Chuyên đề Truyền tải điện năng đi xa chi tiết Vật Lý 9

0
6230
truyen-tai-dien-nang-di-xa

Tham khảo ngay bài viết giới thiệu về Chuyên đề Truyền tải điện năng đi xa được sưu tầm và biên soạn trực tiếp bởi HOCMAI. Bài viết gồm phần tổng hợp lý thuyết và phần hướng dẫn giải đầy đủ các bài tập trong SGK  và bài tập trắc nghiệm về chuyên đề này.

 

Bài viết tham khảo thêm:

 

I – Lý thuyết Truyền tải điện năng đi xa

1. Sự hao phí điện năng trên đường dây truyền tải điện

– Khi truyền tải điện năng đi xa bằng đường dây dẫn thì sẽ có một phần điện năng hao phí vì hiện tượng tỏa nhiệt ở trên đường dây.  

– Các biểu thức dùng để tính công suất:

  • Công suất của dòng điện:

truyen-tai-dien-nang-di-xa-1

  • Công suất hao phí do tỏa nhiệt: 

truyen-tai-dien-nang-di-xa-2

⇒ Công suất hao phí vì tỏa nhiệt trên đường dây dẫn tỉ lệ nghịch cùng với bình phương hiệu điện thế đặt vào ở hai đầu dây dẫn

2. Biện pháp làm giảm hao phí điện năng trên đường dây tải điện

Ta có: 

Php = I².R = (P².R)/U²

Php phụ thuộc vào công suất nguồn, điện trở của dây dẫn và hiệu điện thế đặt vào ở hai đầu dây.

⇒ Để giảm hao phí điện năng ở trên đường dây truyền tải điện năng đi xa thì ta có những biện pháp sau:

– Giảm điện trở R:

  • Tăng tiết diện của dây dẫn – Tốn kém chi phí
  • Chọn lựa dây có điện trở suất nhỏ – Tốn kém chi phí

– Tăng hiệu điện thế lên (biện pháp thường sử dụng)

Kết luận: Vậy khi truyền tải điện năng đi xa, Biện pháp làm giảm hao phí tốt nhất là tăng hiệu điện thế đặt vào ở hai đầu dây dẫn bằng những máy biến thế.

Chú ý:

truyen-tai-dien-nang-di-xa-3

Có kiểu máy biến thế chỉ gồm có một cuộn dây được gọi là kiểu máy biến thế tự ngẫu. Cuộn dây của kiểu máy này có nhiều đầu ra. Tùy thuộc vào tải tiêu thụ nối với các đầu nào của cuộn dây và nguồn điện mà máy có tác dụng hạ thế hoặc tăng thế. Ở hình vẽ nếu nguồn điện nối vào A và B còn tải tiêu thụ được nối vào A và C thì máy sẽ có tác dụng hạ thế và ngược lại.

 

II. PHƯƠNG PHÁP GIẢI

Giải thích sự hao phí điện năng ở trên đường dây truyền tải điện

Nhờ vào tác dụng nhiệt của dòng điện: Khi dòng điện chạy bên trong dây dẫn, nó sẽ làm cho dây dẫn nóng dần lên, một phần điện năng đã bị hao phí vì chuyển hóa trở thành nhiệt năng tỏa ra ở môi trường xung quanh.

 

III – Giải bài tập Truyền tải điện năng đi xa SGK Vật lí 9

Câu C1 | Trang 99 SGK Vật Lý 9

Từ công thức (3) trong SGK có thể suy ra được khi cần truyền tải một công suất điện P xác định mà muốn giảm đi hao phí do tỏa nhiệt ở trên đường dây thì có thể có các cách nào?

truyen-tai-dien-nang-di-xa-4

Gợi ý đáp án

Muốn giảm hao phí do sự tỏa nhiệt ở trên đường dây tải điện thì ta có thể tăng hiệu điện thế U hoặc giảm điện trở R.

