Xem thêm các sách tham khảo liên quan:
- Sách Giáo Khoa Vật Lý 9
- Giải Vật Lí Lớp 9
- Giải Sách Bài Tập Vật Lí Lớp 9
- Sách Giáo Viên Vật Lí Lớp 9
- Sách Bài Tập Vật Lí Lớp 9
Giải Vở Bài Tập Vật Lí 9 Bài 36: Truyền tải điện năng đi xa giúp HS giải bài tập, nâng cao khả năng tư duy trừu tượng, khái quát, cũng như định lượng trong việc hình thành các khái niệm và định luật vật lí:
A HỌC THEO SÁCH GIÁO KHOA
I SỰ HAO PHÍ ĐIỆN NĂNG TRÊN ĐƯỜNG DÂY TRUYỀN TẢI ĐIỆN
1. Tính điện năng hao phí trên đường dây truyền tải điện
Lập công thức xác định công suất hao phí do tỏa nhiệt trên đường dây tải theo P , U, R:
Php = [P2.R]/U2
Trong đó:
R là điện trở dây dẫn [Ω]
P là công suất điện [W]
U hiệu điện thế đặt vào hai đầu đường dây [V]
Php là công suất hao phí [W].
2. Cách làm giảm hao phí
C1 Các cách làm giảm hao phí trên đường dây tải điện: Giảm điện trở R của đường dây tải hoặc tăng điện áp U giữa hai đầu đường dây truyền tải.
C2 Làm giảm công suất hao phí bằng cách giảm điện trở của dây tải điện thì có bất lợi là tổn phí để tăng tiết diện S của dây còn lớn 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. Khi đó thì dây có khối lượng lớn, đắt tiền, nặng, dễ gãy, phải có hệ thống cột điện lớn.
C3 Nếu tăng hiệu điện thế ở hai đầu đường dây thì công suất hao phí sẽ giảm rất nhiều. Muốn vậy phải chế tạo máy tăng hiệu điện thế.
Kết luận:
II VẬN DỤNG
C4. Từ công thức Php = [P2.R]/U2 ta thấy khi hiệu điện thế U tăng 5 lần thì công suất hao phí giảm 52 = 25 lần.
C5. Ta phải xây dựng đường dây cao thế tuy tốn kém, nguy hiểm nhưng tiết kiệm được rất nhiều điện năng hao phí trên đường dây truyền tải, bớt khó khăn vì dây dẫn quá to, nặng.
I BÀI TẬP TRONG SÁCH BÀI TẬP
Công suất hao phí do tỏa nhiệt trên đường dây tải điện là:
Như vậy ta thấy rằng Php tỷ lệ thuận với chiều dài l của đường dây. Do đó nếu đường dây tải diện dài gấp đôi thì công suất hao phí thì tỏa nhiệt sẽ tăng gấp đôi.
Ta thấy rằng Php tỷ lệ nghịch với tiết diện S của đường dây tải. Do đó nếu đường dây tải có tiết diện tăng gấp đôi thì công suất hao phí thì tỏa nhiệt sẽ giảm 2 lần.
Tức là:
+ Nếu giảm R của đường dây đi 2 lần thì công suất hao phí chỉ giảm được 2 lần
+ Nếu tăng U lên 2 lần thì công suất hao phí giảm 4 lần.
+ Muốn giảm hao phí phải tăng hiệu điện thế ở nơi phát lên, do đó phải đặt một máy biến thế [tăng thế] ở đầu đường dây tải điện
+ Ở nơi sử dụng điện, chỉ thường sử dụng hiệu điện thế 220V. Như vậy, 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.
Lời giải:
Vì khi tăng hiệu điện thế thì sẽ làm giảm công suất hao phí trong quá trình truyền tải điện năng đến nơi tiêu thụ.
1. Vận hành máy phát điện đơn giản
Vẽ sơ đồ thí nghiệm ở Hình 38.1 trong đó kí hiệu sơ đồ của máy phát điện là:
C1. Khi máy quay càng nhanh thì hiệu điện thế ở hai đầu dây ra của máy càng lớn. Hiệu điện thế lớn nhất đạt được là 6V.
C2. Khi đổi chiều quay của máy thì đèn vẫn sáng và vôn kế vẫn quay.
2. Vận hành máy biến thế
Vẽ sơ đồ thí nghiệm ở hình 38.2 trong đó kí hiệu sơ đồ của máy biến thế là:
BẢNG 1
C3. Quan hệ giữa số đo hiệu điện thế ở hai đầu cuộn dây cuả máy biến thế và số vòng của các cuộn dây:
Số đo hiệu điện thế ở hai đầu cuộn dây của máy biến thế và số vòng của các cuộn dây có liên quan với nhau theo công thức: U1/U2 = n1/n2
Kết quả này phù hợp với kết quả thu được ở bài 37.
