SÁNG KIẾN:
“Giúp học sinh nhận dạng và giải nhanh một số bài toán thay đổi hiệu suất truyền
tải điện năng trong bài thi Vật lý kì thi THPT Quốc Gia”.
Người thực hiện: ĐỖ THỊ MỸ NHI
I.

1


NỘI DUNG SÁNG KIẾN

II.

Truyền tải điện năng luôn là bài toán khó trong các đề thi THPT QG môn Vật Lý với
nhiều dạng toán phức tạp. Trong đó, có thể kể đến bài toán thay đổi hiệu suất truyền tải rất
thường gặp trong các đề thi THPT QG những năm gần đây.
Thực tế cho thấy, ngay cả với những học sinh có học lực khá giỏi cũng ngại học phần
này. Đa số các em thường không làm được hoặc không tìm ra phương pháp giải tối ưu nên
mất nhiều thời gian, ảnh hưởng đến kết quả bài thi môn Vật Lý.
Mặt khác, bài thi THPT Quốc Gia môn Vật Lý có hình thức trắc nghiệm nên thời gian
làm bài tương đối ngắn (trung bình hơn 1 phút/câu); nhiều học sinh muốn đạt điểm cao nhất
thiết phải giải quyết được các câu vận dụng cao nên nhiệm vụ của người giáo viên là phải
cung cấp đủ cho các em kiến thức và kĩ năng làm bài.
Phương pháp giải bài toán truyền tải điện năng đã được nhiều tác giả đề cập đến nhưng
học sinh vẫn gặp rất nhiều khó khăn khi vận dụng. Có thể kể đến vài nguyên nhân như sau.
Một là, lượng công thức cần nhớ quá nhiều, mối liên hệ giữa các đại lượng khá phức tạp,
khó ghi nhớ nếu như không hiểu sâu vấn đề.
Hai là, học sinh đọc đề xong không hiểu đề do chưa biết cách nhận dạng, phân loại bài
toán dẫn đến không tìm được phương pháp giải phù hợp.
Từ các yêu cầu trên, bản thân tôi xin đóng góp chút ý tưởng nhỏ mong giải quyết được
phần nào các tồn tại đã nêu với đề tài: “Giúp học sinh nhận dạng và giải nhanh một số bài

toán thay đổi hiệu suất truyền tải điện năng trong bài thi Vật lý kì thi THPT Quốc Gia”.
Để tài giải quyết được hai vấn đề:
-

Một là: Giúp học sinh nhận dạng bài toán.
Hai là: Dùng phương pháp lập tỉ số phần trăm hao phí để giải nhanh một số bài
toán thay đổi hiệu suất truyền tải khi hệ số công suất toàn hệ thống (
đổi.

2

) không


1. Lý thuyết về truyền tải điện năng

Sơ đồ truyền tải điện năng trong thực tế:

Sơ đồ truyền tải điện năng đơn giản:
Với R là điện trở trên đường dây; U là điện áp hai đầu nguồn phát; U tt là điện áp hai đầu tải
tiêu thụ.

Sơ đồ trên có thể đơn giản hóa như sau:

Các biểu thức suy ra:
Biểu thức điện áp hai đầu đoạn mạch AB
Giản đồ vector

Công suất nơi phát
Công suất nơi tiêu thụ

3


Công suất hao phí (do tỏa nhiệt) trên đường dây

Độ giảm điện áp trên đường dây
Điện năng hao phí trên đường dây
Hiệu suất truyền tải
Phần trăm hao phí

2. Kĩ năng nhận dạng bài toán thay đổi hiệu suất truyền tải điện năng và phương

pháp giải
Việc rèn luyên kĩ năng phân tích đề và nhận dạng bài toán rất quan trọng vì nó giúp học
sinh có cái nhìn tổng quan về bài toán truyền tải điện năng, từ đó có thể chọn phương pháp
giải phù hợp và nhanh nhất. Ngoài ra, khi phân tích nguyên nhân dẫn đến sự thay đổi hiệu
suất truyền tải sẽ giúp các em hiểu được ý nghĩa thực tiễn của quá trình truyền tải điện năng
trong đời sống.
Hao phí trong trong quá trình truyền tải điện năng đi xa làm thiệt hại đáng kể cho các
nhà máy điện. Từ lý thuyết về truyền tải, để giảm hao phí, ta có thể thay đổi các đại lượng
sau:
Thay đổi công suất nguồn cung cấp P

Thay đổi hiệu suất truyền tải H
↔ thay đổi phần trăm hao phí

Thay đổi điện áp nơi phát U

Ta thấy


Thay đổi điện trở dây dẫn R

Thay đổi hệ số công suất toàn mạch
Chú thích :

Cách thay đổi h.
4


2.1.

