114. Tốc độ truyền của điện là gì? Show Bật công tắc lên, bóng điện sáng ngay lập tức, như kiểu điện từ công tắc chạy đến bóng đèn chẳng mất thời gian chút nào. Điện chạy mới nhanh làm sao! Quả thực như vậy. Trong chớp mắt bạn bật công tắc, trong toàn mạch điện nhanh chóng lập nên điện trường. Có rất nhiều electron tự do tồn tại trong mạch điện. Chúng chịu tác động của điện trường, chuyển động nhằm về một hướng, hình thành dòng điện. Khi dòng điện đi qua bóng đèn, đèn liền sáng lên ngay. Vì vậy, tốc độ truyền của điện, trên thực tế là chỉ tốc độ lập nên điện trường trong mạch điện. Nó bằng với tốc độ sóng điện từ, tức là 300.000 km/s. Ở đây, chúng ta không nên có sự lẫn lộn giữa tốc độ truyền của điện với tốc độ chuyển động của electron trong vật dẫn. Cần phải biết rằng tốc độ của electron chuyển động về một hướng nhất định trong vật dẫn còn chưa đến 1 mm/s, còn chậm hơn kiến cơ đấy! Điều đó giống như trường hợp rất đông người xếp thành một đội ngũ hàng dọc dài dài, có người ở đằng trước hô "đi đều bước", tiếng khẩu lệnh từ phía trước truyền đến sau đuôi chỉ cần có một chút xíu thời gian, còn như đợi cho cả đội ngũ đi qua thì lại cần có thời gian rất dài. Vì tốc độ lan truyền của tiếng hô khẩu lệnh và tốc độ đi bộ của người là hai sự việc, hai cái đó khác biệt nhau vô cùng, vô cùng lớn. Tình hình tương tự là, trong vật dẫn đâu đâu cũng có electron tự do, những electron này giống như đám người xếp thành một hàng dọc dài. Tốc độ chuyển động định hướng của electron tựa như tốc độ đi bộ của người. Còn tốc độ lập nên điện trường trong toàn bộ vật dẫn tựa như tốc độ lan truyền của khẩu lệnh. Vì vậy, vừa bật công tắc lên, electron trong vật dẫn chịu sự chỉ huy của điện trường hầu như đồng loạt vùng lên chuyển động, cũng tức là sinh ra dòng điện, làm cho đèn sáng điện, chứ không phải đợi cho electron ở chỗ công tắc chuyển động đến bóng điện rồi thì đèn mới bắt đầu phát sáng. Chúng ta biết rằng, sóng điện từ đài phát thanh và đài truyền hình phát ra là một loại sóng điện từ, tốc độ lan truyền là 300.000 km/s. Trên thực tế, điện truyền trong vật dẫn là sóng điện lan truyền trong vật dẫn. Tốc độ của cả hai đều bằng nhau, tức là 300.000 km/s. Vậy thì vì sao sóng điện do đài phát thanh, đài truyền hình phát, khi lan truyền trên không, không cần phải nhờ vào bất cứ thứ gì, còn điện thì phải trong một mạch điện kín mới có thể lan truyền, sinh ra dòng điện, làm cho bóng đèn có điện sáng lên nhỉ? Đó là do nguyên nhân tần số của chúng khác nhau. Kiến thức vật lí cho chúng ta biết, năng lực bức xạ của sóng điện ra ngoài vật dẫn tỉ lệ thuận với luỹ thừa bậc bốn của tần số. Tần số sử dụng của đài phát thanh và đài truyền hình đều từ vài trăm kilohec trở lên, sóng điện rất dễ dàng từ ăng ten phát xạ ra. Còn tần số của điện xoay chiều 220 V thông thường chỉ có 50 Hz, thấp hơn rất nhiều so với tần số sóng vô tuyến điện. Cho nên sóng điện trong đường dây tải điện hoàn toàn không thể chạy ra ngoài, mà chỉ có thể truyền đi trong dây dẫn. Từ khoá: Sóng điện từ; Ô nhiễm điện từ; Ô nhiễm môi trường. Tác phẩm, tác giả, nguồn
