Điện năng là một sản phẩm được sản xuất được sản xuất ra từ các nhà máy điện. Hiện nay các nhà máy điện lớn đều phát ra năng lượng dòng điện xoay chiều ba pha, rất ít nhà máy phát năng lượng dòng điện một chiều. Trong công nghiệp muốn dùng năng lượng dòng điện một chiều thì người ta dùng chỉnh lưu để biến đổi năng lượng dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều. Nguyên lý chung để sản xuất ra điện ở các nhà máy điện là từ một dạng năng lượng sơ cấp nào đó muốn chuyển thành điện năng đều phải biến đổi qua một cấp trung gian là cơ năng làm quay máy phát điện để phát ra điện năng. Nguồn năng lượng thường dùng trong đa số các nhà máy điện hiện nay vẫn là năng lượng các chất đốt và năng lượng nước. Từ năm 1954, ở một số nước tiên tiến đã bắt đầu xây dựng một số nhà máy điện dùng năng lượng nguyên tử.
Nhà máy thủy điện
Nhà máy thủy điện dùng năng lượng của dòng nước để sản xuất ra điện năng. Động cơ sơ cấp để quay máy phát thủy điện là các tuabin nước trục ngang hay trục đứng.
Nguyên lý hoạt động
Nước từ đập xả, xả qua đường ống làm quay tuabin được gắn đồng trục với rotor dây quấn máy phát đồng bộ tạo ra điện theo nguyên lý cảm ứng điện từ.
Phân loại
Nhà máy thủy điện trục đứng:
- Độ cao cột nước thấp.
- Lưu lượng nước nhiều.
Nhà máy thủy điện trục ngang:
Ưu điểm
- Không tốn nhiên liệu ⇒ chi phí thấp.
- Phụ tải địa phương thường khá nhỏ.
- Thời gian phát điện hay khả năng điều chỉnh công suất nhanh.
- Hiệu suất cao.
- Vận hành đơn giản ⇒ đảm bảo khả năng tự động hóa cao.
- Lượng điện tự dùng nhỏ.
Nhược điểm
- Chi phí truyền tải lớn do xa trung tâm phụ tải.
- Thời gian xây dựng lâu và tốn nhiều chi phí.
- Gây mất cân bằng hệ sinh thái ⇒ ô nhiễm môi trường.
Nhà máy nhiệt điện
Trong nhà máy nhiệt điện người ta dùng nhiên liệu là than đá, dầu hoặc khí đốt, trong đó than đá được sử dụng rộng rãi nhất.
Nguyên lý hoạt động
Vận chuyển nguyên liệu đến buồng đốt, đun nóng nước tạo ra khí có áp suất lớn xả qua tuabin làm quay rotor máy phát.
Phân loại
- Nhà máy nhiệt điện ngưng hơi: Hơi sau khi đi qua tuabin sẽ được ngưng tụ thành nước rồi cho lại vào bồn nun tiếp.
- Nhà máy nhiệt điện rút hơi: Hơi sau khi đi qua tuabin sẽ được đưa ra bên ngoài sử dụng sinh hoạt mà không ngưng tụ lại thành nước.
Ưu điểm
- Có thể xây dựng gần khu công nghiệp.
- Thời gian xây dựng ngắn.
- Có thể sử dụng nguyên liệu rẻ tiền.
Nhược điểm
- Giá thành điện năng cao.
- Ô nhiễm môi trường.
- Thời gian khởi động chậm.
- Hiệu suất thấp.
Chuyên đề Vật lý lớp 9: Sản xuất điện năng - nhiệt điện và thủy điện được VnDoc sưu tầm và giới thiệu tới các bạn học sinh cùng quý thầy cô tham khảo. Nội dung tài liệu sẽ giúp các bạn học sinh học tốt môn Vật lý lớp 9 hiệu quả hơn. Mời các bạn tham khảo.
Chuyên đề: Sản xuất điện năng - nhiệt điện và thủy điện
- A. Lý thuyết
- B. Trắc nghiệm & Tự luận
A. Lý thuyết
1. Vai trò của điện năng trong đời sống và sản xuất
- Điện năng dễ chuyển hóa thành các dạng năng lượng khác.
+ Điện năng chuyển hóa thành cơ năng
+ Điện năng chuyển hóa thành nhiệt năng
+ Điện năng chuyển hóa thành quang năng
+ Điện năng biến đổi thành hóa năng
- Điện năng dễ dàng truyền tải đi xa [không cần xe vận chuyển, nhà kho, thùng chứa..., không gây ô nhiễm môi trường]. Điện năng truyền tải bằng dây dẫn.
2. Nhiệt điện
Hình ảnh một số nhà máy nhiệt điện:
Sơ đồ các bộ phận chính của một nhà máy nhiệt điện:
- Lò đốt than: Hóa năng chuyển hóa thành nhiệt năng.
- Nồi hơi: Nhiệt năng chuyển hóa thành cơ năng của hơi.
- Tuabin: Cơ năng của hơi chuyển hóa thành động năng của tuabin.
- Máy phát điện: Cơ năng chuyển hóa thành điện năng.
⇒ Trong nhà máy nhiệt điện, nhiệt năng biến thành cơ năng, rồi thành điện năng
3. Thủy điện
Sơ đồ các bộ phận chính của nhà máy thủy điện:
- Ống dẫn nước: Thế năng của nước chuyển hóa thành động năng của nước.
- Tuabin: Động năng của nước chuyển hóa thành động năng của tuabin.
- Máy phát điện: Động năng chuyển hóa thành điện năng.
