Kiến thức vật lý lớp 9 rất quan trọng, các em học sinh cần nhớ và nắm vững được công thức tính điện năng hao phí để có thể áp dụng làm nhiều bài tập lớp 10, 11 và 12. Ngoài ra, công thức này cũng giúp các em có thể vận dụng tính toán lượng điện năng hao phí trong gia đình.
>>Xem thêm:
Điện năng là gì?
Điện năng là biểu thị năng lượng của dòng điện, hoặc nói cách khác nó là công năng do dòng điện sinh ra. Điện năng có vai trò vô cùng quan trọng đối với hoạt động máy móc và thiết bị điện, nó giúp những thiết bị điện hoạt động ổn định, hiệu quả.
Đơn vị đo điện năng là W, hoặc kW
Công thức tính điện năng hao phí
Rất nhiều người có suy nghĩ lượng điện có bao nhiêu thì sẽ được truyền tải đi hết bấy nhiêu. Nhưng điều đó là sai, khi truyền tải điện năng đi xa bằng đường dây dẫn điện thì sẽ có hiện tượng tỏa nhiệt trên đường dây dẫn và dẫn đến tình trạng hao phí một lượng điện năng.
Công suất hao phí điện năng trên đường dây tải điện có tỷ lệ nghich với bình phương hiệu điện thế đặt vào 2 đầu dây dẫn.
Công thức tính điện năng hao phí là:
Php = I2.R = [P2.R]/U2
Trong đó: Php là công suất hao phí dòng điện [đơn vị tính W]
I là cường độ dòng điện [Đơn vị A]
R là điện trở [đơn vị Ω]
U là hiệu điện thế [Đơn vị V]
Như vậy để làm giảm lượng điện năng hao phí trong quá trình truyền tải điện thì chúng ta có thể thực hiện theo những cách thức sau đây
- Giảm điện trở R của dây tải điện bằng 2 cách là: tăng tiết diện của dây dẫn hoặc sử dụng những loại dây dẫn điện tốt có điện trở suất nhỏ
- Tăng hiệu điện thế hai đầu dây truyền tải điện năng bằng cách đặt những máy biến thế ở 2 đầu dây dẫn [Đây là cách phổ biến được mọi người áp dụng nhiều nhất nhờ chi phí hợp lý]
Bài tập tính điện năng hao phí có lời giải chi tiết
Bài tập 1: Cùng một công suất điện được truyền tải đi trên cùng 1 dây dẫn. Tính công suất hao phí khi hiệu điện thế truyền tải là 10kV so với khi dùng hiệu điện thế là 50kV?
Lời giải
Áp dụng công thức tính điện năng hao phí ta có:
Php = [P2.R]/U2
=> Hiệu điện thế truyền tải nhỏ hơn 5 lần nên công suất hao phí lớn hơn 25 lần
Bài tập 2: Đường dây tải điện có chiều dài 100km, truyền đi 1 dòng điện có công suất là 5MW và hiệu điện thế truyền tải là 10kV. Dây dẫn bằng đồng cứ 1km thì có điện trở là 0,3 Ω. Tính công suất hao phí trên đường dây tải điện đó?
Lời giải
Đối 5MW = 5000000W, 10kV = 10000V
Điện trở trên toàn dây dẫn là: 100 x 0,3 = 30 Ω
Công suất hao phí trên đường dây tải điện đó là:
Php = [P2.R]/U2 = [50000002.30]/ 100002 = 7500000 [W]
Đáp số: 7500000W
Bài tập 3: Đường dây tải điện từ nhà máy thủy điện đến nơi tiêu thụ dài 130km. Dây dẫn được làm bằng đồng, cứ 1km có R = 0,4 Ω. Người ta đo được cường độ dòng điện trên dây dẫn là 200A. Tính công suất hao phí trên đường dây tải điện đó?
Lời giải
Điện trở của dây dẫn là: 130.0,4 = 52 Ω
Công suất hao phí trên đường dây tải điện là: Php = R.I2 = 52 . 2002 = 2080000W
Đáp số: 2080000W
Qua bài viết trên chắc hẳn các em học sinh và bậc phụ huynh đã hiểu rõ hơn về điện năng là gì và công thức tính điện năng hao phí. Hy vọng thông tin trên của chúng tôi sẽ giúp các em hiểu, và nhớ công thức được lâu hơn.
Hãy luôn nhớ cảm ơn và vote 5*
nếu câu trả lời hữu ích nhé!
XEM GIẢI BÀI TẬP SGK LÝ 9 - TẠI ĐÂY
Công suất hao phí do tỏa nhiệt trên dây dẫn tỉ lệ thuận với bình phương công suất cần truyền và điện trở của dây dẫn, tỉ lệ nghịch với hiệu điện thế đặt vào hai đầu dây. Việc nắm bắt được công suất hao phí giúp bạn có thể tính toán được giá trị công suất cần thiết để vận hành một thiết bị cũng như nắm bắt được lượng điện năng tiêu thụ.
Khi truyền tải điện năng đi xa bằng dây dẫn, một phần năng lượng sẽ bị hao hụt do sự tỏa nhiệt trên đường dây và người ta gọi đó là công suất hao phí.
