Giáo án chuyên đề Vật lí 12 kết nối Bài 3: Máy biến áp

Ngày soạn:…/…/…

Ngày dạy:…/…/…

BÀI 3: MÁY BIẾN ÁP

I. MỤC TIÊU

1. Kiến thức

Sau bài học này, HS sẽ:

• Nêu được nguyên tắc hoạt động của máy biến áp.

• Nêu được ưu điểm của dòng điện và điện áp xoay chiều trong truyền tải năng lượng điện về phương diện khoa học và kinh tế.

• Thảo luận để đánh giá được vai trò của máy biến áp trong việc giảm hao phí năng lượng điện khi truyền tải dòng điện đi xa.

2. Năng lực

Năng lực chung: 

• Năng lực tự học: Tự chủ và hợp tác với các bạn để tìm hiểu cấu tạo máy biến áp và vai trò của máy biến áp trong truyền tải điện năng.

• Năng lực giải quyết vấn đề: Xác định và tìm hiểu về máy biến áp và truyền tải điện năng.

• Năng lực giao tiếp hợp tác: Thảo luận và trao đổi ý kiến để đề xuất các biện pháp giảm hao phí điện năng trong quá trình truyền tải.

Năng lực vật lí:

• Nêu được cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của máy biến áp.

• Nêu được ưu điểm của dòng điện và điện áp xoay chiều trong truyền tải năng lượng điện về phương diện khoa học và kinh tế.

• Đánh giá được vai trò của máy biến áp trong việc giảm hao phí năng lượng điện khi truyền dòng điện đi xa.

3. Phẩm chất

• Chăm chỉ, trung thực, trách nhiệm trong học tập và thí nghiệm.

II. THIẾT BỊ DẠY HỌC VÀ HỌC LIỆU:

1. Đối với giáo viên:

• SGK, SGV Chuyên đề học tập Vật lí 12, Kế hoạch bài dạy.

• Hình ảnh máy biến áp trong thực tế, sơ đồ cấu tạo chính của máy biến áp, kí hiệu máy biến áp trong sơ đồ mạch điện,…

• Máy chiếu, máy tính (nếu có).

• Phiếu học tập.

2. Đối với học sinh:

• HS cả lớp:

+ SGK Chuyên đề học tập Vật lí 12.

+ Hình vẽ liên quan đến nội dung bài học và các dụng cụ học tập theo yêu cầu của GV.

III. TIẾN TRÌNH DẠY HỌC

A. HOẠT ĐỘNG KHỞI ĐỘNG

a. Mục tiêu: Giúp HS nhận biết được vai trò của máy biến áp trong truyền tải điện năng và đề xuất các biện pháp giảm hao phí điện năng trong quá trình truyền tải điện.

b. Nội dung: GV cho HS thảo luận về nội dung mở đầu trong SGK, HS phát biểu ý kiến của bản thân về các biện pháp giảm hao phí điện năng, từ đó GV định hướng HS vào nội dung của bài học.

c. Sản phẩm học tập: HS bước đầu phát hiện vấn đề và thảo luận về máy biến áp trong hệ thống truyền tải điện năng.

d. Tổ chức thực hiện:

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV chiếu hình ảnh máy biến áp trong hệ thống truyền tải điện năng cho HS quan sát.

- GV đặt vấn đề: Máy biến áp có vai trò rất quan trọng trong truyền tải điện năng đi xa.

- GV yêu cầu HS trả lời câu hỏi: Em hãy đề xuất các biện pháp giảm hao phí điện năng trong quá trình truyền tải điện.

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS làm việc cá nhân, nhớ lại kiến thức đã học về nguyên tắc hoạt động của máy biến áp dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ.

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận

- GV mời 1 – 2 bạn ngẫu nhiên đứng dậy trình bày câu trả lời của mình.

Gợi ý đáp án:

Để làm giảm hao phí điện năng trong quá trình truyền tải điện cần:

- Giảm điện trở của đường dây bằng cách:

+ Thay đổi vật liệu làm dây dẫn (thay dây đồng bằng dây bạc,…) => tốn kém.

+ Giảm chiều dài dây dẫn => bất khả thi.

+ Tăng tiết diện dây dẫn (tăng khối lượng dây, số lượng cột điện, cơ sở hạ tầng,…) => tốn kém.

- Tăng điện áp phát (dùng máy biến áp) => khả thi.

Bước 4: Đánh giá kết quả, thực hiện nhiệm vụ học tập

- Sau khi HS trao đổi, phát biểu ý kiến, GV nhận xét và dẫn dắt vào bài mới: Để giảm hai phí trên đường dây truyền tải, ta có thể tăng điện áp ở nơi phát. Tuy nhiên, để đảm bảo an toàn, cần phải giảm điện áp tại nơi tiêu thụ. Thiết bị điện có thể thực hiện hai nhiệm vụ này chính là máy biến áp. Vậy máy biến áp có cấu tạo và hoạt động như thế nào? Chúng ta cùng tìm hiểu bài học mới: Bài 3: Máy biến áp.

