I. MỞ ĐẦU:
1.1. Lý do chọn đề tài:
Vật lí là một môn học khó và trừu tượng, cơ sở của nó là toán học. Bài tập vật
lí rất đa dạng và phong phú. Trong phân phối chương trình số tiết bài tâp lại hơi ít
so với nhu cầu cần củng cố và nâng cao kiến thức cho học sinh. Chính vì thế, người
giáo viên phải làm thế nào để tìm ra phương pháp tốt nhất nhằm tạo cho học sinh
niềm say mê yêu thích môn học này. Giúp học sinh việc phân loại các dạng bài tập
và hướng dẫn cách giải là rất cần thiết. Việc làm này rất có lợi cho học sinh trong
thời gian ngắn đã nắm được các dạng bài tập, nắm được phương pháp giải và từ đó
có thể phát triển hướng tìm tòi lời giải mới cho các dạng bài tương tự.
Trong yêu cầu về đổi mới giáo dục về việc đánh giá học sinh bằng phương
pháp trắc nghiệm khách quan thì khi nắm được dạng bài và phương pháp giải sẽ
giúp cho học sinh nhanh chóng trả được bài.
Trong chương trình Vật lí lớp 12, chương “Dòng điện xoay chiều” có nhiều
dạng bài tập phức tạp và khó. Nhóm các bài toán về truyền tải điện năng đi xa là
một trong những nhóm bài tập phức tạp và khó nhất trong chương (bởi lẽ nhiều bài
tập không theo một quy luật chung nào cả), học sinh thường rất lúng túng khi gặp
câu trắc nghiệm phần này, phần lớn là các em bỏ qua câu này hoặc chọn bừa đáp
án. Có nhiều em thường rất sợ khi đề thi có câu trắc nghiệm của phần này.
Qua quá trình nghiên cứu rất nhiều tài liệu từ nhiều tác giả, qua rất nhiều kênh
thông tin (như: sách tham khảo, Internet...), tôi thấy rằng các tác giả chưa thực sự đi
sâu vào tính tổng quát của loại bài toán này. Cho đến nay chưa có một tác giả nào
phân ra từng dạng và tìm ra quy luật giải cho mỗi dạng toán của phần này, thường
đưa ra cách giải phức tạp và không có tính tổng quát gây hoang mang cho học sinh.
Xuất phát từ thực trạng trên tôi mạnh dạn đề xuất đề tài “ Hướng dẫn học
sinh khá, giỏi phương pháp giải các bài toán nâng cao về truyền tải điện năng
đi xa” nhằm góp ích vào nâng cao hiệu quả giảng dạy cho môn học.
1.2. Mục đích nghiên cứu:
1.2.1. Đối với giáo viên.
Nhằm xây dựng một chuyên đề sâu, chi tiết có thể làm tài liệu tham khảo cho
các đồng nghiệp ôn thi THPT Quốc Gia.

tập ở các dạng khác nhau tạo điều kiện cho học sinh vận dụng linh hoạt những kiến
thức để tự lực giải quyết thành công những tình huống cụ thể khác nhau thì những
kiến thức đó mới trở nên sâu sắc hoàn thiện và trở thành vốn riêng của học sinh.
Trong quá trình giải quyết các vấn đề, tình huống cụ thể do bài tập đề ra học
sinh phải vận dụng các thao tác tư duy như so sánh, phân tích, tổng hợp khái quát
hoá....để giải quyết vấn đề, từ đó sẽ giúp phát triển tư duy và sáng tạo, óc tưởng
tượng, tính độc lập trong suy nghĩ, suy luận.... Nên bài tập Vật lí gây hứng thú học
tập cho học sinh.
Đối với phần kiến thức về “truyền tải điện năng đi xa” tôi thấy việc phân
dạng, chỉ rõ điểm mấu chốt của vấn đề sẽ giúp học sinh, đặc biệt là học sinh giỏi
không chỉ nắm vững kiến thức phần đã học mà còn có thể vận dụng sáng tạo vào
giải quyết tốt các bài toán tương tự.
2.2. Thực trạng vấn đề trước khi áp dụng sáng kiến kinh nghiệm.
2.2.1. Thuận lợi
Trong quá trình giảng dạy, khi tìm hiểu tâm tư nguyện vọng của một số học
sinh lớp 12 tôi được biết có rất nhiều học sinh thích học môn vật lí, nhiều học sinh
có nguyện vọng thi vào đại học khối A và khối A1.
2.2.2. Khó khăn:
2


