Cách giải bài tập truyền tải điện năng cực hay

Bài viết Cách giải bài tập truyền tải điện năng với phương pháp giải chi tiết giúp học sinh ôn tập, biết cách làm bài tập Cách giải bài tập truyền tải điện năng.

Cách giải bài tập truyền tải điện năng cực hay

Phương pháp

Học sinh cần nhớ và nắm được công thức tính hao phí do quá trình truyền tải

1. Truyền tải điện năng

- 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.

- Công suất hao phí do tỏa nhiệt trên đường dây dẫn tỉ lệ nghịch với bình phương hiệu điện thế đặt vào hai đầu dây dẫn

2. Giảm hao phí truyển tải

Để giảm hao phí trên đường dây truyền tải điện năng đi xa ta có các phương án sau:

+ Tăng tiết diện dây dẫn (tốn kém)

+ Chọn dây có điện trở suất nhỏ (tốn kém)

+ Tăng hiệu điện thế (thường dùng)

Khi truyền tải điện năng đi xa phương án làm giảm hao phí hữu hiệu nhất là tăng hiệu điện thế đặt vào hai đầu dây dẫn bằng các máy biến thế.

Ví dụ minh họa

Ví dụ 1 : Cùng một công suất điện được tải đi trên cùng một dây dẫn. Công suất hao phí khi hiệu điện thế truyền tải là 10kV so với khi dùng hiệu điện thế 50kV là:

A. Lớn hơn 5 lần.

B. Lớn hơn 25 lần.

C. Nhỏ hơn 25 lần.

D. Nhỏ hơn 5 lần.

Lời giải:

Đáp án B

Áp dụng công thức

Hiệu điện thế truyền tải nhỏ hơn 5 lần nên công suất hao phí lớn hơn 25 lần

Ví dụ 2 : Để truyền đi một công suất điện, nếu đường dây tải điện dài gấp ba thì công suất hao phí vì tỏa nhiệt tăng hay giảm bao nhiêu lần?

Lời giải:

Tăng 3 lần.

Khi đường dây truyền tải dài gấp 3 lần thì điện trở dây dẫn cũng tăng lên 3 lần. Do đó hao phí tỏa nhiệt trên đường dây truyền tải cũng tăng lên 3 lần.

Ví dụ 3 : Đường dây tải điện dài 100km, truyền đi một dòng điện có công suất 6MW và hiệu điện thế truyền tải là 10kV. Dây dẫn bằng đồng, cứ 1km có điện trở là 0,3Ω. Tính công suất hao phí trên đường dây?

Lời giải:

Đổi: 6MW = 6000000W, 10kV = 10000V

Điện trở trên toàn dây dẫn là: 100.0,3 = 30Ω

Áp dụng công thức

Công suất hao phí trên đường dây là:

Đs: 10800000W

Bài tập trắc nghiệm

Câu 1: Để truyền đi cùng một công suất điện, nếu đường dây tải điện được rút ngắn đi hai lần thì công suất hao phí vì toả nhiệt sẽ:

A. Giảm 2 lần

B. Tăng 2 lần

C. Giảm 4 lần

D. Tăng 4 lần

Lời giải:

Đáp án A

Khi đường dây truyền tải được rút ngắn đi 2 lần thì điện trở dây dẫn cũng giảm đi 2 lần.

Dựa vào công thức tính công suất hao phí

→ hao phí tỏa nhiệt trên đường dây truyền tải cũng giảm đi lần.

Câu 2: Khi truyền đi cùng một công suất điện đi xa, muốn giảm công suất hao phí vì toả nhiệt, người ta hay dùng cách nào trong các cách dưới đây?

A. Giảm điện trở của đường dây

B. Giảm hiệu điện thế truyền tải

C. Tăng hiệu điện thế truyền tải

D. Tăng điện trở của đường dây

Lời giải:

Đáp án C

Để giảm hao phí do tỏa nhiệt khi truyền tải điện năng đi xa thì tăng hiệu điện thế truyền tải là cách đơn giản và hiệu quả nhất. Vì vậy khi muốn giảm hao phí truyền tải thì người ta hay sử dụng cách này

Câu 3: Người ta cần truyền tải điện năng từ nhà máy điện đến khu dân cư. Ban đầu công suất điện là 100kW, nhưng sau đó do nhu cầu cần sử dụng nên công suất điện truyền đi tăng lên thành 200kW. Hao phí do trong quá trình truyền tải 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:

Đáp án B

Dựa vào công thức tính công suất hao phí

Ta thấy khi công suất truyền tải tăng lên 2 lần thì hao phí truyền tải tăng lên 4 lần