Câu C2 | Trang 99 SGK Vật Lý 9

Muốn giảm điện trở của dây dẫn thì cần phải dùng dây dẫn có kích thước như nào? Có gì bất lợi khi bằng cách giảm điện trở dây tải điện để giảm công suất hao phí?

Gợi ý đáp án

Qua công thức R = ρ.l/S, ta thấy muốn để giảm điện trở thì cần phải tăng S, tức là sử dụng dây dẫn có tiết diện lớn. Khi đó, dây sẽ có khối lượng lớn, nặng, dễ gãy và đắt tiền vậy nên phải có hệ thống cột điện lớn.

Bằng cách giảm điện trở dây tải điện để giảm công suất hao phí thì có bất lợi: Tổn phí để làm tăng tiết diện S của dây còn lớn hơn cả giá trị điện năng bị hao phí.

Câu C3 | Trang 99 SGK Vật Lý 9

Nếu tăng hiệu điện thế tại hai đầu đường dây thì sẽ có lợi gì? Muốn vậy chúng ta cần phải làm gì?

Gợi ý đáp án

Nếu tăng hiệu điện thế tại hai đầu đường dây → Công suất hao phí sẽ bị giảm đi rất nhiều, bởi vì nó tỉ lệ nghịch với bình phương của hiệu điện thế. Muốn vậy chúng ta cần phải chế tạo được những máy tăng hiệu điện thế.

Câu C4 | Trang 99 SGK Vật Lý 9

Cùng một công suất P được tải đi ở trên cùng một dây dẫn. Hãy so sánh công suất hao phí khi sử dụng hiệu điện thế U = 500000V với khi dùng hiệu điện thế U = 100000V.

Gợi ý đáp án

Từ công thức: (P².R)/U²

Ta thấy rằng, nếu hiệu điện thế tăng lên 5 lần thì công suất hao phí sẽ giảm đi được 5² = 25 lần.

Câu C5 | Trang 99 SGK Vật Lý 9

Hãy trả lời câu hỏi đã nêu ở đầu bài học.

Gợi ý đáp án

Ta cần phải xây dựng đường dây cao thế tuy nguy hiểm, tốn kém nhưng tiết kiệm được rất nhiều điện năng hao phí ở trên đường dây truyền tải, bớt được khó khăn bởi vì dây dẫn quá to, nặng.

 

IV – Bài tập Trắc nghiệm Truyền tải điện năng đi xa

Câu 1: Khi truyền tải điện năng đi xa bằng đường dây dẫn thì ….

A) Toàn bộ điện năng tại nơi cấp sẽ truyền tới nơi tiêu thụ.

B) Có một phần điện năng hao phí vì do hiện tượng tỏa nhiệt ở trên đường dây.

C) 100% là hiệu suất truyền tải.

D) Không có hao phí do tỏa nhiệt ở trên đường dây.

Hướng dẫn trả lời

Đáp án B

Câu 2: Tại sao biện pháp làm giảm điện trở của đường dây tải điện lại gây tốn kém?

A) Giảm R của dây tải điện thì cần phải tăng tiết diện dây dẫn tức là cần phải dùng dây có kích thước lớn dẫn tới trụ cột chống đỡ dây cũng cần phải lớn → Gây tốn kém.

B) Giảm R của dây tải điện thì cần phải giảm tiết diện dây dẫn tức là cần phải dùng dây có kích thước lớn dẫn tới trụ cột chống đỡ dây cũng cần phải lớn → Gây tốn kém.

C) Giảm R của dây tải điện thì cần phải tăng tiết diện dây dẫn tức là cần phải dùng dây có kích thước nhỏ dẫn tới trụ cột chống đỡ dây cũng cần phải lớn → Gây tốn kém.

D) Giảm R của dây tải điện thì cần phải giảm tiết diện dây dẫn tức là cần phải dùng dây có kích thước nhỏ dẫn tới trụ cột chống đỡ dây cũng cần phải nhỏ nên gây tốn kém.

