Vì sao phải truyền tải điện năng đi xa?

Những kiến ​​thức trong bài về truyền tải điện đi xa được ứng dụng rộng rãi vào thực tế cuộc sống. Bên cạnh đó, đây còn là bài tập trọng tâm trong việc ôn thi học sinh giỏi Vật lý lớp 9. Bài viết dưới đây sẽ đề cập đến những nội dung cần thiết nhất, giúp học sinh rèn luyện và nâng cao các kỹ năng. suy nghĩ.

Tại sao điện phải truyền đi xa?

Nhu cầu sử dụng điện của các hộ gia đình hiện nay ngày càng tăng cao. Hầu hết các hoạt động hàng ngày đều cần đến điện.

Bạn đang xem: Vì sao phải truyền tải điện năng đi xa?

Tuy nhiên, vì tính chất của điện và để đảm bảo an toàn cho mọi người nên không thể đặt máy phát điện gần các hộ gia đình. Vì vậy, để truyền tải điện đi xa nhằm đáp ứng nhu cầu sử dụng của mọi nhà. Cũng giống như khi truyền tải điện đi một khoảng cách xa, để giảm tổn thất điện năng tốt hơn

Đồng thời, khi cần truyền tải điện đi xa sẽ thực hiện bằng đường dây truyền tải điện. Người ta không sử dụng dòng điện một chiều mà sẽ dùng dòng điện xoay chiều cho máy biến áp. Nguyên nhân là do quá trình vận hành của máy biến áp dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ. Điều này chứng tỏ rằng để xảy ra hiện tượng cảm ứng điện từ thì từ thông qua cuộn dây phải thay đổi. Do đó, chỉ có dòng điện xoay chiều mới làm cho từ thông thay đổi.

Tổn thất điện năng trên đường dây truyền tải điện

Trong quá trình truyền tải điện đi xa bằng dây dẫn, một phần điện năng sẽ bị lãng phí. Nguyên nhân là do hiện tượng sinh nhiệt trên đường dây.

Tính tổn thất điện năng trên đường dây truyền tải điện

Công thức truyền công suất:

Công thức tính công suất điện hao phí trên đường dây:

Trong đó:

• P: là năng lượng điện được truyền đi.

• U: là hiệu điện thế hai đầu đường dây truyền tải điện.

• I: là cường độ dòng điện trên đường dây truyền tải.

• R: là điện trở của đường dây truyền tải.

Lưu ý: Từ công thức tính điện năng hao phí ta có thể rút ra kết luận rằng công suất tổn thất do sinh nhiệt trên đường dây tỷ lệ nghịch với bình phương hiệu điện thế hai đầu đường dây.

Làm thế nào để giảm chất thải

Cách giảm lãng phí trên đường dây truyền tải điện là tăng độ chênh lệch điện áp ở hai đầu dây. Đây được coi là cách tối ưu, hiệu quả nhất và được áp dụng rộng rãi trong thực tế.

Lưu ý: Máy biến áp tự ngẫu chỉ bao gồm một cuộn dây có nhiều đầu ra. Tùy theo đầu cuộn dây mà nguồn điện và tải nối vào đầu nào mà máy sẽ thực hiện chức năng tăng hoặc giảm điện áp. Nếu tải nối vào cực A và C và nguồn điện nối vào cực A và B thì máy sẽ hạ điện áp và ngược lại. (Xem hình minh họa bên dưới)

Vai trò của máy biến áp trong truyền tải điện đi xa

Máy biến áp hay còn gọi là máy biến áp là một thiết bị điện từ tĩnh hoạt động theo nguyên lý cảm ứng điện từ. Máy có khả năng biến đổi hệ thống dòng điện xoay chiều ở điện áp này thành hệ thống dòng điện xoay chiều ở điện áp khác có cùng tần số.

Vậy máy biến áp có vai trò gì trong quá trình truyền tải điện đi xa? Nếu máy gặp sự cố rất dễ dẫn đến mất điện và gây khó khăn trong việc truyền tải điện đến các hộ gia đình. Nói một cách đơn giản hơn, máy biến áp là một thiết bị điện sử dụng nguyên lý cảm ứng điện từ để truyền tải và truyền năng lượng điện hoặc các tín hiệu điện xen kẽ giữa các mạch điện hoạt động theo một nguyên lý duy nhất. xác định.

Máy biến áp bao gồm các bộ phận chính sau:

• Lõi thép MBA: dùng để dẫn từ thông, thường dùng vật liệu dẫn từ tốt để chế tạo.

• Cuộn dây MBA: thường được làm từ nhôm hoặc đồng, có khả năng nhận năng lượng vào để truyền năng lượng ra ngoài.

• Hộp MBA: bao gồm nắp và thùng.