Là một giáo viên khi dạy bài tập phần truyền tải điện năng đi xa, tôi thấy sách
giáo khoa chỉ đề cập đến những vấn đề hết sức cơ bản về truyền tải điện năng đi xa
(Như: Tìm công suất hao phí trên đường dây truyền tải, hiệu suất truyền tải điện
năng đi xa) với số lượng bài tập không nhiều và còn đơn giản trong khi đó các bài
tập phần này rất đa dạng và thường xuất hiện nhiều trong các đề thi THPT Quốc
Gia, đề thi thử THPT Quốc Gia của các trường trên cả nước. Khi gặp các bài toán
thuộc dạng nâng cao về truyền tải điện năng đi xa thì học sinh thường lúng túng
không biết cách giải hoặc phải mất rất nhiều thời gian cho một bài, trong khi thời
gian dành cho mỗi câu trong các đề thi trắc nghiệm lại rất ngắn. Thực tế phần bài

Từ thực tế như trên tôi đã đề ra một số biện pháp khắc phục như sau:
2.3.1. Các yêu cầu chung:
Trước khi giảng dạy phần bài tập nâng cao về truyền tải điện năng đi xa, tôi
đã yêu cầu học sinh phải nắm chắc các kiến thức của các dạng bài tập cơ bản về
dòng điện xoay chiều, máy biến áp và truyền tải điện năng, bao gồm:
- Xác định hệ số của máy biến áp, số vòng dây của các cuộn dây của máy
biến áp, điện áp hiệu dụng ở hai đầu của cuộn dây sơ cấp và thứ cấp.
- Xác định công suất hao phí trên đường dây truyền tải.
- Xác định độ sụt áp trên đường dây truyền tải.
- Xác định độ chênh lệch về số chỉ của công tơ điện ở trạm phát điện và nơi
tiêu thụ.

3


- Các bài tập đơn giản về hiệu suất truyền tải điện năng đi xa.
Mặt khác tôi đã tiến hành nghiên cứu, phân loại các dạng bài tập về truyền tải
điện năng đi xa, thiết lập một số công thức tổng quát; đồng thời cũng yêu cầu học
sinh thiết lập các công thức hệ quả cho từng loại bài toán qua đó học sinh sẽ nắm
vững bản chất của từng loại bài toán.
2.3.2. Biện pháp phân loại bài tập và thiết lập công thức tổng quát theo từng
dạng.
Để học sinh nắm vững được phần kiến thức cần tiếp nhận tôi đã thực hiện
theo quy trình như sau:
Bước 1: Hệ thống lại các kiến thức cơ bản của phần dòng điện xoay chiều,
máy biến áp và truyền tải điện năng đi xa.
Bước 2: Ôn lại một số kiến thức liên quan mà các em đã được học trong
chương trình vật lí lớp 11.
Bước 3: Phân loại các dạng bài tập về truyền tải điện năng đi xa (nêu rõ kiến
thức trọng tâm của mỗi dạng toán). Đối với bài truyền tải điện năng đi xa, tôi phân

Hình 1
+ Công dụng của máy biến áp: làm biến đổi điện áp xoay chiều.

+ Cấu tạo của máy biến áp (như hình vẽ 1): Gồm hai bộ phận chính là lõi
biến áp và hai cuộn dây dẫn có điện trở nhỏ và độ tự cảm lớn. Cuộn sơ cấp có N1
vòng được nối vào nguồn phát điện, cuộn thứ cấp có N 2 vòng được nối với tải tiêu
thụ điện năng.
4


+ Kí hiệu của máy biến áp trên các sơ đồ mạch điện
(Như hình vẽ 2)
- Công thức của máy biến áp:

