Bài học

Sử dụng điện tiết kiệm và an toàn trong gia đình

Mục tiêu bài học

Sau bài này, em tính toán được số tiền tiết kiệm khi thay thiết bị tiêu thụ điện năng thấp hơn, và giải thích được bằng số liệu cụ thể vì sao một số thói quen sử dụng điện lại nguy hiểm đến tính mạng, từ đó đề xuất được biện pháp sử dụng điện an toàn.

Kiến thức nền cần nhớ

Bài này dùng lại toàn bộ ba công thức đã học của chương: $A = Pt$ để so sánh mức tiêu thụ giữa các loại thiết bị, tiền điện $= A \times$ đơn giá để lượng hoá lợi ích tiết kiệm, và định luật Ohm $I = U/R$ (Course 5) để phân tích mức độ nguy hiểm của dòng điện qua cơ thể người.

Khởi động

Người ta thường khuyên nên đổi đèn sợi đốt sang đèn LED để tiết kiệm điện, và tuyệt đối không được chạm tay ướt vào ổ điện. Hai lời khuyên này thực ra dựa trên đúng những công thức em vừa học — hãy cùng kiểm chứng bằng số liệu cụ thể.

Kiến thức trọng tâm

Tiết kiệm điện năng. Với cùng độ sáng, đèn LED có công suất nhỏ hơn nhiều so với đèn sợi đốt truyền thống (ví dụ đèn LED $9\,W$ cho độ sáng tương đương đèn sợi đốt $60\,W$ ) vì đèn sợi đốt phần lớn năng lượng biến thành nhiệt thay vì ánh sáng. Theo $A = Pt$ , cùng thời gian sử dụng, thiết bị có $P$ nhỏ hơn tiêu thụ điện năng ít hơn hẳn — đây là lí do các biện pháp tiết kiệm điện phổ biến nhất đều nhắm vào việc giảm $P$ (đổi thiết bị hiệu suất cao hơn) hoặc giảm $t$ (tắt thiết bị khi không dùng, rút phích cắm chờ, hạn chế thời gian bật điều hoà ở nhiệt độ quá thấp).

An toàn điện. Cơ thể người cũng có một điện trở nhất định. Khi da khô ráo, điện trở cơ thể khá lớn (cỡ hàng chục nghìn ôm); khi da ẩm ướt, điện trở giảm mạnh (chỉ còn khoảng một, hai nghìn ôm), theo định luật Ohm $I = U/R$ : cùng một hiệu điện thế nhưng $R$ giảm mạnh làm cường độ dòng điện $I$ qua người tăng lên đáng kể. Dòng điện xoay chiều qua cơ thể chỉ cần vượt khoảng vài chục miliampe đã có thể gây co giật cơ nguy hiểm, và ở mức cao hơn có thể đe doạ tính mạng. Đây chính là lí do tuyệt đối không được chạm tay ướt vào thiết bị điện, ổ cắm hay dây dẫn hở.

Các nguyên tắc an toàn cơ bản: luôn ngắt nguồn điện và giữ tay khô ráo trước khi sửa chữa, kiểm tra thiết bị điện; không cắm quá nhiều thiết bị công suất lớn vào cùng một ổ (liên hệ Chương 3 về quá tải); dùng dây dẫn có tiết diện phù hợp với công suất thiết bị; và không tự ý can thiệp vào hệ thống điện khi chưa được hướng dẫn.