Câu 4: Để truyền đi cùng một công suất điện, nếu đường dây tải điện tăng lên hai lần, công suất điện tăng lên 2 lần thì công suất hao phí vì toả nhiệt sẽ:

A. Tăng lên 2 lần

B. Tăng lên 4 lần

C. Tăng lên 8 lần

D. Tăng lên 16 lần

Lời giải:

Đáp án C

Dựa vào công thức tính công suất hao phí

→ khi công suất truyền tải tăng lên 2, điện trở dây dẫn tăng lên 2 lần lần thì hao phí truyền tải tăng lên 8 lần

Câu 5: Khi truyền tải điện năng từ nhà máy điện đến nơi tiêu thụ người ta tính được công suất hao phí do truyền tải là 10kW. Nhưng do nhu cầu thay đổi nên người ta phải năng công suất dòng điện lên 2 lần. Muốn cho hao phí do truyền tải vẫn là 10kW thì người ta phải

A. tăng tiết diện dây dẫn lên 2 lần

B. giảm tiết diện dây dẫn đi 2 lần

C. tăng hiệu điện thế truyền tải lên 1,41 lần

D. tăng hiệu điện thế truyển tải lên 2 lần

Lời giải:

Đáp án D

Khi công suất P tăng lên 2 lần và hiệu điện thế truyền tải U tăng lên 2 lần thì công suất hao phí không thay đổi.

Bài tập vận dụng

Câu 6 : Dựa vào công thức tính công suất hao phí do tỏa nhiệt trong quá trình truyền tải điện năng, em hãy nêu 2 biện pháp có thể áp dụng để giảm công suất hao phí khi truyền tải một công suất điện xác định?

Lời giải:

Biện pháp thứ nhất: Tăng hiệu điện thế truyền tải

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

Câu 7 : Đường dây tải điện từ nhà máy thủy điện đến nơi tiêu thụ dài 120km. Dây dẫn được làm bằng đồng, cứ 1km có R = 0,4Ω. Người ta đo được cường độ dòng điện trên dây dẫn là 200A. Tính công suất hao phí trên đường dây?

Lời giải:

Điện trở dây dẫn là: 120.0,4 = 48 (Ω)

Công suất hao phí trên đường dây là:

P_hp = R.I² = 48.200² = 1920000 (W)

Đs: 1920000W

Câu 8 : Người ta cần truyền một công suất điện 100kW dưới một hiệu điện thế hiệu dụng 5kV đi xa. Trong quá trình truyền tải người ta đo được công suất hao phí trên đường dây là 10kW. Điện trở của dây dẫn là bao nhiêu?

Lời giải:

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

Áp dụng công thức

Điện trở dây dẫn là

Câu 9 : Người ta truyền tải dòng điện xoay chiều từ trạm phát điện cách nơi tiêu thu 15km bằng dây dẫn kim loại có điên trở suất p = 4.10^-7 Ωm, tiết diện 0,5cm². Điện áp và công suất ở trạm là 10kV và 600kW. Tính công suất tỏa nhiệt trên đường dây trong quá trình truyền tải điện năng.

Lời giải:

Đổi 15km = 15000m; 10kV = 10000V; 600kW = 600000W; 0,5cm² = 0,5.10^-4m²

Điện trở toàn dây dẫn là:

Công suất tỏa nhiệt trên đường dây là:

Đs: 432000W

Câu 10 : Người ta cần truyền một công suất 5MW từ nhà máy điện đến nơi tiêu thụ cách nhau 40km. Hiệu điện thế hiệu tại nhà máy điện là U =100kV. Tính công suất hao phí do tỏa nhiệt trên đường dây và công suất điện tại nơi tiêu thụ? Biết điện trở suất của dây tải điện là 1.10-8Ωm, dây có tiết diện là 0,5cm²

Lời giải:

Đổi 5MW = 5000000W; 40km = 40000m; 100kV = 100000V; 0,5cm² = 0,5.10^-4m²

Điện trở toàn dây dẫn là:

Công suất tỏa nhiệt trên đường dây là:

Công suất điện tại nơi tiêu thụ là

P_ci = P – P_hp = 5000000 -80000 = 4920000(W)

Đs: 80000W; 4920000W

Bài tập tự luyện

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?

Bài 2: Người ta truyền tải điện xoay chiều có công suất P từ nhà máy điện đến nơi tiêu thụ. Khi điện áp hai đầu đường dây bằng 6 kV thì hiệu suất bằng 73 %; để hiệu suất bằng 97% thì cần tăng thêm điện áp ở hai đầu đường dây 1 lượng bao nhiêu? Coi hệ số công suất cos φ = 1.

