Lý thuyết & Trắc nghiệm Bài 36: Truyền tải điện năng đi xa - Vật Lí 9
I. TÓM TẮT LÍ THUYẾT
1. Hao phí điện năng trên đường dây truyền tải điện
- Khi truyền tải điện năng đi xa bằng đường dây dẫn sẽ có một phần điện năng hao phí do hiện tượng tỏa nhiệt trên đường dây.
Gọi P là công suất điện cần truyền đi.
U là hiệu điện thế hai đầu đường dây truyền tải điện.
I là cường độ dòng điện trên đường dây tải điện.
R là điện trở của đường dây tải điện.
+ Công suất điện cần truyền đi: P = U. I
+ Công suất hao phí do tỏa nhiệt trên đường dây dẫn: Php = I2.R
- Công suất hao phí do tỏa nhiệt trên đường dây dẫn tỉ lệ nghịch với bình phương hiệu điện thế đặt vào hai đầu đường dây dẫn.
2. Biện pháp làm giảm hao phí điện năng trên đường dây tải điện
Để giảm hao phí trên đường dây tải điện, cách tốt nhất đang được áp dụng hiện nay là tăng hiệu điện thế đặt vào hai đầu đường dây.
Chú ý:
Có loại máy biến thế chỉ gồm một cuộn dây được gọi là máy biến thế tự ngẫu. Cuộn dây của loại máy này có nhiều đầu ra. Tùy thuộc vào nguồn điện và tải tiêu thụ nối với những đầu nào của cuộn dây mà máy có tác dụng tăng thế hoặc hạ thế. Ở hình vẽ nếu nguồn điện nối vào A, B còn tải tiêu thụ nối vào A, C thì máy có tác dụng hạ thế và ngược lại.
II. PHƯƠNG PHÁP GIẢI
Giải thích sự hao phí điện năng trên đường dây truyền tải điện
Dựa vào tác dụng nhiệt của dòng điện: Khi dòng điện chạy trong dây dẫn, nó sẽ làm cho dây dẫn nóng lên, một phần điện năng đã bị hao phí do chuyển hóa thành nhiệt năng tỏa ra môi trường xung quanh.
B. Trắc nghiệm & Tự luận
Câu 1: Đâu là biểu thức tính công suất hao phí (công suất tỏa nhiệt):
A.
B.
C.
D. Đáp án đúng là: D Giải thích: Công suất tỏa nhiệt (hao phí):
Câu 2: Khi truyền tải điện năng đi xa bằng đường dây dẫn
A. Toàn bộ điện năng ở nơi cấp sẽ truyền đến nơi tiêu thụ.
B. Có một phần điện năng hao phí do hiện tượng tỏa nhiệt trên đường dây.
C. Hiệu suất truyền tải là 100%.
D. Không có hao phí do tỏa nhiệt trên đường dây.
Đáp án đúng là: B
Giải thích: Khi truyền tải điện năng đi xa bằng đường dây dẫn sẽ có một phần điện năng hao phí do hiện tượng tỏa nhiệt trên đường dây
Câu 3: Vì sao biện pháp giảm điện trở của đường dây tải điện lại tốn kém?
A. Giảm R của dây tải điện thì phải tăng tiết diện dây dẫn tức là phải dùng dây có kích thước lớn dẫn đến trụ cột chống đỡ dây cũng phải lớn nên gây tốn kém.
B. Giảm R của dây tải điện thì phải giảm tiết diện dây dẫn tức là phải dùng dây có kích thước lớn dẫn đến trụ cột chống đỡ dây cũng phải lớn nên gây tốn kém.
C. Giảm R của dây tải điện thì phải tăng tiết diện dây dẫn tức là phải dùng dây có kích thước nhỏ dẫn đến trụ cột chống đỡ dây cũng phải lớn nên gây tốn kém.
D. Giảm R của dây tải điện thì phải giảm tiết diện dây dẫn tức là phải dùng dây có kích thước nhỏ dẫn đến trụ cột chống đỡ dây cũng phải nhỏ nên gây tốn kém.
