Bài 36: Truyền tải điện năng đi xa - Vở BT Vật lí lớp 9

Bài 36: Truyền tải điện năng đi xa

A - ÔN TẬP

I - Sự hao phí điện năng trên đường dây truyền tải điện

1. Tính điện năng hao phí trên đường dây tải điện

Công thức tính công suất hao phí do tỏa nhiệt trên đường dây truyền tải điện theo P, U, R:

P_hp = (P².R)/U²

Với:

R: điện trở dây dẫn (Ω)

P: công suất điện (W)

U: hiệu điện thế giữa 2 đầu đường dây (V)

P_hp: công suất hao phí (W).

2. Giảm hao phí khi truyền tải điện

C1. Những cách làm giảm hao phí: tăng điện áp U hoặc giảm điện trở R của đường dây tải.

C2. Bất lợi khi giảm điện trở của dây tải điện để làm giảm công suất hao phí là tổn chi phí để tăng tiết diện S của dây. Chi phí này còn cao hơn giá trị điện năng bị hao phí. Vì qua công thức R = ρ (l/S), ta thấy muốn giảm điện trở thì phải tăng S, tức là dùng dây dẫn có tiết diện lớn. Vậy dây sẽ có khối lượng lớn, đắt tiền, nặng, dễ gãy, phải có hệ thống cột điện lớn.

C3 Công suất hao phí sẽ giảm rất nhiều nếu tăng hiệu điện thế giữa hai đầu đường dây. Vậy phải chế tạo máy tăng hiệu điện thế.

II - Vận dụng

C4. Theo công thức P_hp = (P².R)/U² ta thấy khi hiệu điện thế U tăng 5 lần thì công suất hao phí giảm 5² = 25 lần.

C5. Ta cần xây dựng đường dây cao thế tuy nguy hiểm, tốn kém nhưng tiết kiệm được rất nhiều điện năng hao phí trên đường dây truyền tải, bớt khó khăn vì dây dẫn quá to, nặng.

B – LÀM BÀI TẬP

I – Bài tập sách bài tập

Câu 36.1 trang 101 Vở BT Vật Lí 9: Đáp án A. Tăng 2 lần.

Công suất hao phí do tỏa nhiệt trên đường tải điện là:

Vậy P_hp và chiều dài l của đường dây tỷ lệ thuận với nhau nên công suất hao phí do tỏa nhiệt sẽ tăng gấp đôi nếu đường dây tải diện dài gấp đôi.

Câu 36.2 trang 101 Vở BT Vật Lí 9: Đáp án B. Giảm 2 lần

Vì P_hp và tiết diện S của đường dây tải tỷ lệ nghịch với nhau nên công suất hao phí do tỏa nhiệt sẽ giảm 2 lần nếu đường dây tải có tiết diện tăng gấp đôi.

Câu 36.3 trang 101 VBT Vật Lí 9: Tăng hiệu điện thế giữa hai đầu dây lên hai lần sẽ có lợi hơn giảm vì công suất hao phí tỉ lệ nghịch với bình phương hiệu điện thế.

Nghĩa là:

- Công suất hao phí chỉ giảm được 2 lần khi giảm R của đường dây đi 2 lần.

- Công suất hao phí giảm 4 lần khi tăng U lên 2 lần.

Câu 36.4 trang 101 Vở BT Vật Lí 9:

- Cần tăng hiệu điện thế ở nơi phát lên để giảm hao phí, nên phải đặt một máy biến thế (tăng thế) ở đầu đường dây tải điện.

- Hiệu điện thế ở nơi sử dụng điện thường là 220V nên phải có một máy biến thế thứ hai (hạ thế) đặt ở nơi sử dụng để giảm hiệu điện thế phù hợp với hiệu điện thế định mức của các thiết bị nơi tiêu thụ.

II - Bài tập nâng cao

Câu 36a trang 101 Vở BT Vật Lí 9: Hiệu điện thế ở hai đầu máy phát điện của một nhà máy điện là 2000V. Các dụng cụ tiêu thụ điện đều có hiệu điện thế đinh mức là 220V ở nơi tiêu dùng cách xa nhà máy. Hỏi tại sao người ta không dùng máy hạ thế để hạ hiệu điện thế từ 2000V xuống 220V, mà lại dùng máy tăng thế để tăng hiệu điện thế lên 30000V rồi mới dùng máy hạ thế để giảm hiệu điện thế xuống còn 220V?

Đáp án:

Vì công suất hao phí trong quá trình truyền tải điện năng đến nơi tiêu thụ sẽ giảm khi hiệu điện thế truyền tải tăng lên.

Bài 38: Thực hành: Vận hành máy phát điện và máy biến thế

1. Vận hành máy phát điện đơn giản

- Vẽ sơ đồ thí nghiệm ở Hình 38.1 trong đó sơ đồ của máy phát điện có kí hiệu là:

C1. Hiệu điện thế giữa hai đầu dây ra của máy càng lớn khi máy quay càng nhanh. Hiệu điện thế lớn nhất đạt được là 6V.

C2. Đèn vẫn sáng và vôn kế vẫn quay khi đổi chiều quay của máy.

2. Vận hành máy biến thế

- Vẽ sơ đồ thí nghiệm ở hình 38.2 trong đó sơ đồ của máy biến thế có kí hiệu là:

Bảng 1:

C3. Số đo hiệu điện thế giữa hai đầu cuộn dây của máy biến thế và số vòng của các cuộn dây có liên hệ với nhau bằng công thức: U₁/U₂ = n₁/n₂

Kết quả này phù hợp với kết quả thu được ở bài 37

Bài trước: Bài 35: Các tác dụng của dòng điện xoay chiều - Đo cường độ và hiệu điện thế xoay chiều - Vở BT Vật lí lớp 9 Bài tiếp: Bài 37: Máy biến thế - Vở BT Vật lí lớp 9