Giải bài tập SGK Vật lý 9 Bài 19: Sử dụng an toàn và tiết kiệm điện

Chỉ làm thí nghiệm với các nguồn điện có hiệu điện thế dưới bao nhiêu vôn?

Phương pháp giải

Để trả lời câu hỏi trên ta cần nắm rõ lý thuyết về an toàn điện khi làm thí nghiệm.

Hướng dẫn giải

Chỉ làm thí nghiệm với nguồn điện có hiệu điện thế dưới 40V, vì với hiệu điện thế này tạo ra dòng điện nhỏ, không gây nguy hiểm cho tính mạng.

Phải sử dụng các dây dẫn có vỏ bọc như thế nào?

Phương pháp giải

Để trả lời câu hỏi trên ta cần nắm rõ lý thuyết vật lý về an toàn điện.

Hướng dẫn giải

Phải sử dụng các dây dẫn có vỏ bọc chịu được dòng điện định mức quy định cho mỗi dụng cụ điện.

Cần mắc thiết bị gì cho mỗi dụng cụ điện để ngắt mạch tự động khi đoản mạch?

Phương pháp giải

Để biết cần mắc thiết bị gì cho mỗi dụng cụ điện để ngắt mạch tự động khi đoản mạch ta cần quan sát các thí nghiệm, các thiết bị điện trong gia đình và nắm rõ lý thuyết vật lý về an toàn điện.

Hướng dẫn giải

Mắc cầu chì có cường độ định mức phù hợp với dụng cụ hay thiết bị điện, đảm bảo khi có sự cố xảy ra, chẳng hạn như khi bị đoản mạch, cầu chì kịp nóng chảy và tự động ngắt mạch trước khi dụng cụ điện bị hư hỏng.

Khi tiếp xúc với mạng điện gia đình thì cần lưu ý gì? Vì sao?

Phương pháp giải

Để trả lời câu hỏi trên ta cần nắm rõ lý thuyết vật lý về an toàn điện.

Hướng dẫn giải

• Phải rất cẩn thận khi tiếp xúc với mạng điện này vì nó có hiệu điện thế 220V nên có thể gây nguy hiểm tới tính mạng con người.
• Chỉ sử dụng các thiết bị điện với mạng điện gia đình khi đảm bảo cách điện đúng tiêu chuẩn quy định đốì với các bộ phận của thiết bị có sự tiếp xúc với tay và đối với cơ thể người nói chung.

Bóng đèn treo bị đứt dây tóc, cần phải thay bóng đèn khác. Hãy cho biết vì sao những việc làm sau đây bảo đảm an toàn điện:

• Nếu đèn treo dùng phích cắm thì phải rút phích cắm khỏi ổ điện trước khi tháo bóng đèn hỏng và lắp bóng đèn khác.
• Nếu đèn treo không dùng phích cắm thì phải ngắt công tắc hoặc tháo cầu chì trước khi tháo bóng đèn hỏng và lắp bóng đèn khác.
• Đảm bảo cách điện giữa người với nền nhà (như đứng trên ghế nhựa hoặc bàn gỗ khô) trong khi tháo bóng đèn hỏng và lắp bóng đèn khác

Phương pháp giải

Để trả lời câu hỏi trên ta cần nắm rõ lý thuyết vật lý về an toàn điện.

Hướng dẫn giải

• Sau khi đã rút phích cắm điện thì không thể có dòng điện chạy qua cơ thể người và do đó loại bỏ sự nguy hiểm mà dòng điện có thể gây ra.
• Để đảm bảo an toàn điện, công tắc và cầu chì trong mạng điện gia đình luôn được nối với dây “nóng”. Chỉ khi chạm vào dây “nóng” thì mới có dòng điện chạy qua cơ thể người và gây nguy hiểm, còn dây “nguội” luôn được nối với đất nên giữa dây “nguội” và cơ thể người không có dòng điện chạy qua. Vì thế việc ngắt công tắc hoặc tháo cầu chì trước khi thay bóng đèn hỏng đã làm hở dây “nóng”, do đó loại bỏ trường hợp dòng điện chạy qua cơ thể người và đảm bảo an toàn.
• Khi đảm bảo cách điện giữa người và nền nhà, do điện trở của vật cách điện là rất lớn, nếu dòng điện chạy qua cơ thể người và vật cách điện cũng sẽ có cường độ rất nhỏ nên không gây nguy hiểm đến tính mạng

Nối đất cho vỏ kim loại của các dụng cụ điện là một biện pháp đảm bảo an toàn điện.