Hình 2

N2 U 2
=
N1 U1

Trong đó:
N1 và N 2 lần lượt là số vòng dây của cuộn dây sơ cấp và cuộn dây thứ cấp
U1 và U 2 lần lượt là điện áp hiệu dụng ở hai đầu của cuộn dây sơ cấp và thứ cấp

a.3. Truyền tải điện năng [ 4] .
- Cơ chế truyền tải điện năng đi xa.
Gọi U là điện áp ở hai đầu nguồn; P là điện áp cần truyền tải; R là điện trở của dây
tải điện thì cường độ hiệu dụng của dòng điện trong dây tải điện là
I=


tiêu
'
U thụ

Hình 3

Từ các công thức trên ta thấy:
Để giảm hao phí trên đường dây tải điện ta có thể:
•
•

Giảm điện trở của dây dẫn điện bằng cách tăng đường kính dây: Điều này
không có lợi vì phải tăng đồng thời kích thước của dây dẫn và của trụ điện.
Tăng U bằng biến áp tăng áp: Cách này được dùng rộng rãi. Ở nơi tiêu thụ
điện người ta dùng máy hạ áp để đưa điện áp về mức thường dùng (thường là
220 V ở Việt Nam).
- Các công thức về truyền tải điện năng đi xa:

+ Công suất truyền tải: P = = Ptt + ∆P = Ptt + R

P2
U 2 cos 2ϕ

+ Công suất hao phí trên đường dây truyền tải: ∆P = RI 2 = R

P2
∆A
= ∆UI =
2
2

Ptt là công suất nơi tiêu thụ điện năng.
∆P là công suất hao phí trên đường dây truyền tải

R là điện trở của dây truyền tải điện
cosϕ là hệ số công suất của mạch truyền tải điện năng

I là cường độ dòng điện chạy trong mạch truyền tải điện năng
∆U là độ sụt áp giữa trạm phát và nơi tiêu thụ
∆A là độ chênh lệch số chỉ công tơ ở trạm phát điện và nơi tiêu thụ
U ' là điện áp ở đầu tiêu thụ
H là hiệu suất truyền tải điện năng

t là thời gian
l là chiều dài của dây truyền tải điện
S là tiết diện của dây truyền tải điện

ρ là điện trở suất của vật liệu làm dây truyền tải điện

b. Ôn lại các kiến thức có liên quan mà các em đã được học trong chương
trình vật lí của lớp 11 [ 4] .
Công thức về liên hệ giữa điện trở và điện trở suất
R=ρ

l
S

c. Các dạng toán.
Trong quá trình giảng dạy phần này, trước khi đi cụ thể đối với từng loại bài
tập tôi đã định hướng học sinh một cách tổng quát nhất, đó là kĩ năng phân tích đề
bài. Đối với mỗi bài toán phần này cần chia làm các phần (phần bản chất Vật lý,

U 2 cos 2ϕ

giảm n 2 lần
∆P

Lần đầu: U1 = n1U ⇒ P = ∆P1 + Ptt1 = n 2 + m1 ptt
1
Lần 2:

U 2 = n2U ⇒ P = ∆P2 + Ptt 2 =

Lần 3:

U 3 = n3U ⇒ P = ∆P3 + Ptt 3 =

∆P
+ m2 ptt
n22

∆P
+ m3 ptt
n32

Trong đó ptt là công suất tiêu thụ của mỗi một máy móc hoặc mỗi một hộ dân, m
là số máy móc (hoặc số hộ dân) tiêu thụ điện năng.
Ta có thể viết gọn lại như sau:

7



- Thứ ba: Nếu đề bài cho công suất truyền tải tăng hoặc giảm một số lần nào
đó thì bài toán thường yêu cầu tìm số lần tăng hoặc giảm đó, hoặc đi tìm hiệu suất
chưa biết.
Nếu công suất truyền tải thay đổi do số tổ máy thay đổi thì thông thường đề
bài sẽ yêu cầu xác định số tổ máy tăng thêm hoặc giảm đi, hoặc đi tìm hiệu suất
chưa biết.
Phương pháp thông thường để làm dạng toán này như sau :
- Bước 1 : Tìm ra công thức chủ đạo có liên quan trực tiếp đến các đại lượng
mà bài toán đề cập tới.
Từ công thức hiệu suất truyền tải điện năng ta có:
H = 1− R
⇒ R

P
U cos 2ϕ
2

P
= 1− H
U cos 2ϕ
2

(2)

- Bước 2 : Áp dụng công thức chủ đạo trên cho các lần thay đổi công suất
truyền tải P
8