**Tiết kiệm điện năng.** Với cùng độ sáng, đèn LED có công suất nhỏ hơn nhiều so với đèn sợi đốt truyền thống (ví dụ đèn LED $9\,W$ cho độ sáng tương đương đèn sợi đốt $60\,W$) vì đèn sợi đốt phần lớn năng lượng biến thành nhiệt thay vì ánh sáng. Theo $A = Pt$, cùng thời gian sử dụng, thiết bị có $P$ nhỏ hơn tiêu thụ điện năng ít hơn hẳn — đây là lí do các biện pháp tiết kiệm điện phổ biến nhất đều nhắm vào việc giảm $P$ (đổi thiết bị hiệu suất cao hơn) hoặc giảm $t$ (tắt thiết bị khi không dùng, rút phích cắm chờ, hạn chế thời gian bật điều hoà ở nhiệt độ quá thấp). **An toàn điện.** Cơ thể người cũng có một điện trở nhất định. Khi da khô ráo, điện trở cơ thể khá lớn (cỡ hàng chục nghìn ôm); khi da ẩm ướt, điện trở giảm mạnh (chỉ còn khoảng một, hai nghìn ôm), theo định luật Ohm $I = U/R$: cùng một hiệu điện thế nhưng $R$ giảm mạnh làm cường độ dòng điện $I$ qua người tăng lên đáng kể. Dòng điện xoay chiều qua cơ thể chỉ cần vượt khoảng vài chục miliampe đã có thể gây co giật cơ nguy hiểm, và ở mức cao hơn có thể đe doạ tính mạng. Đây chính là lí do tuyệt đối không được chạm tay ướt vào thiết bị điện, ổ cắm hay dây dẫn hở. Các nguyên tắc an toàn cơ bản: luôn ngắt nguồn điện và giữ tay khô ráo trước khi sửa chữa, kiểm tra thiết bị điện; không cắm quá nhiều thiết bị công suất lớn vào cùng một ổ (liên hệ Chương 3 về quá tải); dùng dây dẫn có tiết diện phù hợp với công suất thiết bị; và không tự ý can thiệp vào hệ thống điện khi chưa được hướng dẫn.

Cùng thời gian sử dụng và đơn giá điện, đèn LED tốn tiền điện chưa bằng 1/6 so với đèn sợi đốt

Ví dụ

Tính số tiền tiết kiệm khi đổi sang đèn LED

1
Đèn sợi đốt $60\,W$ và đèn LED $9\,W$ cho cùng độ sáng, đều dùng $5$ giờ mỗi ngày trong $30$ ngày, đơn giá điện $2000\,đ/kWh$ . Tính điện năng tiêu thụ, tiền điện của mỗi loại đèn trong tháng, và số tiền tiết kiệm được khi đổi từ đèn sợi đốt sang đèn LED.
Đèn sợi đốt $60\,W$ và đèn LED $9\,W$ cho cùng độ sáng, đều dùng $5$ giờ mỗi ngày trong $30$ ngày, đơn giá điện $2000\,đ/kWh$. Tính điện năng tiêu thụ, tiền điện của mỗi loại đèn trong tháng, và số tiền tiết kiệm được khi đổi từ đèn sợi đốt sang đèn LED.
2
$A_1 = 0{,}06\,kW \times 5\,h \times 30 = 9\,kWh$ ; tiền điện $= 9 \times 2000 = 18\,000\,đ$ .
$A_1 = 0{,}06\,kW \times 5\,h \times 30 = 9\,kWh$; tiền điện $= 9 \times 2000 = 18\,000\,đ$.
3
$A_2 = 0{,}009\,kW \times 5\,h \times 30 = 1{,}35\,kWh$ ; tiền điện $= 1{,}35 \times 2000 = 2\,700\,đ$ .
$A_2 = 0{,}009\,kW \times 5\,h \times 30 = 1{,}35\,kWh$; tiền điện $= 1{,}35 \times 2000 = 2\,700\,đ$.
4
Tiết kiệm $= 18\,000 - 2\,700 = 15\,300\,đ$ mỗi tháng cho MỘT bóng đèn.
Tiết kiệm $= 18\,000 - 2\,700 = 15\,300\,đ$ mỗi tháng cho MỘT bóng đèn.
5
Vậy đổi một bóng đèn sợi đốt sang đèn LED cùng độ sáng giúp tiết kiệm $15\,300\,đ$ /tháng — một gia đình có nhiều bóng đèn sẽ tiết kiệm được số tiền lớn hơn nhiều lần con số này mỗi năm.
Vậy đổi một bóng đèn sợi đốt sang đèn LED cùng độ sáng giúp tiết kiệm $15\,300\,đ$/tháng — một gia đình có nhiều bóng đèn sẽ tiết kiệm được số tiền lớn hơn nhiều lần con số này mỗi năm.