• Khi sử dụng các dụng cụ điện này, tay ta thường tiếp xúc với vỏ kim loại của chúng. Để đảm bảo an toàn, vỏ kim loại của dụng cụ điện được nối bằng một dây dẫn với chốt thứ ba của phích cắm và được nối đất qua lỗ thứ ba của ổ lấy điện. Hãy chỉ ra trên hình 19.1 dây nối dụng cụ điện với đất và dòng điện chạy qua dây dẫn nào khi dụng cụ này hoạt động bình thường.
• Trong trường hợp ở hình 19.2, dây dẫn điện bị hở và tiếp xúc với vỏ kim loại của dụng cụ. Nhờ dây tiếp đất mà người sử dụng nếu chạm tay vào vỏ dụng cụ cũng không bị nguy hiểm. Hãy giải thích tại sao?

Phương pháp giải

Để trả lời câu hỏi trên ta cần quan sát thực tế và nắm rõ lý thuyết vật lý về nối đất cho vỏ kim loại của các dụng cụ điện là một biện pháp đảm bảo an toàn điện.

Hướng dẫn giải

• Dây nối dụng cụ điện với đất là dây (3).
• Khi dụng cụ hoạt động bình thường, dòng điện đi từ dây thứ (1) vào thiết bị điện sau đó đi ra dây dẫn thứ (2).
• Khi dây dẫn bị hở và tiếp xúc với vỏ kim loại của dụng cụ: dòng điện đi từ ổ cắm điện đến vị trí bị hở điện thì dòng điện truyền đến vỏ kim loại và theo dây dẫn thứ (3) đi xuống đất mà không đến tay người sử dụng, do đó người sử dụng chạm tay vào vỏ dụng cụ cũng không bị nguy hiểm.

Hãy thử tìm thêm những lợi ích khác của việc sử dụng tiết kiệm điện năng.

Phương pháp giải

Để trả lời câu hỏi trên ta cần liên hệ thực tế và nắm rõ lý thuyết vật lý về sử dụng tiết kiệm điện năng.

Hướng dẫn giải

Các dụng cụ và thiết bị điện có công suất hợp lí có giá rẻ hơn các dụng cụ và thiết bị có công suất lớn hơn mức cần thiết, do đó sử dụng những dụng cụ và thiết bị có công suất hợp lí không những tiết kiệm điện năng mà còn góp phần giảm bớt chi tiêu gia đình.

• Ngắt điện khi không sử dụng hoặc khi đi khỏi nhà sẽ tránh sự cố gây tai nạn và thiệt hại do dòng điện gây ra. Chẳng hạn tắt bếp điện, ấm điện hay bàn là...khi không dùng nữa hoặc khi đi khỏi nhà không những tránh lãng phí điện năng mà đặc biệt còn loại bỏ nguy cơ xảy ra hỏa hoạn làm tổn thất nghiêm trọng cho gia đình mình và cho cả các gia đình xung quanh.
• Dành phần điện năng tiết kiệm được để xuất khẩu điện, góp phần tăng thu nhập cho đất nước.
• Giảm bớt việc xây dựng các nhà máy điện, do đó góp phần giảm ô nhiễm môi trường.

Hãy viết công thức tính điện năng sử dụng.

Phương pháp giải

Để trả lời câu hỏi trên ta cần nắm rõ công thức tính điện năng sử dụng A = Pt và các đai lượng trong công thức .

Hướng dẫn giải

Công thức tính điện năng sử dụng: A = Pt

Trong đó:

• P là công suất sử dụng (W)
• t là thời gian sử dụng công suất ấy (s)

Từ đó hãy cho biết, để sử dụng tiết kiệm điện năng thì:

• Cần phải lựa chọn, sử dụng các dụng cụ hay thiết bị điện có công suất như thế nào?
• Có nên cho bộ phận hẹn giờ làm việc khi sử dụng các dụng cụ hay thiết bị điện hay không? Vì sao?

Phương pháp giải

Để trả lời câu hỏi trên ta cần nắm rõ lý thuyết vật lý về sử dụng tiết kiệm điện năng.

Hướng dẫn giải

• Cần phải lựa chọn, sử dụng các dụng cụ hay thiết bị điện có công suất hợp lí, đủ mức cần thiết (P không quá lớn và không quá nhỏ).
• Nên cho bộ phận hẹn giờ làm việc khi sử dụng các dụng cụ hay thiết bị điện, vì bộ phận này sẽ tự động ngắt mạch sau khoảng thời gian đã hẹn và nhờ thế sẽ tiết kiệm điện năng.

Một bạn hay quên tắt điện khi rời khỏi nhà. Em hãy nghĩ cách giúp bạn này để tránh lãng phí điện và đảm bảo an toàn điện.