P

= a ta có
U cos 2ϕ
2

an1 = 1 − H1
an2 = 1 − H 2
an3 = 1 − H 3

- Bước 4 : Sử dụng kĩ năng toán học để giải (với bài toán dạng này đề bài sẽ
cho các giá trị của hiệu suất truyền tải và cho liên hệ giữa các giá trị n , giải ra ta sẽ
tìm được các giá trị của n ; hoặc ngược lại cho các giá trị n và ta sẽ đi tìm giá trị
hiệu suất chưa biết).
Dạng 3 : Thay đổi công suất truyền tải, giữ cố định công suất nơi tiêu
thụ.
Trước khi đưa ra phương pháp giải dạng bài toán này giáo viên cần lưu ý học
sinh về các dấu hiệu để nhận biết dạng bài toán này như sau :
- Thứ nhất: Đối với loại bài tập này bao giờ đề bài cũng nói rất rõ “công suất
tiêu thụ không đổi”
- Thứ hai: Đề bài thường cho tăng giảm hiệu suất (hoặc có thể cho tăng giảm
công suất hao phí).
- Thứ ba: Đề bài thường yêu cầu tính điện áp đưa lên hai đầu đường dây tải
điện lúc ban đầu hoặc lúc sau.
Cụ thể phương pháp chung để làm dạng toán này như sau :
- Bước 1 : Áp dụng công thức chủ đạo
P = ∆P + Ptt

- Bước 2 : Là bước suy luận logic

9


d

(6)

Lưu ý : a, b, c, d là các hằng số sẽ được tìm ra từ bước suy luận
- Bước 3: Lập tỉ lệ giữa (4) và (6) để tìm tỉ lệ các I
∆P1 RI12 I12 d
=
=
=
∆P2 RI 22 I 22 b
⇒

I1
d
=
I2
b

(7)

- Bước 4 : Lập tỉ lệ giữa (3) và (5) để tìm tỉ lệ các U
P1 U1 I1cosϕ U1 I1 c
=
=
=
P2 U 2 I 2 cosϕ U 2 I 2 a

(8)


10

ur
F


trường hợp đều bằng nhau. Nếu điện áp truyền đi là 4U thì trạm phát điện này cung
cấp đủ điện năng cho
A. 168 hộ dân.
B. 150 hộ dân.
C. 504 hộ dân.
D. 192 hộ dân.
Giải : + Áp dụng công thức (1) dạng 1 cho các lần thay đổi điện áp ta có:
(Với n1 = 1, n2 = 2, n3 = 4, m1 = 120, m2 = 144, m3 là giá trị cần tìm)
Lần đầu: P = ∆P + 120 ptt

(9)

Lần 2:

P =

∆P
+ 144 ptt
4

(10)

Lần 3:


4
24

Kết luận: Như vậy nếu điện áp truyền đi là 4U thì trạm phát điện này cung
cấp đủ điện năng cho 150 hộ dân (chọn đáp án B)
Bài 2 [ 2] : Điện năng được truyền từ một nhà máy điện A có công suất không
đổi tới nơi tiêu thụ B bằng đường dây một pha. Nếu điện áp truyền đi là U và ở B
lắp một máy hạ áp với tỉ số vòng dây cuộn sơ cấp và thứ cấp là k1 = 30 thì đáp ứng
20
nhu cầu điện năng ở B. Bây giờ muốn cung cấp đủ điện năng cho B với
21
điện áp truyền đi là 2U thì ở B phải dùng máy hạ áp có k2 bằng

được

A. 63.

B. 58

C. 53

D. 44

Giải : - Gọi nhu cầu sử dụng điện năng ở B là 21 p0
+ Ban đầu khi điện áp truyền đi là U thì điện năng đáp ứng cho B sẽ là
Ptt1 =

20
.21 p0 = 20 p0
21


P=

4
3

Từ (14) và (15) ta tìm được: ∆P = p0 ,
Nhà
máy
điện
A

P=

64
p0
3

B
USC1

U

U0

Hình 4

Nhà
máy
điện


21 p0
21
Ptt 2 PSC 2 U SC 2 =
=
=
=
64
64
Lần 2: H 2 =
p0
P
P
2U
3
3

(17)