Thay đổi hệ số công suất toàn mạch

(ít gặp)

Trường hợp tăng
để giảm hao phí không dễ vì phụ tải là đối tượng tiêu thụ điện
rất đa dạng nên cách làm này không thực tế.
Trong giới hạn đề tài này, phần phương pháp giải chỉ áp dụng cho trường hợp thay
đổi một trong các đại lượng P, U hoặc R mà không làm thay đổi hệ số công suất toàn mạch
.
Thay đổi công suất nguồn cung cấp
 Công suất của nhà máy thường phụ thuộc vào số tổ máy. Ví dụ: Nhà máy thủy điện
2.2.

Cần Đơn – Bù Đốp – Bình Phước thường vận hành với 2 tổ máy phát, công suất nhà
máy cung cấp là 38,8 MW.

Gọi:


: công suất 1 tổ máy (không đổi); n: số tổ máy

 Mặt khác, công suất toàn phần của nhà máy:

(không đổi) gồm
Trong đó: P là công suất phát; Q là công suất phản kháng.

Khi nhu cầu sử dụng điện thay đổi, các nhà máy thường điều chỉnh Q để thay đổi P
nhằm đáp ứng đủ nhu cầu về điện cho người tiêu dùng.
→ Ta thấy khi P, n, Ptt thay đổi sẽ dẫn đến hiệu suất truyền tải H thay đổi hay phần
trăm hao phí h thay đổi.
Phương pháp giải:
Bước 1: Nhận dạng bài toán và phân tích dữ kiện thay đổi trong đề bài thông qua
các dấu hiệu nhận biết sau:
• Công suất nơi phát P thay đổi.
• Số tổ máy phát n thay đổi.
• Cần thay đổi công suất nơi phát P do công suất nơi tiêu thụ Ptt thay đổi.

Bước 2: Từ công thức:

Lập tỉ số phần trăm hao phí:
Lưu ý: Ptt thay đổi trong trường hợp này gắn liền với sự thay đổi P. Tùy vào dữ kiện đề
5


bài cho đại lượng nào thay đổi (P, n, P tt) mà ta chọn tỉ số tương ứng để giải quyết bài
toán.
Thay đổi điện áp nơi phát
 Ở nhà máy phát, người ta thường dùng máy biến áp (máy tăng áp) để tăng điện áp
2.3.


trước khi truyền tải điện năng đi xa. Việc làm này nhằm giảm hao phí trên đường dây,
từ đó làm tăng công suất điện ở nơi tiêu thụ.
 Các máy biến áp trong thực tế có hiệu suất làm việc đạt từ

(có thể xem là lí

tưởng) nên hầu như không làm thay đổi công suất nơi phát.
Chứng minh:

Công suất hao phí:

Ta thấy khi U tăng (P,

không đổi) →

giảm →

tăng hay số hộ được cung

cấp đủ điện sẽ tăng lên.
Gọi:

: tỉ số máy biến áp tại nơi phát; Điện áp nơi phát:
Khi chưa sử dụng máy biến áp thì trường hợp này tương đương với
n: số hộ dân tiêu thụ điện;

công suất tiêu thụ của mỗi hộ (không đổi).

.


Đặt:
→ Ta thấy khi U thay đổi sẽ dẫn đến hiệu suất truyền tải H thay đổi hay phần trăm
hao phí h thay đổi.
Phương pháp giải:
Bước 1: Nhận dạng bài toán và phân tích dữ kiện thay đổi trong đề bài thông qua
các dấu hiệu nhận biết sau:
6


•
•
•

Điện áp nơi phát U thay đổi.
Thay đổi điện áp nơi phát U bằng cách thay đổi hệ số máy biến áp k.
Thay đổi điện áp nơi phát U làm thay đổi công suất nơi tiêu thụ P tt (hay số
hộ tiêu thụ điện thay đổi).

