Phương pháp giải bài tập điện trở thay đổi cực hay

Phương pháp giải bài tập điện trở thay đổi cực hay

Phương pháp

Học sinh cần nhớ và nắm được các công thức tính điện trở dây dẫn, hao phí khi truyền tải điện năng, độ giảm điện thế.

1. Điện trở dây dẫn

Điện trở dây dẫn: Phương pháp giải bài tập điện trở thay đổi cực hay | Vật Lí lớp 9

2. Hao phí truyền tải

- Công suất hao phí Phương pháp giải bài tập điện trở thay đổi cực hay | Vật Lí lớp 9

3. Độ giảm điện thế

Độ giảm điện thế : Phương pháp giải bài tập điện trở thay đổi cực hay | Vật Lí lớp 9

Ví dụ minh họa

Ví dụ 1 : 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? Chọn câu đúng:

A. Tăng 9 lần.

B. Giảm 9 lần.

C. Tăng 3 lần.

D. Giảm 3 lần.

Hướng dẫn giải:

Đáp án C

Điện trở dây dẫn: Phương pháp giải bài tập điện trở thay đổi cực hay | Vật Lí lớp 9

→ Khi chiều dài dây dẫn tăng 3 lần thì điện trở của dây dẫn cũng tăng lên 3 lần

Công suất hao phí Phương pháp giải bài tập điện trở thay đổi cực hay | Vật Lí lớp 9

→ Khi điện trở tăng 3 lần thì công suất hao phí cũng tăng lên 3 lần.

Ví dụ 2 : Để truyền đi một công suất điện, người ta sử dụng một dây đồng có đường kính là 5mm. Nếu người ta thay thế dây này bằng một dây đồng cũng loại nhưng có đường kính là 10mm thì công suất hao phí do tỏa nhiệt sẽ:

A. Giảm đi 2 lần

B. Giảm đi 4 lần

C. Tăng lên 2 lần

D. Tăng lên 4 lần

Hướng dẫn giải:

Đáp án B

Điện trở dây dẫn: Phương pháp giải bài tập điện trở thay đổi cực hay | Vật Lí lớp 9

Khi đường kính dây dẫn tăng lên 2 lần thì tiết diện dây dẫn tăng lên 4 lần => điện trở dây dẫn giảm 4 lần.

Áp dụng công thức Phương pháp giải bài tập điện trở thay đổi cực hay | Vật Lí lớp 9

→ Khi đó công suất hao phí sẽ giảm đi 4 lần.

Ví dụ 3 : Ban đầu dòng điện xoay chiều được truyền từ trạm phát điện đến nơi tiêu thụ bằng dây dẫn loại B có tiết diện là 0,2cm2. Sau khi đo đạc các kỹ sư nhận thấy công suất hao phí trong quá trình truyền tải điện năng là 80%, nên họ đã thay bằng dây dẫn loại A (cùng loại với dây loại B) có tiết diện 0,4cm2. Hiệu suất của của quá trình truyền tải điện khi dùng dây dẫn loại A là bao nhiêu?

Hướng dẫn giải:

Điện trở dây dẫn: Phương pháp giải bài tập điện trở thay đổi cực hay | Vật Lí lớp 9

Khi tiết diện dây dẫn tăng lên 2 lần thì điện trở dây dẫn giảm đi 2 lần

Áp dụng công thức Phương pháp giải bài tập điện trở thay đổi cực hay | Vật Lí lớp 9

→ Khi đó công suất hao phí sẽ giảm đi 2 lần.

