòng của mỗi cuộn dây. máy hạ thế máy tăng thế - Vậy muốn tăng hay giảm hiệu điện thế, ta chỉ việc thay đổi số vòng dây của cuộn thứ cấp. 2. Kết luận III. Lắp đặt máy biến thế ở 2 dòng dây tải điện - Dùng máy biến thế lắp ở đầu đường dây tải điện tăng hiệu điện thế. - Trước khi đến nơi tiêu thụ thì dùng máy biến thế hạ hiệu điện thế. Hoạt động 4: Vận dụng(5 phút) Mục tiêu: - Nêu được một số ứng dụng của máy biến áp. - Vận dụng được công thức - Yêu cầu HS làm bài tập vận dụng C4. ? Qua kết quả em có nhận xét gì? - Gọi 3 HS thuộc 3 đối tượng trả lời. IV. Vận dụng C4: U1 = 220V; U2 = 6V; U2/=3V; n1=4000vòng n2 = ? ; n2 = ? => Vì và không đổi, nếu thay đổi => thay đổi. * Nhận xét: + Đặt một HĐT xoay chiều vào 2 đầu cuộn sơ cấp của máy biến thế thì ở 2 đầu của cuộn thứ cấp xuất hiện HĐT xoay chiều. + Tỉ số giữa HĐT ở 2 đầu các cuộn dây của máy biến thế bằng tỉ số giữa số vòng của các cuộn dây tương ứng. ở đầu đường dây tải về phía nhà máy điện đặt máy tăng thế, ở nơi tiêu thụ đặt máy hạ thế. 4. Củng cố(3 phút) - GV củng cố kiến thức cơ bản ? Hãy nêu bộ phận chính và nguyên tắc hoạt động của máy phát điện xoay chiều. ? Hãy nêu cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của máy biến thế. 5. Hướng dẫn học ở nhà(1 phút) - Học bài phần ghi nhớ - Tìm hiểu phần có thể em chưa biết (SGK- 102)