Video liên quan
Hãy luôn nhớ cảm ơn và vote 5*
nếu câu trả lời hữu ích nhé!
Đáp án:
để làm giảm công suất hao phí do tỏa nhiệt trên đường dây tải điện thì tăng hiệu dien thế đặt vào hai đầu đường dây
XEM GIẢI BÀI TẬP SGK LÝ 9 - TẠI ĐÂY
Lúc truyền tải điện năng đi xa bằng dây dẫn, một phần năng lượng sẽ bị hao hụt do sự tỏa nhiệt trên đường dây. Để tính được phần công suất của năng lượng đã mất đi này, người ta sử dụng công thức tính công suất tổn hao. Cụ thể công suất tổn hao là gì? Công thức tính công suất tổn hao như thế nào? Tất cả sẽ mang trong nội dung bài viết dưới đây. Hãy cùng chúng tôi theo dõi nhé.
Truyền tải điện năng đi xa bằng hệ thống những cột điện và dây dẫn
Truyền tải điện năng đi xa cần đảm bảo những yêu cầu gì?
Truyền tải điện năng đi xa bằng dây dẫn cần phải đáp ứng được những yêu cầu sau:
– Truyền tải được công suất điện theo yêu cầu
– Tổn hao [tổn hao] trên dây dẫn thấp
– Đường truyền ổn định
– Đảm bảo độ an toàn
Nguyên nhân gây tổn hao điện năng trên đường truyền
– Truyền tải điện năng bằng dây dẫn nên dây mang điện trở và nếu sử dụng loại dây điện mang điện trở quá to, công suất tổn hao trong quá trình truyền tải mang thể tăng lên => Điện trở càng to thì công suất tổn hao sẽ càng cao.
– Dòng điện chạy liên tục trong dây dẫn sẽ làm dây dẫn tỏa nhiệt và tạo thành công suất tổn hao điện năng.
– Hao tổn trên đường truyền là tổn hao do tỏa nhiệt trên đường dây hay chính là tổng công suất tỏa nhiệt trên dây dẫn => Chiều dài của dây dẫn càng to, công suất tổn hao sẽ càng tăng.
Công suất tổn hao là gì?
Công suất tổn hao là gì?
Công suất tổn hao là đại lượng đặc trưng cho biết lượng công vô ích được sản sinh trong quá trình hoạt động của máy móc hoặc truyền tải điện năng của dây dẫn, còn được hiểu là công suất tỏa nhiệt. Hiểu một cách đơn thuần thì công suất tổn hao chính là lượng nhiệt năng làm dây nóng lên và thay đổi điện trở.
Việc tránh tối đa lượng công suất tổn hao trong quá trình máy móc hoạt động, truyền tải điện năng sẽ giúp tăng hiệu quả công việc, tối ưu tuổi thọ máy móc, thiết bị.
Công thức tính công suất tổn hao
Công suất tổn hao do tỏa nhiệt trên dây dẫn tỉ lệ thuận với bình phương công suất cần truyền và điện trở của dây dẫn, tỉ lệ nghịch với hiệu điện thế đặt vào hai đầu dây và được xác định bằng công thức sau:
Php = I2 x R = R x P2/ U2 = P2 x U2 x cos2φ x r
Trong đó:
- Php là công suất tổn hao điện năng trong quá trình truyền tải từ nhà máy phát điện tới nơi tiêu thụ điện [W]
- I là cường độ dòng điện [A]
- U là hiệu điện thế [V]
- R là điện trở của dây dẫn [Ω]
- cos φ là hệ số công suất của mạch điện xoay chiều
Ngoài đơn vị đo công suất chính và chuẩn xác nhất là Watt [W], ta còn mang một số đơn vị đo khác như: mW, MW, KW, KvA.
Trong đó:
– KvA là đơn vị đo công suất dòng điện trong mạch điện xoay chiều với công thức biểu kiến [S] [được tính bằng tích của hiệu điện thế và dòng biểu kiến qua thiết bị 1V. A=1V*1A, 1KV.A = 1000V.A] và vectơ tổng của công suất thực [P] và công suất phản kháng [Q].
– VA là đơn vị đo của công suất dòng điện và được tính bằng tích của hiệu điện thế [V] và cường độ dòng điện [A].