Công suất hao phí khi dùng dây dẫn loại B là: 100% – 80% = 20% (công suất)

Công suất hao phí khi dùng dây dẫn loại A là: 20% : 2 = 10%(công suất)

Hiệu suất khi dùng dây dẫn loại A là: 100% - 10% = 90%

Đs: 90%

Bài tập trắc nghiệm tự luyện

Câu 1: Người ta truyền một công suất 5MW từ nhà máy điện đến nơi tiêu thụ cách nhau 50km bằng một dây dẫn có điện trở là 100Ω thì hiệu suất truyền tải là 85%. Nếu thay dây dẫn này bằng dây dẫn có điện trở là 60Ω thì công suất hao phí do truyền tải là:

A. 600000W    B. 550000W   C. 500000W    D. 450000W

Đáp án D

Hiệu suất truyền tải lúc đầu là 85% nên công suất hao phí lúc đầu là 15% công suất nguồn

Công suất hao phí lúc ban đầu là:

0,15. 5000000 = 750000 (W)

Áp dụng công thức Phương pháp giải bài tập điện trở thay đổi cực hay | Vật Lí lớp 9

→ Điện trở dây dẫn giảm đi bao nhiêu lần thì công suất hao phí giảm đi bấy nhiêu lần

Công suất hao phí lúc sau là:

750000: (100:60) = 450000 (W)

Câu 2: Đường dây tải điện từ nhà máy thủy điện đến nơi tiêu thụ dài 120km. Người ta cần truyền một công suất điện một pha 100kW dưới một hiệu điện thế hiệu dụng 5kV trên đường dây này. Để công suất hao phí không vượt quá 20% công suất nguồn thì điện trở dây dẫn phải:

A. Nhỏ hơn 50Ω

B. Nhỏ hơn 100Ω

C. Nhỏ hơn 75Ω

D. Nhỏ hơn 25Ω

Đáp án A

Công suất hao phí trên đường dây là: 0,2.100000 = 20000 (W)

Áp dụng công thức Phương pháp giải bài tập điện trở thay đổi cực hay | Vật Lí lớp 9

Điện trở dây dẫn là:

Phương pháp giải bài tập điện trở thay đổi cực hay | Vật Lí lớp 9

Điện trở dây dẫn phải nhỏ hơn 50Ω

Câu 3: Người ta truyền tải điện xoay chiều một pha từ một trạm phát điện cách nơi tiêu thụ 10km. Dây dẫn làm bằng kim loại có điện trở suất 2,5.10-8 Ωm. Điện áp và công suất truyền đi ở trạm là 10kV và 500kW. Để công suất hao phí trên đường dây là 80kW thì tiết diện dây dẫn là:

A. 7,8cm2    B. 7,5cm2    C. 7,2cm2    D. 7,1cm2

Đáp án A

Áp dụng công thức Phương pháp giải bài tập điện trở thay đổi cực hay | Vật Lí lớp 9

Điện trở của dây dẫn là:

Phương pháp giải bài tập điện trở thay đổi cực hay | Vật Lí lớp 9

Tiết diện dây dẫn là: Phương pháp giải bài tập điện trở thay đổi cực hay | Vật Lí lớp 9 = 7,8cm2

Câu 4: Từ nhà máy điện năng lượng mặt trời người ta cần truyền một dòng điện có công suất 950kW dưới một hiệu điện thế hiệu dụng 20kV đi xa. Muốn cho tỷ lệ năng lượng mất trên đường dây không quá 10% thì điện trở của đường dây phải có giá trị nào?

A. nhỏ hơn 52,4Ω

B. nhỏ hơn 42,1Ω

C. nhỏ hơn 33,6Ω

D. nhỏ hơn 27,3Ω

Đáp án B

Công suất hao phí khi truyền tải : Phương pháp giải bài tập điện trở thay đổi cực hay | Vật Lí lớp 9

Theo bài thì: Php ≤ 10%P => Php ≤ 0,1P

Phương pháp giải bài tập điện trở thay đổi cực hay | Vật Lí lớp 9

Thay số: Phương pháp giải bài tập điện trở thay đổi cực hay | Vật Lí lớp 9

Câu 5: Người ta cần truyền một công suất 5MW từ nhà máy điện đến nơi tiêu thụ cách nhau 5km. Hiệu điện thế hiệu dụng cuộn thứ cấp của máy tăng áp là U =100kV. Muốn độ giảm thế trên đường dây không quá 1% U thì tiết diện của đường dây dẫn phải thỏa điều kiện nào? Biết điện trở suất của dây tải điện là 1,7.10-8Ωm. Chọn đáp án chính xác nhất