• Bể MBA: là bể chứa lõi thép, dầu biến áp và dây quấn, thực hiện nhiệm vụ tăng cường cách điện và tỏa nhiệt ra môi trường.

• Nắp bình MBA: có nhiệm vụ chính là cách nhiệt.

• Ống bảo hiểm: thường làm bằng thép, giúp máy biến áp không bị hư hỏng do tràn dầu.

Bài tập truyền tải điện đi xa bài 9, bài 36

Dưới đây là các bài tập truyền tải điện đi xa, giúp học sinh hiểu lý thuyết và vận dụng kiến ​​thức đã học để giải các bài tập tính toán cũng như giải thích các hiện tượng trong thực tế.

Câu 1: Để truyền tải cùng một công suất điện, nếu đường dây bị rút ngắn đi 4 lần thì công suất tổn thất do sinh nhiệt sẽ là:

A. Giảm 2 lần

B. Tăng lên 2 lần

C. Giảm 4 lần

D. Tăng gấp 4 lần

Giải: Đáp án C

Giải thích: Khi đường dây truyền tải bị rút ngắn đi 4 lần thì điện trở của dây cũng giảm đi 4 lần nên tổn thất nhiệt trên đường truyền cũng giảm đi 4 lần.

Câu 2: Khi truyền tải cùng một lượng điện năng đi xa, người ta thường sử dụng phương pháp nào sau đây để giảm hao phí điện năng do sinh nhiệt?

A. Giảm điện trở của đường dây

Xem thêm : Cách sửa lỗi đếm từ của máy giặt Toshiba tại nhà hiệu quả

B. Giảm điện áp truyền tải

C. Tăng điện áp truyền tải

D. Tăng điện trở của đường dây

Giải: Đáp án C

Giải thích: Người ta thường tăng hiệu điện thế đặt vào hai đầu dây để giảm tổn thất nhiệt khi truyền tải điện đi quãng đường dài. Đây cũng được coi là cách hiệu quả và tối ưu nhất.

Câu 3: Người dân có nhu cầu truyền tải điện từ nhà máy điện đến khu dân cư. Ban đầu công suất điện là 100kW nhưng sau đó do nhu cầu sử dụng nên công suất điện truyền tải tăng lên 200kW. Tổn thất do truyền tải thay đổi như thế nào?

A. Tăng lên 2 lần

B. Tăng gấp 4 lần

C. Giảm 2 lần

D. Giảm 4 lần

Giải: Đáp án B

Giải thích: Dựa vào công thức tính công suất hao phí P(hp) = RP^2/U^2. Ta thấy khi công suất truyền tải tăng 2 lần thì tổn thất truyền tải tăng 4 lần

Câu 4: Để truyền tải cùng một công suất điện, nếu tăng đường dây lên 2 lần và tăng công suất điện lên 2 lần thì công suất tổn thất do sinh nhiệt sẽ là:

A. Tăng lên 2 lần

B. Tăng gấp 4 lần

C. Tăng 8 lần

D. Tăng 16 lần

Giải: Đáp án C

Giải thích: Dựa vào công thức tính công suất hao phí P(hp) = RP^2/U^2, ta thấy khi công suất truyền tải tăng 2 thì điện trở dây tăng 2 lần thì tổn thất truyền tải tăng. tăng lên 8 lần.

Câu 5: Khi truyền tải điện năng từ nhà máy điện đến hộ tiêu dùng, tính ra công suất tổn thất do truyền tải là 10kW. Nhưng do nhu cầu thay đổi nên người dân phải tăng công suất hiện tại lên gấp 2 lần. Nếu muốn tổn thất truyền tải vẫn là 10kW thì phải

A. tăng tiết diện dây lên 2 lần

B. giảm tiết diện của dây đi 2 lần

C. tăng điện áp truyền tải lên 1,41 lần

D. tăng điện áp truyền tải lên gấp 2 lần

Giải: Đáp án D

Giải thích: Dựa vào công thức tính công suất tổn thất điện năng P(hp) = RP^2/U^2, khi công suất P tăng 2 lần và điện áp truyền tải U tăng 2 lần thì Phí tổn thất điện năng không thay đổi.

Câu 6: Dựa vào công thức tính tổn thất điện năng do sinh nhiệt trong quá trình truyền tải điện năng, hãy nêu 2 biện pháp có thể áp dụng để giảm tổn thất điện năng khi truyền tải một lượng điện năng nhất định?

Giải pháp:

• Biện pháp thứ nhất: Tăng điện áp truyền tải. Đây là cách tối ưu và hiệu quả nhất

• Biện pháp thứ hai: giảm điện trở dây (giảm chiều dài, tăng tiết diện dây, sử dụng vật liệu dẫn điện tốt)

Câu 7: Đường dây truyền tải điện từ nhà máy thủy điện đến hộ tiêu dùng dài 120km. Dây dẫn được làm bằng đồng, cứ 1km có R = 0,4Ω. Cường độ dòng điện đo được trên dây là 200A. Tính tổn thất điện năng trên đường dây?

