MỤC LỤC
Mục
1

2.

Nội dung
MỞ ĐẦU

Trang
01

1. 1. Lý do chọn đề tài

01

1.2. Mục đích nghiên cứu

01

1.3. Đối tượng nghiên cứu

01

1.4. Phương pháp nghiên cứu

01

NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

02


4.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

11

05

05
05
05
09

1


1. MỞ ĐẦU
1.1. LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Trong đề thi THPT QG môn Vật Lý, phần Điện Xoay chiều là một phần rất khó đối với
các em học sinh, thực tế cho thấy, các em rất ngại học phần này và bản thân tôi trên cương vị
giáo viên dạy cũng cảm thấy để cho các em hiểu kiến thức phần này đủ sâu và rộng đủ tự tin
giải quyết triệt để các bài toán phần này cũng phải mất rất nhiều thời gian và không thể dạy
thật nhanh, không thể nóng vội khi dạy được.
Trong phần điện xoay chiều có nhiều phần bài tập khó, trừu tượng như: bài toán cực trị,
bài toán hộp kín, máy phát điện, máy biến áp và đặc biệt bài toán truyền tải điện năng đi xa
cũng là một phần rất khó, thậm chí mà đề thi THPT Quốc Gia nhiều năm có nhiều câu
“chốt” – vận dụng cao thuộc phần này và đa số các em học sinh không làm được hoặc
phương pháp giải chưa đủ tối ưu nên không đủ thời gian để giải bài ảnh hưởng đến kết quả
thi môn Vật Lý không cao.

2


Trong hệ đo lường quốc tế, đơn vị đo công suất là Oat (viết tắt là W; 1W = 1J/s), lấy tên
theo James Watt. Ngoài ra, các tiền tố cũng được thêm vào đơn vị này để đo các công suất
nhỏ hay lớn hơn như mW (milioat): 1mW = 0,001W; kW (kilooat): 1kW = 1.000W; MW
(megaoat): 1MW=1.000.000W…
b. Công suất mạch điện không đổi (DC):
Đối với mạch điện một chiều, công suất, năng lượng mà mạch điện thực hiện chuyển
đổi qua đường dây điện trong một đơn vị thời gian, được tính bằng công thức:
 P là công suất (W)
P=U.I
 U là điện áp (V)
 I là cường độ dòng điện (A)
c. Công suất mạch điện xoay chiều (AC):
* Đối với dòng điện xoay chiều có ba loại công suất và được biểu diễn như sau:
Trục ảo (Im)

S
φ

Q
Trục thực (Re)

P
Trong đó:
* P là công suất hiệu dụng
* Q là công suất phản kháng
* Công suất biểu kiến S = P + jQ
* Công suất hiệu dụng P (công suất tác dụng, công suất thực):

mỗi chu kỳ do sự tích lũy năng lượng trong các thành phần cảm kháng và dung kháng của
mạch điện. Đây là phần công suất không có lợi của mạch điện.
- Đơn vị tính là VAR (volt amperes reactive) (reactive – phản kháng)
 P : công suất phản kháng (var)
P = U.I .sinφ
 U: là điện áp (V)
 I: là cường độ dòng điện (A)
 φ : pha lệch giữa U và I
* Công suất biểu kiến S (công suất toàn phần)
- là công suất tổng của mạch điện bao gồm công suất hiệu dụng và công suất phản kháng.
Đơn vị: VA (vôn-ampe), 1 kVA = 1000 VA.
 S : công suất biểu kiến (VA)
 P : công suất hiệu dụng (W)
S  UI  P 2  Q 2
 Q : công suất phản kháng (var)
 U: là điện áp (V)
 I: là cường độ dòng điện (A)
d. Hệ số công suất
Trục ảo (Im)

S
φ

Q
Trục thực (Re)

P
Trong đó: Hệ số công suất
* Q là công suất phản kháng
* Công suất biểu kiến S = P + jQ

Uphá t= Utải + UR và học sinh cũng dùng như vậy, lâu dần thành quen, các em hiểu sai hoàn
toàn bản chất vật lý thực sự.
* Trong trường hợp tổng quát phải là:

uuuur uuur uuur
Tổng quát: U phat  U tai  U
Nếu các điện áp tức thời u cùng pha với dòng điện tức thời i thì mới có Uphat=Utai+∆U
2.2. Thực trạng vấn đề trước khi áp dụng sáng kiến kinh nghiệm
Khảo sát trên các lớp tôi dạy là 12C1 (41 học sinh), 12C2 (46 học sinh), 12C5 (45 học
sinh) và 12C6 (44 học sinh) khi làm bài tập mà đề bài cho hệ số công suất nơi phát và nơi
tiêu thụ không bằng 1 nhưng 100% các em đều làm như khi u, i cùng pha ! chứng tổ các em
rất máy móc và không hề hiểu bản chất của vấn đề!
2.3. Các sáng kiến kinh nghiệm hoặc các giải pháp đã sử dụng để giải quyết vấn đề
Các biện pháp tôi đã tiến hành
2.3.1. Chuẩn hóa lại các kiến thức về công suất, hệ số công suất và bài toán tổng quát
của truyền tải điện trên đường dây một pha.
2.3.2. Giải bài toán truyền tải điện bằng nhiều cách để so sánh rút ra nhận xét.
5


Bài toán cơ bản 1: Phải tăng hiệu điện thế nơi phát lên bao nhiêu lần để giảm công suất tiêu
hao trên đường dây đi 100 lần với yêu cầu công suất tải tiêu thụ không đổi. Biết các điện
áp tức thời u cùng pha với dòng điện tức thời i và rằng độ giảm điện áp trên đường dây khi
chưa tăng hiệu điện thế nơi phát bằng:
a. 15% điện áp hiệu dụng tải khi đó:
b. 15% điện áp giữa 2 cực của máy phát lúc đó.