Phương pháp giải

Để trả lời câu hỏi trên ta cần nắm rõ lý thuyết vật lý về sử dụng an toàn và tiết kiêm điện.

Hướng dẫn giải

Có thể dùng một trong các cách sau đây:

• Lắp một công tắc tự động (còn gọi là rơ le), sao cho khi đóng chặt cửa ra vào hoặc khi khóa cửa ra vào thì công tắc tự động ngắt mạch điện của cả nhà.
• Viết lên một tờ giấy dòng chữ đủ to "Tắt hết điện trước khi ra khỏi nhà" và dán tờ giấy này ở cửa ra vào, chỗ dễ nhìn thấy nhất.
• Lắp một chuông điện, sao cho khi đóng chặt cửa ra vào thì chuông kêu để nhắc nhở bạn đó tắt hết điện nếu đi khỏi nhà.
• Treo một tấm bìa có viết dòng chữ: "Nhớ tắt hết điện" lên phía trên cửa ra vào, sao cho khi đóng chặt cửa thì tấm bìa tự động hạ xuống ngang trước mặt.

Trong gia đình, các thiết bị nung nóng bằng điện sử dụng nhiều điện năng. Biện pháp tiết kiệm nào dưới đây là hợp lí nhất?

A. Không sử dụng các thiết bị nung nóng bằng điện.

B. Không đun nấu bằng bếp điện.

C. Chỉ sử dụng các thiết bị nung nóng bằng điện có công suất nhỏ trong thời gian tối thiểu cần thiết.

D. Chỉ đun nấu bằng điện và sử dụng các thiết bị nung nóng khác như bàn là, máy sấy tóc... trong thời gian tối tiểu cần thiết.

Phương pháp giải

Để chọn đáp án đúng ta cần quan sát thực tế và nắm rõ lý thuyết vật lý về sử dụng tiết kiệm điện năng.

Hướng dẫn giải

Chỉ đun nấu bằng điện và sử dụng các thiết bị nung nóng khác như bàn là, máy sấy tóc...trong thời gian tối tiểu cần thiết.

⇒ Chọn đáp án D

Một bóng đèn dây tóc giá 3 500 đồng, có công suất 75W, thời gian thắp sáng tối đa 1 000 giờ. Một bóng đèn compac (compact fluorescent lamp, hình 19.3) giá 60 000 đồng, công suất 15W, có độ sáng bằng bóng  đèn dây tóc nói trên, thời gian thắp sáng tối đa 8 000 giờ.

• Tính điện năng sử dụng của mỗi loại bóng đèn trên trong 8 000 giờ.
• Tính toàn bộ chi phí (tiền mua bóng điện và tiền điện phải trả) cho việc sử dụng mỗi loại bóng đèn này trong 8 000 giờ, nếu giá 1kW.h là 700 đồng.
• Sử dụng loại bóng đèn nào có lợi hơn? Vì sao?

Phương pháp giải

Để trả lời câu hỏi trên ta cần áp dụng:

• Công thức tính điện năng sử dụng: A = Pt
• Đổi đơn vị: 1 kWh=3600000 J

Hướng dẫn giải

• Điện năng sử dụng của mỗi loại bóng đèn trên trong 8 000 giờ là:
  •    Bóng đèn dây tóc: A1 = P1 .t = 0,075kW. 8000h = 600 kWh = 2160.10⁶ J.
  •    Bóng đèn compac: A2 = P2 .t = 0,015kW. 8000h = 120 kWh = 432.10⁶ J.

Toàn bộ chi phí (tiền mua bóng điện và tiền điện phải trả) cho việc sử dụng mỗi loại bóng đèn này trong 8 000 giờ là:

• Bóng đèn dây tóc: Vì mỗi bóng đèn dây tóc có thời gian thắp sáng tối đa là 1 000 giờ nên phải cần 8 bóng đèn dây tóc. Vì thế cần số tiền: T1 = 8. 3500 + 600. 700 = 448 000 đồng.
• Bóng đèn compac: Vì mỗi bóng đèn compac có thời gian thắp sáng tối đa là 8 000 giờ nên ta chỉ cần 1 bóng đèn compac. Vì thế cần số tiền: T2 = 1. 60000 + 120. 700 = 144 000 đồng.

Sử dụng loại bóng đèn conpac có lợi hơn. Vì:

• Giảm chi tiêu cho gia đình: giảm được 448000 – 144000 = 304000 đồng tiền chi phí cho 8 000 giờ sử dụng.
• Sử dụng công suất nhỏ hơn, dành phần điện năng tiết kiệm cho sản xuất.
• Góp phần giảm bớt sự cố do quá tải về điện, nhất là vào giờ cao điểm.