Bài 51: Truyền tải điện năng - Máy biến áp
Bài 51: Truyền tải điện năng - Máy biến áp
Trong sách hướng dẫn học Khoa học Tự nhiên 9 tập 2 trang 105, chúng ta sẽ tìm hiểu về việc truyền tải điện năng và cách máy biến áp hoạt động. Dưới đây là giải đáp cho các câu hỏi trong bài học:
A. Hoạt động khởi động
Tại sao điện năng từ nhà máy thủy điện Hòa Bình cần được tăng hiệu điện thế lên 500 kV, trong khi sử dụng chỉ cần 220V?
Thiết bị nào giúp tăng và giảm hiệu điện thế? Cách sử dụng trong đời sống và kĩ thuật?
Trả lời: Để giảm hao phí khi truyền tải điện năng, cần tăng hiệu điện thế lên 500kV. Máy biến áp là thiết bị giúp tăng và giảm hiệu điện thế, được sử dụng rất phổ biến trong đời sống và kĩ thuật.
B. Hoạt động hình thành kiến thức
1. Sự hao phí điện năng trên đường dây truyển tải điện
Để giảm hao phí do toả nhiệt trên đường dây, có thể giảm điện trở của dây hoặc tăng hiệu điện thế ở hai đầu. Công suất hao phí tỉ lệ với điện trở dây và nghịch với bình phương hiệu điện thế.
Để giảm hao phí, có thể tăng điện áp hoặc giảm điện trở dây. Tăng tiết diện dây để giảm điện trở. Tăng hiệu điện thế bằng máy biến áp.
2. Cấu tạo, nguyên tắc hoạt động và tác dụng máy biến áp
Máy biến áp gồm 2 bộ phận chính, cuộn dây có số vòng khác nhau, cách điện với lõi thép chung. Khi đặt hiệu điện thế vào cuộn sơ cấp, bóng đèn ở cuộn thứ cấp sáng. Hiệu điện thế xuất hiện tỉ lệ với số vòng dây. Hiệu điện thế lớn hơn cuộn thứ cấp là máy hạ thế, ngược lại là máy tăng thế.
Thử nghiệm với máy biến áp để rút ra quan sát về mối quan hệ giữa hiệu điện thế và số vòng dây. Máy biến áp đóng vai trò quan trọng trong truyền tải điện năng hiệu quả.
Bài tập và hướng dẫn giải
C. Hoạt động luyện tập
Câu 1: Trang 107 khoa học tự nhiên VNEN 9 tập 2
Xác định công thức liên hệ giữa hiệu điện thế và số vòng dây của cuộn sơ cấp ($U_1,\; n_1$) và cuộn thứ cấp ($U_2,\; n_2$)
A. $\frac{U_1}{U_2} = \frac{n_2}{n_1}$
B. $U_1n_2 = U_2n_1$
C. $U_1U_2 = n_1n_2$
D. $U_1n_1 = U_2n_2$
Câu 2: Trang 108 khoa học tự nhiên VNEN 9 tập 2
Để truyền tải cùng một công suất đi xa, muốn giảm công suất hao phí đi 4 lần thì cần
A. tăng hiệu điện thế giữa hai đầu dây lên 4 lần
B. giảm hiệu điện thế giữa hai đầu dây đi 4 lần
C. tăng hiệu điện thế giữa hai đầu dây lên 2 lần
D. giảm hiệu điện thế giữa hai đầu dây đi 2 lần
Câu 3: Trang 108 khoa học tự nhiên VNEN 9 tập 2
Trên cùng một đường dây cần tải đi một công suất điện xác định dưới một hiệu điện thế xác định, nếu dùng đường kính dây dẫn có tiết diện giảm đi một nửa thì công suất hao phí vì tỏa nhiệt sẽ thay đổi thế nào?
A. Tăng lên hai lần
B. Tăng lên bốn lần
C. Giảm đi hai lần
D. Giảm đi bốn lần
Câu 4: Trang 108 khoa học tự nhiên VNEN 9 tập 2
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 100km và hiệu điện thế ở hai đầu đường dây là 100 kV. Đường dây thứ hai có chiều dài 200 km và hiệu điện thế ở hai đầu đường dây là 200kV. Công suất hao phí do tỏa nhiệt $\mathcal{P}_{\text{hp1}}$ và $\mathcal{P}_{\text{hp2}}$ của hai dây có mối liên hệ là:
A. $\mathcal{P}_{\text{hp1}} = \mathcal{P}_{\text{hp2}}$
B. $\mathcal{P}_{\text{hp1}} = 2\mathcal{P}_{\text{hp2}}$
C. $\mathcal{P}_{\text{hp1}} = 4\mathcal{P}_{\text{hp2}}$
D. $2\mathcal{P}_{\text{hp1}} = \mathcal{P}_{\text{hp2}}$
D. Hoạt động vận dụng
Câu 1: Trang 109 khoa học tự nhiên VNEN 9 tập 2
Xác định vị trí các máy hạ áp và máy tăng áp trong sơ đồ truyền tải điện năng sau:
Câu 2: Trang 109 khoa học tự nhiên VNEN 9 tập 2
Tìm hiểu về hoạt động của sạc điện thoại và trả lời các câu hỏi sau:
Sạc điện thoại có nhiệm vụ chuyển đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều không? Tại sao?
Sạc điện thoại có nhiệm vụ biến đổi hiệu điện thế không? Tại sao?
E. Hoạt động tìm tòi vận dụng
Tìm hiểu về máy biến áp tự ngẫu và trả lời các câu hỏi sau:
1. Có thể áp dụng $\frac{U_1}{U_2} = \frac{n_1}{n_2}$ cho loại biến áp này không?
2. Loại biến áp này là máy tăng áp hay hạ áp?