uuuuu
r uuur uuur


Up= ΔU +Utải=15%.Up+ Utải � Utải= 0,85 Up

* Sau khi tăng

U'p=∆U’ + U'tải=

�

Tỉ số

U 'p
Up

15%U p
ΔU
+ 10Utải =
+10. 0,85 Up =8,515 Up
10
10

= 8,515

Bài toán cơ bản 2: Mạch điện gồm tải Z2 nối tiếp với một điện trở R rồi nối với nguồn xoay
chiều có điện áp hiệu dụng là U 1. Khi đó, điện áp hiệu dụng trên tải là U 2, và hệ số công suất
cosφ2 = 0,6; độ giảm áp trên R là ΔU =

U2
4

; hệ số công suất toàn mạch là cosφ 1 = 0,8. Bằng

I’ = I/10, ∆U’ = ∆U/10, Ptải không đổi nên

U’tai=10Utải (*)
- Theo hình vẽ:

φ’1
U '1 2  U '2  U '2 2  2.U '.U 2' cos2 thay (*) vào
�

φ2
�

U1’ = 1,0015U2’ = 10,015U2

U1’ = 9,426 U1

Bài toán cơ bản 3: Mã đề 201 – câu 37 – Đề THPT QG năm 2017
Câu 37. Điện năng được truyền từ trạm phát điện đến nơi tiêu thụ bằng đường dây tải điện một
pha. Ban đầu hiệu suât truyền tải là 80%. Cho công suất truyền đi không đổi và hệ số công suất ở
nơi tiêu thụ (cuối đường dây tải điện) luôn bằng 0,8. Để giảm hao phí trên đường dây 4 lần thì cần
phải tăng điện áp hiệu dụng ở trạm phát điện lên n lần. Giá trị của n là
A. 2,1

B.2,2.

C.2,3.

D. 2,0.

Phân tích:

P

0,2P

U

0,2.U
cos


U
� 1
� 1
1
1
1
1

 U1  U 2t1  (U1 ) 2  2U t1U1 cos t  34 (V)

7


Pt1  0,95P
�
�U t 2 cos t  0,95U 2 cos 2
H 2  0,95  �
��
P1  0,05P
U 2  0,05.U 2 cos 2

- Trên giản đồ véc tơ, X là đại lượng đặc trưng cho đoạn mạch về khả năng chuyển hóa năng
lượng điện thành các dạng năng lượng khác.

Công suất tiêu thụ của đoạn mạch P = I2X khi này gồm nhiều thành phần:
Với P=I2X có thể gồm
+ P1=I2X1 (chuyển thành nhiệt)
+ P2=I2X2 (chuyển thành hóa năng)
+ P3=I2X3 (chuyển thành cơ năng)
……

U=IZ
φ
UR=IR

Ut

UY=IY

φt
UX=IX

Trong đó:
+ U=IZ là điện áp hiệu dụng trạm phát, Z là tổng trở cả mạch
+ UR=IR là độ giảm điện áp trên đường dây (R là điện trở đường dây)
+ X là phần mà PX=I2X đại diện cho phần điện năng truyền đến nơi tiêu thụ

8


 Công suất hiệu dụng là PR + PX

.  2,106 lần!
* Điện áp hiệu dụng nơi máy phát tăng: U  Z . I 
34 2
Nhận xét:
- Có thể thấy cách 2 khá nhanh và giải rất nhẹ nhàng về mặt toán học
- Cần chú ý là do có sự tăng tải ở nơi tiêu thụ, nên hệ số công suất của toàn quá trình truyền
tải là thay đổi.

+ Hệ số công suất của toàn quá trình truyền tải lúc đầu là: cos  =
+ Lúc sau là: cos ’ =

rX 14

 0,86
Z
34

r  X'
1  19

 0,814
Z'
603,06

+ Bài tương tự trong mã đề khác: Điện năng được truyền từ một trạm phát điện đến nơi
tiêu thụ bằng đường dây tải điện một pha. Biết đoạn mạch tại nơi tiêu thụ (cuối đường dây
tải điện) tiêu thụ điện với công suất không đổi và có hệ số công suất luôn bằng 0,8. Để tăng
hiệu suất của quá trình truyền tải từ 80% lên 90% thì cần tăng điện áp hiệu dụng ở trạm phát
điện lên
A. 1,33 lần.

3-4
0-2
Tổng số HS

Số HS

Quy đổi %

Số HS

Quy đổi %

01
36
43
09
02
91

1.1
39.6
47.2
9.9
2.2

04
58
21
06
01


10


4. TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Các bài toán vật lý chọn lọc. Tác giả PGS-TS Vũ Thanh Khiết.
2. Chuyên đề bồi dưỡng học sinh giỏi vật lý THPT. Tác giả PGS-TS Vũ Thanh Khiết.
3. Bài toán cơ sở vật lý. Tác giả Lương Duyên Bình-Nguyễn Quang Hậu.
4. Bài tập vật lý 12. Tác giả Dương Trọng Bái-Vũ Thanh Khiết.
5. 3000 bài toán điện. Tác giả Tạ Quang Hùng.
6. Tuyển tập bài tập vật lý nâng cao .Tác giả PGS-TS Vũ Thanh – Nguyễn Thế Khôi.
7. Tạp chí vật lý và tuổi trẻ .
8. Một số tài liệu chuyên môn khác.

11