A. S ≥ 5,6 (mm2)

B. S ≥ 7,7 (mm2)

C. S ≥ 8,5 (mm2)

D. S ≥ 10,2 (mm2)

Đáp án C

Chiều dài dây dẫn: l =2.5km=10000m

Theo bài thì: ΔU=IR ≤ 1%U = 1kV =1000V => R ≤ 1000/I

Mà P= UI

Phương pháp giải bài tập điện trở thay đổi cực hay | Vật Lí lớp 9

Thay số: Phương pháp giải bài tập điện trở thay đổi cực hay | Vật Lí lớp 9 = 8,5.10-6(m2) =8,5(mm2) .

Hay S ≥ 8,5(mm2)

Bài tập vận dụng

Câu 6 : Điện năng từ nhà máy được đưa đến nơi tiêu thụ nhờ các dây dẫn, tại nơi tiêu thụ cần một công suất không đổi. Ban đầu hiệu suất tải điện là 90%. Muốn hiệu suất tải điện là 96% điện trở của dây dẫn phải thay đổi như thế nào?

Ban đầu công suất hao phí trên đường dây là: 100% -90% = 10%

Công suất hao phí lúc sau là: 100% - 96% = 4%

Công suất hao phí đã giảm đi so với lúc ban đầu: 10% : 4% = 2,5 (lần)

Công suất hao phí khi truyền tải : Phương pháp giải bài tập điện trở thay đổi cực hay | Vật Lí lớp 9

Để công suất hao phí giảm đi 2,5 lần thì điện trở dây dẫn cũng phải giảm đi 2,5 lần

Câu 7 : Theo tính toán, nếu sử dụng dây dẫn loại có bán kính là 4mm thì hiệu suất của quá trình truyền tải điện năng là 60%. Còn nếu sử dụng dây dẫn cùng loại nhưng có bán kính là 20mm thì hiệu suất của của quá trình truyền tải điện là bao nhiêu?

Gọi PhpB; PhpA là công suất hao phí trên đường dây khi sử dụng dây dẫn loại B và loại A

Điện trở dây dẫn: Phương pháp giải bài tập điện trở thay đổi cực hay | Vật Lí lớp 9

Khi bán kính dây dẫn tăng lên 5 lần thì điện trở dây dẫn giảm đi 25 lần

Công suất hao phí khi truyền tải : Phương pháp giải bài tập điện trở thay đổi cực hay | Vật Lí lớp 9

Điện trở dây dẫn giảm đi 25 lần thì công suất hao phí cũng giảm đi 25 lần

P là công suất của nguồn điện tại trạm phát điện

Theo bài ra ta có PhpB = P – 60%P = 40%P

PhpB : PhpA =25 => PhpA = PhpB : 25 = 1,6%P

Hiệu suất của của quá trình truyền tải điện là: 100% - 1,6% = 98,4%

Đs: 98,4%

Câu 8 : Khi thay thế dây truyền tải điện bằng một dây khác cùng chất liệu nhưng có đường kính tăng gấp đôi thì hiệu suất tải điện là 91%. Hỏi khi thay thế dây truyền tải bằng loại dây cùng chất liệu nhưng có đường kính tăng gấp 3 lần thì hiệu suất truyền tải điện khi đó là bao nhiêu?

Gọi d là đường kính dây dẫn. Khi tăng gấp đôi và gấp 3 thì đường kính dây dẫn là 2d và 3d.

Khi đường kính dây dẫn là 3d thì tiết diện dây dẫn lớn hơn gấp 2,25 lần khi đường kính là 2d

Tiết diện dây dẫn tăng lên 2,25 lần nên so với khi dùng dây dẫn có đường kính 2d thì dùng dây dẫn có đường kính 3d thì công suất hao phí sẽ giảm 2,25 lần

Công suất hao phí khi dùng dây dẫn có đường kính 3d là:

(100% - 91%) : 2,25 = 4%

Hiệu suất khi dùng dây dẫn có đường kính 3d là: 100% -4% = 96%.