Lấy (16) chia cho (17) vế theo vế ta có:
U SC1 =

U SC1 10 U SC 2
10
10
=
⇒ k1 = k2
U SC 2 ⇒
U0
21 U 0

máy phải giảm bớt tiếp.
Khi số tổ máy thay đổi thì công suất truyền tải sẽ thay đổi. Công suất truyền tải của
các lần sẽ là:
Lần đầu: P1 = np
Lần 2:

P2 = (n − 3) p

Lần 3:

P3 = ( n − 3 − ∆n) p

+ Áp dụng công thức (2) cho các lần, ta có:
np

np

Lần đầu: R U 2cos 2ϕ = 1 − H1 ⇒ R U 2cos 2ϕ = 1 − 0,8 = 0, 2
⇒ an = 0, 2
(n − 3) p

(18)

(n − 3) p

Lần 2: R U 2cos 2ϕ = 1 − H 2 ⇒ R U 2 cos 2ϕ = 1 − 0,85 = 0,15
⇒ a (n − 3) = 0,15
( n − 3 − ∆n) p

Lần 3: R U 2cos 2ϕ

Thay n = 12 vào (21) ta tìm được ∆n = 6 .
Kết luận: Vậy để hiệu suất truyền tải đạt 95% thì số tổ máy phải giảm bớt
tiếp là 6. Vậy ta chọn đáp án D.
Bài 4 [ 3] : Điện năng được truyền từ nơi phát đến một khu dân cư bằng đường
dây một pha với hiệu suất truyền tải là 90%. Nếu tăng công suất nơi phát lên 2 lần
nhưng giữ nguyên điện áp nơi phát thì hiệu suất truyền tải điện năng trên chính
đường dây đó là
A. 92,5%.

B. 95%.

C. 90%.

D. 80%.
13


Giải: + Gọi công suất truyền tải lúc ban đầu là p , thì công suất truyền tải lúc sau sẽ
là 2 p .
+ Áp dụng công thức (2) cho các lần, ta có:
p

p

Lần đầu: R U 2cos 2ϕ = 1 − H1 ⇒ R U 2cos 2ϕ = 1 − 0,9 = 0,1
⇒ a = 0,1
2p

(22)



(24)

⇒ ∆P1 = 0, 25 P1 =

Lúc sau ta có:

Ptt = 0,9 P2 ⇒ P2 =

Ptt
3

Ptt
0,9

⇒ ∆P2 = 0,1P2 =

(25)
(26)

Ptt
9

I
∆P1 RI12 I12
= 2 = 2 =3 ⇒ 1 = 3
Lấy (25) chia cho (27) vế theo vế ta có:
I2
∆P2 RI 2 I 2


1
⇒ U2 =
U1 ≈ 317,54 V
Thay (28) vào (29) ta có: U 3 = 5 ⇒ U =
5 3
6
2
2

Kết luận: Vậy để hiệu suất truyền tải tăng đến 90% mà công suất truyền đến
nơi tiêu thụ vẫn không thay đổi thì điện áp hiệu dụng đưa lên hai đầu đường dây
gần bằng 317,54 V. Chọn đáp án C.
Bài 6 [ 3] : Từ một trạm điện, điện năng được truyền tải đến nơi tiêu thụ bằng
đường dây tải điện một pha. Biết công suất truyền đến nơi tiêu thụ luôn không đổi,
điện áp và cường độ dòng điện luôn cùng pha. Ban đầu, nếu ở trạm điện chưa sử
dụng máy biến áp thì điện áp hiệu dụng ở trạm điện bằng 1,2375 lần điện áp hiệu
dụng ở nơi tiêu thụ. Để công suất hao phí trên đường dây truyền tải giảm 100 lần so
với lúc ban đầu thì ở trạm điện cần sử dụng máy biến áp có tỉ lệ số vòng dây của
cuộn thứ cấp với cuộn sơ cấp là
A. 8,1.

B. 6,5.

C. 7,6.

D. 10.

Giải: + Ban đầu nếu ở trạm điện chưa sử dụng máy biến áp thì: U1 = 1, 2375U tt
⇒ P1 = 1, 2375Ptt
⇒ Ptt =

⇒ P2 = ∆P2 + Ptt =

+ Do

∆P2 =
⇒

19
8019
Ptt + Ptt =
Ptt
8000
8000

(31)

∆P1
∆P
⇒ 1 = 100
100
∆P2

∆P1 RI12 I12
I
1
= 2 = 2 = 100 ⇒ 2 =
∆P2 RI 2 I 2
I1 10

(32)

độ dòng điện trong mạch luôn cùng pha với điện áp
A. 4,04 lần.

