- Tải app VietJack. Xem lời giải nhanh hơn!
Câu hỏi: Mối liên hệ giữa hiệu điện thế và số vòng dây như thế nào?
Trả lời:
Tỉ số giữa hiệu điện thế ở hai đầu các cuộn dây của máy biến thế bằng tỉ số giữa số vòng dây của các cuộn dây tương ứng.
Trong đó:
U1 là hiệu điện thế hai đầu cuộn sơ cấp [V]
U2 là hiệu điện thế hai đầu cuộn thứ cấp [V]
N1 là số vòng dây của cuộn sơ cấp
N2 là số vòng dây của cuộn thứ cấp
Ví dụ: Một máy biến áp có số vòng dây của cuộn sơ cấp là 500 vòng và cuộn thứ cấp là 1500 vòng. Đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp hiệu điện thế 12V thì hai đầu cuộn thứ cấp có điện áp là
Xem thêm các câu hỏi ôn tập môn Vật Lí lớp 9 hay và chi tiết khác:
Giới thiệu kênh Youtube VietJack
- Hỏi bài tập trên ứng dụng, thầy cô VietJack trả lời miễn phí!
- Hơn 20.000 câu trắc nghiệm Toán,Văn, Anh lớp 6 có đáp án
Đã có app VietJack trên điện thoại, giải bài tập SGK, SBT Soạn văn, Văn mẫu, Thi online, Bài giảng....miễn phí. Tải ngay ứng dụng trên Android và iOS.
Nhóm học tập facebook miễn phí cho teen 2k10: fb.com/groups/hoctap2k10/
Theo dõi chúng tôi miễn phí trên mạng xã hội facebook và youtube:Loạt bài 500 Công thức, Định Lí, Định nghĩa Toán, Vật Lí, Hóa học, Sinh học được biên soạn bám sát nội dung chương trình học các cấp.
Nếu thấy hay, hãy động viên và chia sẻ nhé! Các bình luận không phù hợp với nội quy bình luận trang web sẽ bị cấm bình luận vĩnh viễn.
Trong bài viết này, chúng ta sẽ tổng hợp lại toàn bộ công thức máy biến áp trong chương trình THPT.
Phần sơ cấp: Ký hiệu có ghi thêm chỉ số 1
Phần thứ cấp: Ký hiệu có ghi thêm chỉ số 2
Số vòng dây: N
Điện áp: U
Công suất: P
Máy biến áp là thiết bị dùng để biến đổi điện áp xoay chiều mà không làm thay đổi giá trị tần số của nó
Nguyên tắc hoạt động: Dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ.
Gồm hai cuộn dây có số vòng khác nhau quấn trên lõi thép. Lõi thép gồm nhiều lá thép mỏng ghép cách điện với nhau. Các lá thép mỏng có pha silic giúp tăng từ thông [lá thép kĩ thuật]. Việc ghép cách điện với nhau là để tránh dòng điện Fuco [dòng điện Fuco gây hao phí điện năng, gây tỏa nhiệt ra môi trường].
Cuộn nối với nguồn gọi là cuộn sơ cấp, cuộn nối với tải tiêu thụ gọi là cuộn thứ cấp. Dòng điện đi qua hai cuộn dây chỉ thay đổi điện áp chứ không thay đổi tần số.
Xét biến áp lý tưởng có số vòng cuộn sơ cấp là N1, số vòng cuộn thứ cấp là N2, điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn sơ cấp là U1, điện áp hiệu dụng ở hai đầu cuộn thứ cấp là U2.
Nếu N2 > N1 thì U2> U1. Đây là máy tăng áp
Nếu N2 < N1 thì U2 < U1. Đây là máy hạ áp
Kết luận: Máy biến áp làm tăng điện áp hiệu dụng bao nhiêu lần thì cường độ hiệu dụng giảm đi bấy nhiêu lần và ngược lại.
Ta vẫn có mối quan hệ giữa U và N như trường hợp biến áp có tải. Tuy nhiên, vì ở cuộn thứ cấp của máy để hở [không tải] nên trong cuộn thứ cấp không có dòng điện, trong cuộn sơ cấp có một dòng điện rất nhỏ.
Gọi U là điện áp ở hai đầu nguồn; P là điện áp cần truyền tải; r là điện trở của dây tải điện thì cường độ hiệu dụng của dòng điện trong dây tải điện là:
Công suất hao phí trên đường dây tải điện là:
Từ công thức này ta thấy:
Để giảm hao phí trên đường dây tải điện ta có thể:
- Giảm điện trở của dây dẫn điện bằng cách tăng đường kính dây: Điều này không có lợi vì phải tăng đồng thời kích thước của dây dẫn và của trụ điện.
- Tăng U bằng biến áp tăng áp: Cách này được dùng rộng rãi. Ở nơi tiêu thụ điện người ta dùng máy hạ áp để đưa điện áp về mức thường dùng [thường là 220 V ở Việt Nam].
Trên đây là các công thức máy biến áp thường dùng. Chúc các bạn học tốt môn Lý!
Xem thêm:
Bài tập máy biến áp hay và có hướng dẫn chi tiết
15/12/2021 194
B. U1U2=N1N2
Đáp án chính xác
Page 2
15/12/2021 15
B. U1U2=N1N2=I2I1
Đáp án chính xác
09:02:3529/10/2019
Vậy Máy biến áp là gì, cấu tạo và nguyên tắc máy biến áp như thế nào? cuộn sơ cấp thứ cấp trong máy biến áp là gì? và bài toán truyền tải điện năng đi xa được giải quyết ra sao? chúng ta cùng tìm hiểu qua bài viết dưới đây.
