a. Giảm điện trở của đường dây đi 2 lần. Tăng hiệu điện thế giữa hai đầu dây lên hai lần. Trên cùng một đường dây tải đi một công suất điện xác định dưới một hiệu điện thế xác định, nế[r]
(1)CHỦ ĐỀ: TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG ĐI XA-MÁY BIẾN THẾ Vật lý
I.Sự hao phí điện đường dây truyền tải điện
Khi truyền tải điện xa đường dây dẫn có phần điện hao phí tượng toả nhiệt trên đường dây
1.Tính điện hao phí đường dây tải điện
Giả sử muốn truyền tải công suất điện P đường dây có điện trở R đặt vào đầu dây hiệu điện U
Ta có :
- Cơng suất dịng điện: P =U I (1) =>I= P /U (1’)
-Cơng suất toả nhiệt (hao phí): Php=R.I2 (2) (Vì Ahp=Q=I2.R.t mà Php= Ahp/t )
Thay (1’) vào (2) ta có cơng thức tính cơng suất hao phí toả nhiệt: Php =R. P2/U2 (3)
2.Cách làm giảm hao phí
?Từ CT(3) ta đề cách làm giảm hao phí điện cơng suất điện P xác định? (Có cách: Giảm R tăng U)
?Muốn giảm R có cách làm nào? (Từ CT: R=l/S để giảm R có cách sau:
+giảm : chất làm dây dẫn phải kim loại quý bạc mà bạc giá thành đắt, làm
+Giảm l: chiều dài đường dây phải ngắn lại, thực
(2)(Muốn tăng U ta thực dễ dàng nhờ vào máy biến mà máy biến thiết bị dễ chế tạo, đơn giản, tốn Khi tăng U lên n lần Php giảm n2 lần.Ví dụ: Nếu U tăng lên 10 lần Php giảm 100 lần)
*Kết luận: Để giảm hao phí điện toả nhiệt đường dây tải điện cách tốt tăng hiệu điện đặt vào hai đầu đường dây Cách thực có điều lợi:
+Dễ dàng thực nhờ vào máy biến +Khi tăng U lên n lần Php giảm n2 lần III.Cấu tạo hoạt động máy biến 1.Cấu tạo (hình vẽ 37.1 SGK):
-Máy biến dùng để tăng giảm hiệu điện dịng điện xoay chiều -Bộ phận gồm:
+Hai cuộn dây có số vịng dây khác nhau, đặt cách điện với +Một lõi sắt(thép) có pha silic chung cho hai cuộn dây
Cuộn dây nối với nguồn điện gọi cuộn sơ cấp(n1), cuộn dây nối với phụ tải gọi cuộn thứ cấp(n2)
2.Nguyên tắc hoạt động:
Nguyên tắc hoạt động máy biến dựa tượng cảm ứng điện từ Khi đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp MBT hđt xoay chiều hai đầu cuộn thứ cấp xuất hđt xoay chiều
IV.Tác dụng làm biến đổi hiệu điện máy biến :
- Hiệu điện hai đầu cuộn dây máy biến tỉ lệ thuận với số vòng dây cuộn:
1
2
U n
U n
Trong đó: U1:Hiệu điện đầu cuộn dây sơ cấp(V) U2 : Hiệu điện đầu cuộn dây thứ cấp(V) n1:Số vòng dây cuộn sơ cấp(vòng)
(3)*Lưu ý:-Khi hđt cuộn thứ cấp nhỏ hđt cuộn sơ cấp (U2<U1)ta có máy hạ (hoặc n2 < n1)
- Khi hđt cuộn thứ cấp lớn hđt cuộn sơ cấp (U2>U1)ta có máy tăng thế(hoặc n1 < n2)
V.Vận dụng C4/ 99 SGK Ta có:U1= 5U2 Php1 =R. P2/U12
Php2 =R. P2/U22
Php1/ Php2 =U22/U12 =(U2/ 5U2)2=(1/5)2 =1/25
(Hay giải thích: dùng HĐT U1 =500000V tăng gấp5 lần so với dùng HĐT U2=100000V cơng suất hao phí 1sẽ giảm 25 lần so với cơng suất hao phí 2)
C4/102 SGK:
Tóm tắt: U1=220V
U2=6V U’2=3V n1=4000vòng n2=?
n'2=?
Câu hỏi củng cố tập :
1 Tại ta phải xây dựng đường dây cao vừa tốn kém, vừa nguy hiểm?
2 Viết công thức tính cơng suất hao phí điện đường dây tải điện? Từ đề cách làm giảm hao phí điện nêu phương? án tốt Hãy giải thích?
3 Máy biến có tác dụng gì?Nêu cấu tạo nguyên tắc hoạt động máy biến thế? Tại máy biến khơng có tác dụng biến đổi hiệu điện với dòng điện chiều(Dịng điện khơng đổi)
4 Bài tập:
Bài 1 Để truyền công suất điện, đường dây tải điện dài gấp đơi cơng suất hao phí tỏa nhiệt sẽ:
Giải:
Số vòng dây cuộn thứ cấp tương ứng là:
Từ CT:
=>n2=U2.n1/U1=6.4000/220=109 (vòng)
(4)A tăng lần B tăng lần
C giảm lần D không tăng, không giảm
Bài 2 Trên đường dây dẫn tải công suất điện, dùng dây dẫn có tiết diện tăng gấp đơi cơng suất hao phí tỏa nhiệt sẽ:
A tăng lần B giảm lần C tăng lần D giảm lần
Bài 3. Khi truyền công suất điện, muốn giảm cơng suất hao phí tỏa nhiệt, dùng cách hai cách có lợi hơn? Vì sao?
a Giảm điện trở đường dây lần
b Tăng hiệu điện hai đầu dây lên hai lần
Bài 4. Trên đường dây tải công suất điện xác định hiệu điện xác định, dùng dây dẫn có đường kính tiết diện giảm nửa cơng suất hao phí toả nhiệt thay đổi nào?