Bài 3: Người ta truyền tải một công suất điện P bằng một đường dây dẫn có điện trở 5 Ω thì công suất hao phí trên đường dây truyền tải điện là 0,5 kW. Hiệu điện thế giữa hai đầu dây tải điện là 10 kV. Tìm công suất điện P.

Bài 4: Đường dây tải điện dài 100 km, truyền đi một dòng điện 300 A. Dây dẫn bằng đồng cứ 1 km có điện trở 0,2 Ω. Công suất hao phí do tỏa nhiệt trên đương dây có thể là giá trị nào sau đây?

Bài 5: Trên một đường dây tải đi một công suất điện xác định dưới hiệu điện thế 100 000 V. Phải dùng hiệu điện thế ở hai đầu dây này là bao nhiêu để công suất hao phí giảm đi hai lần?

Bài 6: Người ta muốn tải một công suất điện 45 000 W từ nhà máy thủy điện đến một khu dân cư cách nhà máy 65 km. Biết cứ 1 km dây dẫn có điện trở 0,8 Ω.

a) Hiệu điện thế giữa hai đầu dây tải điện là 25 000 V. Tính công suất hao phí do tỏa nhiệt trên đường dây.

b) Nếu cứ để hiệu điện thế hai đầu đường dây tải điện là 220 V mà truyền đi thì công suất hao phí do tỏa nhiệt trên đường dây là bao nhiêu?

Bài 7: 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 điện trở tổng cộng là 60 Ω.

a) Tính công suất hao phí vì tỏa nhiệt trên đường dây tải trong hai trường hợp

- Hiệu điện thế hai đầu đường dây tải điện là 500 V.

- Hiệu điện thế giữa hai đầu dây tải điện là 50 kV.

b) Hãy nhận xét kết quả 2 trường hợp trên.

Bài 8: 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 100 000 kV. Đường dây thứ hai có chiều dài 200 km và hiệu điện thế 200 000 kV. So sánh công suất hao phí vì toả nhiệt P_hp1 và P_hp2 của hai đường dây?

Bài 9: Một trạm phát điện truyền đi với công suất P = 50 kW, điện trở dây dẫn là 42 Ω. Hiệu điện thế ở trạm là 500 V.

a) Tính độ giảm thế, công suất hao phí trên dây dẫn.

b) Nối hai cực của trạm phát diện với một biến thế có hệ số k = 0,1. Tính công suất hao phí trên đường dây và hiệu suất của sự tải điện là bao nhiêu? Biết rằng năng lượng hao phí trong máy biến thế không đáng kể, hiệu điện thế và cường độ dòng điện luôn cùng pha.

Bài 10: Điện năng được truyền từ trạm tăng thể đến trạm hạ thế nhờ dây dẫn có R = 20 Ω. Ở đầu ra cuộn thứ cấp máy hạ thế cần P = 12 kW, và cường độ hiệu dụng bằng 100 A. Biết tỉ số máy hạ thế bằng 10. Hãy tính:

a) Hiệu điện thế hai đầu cuộn sơ cấp, cường độ dòng điện trong mạch sơ cấp của máy hạ thế?

b) Nếu tại nơi tiêu thụ vẫn cần công suất và dòng điện như cũ nhưng không dùng máy biến thế thì hiệu điện thế hiệu dụng nơi truyền đi phải là bao nhiêu? Sự hao phí sẽ tăng lên bao nhiêu lần so với khi dùng máy biến thế?

Xem thêm các dạng bài tập Vật Lí lớp 9 có đáp án và lời giải chi tiết khác:

• Dạng 1: Dạng bài tập Ứng dụng của nam châm cực hay
• Dạng 2: Cách giải bài tập Động cơ điện, máy phát điện cực hay
• Dạng 3: Cách xác định chiều của đường sức từ cực hay
• Dạng 4: Cách xác định chiều của lực điện từ cực hay
• Dạng 5: Bài tập về hiện tượng cảm ứng điện từ cực hay
• Dạng 6: Bài tập tác dụng từ của dòng điện xoay chiều cực hay
• Dạng 8: Phương pháp tính độ giảm điện thế cực hay
• Dạng 9: Phương pháp giải bài tập điện thế truyền tải thay đổi cực hay
• Dạng 10: Phương pháp giải bài tập điện trở thay đổi cực hay
• Dạng 11: Cách tính hiệu suất truyền tải điện năng cực hay
• Dạng 12: Phương pháp giải bài tập về máy biến thế cực hay

Xem thêm các loạt bài Để học tốt Vật Lí lớp 9 hay khác:

• Giải bài tập Vật lý 9
• Giải sách bài tập Vật Lí 9
• Giải VBT Vật Lí 9
• Đề thi Vật Lí 9

• Hơn 20.000 câu trắc nghiệm Toán,Văn, Anh lớp 9 có đáp án

---