Xem toàn bộ tài liệu Lớp 9: tại đây
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
Câu 36.1 trang 101 VBT Vật Lí 9: Chọn A. Tăng 2 lần.
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.
Câu 36.2 trang 101 VBT Vật Lí 9: Chọn B. Giảm 2 lần
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.
Câu 36.3 trang 101 VBT Vật Lí 9: Tăng hiệu điện thế giữa hai đầu dây lên hai lần sẽ có lợi hơn giảm vì công suất hao phí tỉ lệ nghịch với bình phương hiệu điện thế.
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.
Câu 36.4 trang 101 VBT Vật Lí 9:
+ 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.
Câu 36a trang 101 VBT Vật Lí 9: Từ ở hai đầu máy phát điện của một nhà máy điện có hiệu điện thế 2000V. Ở nơi tiêu dùng cách xa nhà máy, các dụng cụ tiêu thụ điện đều có hiệu điện thế đinh mức là 220V. Vì sao người ta không dùng máy hạ thế để hạ hiệu điện thế từ 2000V xuống 220V, mà lại dùng máy tăng thế để tăng hiệu điện thế lên 30000V rồi mới dùng máy hạ thế để giảm hiệu điện thế xuống còn 220V ?
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.
Xem toàn bộ tài liệu Lớp 9: tại đây
Xem thêm các sách tham khảo liên quan:
- Sách Giáo Khoa Vật Lý 9
- Giải Vật Lí Lớp 9
- Giải Vở Bài Tập Vật Lí Lớp 9
- Sách Giáo Viên Vật Lí Lớp 9
- Sách Bài Tập Vật Lí Lớp 9
Giải Sách 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:
Bài 1 trang 78 sách bài tập Vật Lí 9: 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
Lời giải:
Chọn A. tăng 2 lần.
Điện trở của đường dây tải điện được tính bằng công thức:
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.
Bài 2 trang 78 sách bài tập Vật Lí 9: Trên cùng một đường dây dẫn tải đi cùng một công suất điện, với cùng một hiệu điện thế, 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
Lời giải:
Chọn B. Giảm 2 lần
Điện trở của đường dây tải điện được tính bằng công thức:
Công suất hao phí do tỏa nhiệt trên đường dây tải điện là:
Như vậy 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.
Bài 3 trang 78 sách bài tập Vật Lí 9: Khi truyền đi cùng một công suất điện, muốn giảm công suất hao phí do tỏa nhiệt, dùng cách nào trong hai cách dưới đây cách nào có lợi hơn? Vì sao?
a] Giảm điện trở đường dây đi 2 lần
b] tăng hiệu điện thế giữa hai đầu dây lên 2 lần
Lời giải:
Tăng hiệu điện thế giữa hai đầu dây lên hai lần sẽ có lợi hơn giảm vì công suất hao phí tỉ lệ nghịch với bình phương hiệu điện thế.
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.
Bài 4 trang 78 sách bài tập Vật Lí 9: Vì sao khi muốn truyền tải điện năng bằng dây dẫn người ta phải dùng 2 máy biến thế đặt ở hai đầu đường dây tải điện?
Lời giải:
+ 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.
Bài 5 trang 79 sách bài tập Vật Lí 9: Trên cùng một đường dây tải đi một công suất điện xác định dưới 1 hiệu điện thế xác định, nếu dùng dây dẫn có đường kính tiết diện giảm đi 1 nửa thì công suất hao phí vì tỏa nhiệt sẽ thay đổi như thế nào?
A. tăng lên 2 lần
B. tăng lên 4 lần
C. Giảm đi 2 lần
D. Giảm đi 4 lần
Lời giải:
Chọn B. Tăng lên bốn lần.
Điện trở của đường dây tải điện được tính bằng công thức:
Ta có công thức tính tiết diện dây dẫn tròn là: S = πd2/4
[d: là đường kính của tiết diện dây dẫn].
Công suất hao phí do tỏa nhiệt trên đường dây tải điện là:
Như vậy ta thấy rằng nếu U, P và l không thay đổi thì Php tỷ lệ nghịch với bình phương đường kính tiết diện dây tải.
Nếu dùng dây dẫn có đường kính tiết diện giảm đi 1 nửa thì công suất hao phí vì tỏa nhiệt tăng 4 lần.
Bài 6 trang 79 sách bài tập Vật Lí 9: Trên cùng một đường dây tải đi một công suất điện xác định dưới 1 hiệu điện thế 100000V Phải dùng hiệu điện thế ở hai đầu đường dây này là bao nhiêu để công suất hao phí vì tỏa nhiệt giảm đi 2 lần ?
A. 200000V
B. 400000V
C. 141000V
D. 50000V
Tóm tắt:
U = 100000V;
Lời giải:
Chọn C.
Công suất hao phí do tỏa nhiệt trên đường dây tải điện khi dùng hiệu điện thế U và U’ lần lượt là:
Để giảm hao phí hai lần thì:
Bài 7 trang 79 sách bài tập Vật Lí 9: Vì sao người ta không dùng phương pháp giảm điện trở của đường dây tải điện làm giảm công suất hao phí vì tỏa nhiệt?
Lời giải:
Điện trở của đường dây tải điện được tính bằng công thức:
Công suất hao phí do tỏa nhiệt trên đường dây tải điện là:
Như vậy nếu dùng phương pháp giảm điện trở của đường dây thì ta phải phải giảm chiều dài l của dây[ điều này đã bị khống chế vì quảng đường truyền tải đến 1 nơi là cố định] và tăng tiết diện S của dây → khiến cho dây có kích thước rất lớn, dẫn đến tốn nguyên vật liệu làm dây và làm trụ cột chống đỡ đường dây.
Ngoài ra có thể giảm R bằng cách chọn vật liệu làm dây có điện trở suất ρ nhỏ nhưng cách này không hiệu quả vì giảm không được nhiều, đồng thời vật liệu có ρ càng nhỏ thì càng quý và đắt tiền không kinh tế được.
Bài 8 trang 79 sách bài tập Vật Lí 9: Có hai đường dây tải điện tải đi cùng một công suất điện với dây dẫn cùng tiết diện, làm bằng cùng một chất. Đường dây thứ nhất có chiều dài 100km và hiệu điện thế ở hai đầu dây là 100000kV, đường dây thứ 2 có chiều dài 200km và hiệu điện thế 200000kV. So sánh công suất hao phí vì tỏa nhiệt P1 và P2 của hai đường dây.
A. P1 = P2
B. P1 = 2P2
C. P1 = 4P2
D. P1 = P2/2
Tóm tắt:
S1 = S2 = S; ρ1 = ρ2 = ρ
l1 = 100km; U1 = 100000kV; l2 = 200km; U2 = 200000kV;
Lời giải:
Chọn B. P1 = 2P2
Do hai dây dẫn cùng làm bằng một chất liệu, cùng một công suất truyền tải và cùng một tiết diện nên ρ, P, S của hai dây bằng nhau.
Công suất hao phí do tỏa nhiệt trên đường dây tải điện khi dùng hiệu điện thế U1 và U2 lần lượt là:
Vậy P1 = 2P2