Bước 2: Từ công thức:

Lập tỉ số phần trăm hao phí:
Lưu ý: Ptt thay đổi trong trường hợp này gắn liền với sự thay đổi U. Tùy vào dữ kiện đề
bài cho đại lượng nào thay đổi (U, k, Ptt) mà ta chọn tỉ số tương ứng để giải quyết bài
toán.
Thay đổi điện trở dây dẫn (ít gặp)
 Một trong những biện pháp làm giảm hao phí khi truyền tải điện năng đi xa đó là
2.4.

tăng đường kính dây dẫn để giảm điện trở.


Điện trở dây dẫn được tính như sau:
 Tuy nhiên, trong thực tế phương pháp này thường không được sử dụng vì nó kéo
theo nhiều hệ quả như giá thành dây dẫn tăng, kích thước trụ đỡ phải lớn nên hiệu
quả kinh tế không cao. Dù vậy, trong lý thuyết ta vẫn nghiên cứu dạng toán này.
Phương pháp giải:
Bước 1: Nhận dạng bài toán và phân tích dữ kiện thay đổi trong đề bài thông qua
các dấu hiệu nhận biết sau:
• Thay đổi đường kính dây dẫn.
• Thay đổi vật liệu dây dẫn.

Bước 2: Từ công thức:

Lập tỉ số phần trăm hao phí:

7


3. Các ví dụ

Tất cả các kí hiệu được định nghĩa trong mục lý thuyết và phương pháp giải nên trong quá
trình hướng dẫn giải sẽ không định nghĩa lại.
Dạng 1: Thay đổi công suất nơi nguồn phát
Ví dụ 1. Một nhà máy phát điện gồm nhiều tổ máy có cùng công suất có thể hoạt động
đồng thời, điện sản xuất ra được đưa lên đường dây rồi truyền đến nơi tiêu thụ. Coi điện áp
nơi truyền đi là không đổi. Khi cho tất cả các tổ máy hoạt động đồng thời thì hiệu suất
truyền tải là 80%, còn khi giảm bớt 3 tổ máy thì hiệu suất truyền tải là 85%. Để hiệu suất
truyền tải đạt 95% thì phải giảm tiếp bao nhiêu tổ máy nữa?
A. 6.


B. 9.

C. 12.

D. 3.

Giải bằng phương pháp lập bảng 4 cột:
∆P

Ta có:

;

Mặt khác:

Vậy, để hiệu suất đạt 95%, cần phải giảm tiếp 6 tổ máy nữa.
Giải bằng phương pháp lập tỉ số phần trăm hao phí :
Bước 1. Nhận dạng bài toán và phân tích dữ kiện thay đổi trong đề bài.
•
•

Khi

Khi

Khi

Dấu hiệu nhận biết: Thay đổi công suất nơi phát bằng cách thay đổi số tổ máy.
Phân tích đề:


tổ máy hoạt động →

tổ máy hoạt động →

tổ máy hoạt động →
8


Bước 2. Lập tỉ số phần trăm hao phí theo n.

;
Chọn A
Bình luận:
Việc nhận dạng, phân tích bài toán giúp học sinh nhận biết được mối liên hệ giữa các đại
lượng: số tổ máy (n) thay đổi → công suất nơi phát (P) thay đổi → thay đổi hiệu suất truyền
tải (H) ↔ thay đổi phần trăm hao phí (h).
Học sinh có thể lựa chọn nhiều phương pháp giải khác nhau tuy nhiên phương pháp lập
tỉ số phần trăm hao phí có thể giúp các em tính toán nhanh hơn mà không cần phải thuộc

quá nhiều công thức. Học sinh chỉ cần nhớ

từ đó lập tỉ số cho các

trường hợp thay đổi.
Ví dụ 2: [THPTQG 2018] Điện năng được truyền từ một nhà máy phát điện gồm 8 tổ
máy đến nơi tiêu thụ bởi đường dây tải điện một pha. Giờ cao điểm cần cả 8 tổ máy hoạt
động, hiệu suất truyền tải đạt 75%. Coi điện áp hiệu dụng ở nhà máy không đổi, hệ số công
suất của mạch điện bằng 1, công suất phát điện của các tổ máy khi hoạt động là không đổi
và như nhau. Khi công suất tiêu thụ điện ở nơi tiêu thụ giảm còn 81,25% so với giờ cao
điểm thì cần bao nhiêu tổ máy hoạt động?