B. 5,04 lần.

C. 6,04 lần.

D. 7,04 lần.

Giải: + Ban đầu khi chưa tăng điện áp, độ giảm điện áp trên đường dây tải điện
bằng 20% điện áp giữa hai cực trạm phát điện, nghĩa là ta có:
∆U1 = 0, 2U1 ⇒

+ Ta lại có:

∆U1
= 0, 2
U1

∆P1
∆U1 I1
∆U1
=
=
(với cosφ = 1)
P1 U1 I1cosϕ
U1

(34)
(35)

 P = ∆P + P = Ptt + P = 101 P
2
tt
tt
tt
 2
100
100

+ Do ∆P2 =

∆P1
∆P
∆P1 RI12 I12
I
1
⇒ 1 = 25 ⇒
= 2 = 2 = 25 ⇒ 2 =
25
∆P2
∆P2 RI 2 I 2
I1 5

(38)
(39)
(40)

16



A. 87,7%.

B. 89,2%.

C. 92,8%.

Giải: Trước hết ta chú ý đến điều kiện của bài toán cho

D. 85,8%.

∆P ≤ 20% P ⇒ H > 80%

 Ptt1 = 0,9 P1
 ∆P1 = 0,1P1

- Lúc đầu ta có: H1 = 90% ⇒ 
- Lúc sau:

Ptt 2 = 1, 2 Ptt1 = 1, 2.0,9 P1 = 1, 08 P1
2

- Do U không đổi nên:

2

 P2   UI 2 cosϕ 
I 22
=
=
 ÷ 

P1
 P1 

Giải phương trình ra ta tìm được 2 nghiệm

P2
≈ 8, 768
P1
P2
≈ 1, 232
P1

17


- Nếu công suất sử dụng điện của khu dân cư này tăng 20% và giữ nguyên
điện áp ở nơi phát thì hiệu suất truyền tải điện năng trên chính đường dây đó là:
H2 =

P

Ptt 2 1, 08 P1 1, 08
=
=
P2
P2
P2
P1

1, 08

Về mặt ý thức học tập:
+ Lớp 12A4: Hầu hết các em tỏ ra không tích cực trong các giờ học, ít tham
gia phát biểu ý kiến xây dựng bài, không mạnh dạn, thiếu tự tin khi làm bài tập.
+ Lớp 12A3: Nhìn chung phong trào học của lớp sôi nổi hẳn lên, các em rất
tích cực xây dựng bài, say mê học hỏi, không còn cảm giác sợ sệt và e dè như trước
kia nữa.
Kết quả thu được từ bài kiểm tra 15 phút như sau:
Chất lượng
Điểm loại
Điểm loại
Điểm loại yếu
Lớp
khá, giỏi
trunh bình
12A3
80%
15%
5%
12A4

55%

35%

10%
18


Đặc biệt tôi nhận thấy rằng kết quả của những lần kiểm tra chất lượng ôn thi
cho kì thi trung học phổ thông quốc gia đã có sự nâng lên rõ rệt.

em học sinh phát hiện ra vấn đề và giải quyết vấn đề đó bằng sự hướng dẫn của
thầy. Làm như vậy vừa giải tỏa áp lực cho các em, vừa tạo hứng thú cho các em say
mê học tập.
Qua tìm hiểu, thì tôi được biết ngành giáo dục tỉnh có nhiều thầy cô giáo có
nhiều kinh nghiệm, sáng tạo trong dạy học, có nhiều đề tài sáng kiến kinh nghiệm
có tính thực tiễn cao. Tôi mong muốn Sở GD&ĐT tuyển tập các đề tài sáng kiến

19


kinh nghiệm hay để tạo thành tập san chuyên môn cho toàn thể giáo viên và học
sinh được vận dụng trong quá trình dạy và học.
XÁC NHẬN CỦA THỦ TRƯỞNG
ĐƠN VỊ

Thanh Hóa, tháng 5 năm 2019
CAM KẾT KHÔNG COPY
(Tác giả ký và ghi rõ họ tên)

Trần Thị Duyên

20