A Tăng lên hai lần B Tăng lên bốn lần C Giảm hai lần D Giảm bốn lần
Bài 5 Trên đường dây tải công suất điện xác định hiệu điện 100 000V Phải dùng hiệu điện hai đầu dây để cơng suất hao phí giảm hai lần?
A 200 000V B 400 000V C 141 000V D 50 000V
(5)CHỦ ĐỀ: BÀI TẬP VỀ CƠNG SUẤT HAO PHÍ, MÁY BIẾN THẾ( vật lý 9)
A. Công thức cần nắm:
1.Công thức tính cơng suất hao phí điện đường dây truyền tải điện:
2
. U P R Php
2.Công thức máy biến thế: 1
2
U n
U n
B.Bài tập:
Bài 1: Người ta muốn truyền tải công suất điện 66000 W từ nhà máy thủy điện đến một khu dân cư Biết dây dẫn có điện trở 65
a Hiệu điện hai đầu dây tải điện 25000V Tính cơng suất hao phí tỏa nhiệt đường dây
b Nếu để hiệu điện hai đầu đoạn dây tải điện 220V mà truyền cơng suất tỏa nhiệt đường dây bao nhiêu?
So sánh cơng suất hao phí hai trường hợp trên,từ rút nhận xét ?
Tóm tắt:
P=6600W R=65 U1=25000V U2=220V a/ Php1=? b/ Php2=?
Giải:
(6)1 2 2
6 ( 6 0 )
4 ( 0 )
h p R P P U W
b Nếu hiêụ điện 220V cơng suất hao phí đường dây tải điện là:
2 2 2
6 ( 6 0 )
5 0 0 ( 2 )
h p R P P U W
- Ta có:Php1< Php2
- Nhận xét: HĐT đặt vào hai đầu đường dây tải điện lớn cơng suất hao phí đường dây nhỏ
Bài 2: Số vòng dây cuộn sơ cấp thứ cấp máy biến là: 3300 vòng 150 vòng Hỏi hiệu điện hai đầu cuộn thứ cấp bao nhiêu? Biết hiệu điện hai đầu cuộn sơ cấp 220V
- Tóm tắt : n1 =3300vòng n2 =150 vòng U1= 220 V
U2 = ?
Giải:
Hiệu điện hai đầu cuộn sơ cấp :
Ta có: 1
2
U n
U n
(7)=>U2 = n n U
= 10( )
3300 150 220 V
Bài 3:Một máy biến dùng để hạ hiệu điện từ 500kV xuống 2,5kV a Hỏi cuộn dây thứ cấp có vịng? Biết cuộn dây sơ cấp có 100 000 vịng
b Nối hai đầu cuộn thứ cấp với điện trở 100 Tính cường độ dịng điện chạy cuộn thứ cấp Bỏ qua điện trở cuộn dây
Tóm tắt :
U1=500 kV=500 000V
U2=2,5kV = 2500V R=100
n1=100 000vòng
a/n2= ? b/I=? Giải:
a/Số vòng dây cuộn thứ cấp : Ta có: 1
2 U n U n => vòng U n U n 500 500000 100000 2500 1 2
b/ Cường độ dòng điện cuộn thứ cấp là:
2
U I =
R
(8)Bài 4: Một khu dân cư tiêu thụ công suất điện trung bình 13,2 KW, thiết bị sử dụng điện làm việc hiệu điện 220V
a)Tính cơng suất hao phí đường dây, biết điện trở tổng cộng đường dây tải điện là
b)Nếu khu dân cư đặt máy biến để hạ hiệu điện 10 lần cơng suất hao phí đường dây trường hợp bao nhiêu? So sánh kết với câu a
a) Cơng suất hao phí:
Php1=(P/U)2.R= (13200/220)2.5=18000W
b)Hiệu điện cuộn sơ cấp: U’1 = 10U1 =10.220=2200V
Khi sử dụng máy biến thế:
Php2=(P/U’1)2.R= (13200/2200)2.5=180W
Khi dùng máy biến cơng suất hao phí giảm 100 lần
C.Bài tập tự giải:
Bài 1:Để truyền công suất điện, đường dây tải điện dài gấp ba cơng suất hao phí tỏa nhiệt tăng hay giảm lần?
Bài 2:Đường dây tải điện dài 100km, truyền dịng điện có cơng suất 6MW hiệu điện truyền tải 10kV Dây dẫn đồng, 1km có điện trở 0,3Ω Tính cơng suất hao phí đường dây?
Bài 3:Khi nói máy biến thế, phát biểu sau SAI A Máy biến hoạt động dựa vào tượng cảm ứng điện từ B Máy biến hoạt động với dòng điện xoay chiều
C Máy biến có hiệu suất thấp
D Máy biến hoạt động tăng giảm điện dòng điện
(9)A Biến tăng điện áp B Biến giảm điện áp C Biến ổn áp
D Cả ba