Công thức tính công suất hao phí
Công thức tính công suất hao phí được VnDoc đăng tải sau đây bao gồm các nội dung chính như định nghĩa công suất hao phí, công thức tính công suất hao phí, cách làm giảm hao phí điện năng trên đường truyền. Tài liệu còn cung cấp các bài tập vận dụng, giúp bạn đọc ghi nhớ công thức công suất hao phí, từ đó vận dụng giải các dạng câu hỏi bài tập liên quan đến công suất hao phí một cách dễ dàng hơn.
Công suất hao phí: Công thức Vật lý 9
1. Sự hao phí điện năng trên đường dây truyền tải điện năng đi xa
* 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.
2. Nguyên nhân gây hao phí điện năng trên đường truyền
- Truyền tải điện năng bằng dây dẫn nên dây có điện trở và nếu sử dụng loại dây điện có điện trở quá lớn, công suất hao phí trong quá trình truyền tải có thể tăng lên => Điện trở càng lớn thì công suất hao phí sẽ càng cao.
- Dòng điện chạy liên tục trong dây dẫn sẽ làm dây dẫn tỏa nhiệt và tạo thành công suất hao phí điện năng.
- Hao phí trên đường truyền là hao phí do tỏa nhiệt trên đường dây hay chính là tổng công suất tỏa nhiệt trên dây dẫn => Chiều dài của dây dẫn càng lớn, công suất hao phí sẽ càng tăng.
3. Công suất hao phí
Công suất hao phí là đại lượng cho biết lượng công vô ích được sản sinh. Trong quá trình hoạt động của máy móc nó còn được hiểu là công suất tỏa nhiệt. Hay chính là lượng nhiệt năng làm dây nóng lên và thay đổi điện trở.
4. Công thức tính công suất hao phí (W)
\({P_{hp}} = {I^2}.R = \frac{{{U^2}}}{R} = R.\frac{{{P^2}}}{{{U^2}}}\)
Trong đó: Php là công suất hao phí
I là cường độ dòng điện (A)
U là hiệu điện thế (V)
R là điện trở của dây dẫn (Ω)
P là công suất (W)
5. Cách làm giảm hao phí điện năng trên đường truyền
Từ công thức tính công suất hao phí: Php = (P2.R)/U2
ta có thể thấy cách làm giảm hao phí điện năng trên đường truyền, đó là giảm giảm điện trở R hoặc tăng hiệu điện thế U hoặc tăng giá trị của hệ số công suất cosφ. Cụ thể như sau:
5.1. Giảm điện trở R
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. Tuy nhiên, cách này quá tốn kém vì đây đều là các vật liệu đắt tiền.
Tăng diện tích mặt cắt của dây dẫn bằng cách sử dụng dây to => Tăng khối lượng dây và cột đỡ.
=> Khi giảm điện trở R đi k lần thì công suất hao phí Php giảm k lần.
5. 2. Tăng hiệu điện thế U
Tăng hiệu điện thế ở hai đầu đường dây truyền tải, cách này dễ thực hiện bằng cách sử dụng máy biến thế.
5.3. 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,….
6. Bài tập vận dụng tính công suất hao phí
Bài tập 1: Người ta muốn truyền tải một công suất điện 10000kW từ một nhà máy điện đến khu dân cư với hiệu điện thế giữa hai đầu dây tải điện là 100kV,
a. Tính công suất hao phí trên đường dây, biết điện trở của toàn bộ đường dây là 50 Ω.
b. Nếu tăng hiệu điện thế giữa hai đầu đường dây tải điện lên đến 200kV thì công suất hao phí sẽ giảm đi bao nhiêu lần và có giá trị là bao nhiêu?
Hướng dẫn trả lời
a. Công suất hao phí là:
\({P_{hp}} = \frac{{R.{P^2}}}{{{U^2}}} = \frac{{50.{{\left( {10000} \right)}^2}}}{{{{100}^2}}} = 500000\left( {kW} \right)\)
b. Nếu tăng hiệu điện thế giữa hai đầu đường dây tải điện lên đến 200kV thì công suất hao phí sẽ giảm đi \({200^2} = 40000\) và có giá trị là:
\({P_{hp}} = \frac{{500000}}{{40000}} = 12,5\left( {kW} \right)\)
Bài tập 2: Người ta muốn tải đi một số công suất điện 45000W bằng dây dẫn có điện trở 104Ω. Hiệu điện thế giữa 2 đầu dây tải điện là 25000V. Tính công suất hao phí trên đường dây tải điện.
Hướng dẫn trả lời
Ta có: \({P_{hp}} = R.\frac{{{P^2}}}{{{U^2}}} = 104.\frac{{{{45000}^2}}}{{{{25000}^2}}} = 336,96\left( W \right)\)
Công suất hao phí tỉ lệ nghịch với bình phương hiệu điện thế nên Php giảm 10 lần thì U tăng:
\(U = {25000^2} = 625000000\left( V \right)\)
Bài tập 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?
Hướng dẫn trả lời
Dựa vào công thức tính công suất hao phí
\(P_{hp}=R.\frac{P^2}{U^2}\)
Ta thấy khi công suất truyền tải tăng lên 2 lần thì hao phí truyền tải tăng lên 4 lần
Bài tập 4. 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?
Hướng dẫn trả lời
Ta có điện trở dây dẫn là: 120.0,4 = 48 (Ω)
Áp dụng công thức tính công suất hao phí
Công suất hao phí trên đường dây là:
Php = R.I2 = 48.2002 = 1920000 (W)
Trên đây VnDoc đã giới thiệu tới các bạn lý thuyết Công thức tính công suất hao phí. Hy vọng thông qua tài liệu này, các em học sinh sẽ dễ dàng làm các bài tập liên quan tới công suất hao phí, từ đó học tốt Vật lý 9 hơn.
Để có kết quả cao hơn trong học tập, mời các bạn tham khảo thêm các tài liệu môn Vật lý lớp 9 được cập nhật liên tục trên VnDoc.
Để tiện trao đổi, chia sẻ kinh nghiệm về giảng dạy và học tập các môn học lớp 9, VnDoc mời các thầy cô giáo, các bậc phụ huynh và các bạn học sinh truy cập nhóm riêng dành cho lớp 9 sau: Nhóm Tài liệu học tập lớp 9. Rất mong nhận được sự ủng hộ của các thầy cô và các bạn.