Điện năngĐiện năng ngày càng phổ biến vì dễ dàng chuyển thành các dạng năng lượng khác như: cơ, hóa, nhiệt năng… được sản xuất tại các trung tâm điện và được truyền tải đến hộ tiêu thụ với hiệu suất cao. Bạn đang xem: Tại sao phải nâng cao điện áp khi truyền tải Có rất nhiều cách để tạo ra điện, ví dụ như sử dụng sức nước, sức gió, nhiệt điện, hạt nhân, năng lượng mặt trời … Chúng được cụ thể hóa bởi các nhà máy điện thủy điện, nhà máy nhiệt điện, nhà máy điện hạt nhân, nhà máy điện gió, nhà máy điện năng lượng mặt trời, hay kể cả các loại máy phát điện chạy xăng dầu…Tuy nhiên tạo ra điện cần có người sử dụng và quá trình truyền tải điện tới người tiêu dùng không phải là điều đơn giản như bạn nghĩ. Trong quá trình sản xuất và tiêu thụ điện năng có một số đặc tính: Điện năng sản xuất ra thường không tích trữ được, do đó phải có sự cân bằng giữa sản xuất và tiêu thụ điện.Các quá trình về điện xảy ra rất nhanh và nguy hiểm nếu có sự cố xảy ra, vì vậy thiết bị điện có tính tự động và đòi hỏi độ an toàn và tin cậy cao.Nguyên lý chung để truyền tải điện năng đi xaTrước tiên chúng ta hãy cùng tìm hiểu nguyên lý chung để truyền tải điện đường dài. Điện được tạo ra từ các nhà máy điện chỉ có điện áp đến vài chục Kilo Volt (KV). Trong quá trình chuyển tải điện, trước hết phải dùng máy biến áp tăng áp đưa điện áp lên đến vài trăm Kilo Volt rồi mới nối vào mạng điện truyền tải. Khi đến địa phương dùng điện, lại dùng máy giảm áp hạ điện áp xuống từng cấp thấp hơn cho tới điện áp cần thiết. Xem thêm: Nguyên Nhân Và Cách Trị Quần Thâm Mắt Bằng Nguyên Liệu Tự Nhiên  Nguyên lý chung để truyền tải điện năng đi xa Cách truyền bằng điện áp siêu cao để giảm hao phí khi truyền tải điện năngMục đích chủ yếu của việc áp dụng cách truyền bằng điện áp siêu cao là để giảm thấp sự lãng phí điện năng trên đường truyền tải. Chúng ta biết rằng, điện chạy qua bóng đèn sợi đốt, ngoài tác dụng phát sáng thì 1 phần năng lượng điện đã biến đổi thành nhiệt năng do quá trình phát nóng sợi đốt bóng đèn. Cũng với nguyên lí ấy, dây tải điện cũng có một trị số điện trở nhất định. Cho dù sử dụng nhôm hoặc đồng có điện trở suất rất nhỏ để làm dây điện, song vì dây điện dùng để truyền tải đường dài rất dài, điện trở của nó không thể bỏ qua được. Khi ấy, phần điện năng chuyển đổi thành nhiệt năng trên đường dây tải sẽ trở thành một con số tương đối đáng kể. Phần điện năng này hoàn toàn lãng phí một cách vô ích trong quá trình truyền tải điện. “Nói có sách mách có chứng”, tôi sẽ chứng minh cho bạn thấy điều này: Trước tiên nếu bạn chưa biết về điện trở có thể tham khảo bài viết này trước: Tổng hợp kiến thức về điện trở và điện trở suất cực dễ hiểu! Ta có công thức tính điện trở dây dẫn R như sau: Công thức tính điện trở dây dẫn điện Trong đó: rô là điện trở suất – hằng số tùy thuộc vào vật dẫn điện, L là chiều dài dây dẫn, S là tiết diện dây dẫn Các đại lượng trong công thức tính điên trở dây dẫn Bỏ qua tổn thất ở máy biến áp (MBA) và phần phụ tải, khi đó tổn thất trên đường dây 3 pha là: Công thức tính tổn thất công suất truyền tải điện đường dây 3 pha Trong đó: I là dòng điện