A. Tóm tắt lý thuyết
1. Vai trò của điện năng trong đời sống và sản xuất
Điện năng có vai trò quan trọng trọng:
- Sản xuất: điện năng là nguồn năng lượng cho các máy, thiết bị,... góp phần tự động hóa, tăng năng suất lao động, giảm nhẹ sức lao động cho con người.
- Đời sống: năng lượng điện sử dụng để vận hành các đồ dùng, thiết bị điện giúp cuộc sống con người đầy đủ tiện nghi, văn minh, hiện đại hơn.
2. Nhiệt điện
- Trong nhà máy nhiệt điện, năng lượng của nhiên liệu bị đốt cháy được chuyển hóa thành điện năng.
- Nhiệt năng của than, khí đốt đun nóng nước để biến thành hơi nước. Hơi nước làm quay tua bin hơi. Tua bin hơi quay máy phát điện tạo ra điện năng.
3. Thủy điện
- Trong nhà máy Thủy điện, thế năng của nước trong hồ chứa đã được chuyển hóa thành động năng, rồi thành điện năng
- Năng lượng của dòng nước làm quay tua bin nước. Tua bin nước làm quay mát phát điện tạo ra điện năng.
4. Cách nhận biết các loại máy phát điện
Căn cứ vào dạng năng lượng ban đầu chuyển hóa thành điện năng:
- Nhiệt điện: năng lượng của nhiên liệu bị đốt cháy biến đổi thành điện năng.
- Thủy điện: thế năng của nước trong hồ chứa biến đổi thành điện năng.
Bài tập minh họa
Bài 1. Trong nhà máy nhiệt điện và nhà máy thủy điện có hai bộ phận chính để thực hiện việc biến đổi một dạng năng lượng khác thành điện năng. Hãy chỉ ra hai bộ phận đó và cho biết năng lượng nào đã được biến đổi thành điện năng qua hai bộ phận này ?
Hướng dẫn giải:
Nhà máy nhiệt điện và thủy điện đều có máy phát điện và cánh tuabin, trong đó cơ năng được biến đổi thành nhiệt năng.
Bài 2. Hãy chỉ ra một máy phát điện chạy bằng năng lượng của chất đốt mà em thường thấy hằng ngày và chỉ ra quá trình biến đổi năng lượng xảy ra như thế nào trong máy đó.
Hướng dẫn giải:
Máy phát điện trên ôtô, xe gắn máy. Trong xilanh: Xăng bị đốt cháy, hóa năng biến thành nhiệt năng. Hơi bị đốt nóng dãn nở đẩy pittông chuyển động, nhiệt năng thành cơ năng. Pittông truyền cơ năng cho rôto của máy phát điện. Cuối cùng trong máy phát điện của xe, cơ năng thành điện năng.
B. Hướng dẫn giải bài tập trong sách giáo khoa
Bài C1 (trang 160 SGK Vật Lý 9): Hãy nhớ lại xem điện có thể được sử dụng vào những việc gì trong đời sống và sản xuất
Hướng dẫn giải:
Thắp sáng đèn, nấu cơm, quạt điện, chạy máy cưa, máy bơm, máy khoan,...
Bài C2 (trang 160 SGK Vật Lý 9): Hãy nêu những dụng cụ hay thiết bị trong đó điện năng đã được chuyển hóa thành cơ năng, nhiệt năng, quang năng, hóa năng.
Hướng dẫn giải:
Quạt máy: Điện năng chuyển hóa thành cơ năng
Bếp điện: Điện năng chuyển hóa thành nhiệt năng.
Đèn ống: Điện năng chuyển hóa thành quang năng.
Nạp ắc quy: Điện năng chuyển hóa thành hóa năng.
Bài C3 (trang 160 SGK Vật Lý 9): Việc truyền tải điện năng từ nhà máy điện đến nơi tiêu dùng được thực hiện như thế nào? Việc truyền tải đó có gì thuận lợi hơn việc vận chuyển than đá, dầu lửa, khí đốt?
Hướng dẫn giải:
Dùng dây dẫn. Có thể đưa đến tận nơi sử dụng ở trong nhà, trong xưởng, không cần xe vận chuyển hay hay nhà kho, thùng chứa.
Bài C4 (trang 160 SGK Vật Lý 9): Trên hình 61.1. SGK vẽ sơ đồ các bộ phận chính của một nhà máy nhiệt điện. Hãy cho biết năng lượng đã được chuyển hóa từ dạng nào sang dạng nào từ lò đốt than qua nồi hơi, trong tuabin và trong máy phát điện.