B. HOẠT ĐỘNG HÌNH THÀNH KIẾN THỨC

Hoạt động 1. Tìm hiểu cấu tạo của máy biến áp

a. Mục tiêu: HS nêu được cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của máy biến áp.

b. Nội dung: GV hướng dẫn HS thực hiện theo các hoạt động trong SGK để tìm hiểu về máy biến áp.

c. Sản phẩm: 

- Kết quả HS thực hiện các yêu cầu, gợi ý, dẫn dắt của GV để tìm hiểu cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của máy biến áp.

- HS hoàn thành Phiếu học tập số 1.

d. Tổ chức thực hiện:

HOẠT ĐỘNG CỦA GV - HS	DỰ KIẾN SẢN PHẨM
Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập - GV yêu cầu HS nghiên cứu SGK và trả lời câu hỏi: Máy biến áp là thiết bị dùng để làm gì? - GV chia lớp thành các nhóm 3 – 4 HS. - GV yêu cầu HS thảo luận theo nhóm và hoàn thành nội dung Phiếu học tập số 1. - GV tổng hợp kết quả trình bày của các nhóm. - GV chiếu hình ảnh và giới thiệu kí hiệu máy biến áp trong sơ đồ mạch điện. - Sau khi HS trả lời, GV kết luận về cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của máy biến áp. Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập - HS đọc thông tin SGK, thực hiện nhiệm vụ học tập và rút ra kết luận. - GV quan sát, hướng dẫn, hỗ trợ HS (nếu cần thiết). Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận - GV mời đại diện các nhóm báo cáo kết quả thảo luận: *Trả lời Phiếu học tập (Đính kèm phía dưới Hoạt động) - GV mời HS khác nhận xét, bổ sung.  Bước 4: Đánh giá kết quả, thực hiện nhiệm vụ học tập - Từ kết quả thảo luận của nhóm, GV nhận xét, đánh giá quá trình HS thực hiện nhiệm vụ. - GV kết luận về nội dung Tìm hiểu cấu tạo của máy biến áp. - GV chuyển sang nội dung Tìm hiểu vai trò của máy biến áp trong truyền tải điện năng.	I. MÁY BIẾN ÁP - Máy biến áp là thiết bị dùng để biến đổi điện áp xoay chiều mà không làm thay đổi tần số của nó. 1. Cấu tạo - Máy biến áp có các bộ phận chính là hai cuộn dây có số vòng khác nhau quấn trên một lõi biến áp. + Lõi biến áp:  được làm bằng các  lá sắt (thép) pha silic, được ghép cách điện với nhau và với các cuộn dây. + Các cuộn dây: 2 cuộn dây có số  vòng khác nhau, cùng quấn trên một lõi biến áp. 2. Nguyên tắc hoạt động - Nguyên tắc hoạt động của máy biến áp hoạt động dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ. - Công thức máy biến áp: + Nếu N1 > N2 thì U1 > U2: máy hạ áp. + Nếu N1 < N2 thì U1 < U2: máy tăng áp.
TRẢ LỜI PHIẾU HỌC TẬP    Yêu cầu Nội dung trả lời Cấu tạo Gồm lõi biến áp và các cuộn dây Nguyên tắc hoạt động Dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ. Khi đặt điện áp xoay chiều vào cuộn sơ cấp, do dòng xoay chiều biến thiên liên tục nên từ thông biến thiên liên tục trong cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp, từ đó sinh ra suất điện động cảm ứng ở cuộn thứ cấp. Suy luận tìm mối liên hệ tính điện áp đầu ra của máy biến áp lí tưởng với điện áp đầu vào và số vòng dây của các cuộn dây Suy luận tìm mối liên hệ tính cường độ dòng điện đầu ra của máy biến áp lí tưởng với cường độ dòng điện đầu vào và số vòng dây các cuộn dây   Câu hỏi 1. Lõi máy biến áp làm bằng các lá thép ghép sát cách điện với nhau và đặt song song với các đường cảm ứng từ để giảm dòng điện Foucault sinh nhiệt làm nóng máy biến áp. Câu hỏi 2. Đối với một vòng dây ở cuộn sơ cấp thì từ thông biến thiên qua tiết diện của nó là: Máy biến áp làm lí tưởng thì tất cả các vòng dây trên quấn trên lõi máy biến áp nhận được cùng lượng từ thông như trên. Do đó, suất điện động cảm ứng của cuộn sơ cấp và thứ cấp lần lượt là: Từ đó ta có:

Hoạt động 2. Tìm hiểu vai trò của máy biến áp trong truyền tải điện năng

a. Mục tiêu: 

- HS nêu được ưu điểm của dòng điện và điện áp xoay chiều trong truyền tải năng lượng điện về phương diện khoa học và kinh tế.

- HS đánh giá được vai trò của máy biến áp trong việc giảm hao phí năng lượng điện khi truyền dòng điện đi xa.

b. Nội dung: GV hướng dẫn HS thực hiện theo các hoạt động trong SGK để tìm hiểu về truyền tải điện năng.

c. Sản phẩm: 

- Kết quả HS thực hiện các yêu cầu, gợi ý, dẫn dắt của GV để nêu một số ưu điểm, nhược điểm về truyền tải dòng điện đi xa.

d. Tổ chức thực hiện:

--------------- Còn tiếp ---------------