truyền tải (A) , U là điện áp truyền tài đường dây và Sd là công suất toàn phần (VA)- ở đây thực chất kí hiệu là S nhưng do trùng kí hiệu S tiết diện dây dẫn phía trên nên tôi kí hiệu là Sd Từ 2 công thức trên ta rút ra được: Công thức tính tổn thất công suất truyền tải điện đường dây 3 pha -khác Giả sử: Chúng ta sử dụng dây nhôm (AL) tiết diện 120 mm2 để truyền tải dòng điện 50A trong khoảng cách 10m và khoảng cách đường dây 500KV Bắc – Nam từ Hòa Bình vào thành phố Hồ Chí Minh với chiều dài 1487 km, và kết quả chênh lệch sẽ như thế nào? Với chiều dài 10 m ta có công suất tổn hao: Ví dụ 1 về tổn hao công suất truyền tải Với chiều dài đường dây Bắc – Nam công suất tổn hao sẽ là: Ví dụ 2 về tổn hao công suất truyền tải Kiến thức vật lí mách bảo chúng ta rằng: trong điều kiện điện trở không đổi, công suất tổn hao khi truyền tải điện của nó tỉ lệ thuận với bình phương của dòng điện và tỉ lệ nghịch với bình phương điện áp. Vì vậy, tăng điện áp siêu cao là một cách làm khác để giảm nhỏ lãng phí truyền tải điện năng đi xa. Câu hỏi đặt ra là: Việc nâng cao điện áp truyền tải có thể giảm bớt tổn thất đường dây, thế thì, có thể nâng cao vô hạn điện áp truyền tải được không? Câu trả lời: Do việc nâng cao điện áp truyền tải có thể mang lại rắc rối khác, ví dụ như không khí giữa dây điện với dây điện bị đánh xuyên, xảy ra sự phóng điện hồ quang khi mất điện đột ngột…, Càng nâng cao điện áp khoảng cách giữa các dây pha khi truyền tải càng xa, cao độ dây so với mặt đất càng lớn. Chúng ta còn chưa tính đến việc nâng điện áp quá cao sẽ phải sử dụng loại biến áp lớn hơn, gây tốn kém. Một số cách khác để truyền tải điện năng đi xaChắc bạn đang nghĩ, liệu có cách gì giảm nhỏ hoặc loại bỏ điện trở của dây dẫn hay không? Biện pháp thì rất nhiều, nhưng lại không kinh tế. Xét theo công thức đã nêu trên cách giảm nhỏ điện trở của dây tải điện đơn giản nhất là làm tăng tiết diện dây dẫn. Nếu làm vậy, kích thước dây dẫn sẽ tăng nên đồng nghĩa với việc tăng chi phí, hơn nữa kích thước dây quá lớn sẽ rất nặng vì đó số cột điện và tháp dây điện sẽ tăng lên. Một cách khác, không thay đổi tiết diện mà chúng ta sẽ lựa chọn vật liệu dây dẫn điện khác có điện trở suất rất nhỏ, ví dụ như vàng. Nếu thế thì giá thành sẽ vô cùng lớn và không hiệu quả về mặt kinh kế! Hiện nay, để cân bằng giữa chi phí và tổn thất đường dây hiệu quả, mức điện áp siêu cao được dùng trong việc truyền tải điện năng đi xa ở Việt Nam là 500 kV. Một tương lai không xa biết đâu bạn sẽ phát minh ra loại vật liệu siêu dẫn có thể truyền tải điện đi xa mà không cần nâng cao điện áp. Nếu bạn làm được vậy, hãy comment phía dưới, tôi sẽ đề cử bạn cho giải nobel vật lý của năm! Thân ái và hẹn gặp lại bạn trong các bài viết khác! Chuyên mục tham khảo: Kiến thức điện Bài viết tham khảo: Tổng hợp kiến thức về công suất – hệ số công suất bạn cần biết! Bài viết tham khảo: Tổng hợp kiến thức về dòng điện và điện áp! Bài viết tham khảo: Cách tính công suất mua ổn áp gia đình! Nếu các bạn có bất cứ thắc mắc hay cần tư vấn về thiết bị dịch vụ vui lòng comment phía dưới hoặc Liên hệ chúng tôi! |
