Giải Câu hỏi trang 18 Chuyên đề Vật lí 12

Lời giải

Phân tích. Trong truyền tải điện năng đi xa, công suất hao phí trên đường dây do tỏa nhiệt là

$$P_{hp} = I^2 R = \left(\frac{P}{U\cos\varphi}\right)^2 R,$$

với $P$ là công suất cần truyền, $U$ là điện áp nơi truyền đi, $R$ là điện trở đường dây. Muốn giảm hao phí, cách hiệu quả nhất là tăng điện áp $U$ trước khi truyền đi (tăng $U$ lên $n$ lần thì $P_{hp}$ giảm $n^2$ lần), rồi lại hạ điện áp xuống mức an toàn ở nơi tiêu thụ.

Ưu điểm của dòng điện xoay chiều.

- Dòng điện xoay chiều có thể dễ dàng tăng, giảm điện áp bằng máy biến áp — một thiết bị cấu tạo đơn giản, hiệu suất rất cao và gần như không tiêu hao năng lượng. Nhờ đó, ở đầu đường dây có thể dùng máy tăng áp để nâng $U$ lên rất cao nhằm giảm mạnh công suất hao phí $P_{hp}=I^2R$, còn ở cuối đường dây dùng máy hạ áp để đưa điện áp về giá trị an toàn cho nơi tiêu thụ.

- Ngược lại, dòng điện một chiều không thể dùng máy biến áp để thay đổi điện áp (vì máy biến áp hoạt động dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ, cần từ thông biến thiên). Việc tăng, giảm điện áp một chiều phải dùng các thiết bị phức tạp, tốn kém và hao phí lớn hơn nhiều.

Kết luận. Nhờ có thể dễ dàng biến đổi điện áp bằng máy biến áp, dòng điện xoay chiều cho phép truyền tải điện năng đi xa ở điện áp cao để giảm hao phí, nên có ưu điểm vượt trội so với dòng điện một chiều trong truyền tải điện năng.

Đáp số