Ví dụ

Giải thích định lượng vì sao tay ướt chạm điện nguy hiểm hơn tay khô

1
Với hiệu điện thế lưới điện $U = 220\,V$ , điện trở cơ thể người khi da khô ráo khoảng $10\,000\,\Omega$ , khi da ẩm ướt giảm còn khoảng $1\,000\,\Omega$ . Tính cường độ dòng điện qua người trong hai trường hợp và so sánh mức độ nguy hiểm.
Với hiệu điện thế lưới điện $U = 220\,V$, điện trở cơ thể người khi da khô ráo khoảng $10\,000\,\Omega$, khi da ẩm ướt giảm còn khoảng $1\,000\,\Omega$. Tính cường độ dòng điện qua người trong hai trường hợp và so sánh mức độ nguy hiểm.
2
$I_{khô} = \dfrac{U}{R_{khô}} = \dfrac{220}{10\,000} = 0{,}022\,A = 22\,mA$ .
$I_{khô} = \dfrac{U}{R_{khô}} = \dfrac{220}{10\,000} = 0{,}022\,A = 22\,mA$.
3
$I_{ướt} = \dfrac{U}{R_{ướt}} = \dfrac{220}{1\,000} = 0{,}22\,A = 220\,mA$ .
$I_{ướt} = \dfrac{U}{R_{ướt}} = \dfrac{220}{1\,000} = 0{,}22\,A = 220\,mA$.
4
$I_{ướt} = 10 \times I_{khô}$ : dòng điện qua người khi tay ướt lớn gấp 10 lần khi tay khô, dù hiệu điện thế nguồn không đổi.
$I_{ướt} = 10 \times I_{khô}$: dòng điện qua người khi tay ướt lớn gấp 10 lần khi tay khô, dù hiệu điện thế nguồn không đổi.
5
Cả hai mức dòng điện trên đều đã vượt ngưỡng gây co giật cơ (khoảng vài chục mA), nhưng $220\,mA$ ở trường hợp tay ướt nguy hiểm đến tính mạng hơn rất nhiều so với $22\,mA$ — giải thích bằng chính định luật Ohm vì sao tuyệt đối không được chạm tay ướt vào thiết bị điện.
Cả hai mức dòng điện trên đều đã vượt ngưỡng gây co giật cơ (khoảng vài chục mA), nhưng $220\,mA$ ở trường hợp tay ướt nguy hiểm đến tính mạng hơn rất nhiều so với $22\,mA$ — giải thích bằng chính định luật Ohm vì sao tuyệt đối không được chạm tay ướt vào thiết bị điện.

Sai lầm thường gặp

Một số học sinh nghĩ rằng "bật điều hoà 24/24h ở nhiệt độ thấp nhất" cũng là một cách sử dụng điện hợp lý miễn là "để cho nhanh mát". Thực ra $t$ càng lớn thì $A = Pt$ càng lớn — thời gian sử dụng chính là một trong hai đại lượng quyết định điện năng tiêu thụ, không kém gì công suất.

Luyện tập có hướng dẫn

Luyện tập độc lập

Kiểm tra nhanh

Ghi nhớ

Tiết kiệm điện = giảm $P$ (thiết bị hiệu suất cao) hoặc giảm $t$ (dùng đúng nhu cầu). An toàn điện: $R$ cơ thể giảm khi da ướt làm $I$ qua người tăng mạnh — tuyệt đối giữ khô ráo khi tiếp xúc với điện, luôn ngắt nguồn trước khi sửa chữa.

Chương cuối cùng của khoá học ôn lại toàn bộ các công thức đã học — công suất điện, điện năng tiêu thụ, định luật Jun – Len-xơ, tính tiền điện — trong những bài tập tổng hợp nhiều bước, đúng theo phong cách đề thi tuyển sinh lớp 10.