Đáp án đúng là: A
Giải thích: Giảm R của dây tải điện thì phải tăng tiết diện dây dẫn tức là phải dùng dây có kích thước lớn dẫn đến trụ cột chống đỡ dây cũng phải lớn nên gây tốn kém
Câu 4: Trên cùng một đường dây tải đi một công suất điện xác định dưới một hiệu điện thế xác định, nếu dùng dây dẫn có đường kính tiết diện giảm đi một nửa thì công suất hao phí vì toả nhiệt sẽ thay đổi như thế nào?
A. Tăng lên hai lần.
B. Tăng lên bốn lần.
C. Giảm đi hai lần.
D. Giảm đi bốn lần.
Đáp án đúng là: B
Cách tính:
Điện trở:
Tiết diện dây dẫn tròn là:
Do đường kính giảm đi một nữa nên tiết diện giảm đi 4 lần (S tỉ lệ thuận với d2). S giảm đi 4 lần nên điện trở R tăng 4 lần (S tỉ lệ nghịch với điện trở). R tăng 4 lần nên công suất hao phí tăng 4 lần (do
Câu 5: Phương án làm giảm hao phí hữu hiệu nhất là:
A. Tăng tiết diện dây dẫn
B. Chọn dây dẫn có điện trở suất nhỏ
C. Tăng hiệu điện thế
D. Giảm tiết diện dây dẫn
Đáp án đúng là: C
Giải thích: Phương án làm giảm hao phí hữu hiệu nhất là tăng hiệu điện thế
Câu 6: Người ta truyền tải một công suất điện P bằng một đường dây dẫn có điện trở 5Ω thì công suất hao phí trên đường dây truyền tải điện là 0,5 kW. Hiệu điện thế giữa hai đầu dây tải điện là 10 kV. Công suất điện P bằng:
A. 100000 W
B. 20000 kW
C. 30000 kW
D. 80000 kW
Đáp án đúng là: A
Cách tính:
Câu 7: Trên một đường dây tải đi một công suất điện xác định dưới hiệu điện thế 100000V. Phải dùng hiệu điện thế ở hai đầu dây này là bao nhiêu để công suất hao phí giảm đi hai lần?
A. 200 000V
B. 400 000V
C. 141 421V
D. 50 000V
Đáp án đúng là: C
Công suất hao phí dưới hiệu điện thế U = 100000V:
Để giảm hao phí hai lần thì:
Lấy (2) chia cho (1) ta được:
Câu 8: Có hai đường dây tải điện tải đi cùng một công suất điện với dây dẫn cùng tiết diện, làm cùng bằng một chất. Đường dây thứ nhất có chiều dài 100 km và hiệu điện thế ở hai đầu dây là 100 000kV. Đường dây thứ hai có chiều dài 200 km và hiệu điện thế 200000 kV. So sánh công suất hao phí vì toả nhiệt Do hai dây dẫn cùng làm bằng một chất liệu, cùng một công suất truyền tải và cùng một tiết diện nên Công suất hao phí ở đường dây 1:
Công suất hao phí ở đường dây 2:
Lấy (2) chia cho (1) ta được:
Câu 9:
a) Tính công suất hao phí vì tỏa nhiệt trên đường dây tải trong hai trường hợp:
- Hiệu điện thế hai đầu đường dây tải điện là 500V.
- Hiệu điện thế giữa hai đầu dây tải điện là 50kV
b) Hãy nhận xét kết quả 2 trường hợp trên
Biết công suất điện của nhà máy là 55 kW, khoảng cách từ nơi sản xuất đến nơi tiêu thụ là 100 km, dây dẫn có điện trở tổng cộng là 60 Ω
a)
- Cường độ dòng điện
Công suất hao phí
- Cường độ dòng điện trên đường dây:
Công suất hao phí
b) Ta thấy
Nhận xét: Hiệu điện thế trước lúc truyền đi xa tăng lên 100 lần thì công suất hao phí giảm đi 10000 lần.
Câu 10: Người ta cần truyền một công suất điện 200 kW từ nguồn điện có hiệu điện thế 5000V trên đường dây có điện trở tổng cộng là 20Ω. Độ giảm thế trên đường dây truyền tải là bao nhiêu?
Độ giảm thế trên đường dây truyền tải: U’ = I. R = 40.20 = 800V