Đs: 96%

Câu 9 : Nhà máy thủy điện số 1 có 5 tổ máy, mỗi tổ máy có công suất là 150kW. Người ta truyền toàn bộ điện từ nhà máy đến nơi tiêu thụ bằng một dây dẫn có bán kính là 5mm thì hiệu suất truyền tải điện năng là 60%. Giá mỗi kWh điện là 2000 đồng. Nếu thay thế dây dẫn đang dùng bằng một dây dẫn cùng loại có bán kính là 15mm thì mỗi ngày nhà máy tiết kiệm được bao nhiêu tiền điện?

Công suất của nhà máy điện này là: 5 . 150 = 750 (kW)

Hao phí do tỏa nhiệt chiếm: 100% - 60% = 40% công suất nguồn điện

Công suất hao phí khi dùng dây dẫn có bán kính 5mm là: 0,4. 750 = 300(kW)

Khi sử dụng dây dẫn có bán kính tăng lên 3 lần thì hao phí do tỏa nhiệt giảm đi 9 lần

Công suất hao phí khi sử dụng máy biến thế là:

300 : 9 = 33,3 (kW)

Khi sử dụng dây dẫn có bán kính 15mm thì lượng điện năng mỗi ngày tiết kiệm được so với ban đầu là:

(300 – 33,3) .24 = 6400,8 (kWh)

Mỗi ngày nhà máy tiết kiệm được: 6400,8 . 2000 = 12801600 (đồng)

Đs: 12801600 (đồng)

Câu 10 : Điện năng từ 1 nhà máy phát điện (công suất không đổi) được truyền đến nơi tiêu thụ là 1 khu chung cư bằng đương dây đồng. Người ta thấy nếu thay dây dẫn bằng loại dây có đường kính gấp 2 lần thì số hộ dân có đủ điện để thiêu thụ tăng từ 150 lên 180 hộ. Biết chỉ có hao phí trên đường truyền là đáng kể và các hộ dân tiêu thụ điện năng như nhau. Nếu thay thế dây có đường kính gấp 4 lần đường kính ban đầu thì điện năng từ nhà máy có thể cung cấp đủ cho bao nhiêu hộ dân?

Gọi công suất điện của nhà máy là P, công suất tiêu thụ của mỗi hộ dân là Po; điện trở đường dây tải lúc ban đầu là R và n là số hộ dân được cung cấp điện khi dùng dây siêu dẫn

Điện trở dây dẫn: Phương pháp giải bài tập điện trở thay đổi cực hay | Vật Lí lớp 9

Khi tăng đường kính dây dẫn lên gấp 2; 3 lần thì điện trở dây dẫn lần lượt là R/4 và R/9

Công suất hao phí trên đường dây: Phương pháp giải bài tập điện trở thay đổi cực hay | Vật Lí lớp 9

Theo bài ra ta có

Phương pháp giải bài tập điện trở thay đổi cực hay | Vật Lí lớp 9

Nhân (2) với 4 trừ đi (1) 3P = 570Po => P = 190Po (4)

Nhân (3) với 16 trừ đi (1) 15P = 16nPo – 150Po

→ 2850Po = 16nPo – 150Po => n = 187,5

Vậy điện năng từ nhà máy có thể cung cấp đủ cho 187 hộ dân

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

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

300 BÀI GIẢNG GIÚP CON LUYỆN THI LỚP 10 CHỈ 399K

Phụ huynh đăng ký mua khóa học lớp 10 cho con, được tặng miễn phí khóa lớp 9 ôn hè. Đăng ký ngay!

Theo dõi chúng tôi miễn phí trên mạng xã hội facebook và youtube:

Loạt bài Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 9 có đáp án của chúng tôi được biên soạn bám sát nội dung chương trình Vật Lý lớp 9.

Nếu thấy hay, hãy động viên và chia sẻ nhé! Các bình luận không phù hợp với nội quy bình luận trang web sẽ bị cấm bình luận vĩnh viễn.