– KW là đơn vị đo công suất thực P trong hệ đo lường quốc tế và biểu thị cho sự thay đổi nguồn năng lượng ΔE trong khoảng thời kì Δt. Nó được tính bằng tích của hiệu điện thế và dòng điện tạo ra sức suất thực đi qua thiết bị [ 1W=1V*|1A|, KW=1000KW].
Cách làm giảm tổn hao điện năng trên đường truyền
Từ công thức tính công suất tổn hao, ta mang thể thấy cách làm giảm tổn hao điện năng trên đường truyền, đó là giảm giảm điện trở R hoặc tăng hiệu điện thế U hoặc tăng giá trị của hệ số công suất cosφ. Cụ thể như sau:
1/ Giảm điện trở R
Điện trở của dây dẫn được xác định bằng tích điện trở suất của vật liệu của dây dẫn với chiều dài của dây dẫn chia cho thể tích mặt cắt của dây dẫn. Vì chiều dài của dây dẫn trên đường truyền là xác định nên ta mang thể giảm điện trở bằng cách:
– Giảm điện trở suất của dây dẫn: Tiêu dùng những vật liệu mang điện trở suất nhỏ làm dây tải điện như vàng, bạc,.. để tăng khả năng dẫn điện. Tuy nhiên, cách này quá tốn kém vì đây đều là những vật liệu đắt tiền.
– Tăng thể tích mặt cắt của dây dẫn bằng cách sử dụng dây to => Tăng khối lượng dây và cột đỡ.
Tăng thể tích mặt cắt của dây dẫn
=> Lúc giảm điện trở R đi okay lần thì công suất tổn hao Php giảm okay lần.
2/ Tăng hiệu điện thế U
Theo công thức tính công suất tổn hao, lúc tăng hiệu điện thế lên okay lần thì Php sẽ giảm k2 lần. Do đó, tăng hiệu điện thế sẽ hiệu quả hơn so với phương án giảm điện trở. Để làm được điều này, người ra sử dụng máy tăng thế.
3/ Tăng giá trị của hệ số công suất cosφ
Để tăng giá trị của hệ số công suất cosφ, chúng ta phải sử dụng những loại tụ điện đắt tiền ở những nơi tiêu thụ điện năng. Do đó, cách này cũng ko khả thi.
Một số giải pháp cho việc truyền tải điện năng đi xa
– Sử dụng máy tăng thế trước lúc truyền tải để tăng hiệu điện thế
– Xây dựng hệ thống đường dây điện cao thế [110 kV – 500 kV], trung thế [11 kV – 35 kV] và hạ thế [220 V – 380 V] gồm: cột điện, dây dẫn,….
Xây dựng hệ thống đường dây điện
Lưu ý: Lúc sử dụng hệ thống điện cao thế, trung thế, bạn cần phải tuân thủ nghiêm nhặt những quy định an toàn về điện.
Một số bài tập minh họa
Bài tập 1: Lúc truyền đi một công suất điện, nếu đường dây tải điện dài gấp ba thì công suất tổn hao vì tỏa nhiệt trên dây dẫn tăng hay giảm bao nhiêu lần?
Hướng dẫn giải:
Lúc chiều dài đường dây truyền tải tăng gấp 3 lần thì điện trở dây dẫn cũng tăng lên 3 lần. Do đó, công suất tổn hao do tỏa nhiệt trên đường dây truyền tải cũng tăng lên 3 lần.
Bài tập 2: Đường dây tải điện mang chiều dài 100 km, truyền đi một dòng điện mang công suất 6 MW và hiệu điện thế là 10 kV. Dây dẫn được làm bằng đồng, cứ 1km mang điện trở là 0,3 Ω. Tính công suất tổn hao trên dây dẫn
Hướng dẫn giải:
Ta mang 6 MW = 6000000 W; 10 kV = 10000 V
Điện trở trên toàn dây dẫn là: 100 x 0,3 = 30Ω
Vận dụng công thức Php = R x P2/ U2, ta mang, công suất tổn hao trên đường dây là:
Php = 60000002 x 30 / [ 10002] = 10800000 W
Vừa rồi chúng ta đã cùng nhau đi tìm hiểu công suất tổn hao là gì, cách làm giảm công suất tổn hao trong quá trình truyền tải điện năng đi xa. Hy vọng, bài viết của labvietchem sẽ là những thông tin hữu ích để khách hàng mang thể tham khảo và vận dụng trong cuộc sống.
Xem thêm:
- Dòng điện xoay chiều là gì? Sự khác biệt giữa dòng điện xoay chiều và dòng điện một chiều
- Máy quang đãng phổ là gì? Hướng dẫn khía cạnh cách sử dụng máy quang đãng phổ