Vật lý 9: Truyền tải điện năng đi xa? Lý thuyết và bài tập

28/12/2023 - admin

Truyền tải điện năng đi xa là việc chuyển đổi và vận chuyển năng lượng điện từ nguồn sản xuất đến các điểm sử dụng xa vị trí sản xuất. Quá trình này quan trọng trong hệ thống điện mà chúng ta sử dụng hàng ngày. Nhằm giúp các bạn học sinh dễ dàng hơn trong việc chuẩn bị bài và ôn tập cho các kỳ thi quan trọng, bài viết này của THPT Lê Hồng Phong sẽ bao gồm chi tiết về lý thuyết và bài tập minh họa liên quan đến bài học. Cùng theo dõi ngay nhé!

Lý thuyết truyền tải điện năng đi xa

Các nội dung chính

I. Lý thuyết về truyền tải điện năng đi xa

Đầu tiên cùng tìm hiểu một số kiến thức cơ bản nhé

Lý thuyết truyền tải điện năng đi xa

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: P_hp = I².R

Lý thuyết về truyền tải điện năng đi xa

– 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.

Lý thuyết về truyền tải điện năng đi xa

II. Bài tập minh họa

Bài C1 – 99 SGK Vật Lý 9:

Từ công thức (3) SGK có thể suy ra khi truyền tải một công suất điện xác định mà muốn giảm hao phí do tỏa nhiệt trên đường dây thì có thể có những cách làm nào?

Bài C1 - 99 SGK Vật Lý 9

Lời giải:

Giảm điện trở R của đường dây tải hoặc tăng điện áp U giữa hai đầu đường dây truyền tải.

Bài C2 – 99 SGK Vật Lý 9:

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

Lời giải:

Qua công thức , 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.

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

Bài C3 – 99 SGK Vật Lý 9:

Nếu tăng hiệu điện thế ở hai đầu đường dây thì có lợi gì? Muốn vậy, chúng ta phải giải quyết những vấn đề gì?

Lời giải:

Tăng hiệu điện thế thì công suất hao phí sẽ giảm rất nhiều vì công suất hao phí tỉ lệ nghịch với bình phương hiệu điện thế đặt vào hai đầu dây. Muốn vậy phải chế tạo máy tăng hiệu điện thế khi truyền tải điện năng đi xa và giảm hiệu điện thế tại nơi tiêu thụ điện.

Bài C4 – 99 SGK Vật Lý 9:

Cùng một công suất điện P được tải đi trên cùng một dây dẫn. Hãy so sánh công suất hao phí khi dùng hiệu điện thế 500 000V với khi dùng hiệu điện thế 100 000V

Lời giải:

Từ công thức ta thấy khi hiệu điện thế U tăng 5 lần thì công suất hao phí giảm 5² = 25 lần.

Bài C5 – 99 SGK Vật Lý 9:

Hãy trả lời câu hỏi nêu ở đầu bài học.

Lời giải:

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.