Hướng dẫn giải:
Lò đốt than: Hóa năng chuyển hóa thành nhiệt năng.
Nồi hơi: Nhiệt năng chuyển hóa thành cơ năng của hơi.
Tuabin: Cơ năng của hơi chuyển thành động năng của tuabin.
Máy phát điện: Cơ năng chuyển hóa thành điện năng
Bài C5 (trang 161 SGK Vật Lý 9): Trên hình 61.2 SGK vẽ các bộ phận chính của một nhà máy thủy điện. Hãy cho biết năng lượng của nước trong hồ chứa đã biến đổi từ dạng nào sang dạng nào qua các bộ phận: ống dẫn nước, tuabin, máy phát điện.
Hướng dẫn giải:
Ống dẫn nước: Thế năng của nước chuyển hóa thành động năng của nước
Tuabin: Động năng của nước chuyển hóa thành động năng của tuabin.
Máy phát điện: Động năng chuyển hóa thành điện năng.
Bài C6 (trang 161 SGK Vật Lý 9): Hãy giải thích vì sao về mùa khô ít mưa, công suất của nhà máy thủy điện lại giảm đi.
Hướng dẫn giải:
Khi ít mưa, mực nước trong hồ chứa giảm, thế năng của nước giảm, do đó trong các bộ phận của nhà máy năng lượng đều giảm, dẫn tới điện năng giảm.
Bài C7 (trang 161 SGK Vật Lý 9): Thế năng của một vật có trọng lượng P được nâng lên độ cao h bằng công mà vật đó sinh ra khi rơi xuống đến đất: A = Ph. Một lớp nước dày 1m trên mặt một hồ chứa nước có diện tích lkm2 và độ cao 200m so với cửa tuabin của nhà máy thủy điện có thể cung cấp một năng lượng điện là bao nhiêu?
Hướng dẫn giải:
Công mà lớp nước rộng 1km2, dày 1m, có độ cao 200m có thể sinh ra khi chảy vào tuabin là:
A = Ph = Vdh (V là thể tích, d là trọng lượng riêng của nước).
A = (1000000.1). 10000.2000 = 2.1012J.
Công đó bằng thế năng của lớp nước, khi vào tuabin sẽ dược chuyển hóa thành điện năng.
C. Một số bài tập trắc nghiệm tham khảo
Câu 1. Thế năng của một vật có trọng lượng P được nâng lên độ cao h bằng công mà vật đó sinh ra khi rơi xuống đến đất: A = Ph. Một lớp nước dày 1m trên mặt một hồ chứa nước có diện tích 1km2 và độ cao 200m so với cửa vào tuabin của nhà máy thủy điện có thể cung cấp một năng lượng điện là bao nhiêu?
A. 2.1010J.
B. 2.1011J.
C. 2.1013J.
D. 2.1012J.
Câu 2: Vì sao nhà máy thủy điện lại cần phải xây hồ chứa nước ở trên vùng núi cao? A. Để chứa được nhiều nước mưa.
B. Để nước có thế năng lớn, chuyển hóa thành điện năng thì lợi hơn.
C. Để có nhiều nước làm mát máy.
D. Để tránh lũ lụt do xây nhà máy.
Câu 3: Trong nhà máy nhiệt điện và thủy điện đều có một bộ phận giống nhau là tuabin. Vậy, tuabin có nhiệm vụ gì?
A. Biến đổi cơ năng thành điện năng.
B. Đưa nước hoặc hơi nước vào máy phát điện.
C. Tích lũy điện năng được tạo ra.
D. Biến đổi cơ năng của nước thành cơ năng của roto máy phát điện.
Câu 4: Trong nhà máy nhiệt điện và thủy điện, năng lượng được biến đổi thành nhiều giai đoạn, dạng năng lượng cuối cùng trước khi được biến đổi thành điện năng là gì?
A. Nhiệt năng.
B. Hóa năng.
C. Cơ năng.
D. Quang năng.
Câu 5: Năng lượng đã được chuyển hóa từ dạng nào trong máy phát điện ?
A. Cơ năng của hơi chuyển hóa thành động năng
B. Cơ năng chuyển hóa thành điện năng.
C. Nhiệt năng chuyển hóa thành cơ năng
D. Hóa năng chuyển hóa thành nhiệt năng