A. 6.

B. 4.

C. 7.

D. 5.

Bước 1. Nhận dạng bài toán và phân tích dữ kiện thay đổi trong đề bài.
Dấu hiệu nhận biết:
- Thay đổi số tổ máy.
- Thay đổi công suất tiêu thụ nên cần thay đổi công suất phát.
• Phân tích đề:
•

9


Khi

tổ máy hoạt động →

Khi

tổ máy hoạt động → hiệu suất truyền tải là

Biết
Bước 2. Lập tỉ số phần trăm hao phí theo Ptt và theo n.

Chọn A

Dạng 2: Thay đổi điện áp nơi truyền đi
Ví dụ 3: [Đề ôn THPT QG số 1 Sở Bình Phước 2019] Điện năng ở một trạm phát điện
được truyền đi dưới điện áp (ở đầu đường dây tải) là 20(kV), hiệu suất của quá trình truyền
tải điện là 80% . Công suất điện truyền đi không đổi. Nếu tăng điện áp ở đầu đường dây tải
điện lên 50(kV) thì hiệu suất của quá trình truyền tải lúc này bằng
A. 92,4% .

B. 96,8% .

C. 94,6% .

Bước 1. Nhận dạng bài toán và phân tích dữ kiện thay đổi trong đề bài.
•
•

Dấu hiệu nhận biết: Thay đổi điện áp nơi truyền đi.
Phân tích đề:

Khi điện áp nơi phát là

Khi điện áp nơi phát là
10

D. 98,6%.


Bước 2. Lập tỉ số phần trăm hao phí theo U.

Chọn B
Ví dụ 4: [ĐH – 2012] Điện năng từ một trạm phát điện được đưa đến một khu tái định

cư bằng đường dây truyền tải một pha. Cho biết, nếu điện áp tại đầu truyền đi tăng từ U lên
2U thì số hộ dân được trạm cung cấp đủ điện năng tăng từ 120 lên 144. Cho rằng chỉ tính
đến hao phí trên đường dây, công suất tiêu thụ điện của các hộ dân đều như nhau, công suất
của trạm phát không đổi và hệ số công suất trong các trường hợp đều bằng nhau. Nếu điện
áp truyền đi là 4U thì trạm phát này cung cấp đủ điện năng cho
A. 168 hộ dân.

B. 150 hộ dân.

C. 504 hộ dân.

Bước 1. Nhận dạng bài toán và phân tích dữ kiện thay đổi trong đề bài.
Dấu hiệu nhận biết:
- Thay đổi điện áp nơi truyền đi.
- Số hộ tiêu thụ điện thay đổi khi U thay đổi.
• Phân tích đề:
•

Khi điện áp nơi phát là

số hộ tiêu thụ điện

Khi điện áp nơi phát là

số hộ tiêu thụ điện

Khi điện áp nơi phát là

số hộ tiêu thụ điện


Bước 2. Lập tỉ số phần trăm hao phí theo U và n.

11

D. 192 hộ dân.


Chọn B
Ví dụ 5: [Đề minh họa THPT QG 2019] Điện năng được truyền từ nhà máy điện đến
nơi tiêu thụ bằng đường dây tải điện một pha. Để giảm hao phí trên đường dây người ta tăng
điện áp ở nơi truyền đi bằng máy tăng áp lí tưởng có tỉ số giữa số vòng dây của cuộn thứ
cấp và số vòng dây của cuộn sơ cấp là k. Biết công suất của nhà máy điện không đổi, điện
áp hiệu dụng giữa hai đầu cuộn sơ cấp không đổi, hệ số công suất của mạch điện bằng 1.
Khi k = 10 thì công suất hao phí trên đường dây bằng 10% công suất ở nơi tiêu thụ. Để công
suất hao phí trên đường dây bằng 5% công suất ở nơi tiêu thụ thì k phải có giá trị là
A. 19,1.