Hướng dẫn trả lời

Đáp án A

Câu 3: Ở trên cùng một đường dây tải đi một công suất điện được xác định dưới một hiệu điện thế được xác định, nếu sử dụng dây dẫn có đường kính tiết diện bị giảm đi một nửa thì công suất hao phí vì do tỏa nhiệt sẽ thay đổi như thế nào?

A) Giảm đi bốn lần.

B) Tăng lên bốn lần.

C) Giảm đi hai lần.

D) Tăng lên hai lần.

Hướng dẫn trả lời

Đáp án B

Câu 4: Phương án giúp làm giảm hao phí hữu hiệu nhất là gì?

A) Tăng tiết diện của dây dẫn.

B) Chọn lựa dây dẫn có điện trở suất nhỏ.

C) Tăng hiệu điện thế lên.

D) Giảm tiết diện dây dẫn xuống.

Hướng dẫn trả lời

Đáp án C

Câu 5: Người ta sử dụng một đường dây dẫn có điện trở R = 5Ω thì công suất hao phí ở trên đường dây truyền tải điện là Php = 0,5 kW để truyền tải một công suất điện P. Hiệu điện thế ở giữa hai đầu dây tải điện là U = 10 kV. Tính công suất điện P?

A) 100000 W

B) 20000 kW

C) 30000 kW

D) 80000 kW

Hướng dẫn trả lời

Đáp án A

Câu 6: Trên một đường dây tải đi một công suất điện được xác định dưới hiệu điện thế U = 100000V. Phải sử dụng hiệu điện thế ở giữa hai đầu dây này là bao nhiêu để công suất hao phí có thể giảm đi hai lần?

A) 200000V

B) 400000V

C) 141421V

D) 50000V

Hướng dẫn trả lời

Đáp án C

Câu 7: Vì sao cần phải truyền tải điện năng đi xa?

A) Vì nơi tiêu thụ điện năng và ở nơi sản xuất điện năng cách xa với nhau.

B) Vì điện năng đã sản xuất ra không thể để dành ở trong kho được.

C) Vì điện năng khi sản xuất ra cần phải sử dụng ngay.

D) Các lý do A, B, C trên đều đúng.

Hướng dẫn trả lời

Đáp án D

Câu 8: Khi truyền tải điện năng đi xa, sự hao phí là đáng kể khi điện năng bị chuyển hóa thành dạng năng lượng nào dưới đây?

A) Hóa năng.

B) Năng lượng ánh sáng.

C) Nhiệt năng.

D) Năng lượng từ trường.

Hướng dẫn trả lời

Đáp án C

Câu 9: Muốn giảm đi hao phí do tỏa nhiệt ở trên đường dây dẫn thì về nguyên tắc có thể sẽ có những cách nào?

A) Giữ nguyên hiệu điện thế U và giảm điện trở R đi.

B) Giữ nguyên điện trở R và tăng hiệu điện thế U lên.

C) Vừa giảm điện trở R lại vừa tăng hiệu điện thế U.

D) Cả ba cách A, B, C trên đều đúng.

Hướng dẫn trả lời

Đáp án D

Câu 10: Giảm điện trở của dây dẫn là một trong những phương án giúp giảm hao phí điện năng trên đường dây tải điện. Cách làm này có bất lợi gì?

A) Dây dẫn phải có tiết diện lớn.

B) Lượng kim loại màu tốn kém rất lớn.

C) Phải cần có hệ thống cột điện lớn.

D) Cả 3 phương án A, B, C đều là những bất lợi.

Hướng dẫn trả lời

Đáp án D

 

Trong bài viết này HOCMAI đã giới thiệu cho các em về chuyên đề Truyền tải điện năng đi xa qua phần lý thuyết và hướng dẫn giải bài tập về chuyên đề này. Mong rằng các em học sinh sau tham khảo sẽ nắm chắc kiến thức và học tốt Vật Lý 9.