A. Tóm tắt lý thuyết
1. Sự hao phí điện năng trên đường dây 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.
2. Tính điện năng hao phí trên đường dây tải điện
Công suất hao phí do tỏa nhiệt trên đường dây tải điện tỉ lệ nghịch với bình phương hiệu điện thế đặt vào hai đầu đường dây.
Công thức: Php= \[\frac{R.{{P}^{2}}}{{{U}^{2}}}\]
3. Cách làm giảm hao phí
Để giảm hao phí điện năng do tỏa nhiệt trên đường dây tải điện thì tốt nhất là tăng hiệu điện thế đặt vào hai đầu đường dây
Đường dây tải điện Bắc-Nam của nước ta có hiệu điện thế 500000V, bởi vậy chúng ta không nên đến gần đường dây vì rất nguy hiểm
4. Bài tập minh họa
Bài 1. 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?
Hướng dẫn giải:
Ta có công thức tính tiết diện dây dẫn tròn là: \[S=\frac{\pi {{d}^{2}}}{4}\] (d: là đường kính của tiết diện dây dẫn).
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 Php tăng 4 lần (do Php tỉ lệ thuận với điện trở R).
Bài 2. Trên một đường dây tải đi một công suất điện xác định dưới hiệu điện thế 100 000V. Phải dùng hiệu điện thế ở hai đầu dây này là bao nhiêu để công suất hao phí giảm đi hai lần?
Hướng dẫn giải:
Công suất hao phí dưới hiệu điện thế U = 100000V
Php=\[\frac{R.{{P}^{2}}}{{{U}^{2}}}=\frac{R.{{P}^{2}}}{{{100000}^{2}}}\] (1)
Để giảm hao phí hai lần thì:
\[\frac{{{P}_{hp}}}{2}=\frac{R.{{P}^{2}}}{{{U}^{2}}}\] (2)
Lấy (2) chia cho (1) ta được: \[\frac{{{100000}^{2}}\text{ }}{{{U}^{2}}}=\frac{1}{2}\]
Suy ra: Suy ra: U=141000V
B. Bài tập trong sách giáo khoa
Bài C1 (trang 99 SGK Vật Lý 9): Từ công thứ (3) SGK có thể suy ra khi truyền tải một công suất điện P xác định mà muốn giảm hao phí do tỏa nhiệt trên đường dây thì có thể có những cách làm nào?
Hướng dẫn giải:
Giảm R hoặc tăng U.
Bài C2 (trang 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 diện trở dây tải điện thì có gì bất lợi?
Hướng dẫn giải:
Bài C3 (trang 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?
Hướng dẫn giải:
Tăng hiệu điện thế thì công suất hao phí sẽ giảm rất nhiều. Muốn vậy phải chế tạo máy tăng hiệu điện thế.
Bài C4 (trang 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
Hướng dẫn giải
Hiệu điện thế tăng 5 lần nên công suất hao phí giảm 52 = 25 lần.
Bài C5 (trang 99 SGK Vật Lý 9): Hãy trả lời câu hỏi nêu ở đầu bài học.
Hướng dẫn giải:
Bắt buộc phải dùng máy biến thế để giảm công suất hao phí, tiết kiệm, bớt khó khăn vì dây dẫn quá to, nặng.
C. Một số bài tập trắc nghiệm
Câu 1: Để truyền đi cùng một công suất điện, nếu đường dây tải điện dài gấp đôi thì công suất hao phí vì tỏa nhiệt sẽ?
A. Tăng 2 lần.
B. Tăng 4 lần
C. Giảm 2 lần.
D. Không tăng, không giảm.
Câu 2: Trên cùng một đường dây dẫn tải đi cùng một công suất điện, nếu dùng dây dẫn có tiết diện tăng gấp đôi thì công suất hao phí vì tỏa nhiệt sẽ?
A. Tăng 2 lần.
B. Giảm 2 lần.
C. Tăng 4 lần.
D. Giảm 4 lần.
Câu 3: 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.
Câu 4: Trên một đường dây tải đi một công suất điện xác định dưới hiệu điện thế 100 000V. 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 000V
D. 50 000V
Câu 5: 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 200Km và hiệu điện thế 200000kV. So sánh công suất hao phí vì toả nhiệt P1 và P2 của hai đường dây?
A. P1 = P2
B. P1 = 2P2
C. P1 = 4P2
D. P1 = 1/2P2