Công suất hao phí được tính như thế nào? Chúng ta hãy cùng tìm hiểu vấn đề này thông qua bài viết công thức tính công suất hao phí?
Công suất hao phí là gì?
Công suất hao phí hay còn được gọi là công suất tỏa nhiệt được hình thành trong quá trình vận hành thiết bị. Lúc này thiết bị sẽ sinh ra nhiệt lượng và làm cho giá trị điện trở thay đổi, từ đó sinh ra P hao phí.
Công suất hao phí do tỏa nhiệt trên dây dẫn tỉ lệ thuận với bình phương công suất cần truyền và điện trở của dây dẫn, tỉ lệ nghịch với hiệu điện thế đặt vào hai đầu dây
Việc nắm bắt được công suất hao phí giúp bạn có thể tính toán được giá trị công suất cần thiết để vận hành một thiết bị. Cũng như nắm bắt được lượng điện năng tiêu thụ.
Khi bàn về công suất hao phí, nhiều người băn khoăn và đặt câu hỏi tại sao lại có công suất hao phí khi vận hành thiết bị? Sự hao phí này là do những nguyên nhân như sau:
+ Do điện trở của dây dẫn trong quá trình truyền tải điện năng.
+ Trong quá trình truyền điện, dây dẫn sẽ trở nên nóng và tỏa nhiệt do quá trình nhiệt năng biến đổi thành điện năng.
+ Hao phí trên đường truyền là hao phí tỏa nhiệt trên đường dây.
|
Php = I2 x R = R x P2/ U2 = P2 x U2 x cos2φ x r |
Trong đó:
+ Php là công suất hao phí điện năng trong quá trình truyền tải từ nhà máy phát điện đến nơi tiêu thụ điện [W]
+ I là cường độ dòng điện [A]
+ U là hiệu điện thế [V]
+ R là điện trở của dây dẫn [Ω]
+ Cos φ là hệ số công suất của mạch điện xoay chiều
Các đơn vị đo công suất
Watt [W] là đơn vị đo công suất chính và chuẩn xác nhất- một số đơn vị đo nhỏ hơn như: mW, MW, KW, Kva.
Trong đó:
+ KwA: mạch điện xoay chiều với công thức biểu kiến [S] và vectơ tổng của công suất thực [P] và công suất phản kháng [Q]. VA là đơn vị đo của công suất dòng điện và được tính bằng việc nhân hiệu điện thế tính theo V cùng cường độ dòng điện A.
+ Kw: là đơn vị đo công suất P trong hệ đo lường quốc tế, công suất này biểu thị cho sự thay đổi nguồn năng lượng ΔE trong khoảng thời gian Δt.
Làm thế nào để giảm hao phí điện năng trên đường truyền?
Chúng ta có thể thấy công thức tính công suất hao phí như sau:
Php = I2 x R = R x P2/ U2 = P2 x U2 x cos2φ x r
Từ công thức này ta có thể thấy rằng để giảm hao phí điện năng trên đường truyền thì ta có thể giảm điện trở R hoặc tăng hiệu điện thế U hoặc tăng giá trị của hệ số công suất cosφ. Cụ thể như sau:
– Giảm điện trở R
Điện trở của dây dẫn được xác định bằng tích điện trở suất của vật liệu của dây dẫn với chiều dài của dây dẫn chia cho diện tích mặt cắt của dây dẫn. Vì chiều dài của dây dẫn trên đường truyền là xác định nên ta có thể giảm điện trở bằng cách: Giảm điện trở suất của dây dẫn: Dùng các vật liệu có điện trở suất nhỏ làm dây tải điện như vàng, bạc,.. để tăng khả năng dẫn điện.
– Tăng diện tích mặt cắt của dây dẫn bằng cách sử dụng dây to do đó tăng khối lượng dây và cột đỡ. Khi giảm điện trở R đi k lần thì công suất hao phí Php giảm k lần.
– Tăng hiệu điện thế U
Theo công thức tính công suất hao phí, khi tăng hiệu điện thế lên k lần thì Php sẽ giảm k2 lần. Do đó, tăng hiệu điện thế sẽ hiệu quả hơn so với phương án giảm điện trở. Để làm được điều này, người ra sử dụng máy tăng thế.
– Tăng giá trị của hệ số công suất cosφ
Để tăng giá trị của hệ số công suất cosφ, chúng ta phải sử dụng các loại tụ điện đắt tiền ở những nơi tiêu thụ điện năng. Do đó, cách này cũng không khả thi.
Một số giải pháp cho việc truyền tải điện năng đi xa
– Sử dụng máy tăng thế trước khi truyền tải để tăng hiệu điện thế
– Xây dựng hệ thống đường dây điện cao thế [110 kV – 500 kV], trung thế [11 kV – 35 kV] và hạ thế [220 V – 380 V] gồm: cột điện, dây dẫn.
Trên đây là những chia sẻ của chúng tôi về nội dung Công thức tính công suất hao phí? Chúng tôi hi vọng rằng nội dung bài viết sẽ hữu ích và giúp quý bạn đọc hiểu rõ về nội dung này.