B. 13,8.

C. 15,0.

D. 5,0

Bước 1. Nhận dạng bài toán và phân tích dữ kiện thay đổi trong đề bài.
•

Dấu hiệu nhận biết: Thay đổi điện áp nơi phát bằng cách thay đổi hệ số máy biến

áp.
• Phân tích đề:


Khi

Khi
Bước 2. Lập tỉ số phần trăm hao phí theo k.
Lưu ý: bài cho công suất hao phí theo công suất tiêu thụ nên ta cần tính lại phần trăm
hao phí.

12


Chọn B
Dạng 3: Thay đổi điện trở trên đường dây tải điện
Ví dụ 6: Khi thay thế dây truyền tải điện bằng một dây khác cùng chất liệu nhưng có
đường kính tăng gấp đôi thì hiệu suất tải điện là 91%. Hỏi khi thay thế dây truyền tải bằng
loại dây cùng chất liệu nhưng có đường kính tăng gấp 3 lần thì hiệu suất truyền tải điện khi
đó là bao nhiêu. Biết công suất và điện áp nơi phát là không đổi.
A. 94 %.

B. 96%.

C. 92%.

D. 95%.

Bước 1. Nhận dạng bài toán và phân tích dữ kiện thay đổi trong đề bài.
•
•

Dấu hiệu nhận biết: Thay đổi điện trở dây dẫn bằng cách tăng đường kính dây.

Phân tích đề:

Khi đường kính dây là

hiệu suất truyền tải

Khi đường kính dây là

hiệu suất truyền tải

Khi đường kính dây là

hiệu suất truyền tải

Bước 2. Lập tỉ số phần trăm hao phí theo d.

Chọn B
4. Bài tập vận dụng

13


Câu 1. [CĐ 2011] Khi truyền điện năng có công suất P từ nơi phát điện xoay chiều đến nơi

tiêu thụ thì công suất hao phí trên đường dây là ∆P. Để công suất hao phí trên đường dây chỉ
∆P
còn là n (với n > 1), ở nơi phát điện người ta sử dụng một máy biến áp (lí tưởng) có tỉ số
giữa số vòng dây của cuộn sơ cấp và số vòng dây của cuộn thứ cấp là
1
1

A. n .
B. n .
C. n.
D. n .

Dấu hiệu nhận dạng: Thay đổi điện áp nơi phát bằng cách thay đổi tỉ số máy biến áp.
Lưu ý: khi chưa sử dụng máy biến áp thì trường hợp này tương đương với
Câu 2. [CĐ 2013] Điện năng được truyền từ nơi phát đến một khu dân cư bằng đường dây

một pha với hiệu suất truyền tải là H. Coi hao phí điện năng chỉ do tỏa nhiệt trên đường dây.
Nếu công suất truyền tải giảm k lần so với ban đầu và giữ nguyên điện áp ở nơi phát thì hiệu
suất truyền tải điện năng trên chính đường dây đó là
1− H
1− H
1−
1− 2
k
k
A. 1 – (1 – H)k2
B. 1 – (1 – H)k
C.
D.
Dấu hiệu nhận dạng: Thay đổi công suất nơi phát.
Câu 3. [ĐH 2013] năng được truyền từ nơi phát đến một khu dân cư bằng đường dây một

pha với hiệu suất truyền tải là 90%. Coi hao phí điện năng chỉ do tỏa nhiệt trên đường dây
và không vượt quá 20%. 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:
A. 87,7%
B. 89,2%

C. 92,8%
D. 85,8%
Dấu hiệu nhận dạng: Thay đổi công suất nơi phát do thay đổi công suất tiêu thụ.
Câu 4. [TT1- Chuyên Lê Thánh Tông – Quảng Nam – 2019] Điện năng ở một chạm điện có

công suất P không đổi, nếu được truyền đi dưới điện áp 20kV thì hiệu suất trong quá trình
truyền tải là
Nếu tăng điện áp ở đầu đường dây truyền tải lên thêm 10kV thì hiệu
suất quá trình truyền tải điện sẽ đạt giá trị
A. 90%
B. 94%
C. 88%
D. 92%
Dấu hiệu nhận dạng: Thay đổi điện áp nơi phát.
Câu 5. [Đề ôn số 2 Sở Bình Phước 2019] Một nhà máy phát điện gồm 2 tổ máy có cùng

công suất P hoạt động đồng thời. Điện sản xuất được đưa lên đường dây và truyền đến nơi
tiêu thụ với hiệu suất truyền tải là 80%. Hỏi khi một tổ máy ngừng hoạt động , tổ máy còn
lại hoạt động bình thường thì hiệu suất truyền tải bây giờ là bao nhiêu?
A. 85%.
B. 75%.
C. 90%.
D. 87%.
Dấu hiệu nhận dạng: Thay đổi công suất nơi phát bằng cách thay đổi số tổ máy.
14