⇒ Trong nhà máy thủy điện, thế năng của nước trong hồ chứa được chuyển hóa thành động năng, rồi thành điện năng.
B. Trắc nghiệm & Tự luận
Câu 1: Trong nhà máy nhiệt điện, tác nhân trực tiếp làm quay tuabin là:
A. nhiên liệu B. nước C. hơi nước D. quạt gió
Tác nhân trực tiếp làm quay tuabin là hơi nước
→ Đáp án C
Câu 2: Ở nhà máy thủy điện
A. nhiệt năng biến thành cơ năng, rồi thành điện năng.
B. thế năng chuyển hóa thành động năng, rồi thành điện năng.
C. quang năng biến thành điện năng.
D. hóa năng biến thành điện năng.
Ở nhà máy thủy điện, thế năng của nước trong hồ chứa đã được chuyển hóa thành động năng rồi thành điện năng
→ Đáp án B
Câu 3: Ở nhà máy nhiệt điện:
A. nhiệt năng biến thành cơ năng, rồi thành điện năng.
B. nhiệt năng biến thành điện năng, rồi thành cơ năng.
C. quang năng biến thành điện năng.
D. hóa năng biến thành điện năng.
Ở nhà máy nhiệt điện, nhiệt năng biến thành cơ năng rồi thành điện năng.
→ Đáp án A
Câu 4: Bộ phận trong nhà máy thủy điện có nhiệm vụ biến đổi năng lượng của nước thành điện năng là:
A. lò đốt than B. nồi hơi C. máy phát điện D. tua bin
Thế năng của nước trong hồ chứa đã được chuyển hóa thành động năng làm quay tua bin có nhiệm vụ biến đổi năng lượng của nước thành điện năng
→ Đáp án D
Câu 5: Ưu điểm nổi bật của nhà máy thủy điện là:
A. tránh được ô nhiễm môi trường.
B. việc xây dựng nhà máy là đơn giản.
C. tiền đầu tư không lớn.
D. có thể hoạt động tốt trong cả mùa mưa và mùa nắng.
Ưu điểm nổi bật của nhà máy thủy điện là tránh được ô nhiễm môi trường.
→ Đáp án A
Câu 6: Trong điều kiện nào sau đây, nhà máy thủy điện cho công suất phát điện lớn hơn?
A. Mùa khô, nước trong hồ chứa ít.
B. Mùa mưa hồ chứa đầy nước.
C. Độ cao mực nước của hồ chứa tính từ tua bin thấp.
D. Lượng nước chảy trong ống dẫn nhỏ.
Mùa mưa hồ chứa đầy nước, nhà máy thủy điện cho công suất phát điện lớn hơn
→ Đáp án B
Câu 7: Vì sao nhà máy thủy điện lại phải xây hồ chứa nước ở trên vùng núi cao?
A. để chứa được nhiều nước hơn.
B. để nước có thế năng hơn, chuyển hóa thành điện năng thì lợi hơn.
C. để có nhiều nước làm mát máy.
D. để tránh lũ lụt do xây nhà máy.
Nhà máy thủy điện lại phải xây hồ chứa nước ở trên vùng núi cao để nước có thế năng hơn, chuyển hóa thành điện năng thì lợi hơn
→ Đáp án B
Câu 8: Trong nhà máy nhiệt điện và thủy điện có một bộ phận giống nhau là tuabin. Vậy tuabin có nhiệm vụ gì?
A. Biến đổi cơ năng thành điện năng.
B. Đưa nước hoặc hơi nước vào máy phát điện.
C. Tích lũy điện năng được tạo ra.
D. Biến đổi cơ năng của nước thành cơ năng của roto máy phát điện.
Tuabin có nhiệm vụ biến đổi cơ năng của nước thành cơ năng của roto máy phát điện
→ Đáp án D
Câu 9: Trong nhà máy nhiệt điện và nhà máy thủy điện, năng lượng được biến đổi theo nhiều giai đoạn, dạng năng lượng cuối cùng trước khi được biến đổi thành điện năng là gì?
A. Nhiệt năng B. Điện năng C. Hóa năng D. Cơ năng
Dạng năng lượng cuối cùng trước khi được biến đổi thành điện năng là cơ năng
→ Đáp án D
Câu 10: Thế năng của một vật có trọng lượng P được nâng lên độ cao h bằng công mà vật đó sinh ra khi rơi xuống đến đất: A = P.h. Một lớp nước dày 1m trên mặt một hồ chứa nước có diện tích 1 km2 và độ cao 200m so với cửa tuabin của nhà máy thủy điện có thể cung cấp một năng lượng điện là bao nhiêu?
A. 2.1010J B. 2.1012J C. 4.1010J D. 4.1012J
Công mà lớp nước rộng 1km2, dày 1m, có độ cao 200m có thể sinh ra khi chảy vào tuabin là: A = Ph = Vdh [V là thể tích, d là trọng lượng riêng của nước].
A = [1000000.1]. 10000.200 = 2.1012J.
Công đó bằng thế năng của lớp nước, khi vào tuabin sẽ dược chuyển hóa thành điện năng.
→ Đáp án B
Trên đây VnDoc đã giới thiệu tới các bạn lý thuyết Vật lý 9: Sản xuất điện năng - nhiệt điện và thủy điện. Để có kết quả cao hơn trong học tập, VnDoc xin giới thiệu tới các bạn học sinh tài liệu Chuyên đề Vật lý 9, Giải bài tập Vật lý lớp 9, Giải bài tập Vật Lí 9, Tài liệu học tập lớp 9 mà VnDoc tổng hợp và giới thiệu tới các bạn đọc