Giải pháp:

Điện trở dây dẫn là: R = 120,0,4 = 48 (Ω)

Tổn thất điện năng trên đường dây là:

P(hp) = RI^2 = 48,2002 = 1920000 (W)

Câu 8: Người ta cần truyền tải một công suất điện 100kW dưới điện áp hiệu dụng 5kV đi xa. Trong quá trình truyền tải, tổn thất điện năng trên đường dây đo được là 10kW. Điện trở của dây là bao nhiêu?

Giải pháp:

Quy đổi 100kW = 100000W; 10kW = 10000W; 5kV = 5000V

Vậy điện trở của dây là 25Ω

Câu 9: Người truyền dòng điện xoay chiều từ trạm phát điện cách nơi tiêu thụ 15km bằng dây dẫn kim loại có điện trở suất p = 4,10-7 Ωm, tiết diện 0,5cm2. Điện áp và công suất tại trạm lần lượt là 10kV và 600kW. Tính nhiệt dung trên đường dây trong quá trình truyền tải điện.

Giải pháp:

Quy đổi 15 km = 15000m; 10kV = 10000V; 600kW = 600000W; 0,5cm2 = 0,5,10-4m2

Điện trở của toàn bộ dây là:

Nhiệt lượng của dây là:

Câu 10: 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 tổng điện trở là 60Ω

a) Tính tổn thất điện năng do sinh nhiệt trên đường dây trong hai trường hợp:

b) Nhận xét kết quả của 2 trường hợp trên

Giải pháp:

a) Cường độ dòng điện trong dây là: I = P/U = 55000/500 = 110(A)

Tổn thất điện năng: P(hp) = RI^2 = 60 . 110^2 = 726000(W)

Cường độ dòng điện trên đường dây là: I' = P/U' = 1,1(A)

Tổn thất điện năng là: P'(hp) = RI'^2 = 60.1.1^2 = 72.6 (W)

b) Ta thấy: U'/U = 50000/500 = 100

P/P' = 726000/72,6 = 10000

Kết luận: Điện áp trước khi truyền đi đường dài tăng 100 lần, tổn thất điện năng giảm 10.000 lần.

Câu 11: Một trong những giải pháp nhằm giảm tổn thất điện năng trên đường dây truyền tải điện là giảm điện trở của dây dẫn. Nhược điểm của phương pháp này là gì?

A. Phải làm dây dẫn có tiết diện lớn.

B. Lượng kim loại màu rất tốn kém.

C. Phải có hệ thống cột điện lớn.

D. Các phương án A, B, C đều bất lợi.

→ Đáp án D

Câu 12: Trên cùng một đường dây truyền tải có cùng công suất điện P, khi sử dụng điện áp 500kV thì công suất hao phí là P1; Khi sử dụng điện áp 1000V thì tổn thất điện năng là P2. Tỷ lệ P2P1 có thể có bất kỳ kết quả nào sau đây:

A. 250000.

B. 25000.

C. 2500.

D. 250.

→ Đáp án A

Câu 13: Đường dây truyền tải điện dài 100km truyền dòng điện có cường độ 300A. Cứ 1km dây đồng có điện trở là 0,2Ω. Tổn thất điện năng do tỏa nhiệt trong dây dẫn có thể là giá trị nào sau đây?

A. Php = 1800000kW.

B. Php = 1800000W.

C. Php = 1800000J.

D. Php= 180000kW.

→ Đáp án B

Câu 14: Để truyền tải một công suất điện, nếu đường dây dài gấp 3 lần thì công suất tổn thất do sinh nhiệt sẽ là

A. Tăng gấp 3 lần.

B. Tăng 9 lần.

C. Giảm 3 lần.

D. Giảm 9 lần.

→ Đáp án A

Câu 15: Mục đích xây dựng đường dây truyền tải Bắc Nam cấp điện áp đến 500kV ở nước ta là gì?

A. Đơn giản là để truyền tải điện năng.

B. Để tránh ô nhiễm môi trường.

C. Để giảm lãng phí điện năng.

D. Thực hiện an toàn điện.

→ Đáp án C

Những kiến ​​thức liên quan đến bài viết Truyền tải điện đi xa đã được timhieulichsuquancaugiay.edu.vn cập nhật chi tiết và chính xác. Hy vọng bài viết này đã cung cấp những thông tin hữu ích, giúp các bạn đạt được kết quả tốt trong quá trình tự học Vật lý 9.

Nguồn: https://timhieulichsuquancaugiay.edu.vn
Danh mục: Giáo dục