Câu 6. [TT – Sở Hà Tĩnh – 2019] Điện năng được truyền từ trạm phát đến nơi tiêu thụ bằng

đường dây tải điện một pha. Ban đầu, công suất nơi tiêu thụ là P, hiệu suất truyền tải là 90%.

Biết điện áp nơi trạm phát không đổi và hệ số công suất bằng Để tăng công suất tiêu thụ
lên 1,2P thì cần tăng công suất truyền đi lên
A. ít nhất 1,32 lần.
B. ít nhất 1,2 lần.
C. ít nhất 1,23 lần.
D. ít nhất 1,3 lần.
Dấu hiệu nhận dạng: Thay đổi công suất tiêu thụ nên cần thay đổi công suất phát.
Câu 7. [THPTQG – 2017] Điện năng được truyền từ một trạm phát điện đến nơi tiêu thụ

bằng đường dây tải điện một pha. Biết công suất truyền đi không đổi và coi hệ số công suất
của mạch điện bằng 1. Để công suất hao phí trên đường dây truyền tải giảm n lần (n > 1) thì
phải điều chinh điện áp hiệu dụng ở trạm phát điện
A. tăng lên n2 lần.

B. giảm đi n2 lần.

C. giảm đi

lần.

D. tăng lên

lần.

Dấu hiệu nhận dạng: Thay đổi điện áp nơi phát.
Câu 8. Một nhà máy điện phát ra một công suất P không đổi, công suất này được truyền đến

nơi tiêu thụ bằng dây nhôm với hiệu suất truyền tải là 90%. Nếu tăng đường kính của dây
nhôm lên gấp đôi thì hiệu suất truyền tải điện khi đó là
A. 95%.

B. 96%.
C. 97,5%.
D. 92,5%.
Dấu hiệu nhận dạng: Thay đổi điện trở dây dẫn bằng cách thay đổi đường kính dây.

15


KHẢ NĂNG ÁP DỤNG CỦA SÁNG KIẾN

III.

Sáng kiến đã được áp dụng thử tại trường THPT Thanh Hòa năm học 2019 – 2020 và
mang lại hiệu quả thiết thực.
Sáng kiến này có thể áp dụng giảng dạy rộng rãi cho học sinh lớp 12 thông qua các tiết
học chính khóa, dạy thêm học thêm trái buổi do nhà trường tổ chức và hướng dẫn tự học ở
nhà, giúp các em làm tốt bài toán truyền tải điện năng trong bài thi Vật Lý kì thi THPT quốc
Gia.
Ngoài ra, sáng kiến còn có thể dùng để bồi dưỡng học sinh giỏi tham gia kì thi chọn
học sinh giỏi lớp 12 cấp Tỉnh.
IV.

HIỆU QUẢ THU ĐƯỢC KHI ÁP DỤNG SÁNG KIẾN
Để đánh giá hiệu quả của việc áp dụng sáng kiến, tôi đã chọn hai nhóm học sinh khối 12

trường THPT Thanh Hòa tham gia khảo sát (mỗi nhóm có khoảng 20 học sinh, có học lực
tương đương).
•

Nhóm tiến hành thực nghiệm: được hướng dẫn chi tiết về cách nhận dạng bài toán và

phương pháp lập tỉ số phần trăm hao phí để giải một số bài toán về truyền tải điện

•

năng.
Nhóm đối chứng: chỉ học kiến thức cơ bản sách giáo khoa.

Kết quả khảo sát như sau:
Nhóm
Điểm
8 → 10
5→7
3→4
0→2
Tổng số HS

Nhóm đối chứng
Số HS
Tỉ lệ (%)
0
0
2
9,5
9
42,9
10
47,6
21
100


16

Nhóm tiến hành thực nghiệm
Số HS
Tỉ lệ (%)
6
27,3
12
54,5
3
13,6
1
4,6
22
100