I. Bài toán truyền tải điện năng đi xa
- Công suất phát đi từ nhà máy phát điện: P = U.I
- Công suất hao phí do tỏa nhiệt trên đường dây tải:
→ Như vậy, với công suất phát P là xác định, để giảm ΔP ta phải giảm r hoặc tăng U
- Biện pháp giảm r có những hạn chế vì
- Như vậy, biện pháp tăng hiệu điện thế U có hiệu quả rõ rệt, tăng U lên n lần thì Phao phí giảm n2 lần.
II. Máy biến áp
- Máy biến áp là gì? Định nghĩa: Máy biến áp là những thiết bị có khả năng biến đổi điện áp [xoay chiều], nhưng không làm thay đổi tần số.
1. Cấu tạo và nguyên tắc của máy biến áp
• Cấu tạo của máy biến áp
- Bộ phận chính là một lỏi biến áp hình khung bằng sắt non có pha silic cùng với hai cuộn dây có điện trở nhỏ và độ tự cảm lớn quấn trên lỏi biến áp.
- Cuộn thứ nhất có N1 vòng nối vào nguồn phát điện gọi là cuộn sơ cấp.
- Cuộn thứ 2 có N2 vòng nối ra các cơ sở tiêu thụ điện năng gọi là cuộn thứ cấp.
• Nguyên tắc hoạt động của máy biến áp
- Dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ
- Nối hai đầu cuộn sơ vấp vào nguồn phát điện xoay chiều, dòng điện xoay chiều chạy trong cuộn sơ cấp tạo ra từ trường biến thiên trong lõi biến áp.
- Từ thông biến thiên của từ trường đó qua cuộn thứ cấp gây ra suất điện động cảm ứng trong cuộn thứ cấp.
2. Khảo sát thực nghiệm một máy biến áp
- Khảo sát bằng thực nghiệm những đặc tính của một máy biến áp bằng sơ đồ thực nghiệm như hình sau:
- Thay đổi các số vòng N1, N2 đi các điện áp U1, U2 ta thấy:
- Nếu N2 > N1 thì U2 > U1: Máy tăng áp
- Nếu N2 < N1 thì U2 < U1: Máy hạ áp
• Cuộn thứ cấp nối với tải tiêu thụ [I2 ≠ 0, máy biến áp ở chế độ có tải]
- Nếu hao phí điện năng trong máy biến áp không đáng kể [máy biến áp làm việc trong điều kiện lí tưởng] thì công suất của dòng điện trong mạch sơ cấp và trong mạch thứ cấp có thể coi bằng nhau: U1.I1 = U2.I2
- Do đó:
3. Ứng dụng của máy biến áp
a] Máy biến áp ứng dụng để truyền tải điện năng
- Thay đổi điệ áp của dòng điện xoay chiều đến các giá trị thích hợp
- Sử dụng trong việc truyền tải điện năng đi xa để giảm hao phí trên đường dây truyền tải
b] Máy biến áp ứng dụng nấu chảy kim loại trong hàn điện
- Sử dụng trong máy hàn điện nấu chảy kim loại:
III. Bài tập về máy biến áp và truyền tải điện năng
* Bài 1 trang 91 SGK Vật Lý 12: Máy biến áp là gì? Nêu cấu tạo và nguyên tắc làm việc của biến áp.
° Lời giải bài 1 trang 91 SGK Vật Lý 12:
- Máy biến áp là thiết bị có khả năng biến đổi điện áp xoay chiều.
- Cấu tạo của máy biến áp: Lõi sắt non hình chữ nhật. Hai cuộn dây N1, N2 có số vòng dây quấn khác nhau. Cuộn dây N1 nối với nguồn điện gọi là cuộn sơ cấp, cuộn dây N2 nối với tải tiêu thụ gọi là cuộn thứ cấp.
- Nguyên tắc hoạt động của máy biến áp: dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ, mắc hai đầu cuộn sơ cấp vào điện áp xoay chiều có tần số f. Dòng điện xoay chiều trong cuộn sơ cấp tạo ra từ thông biến thiên trong lõi sắt đi đến cuộn thứ cấp làm xuất hiện suất điện động cảm ứng. Khi máy biến áp hoạt động trong cuộn thứ cấp xuất hiện dòng điện xoay chiều cùng tần số với dòng điện ở cuộn sơ cấp.
* Bài 2 trang 91 SGK Vật Lý 12: Máy biến áp lí tưởng làm việc bình thường có tỉ số N2/N1 bằng 3 khi [U1, I1] = [360V, 6A] thì [U2, I2] bằng bao nhiêu?
A. [1080V, 18A] B. [120V, 2A]
C. [1080V, 2A] D. [120V, 18A]
° Lời giải bài 2 trang 91 SGK Vật Lý 12:
¤ Chọn đáp án: C.[1080V, 2A]
- Theo bài ra, ta có: N2/N1 = 3; lại có: N2/N1 = U2/U1 ⇒ U2/U1 = 3 ⇒ U2 = 3U1 = 3.360 = 1080[V].
- Vì máy biến áp lý tưởng nên ta có: I1/I2 = N2/N1 = 3 ⇒ I2 = I1/3 = 6/3 = 2[A].
* Bài 3 trang 91 SGK Vật Lý 12: Một biến áp có cuộn sơ cấp gồm 2000 vòng, cuộn thứ cấp gồm 100 vòng, điện áp và cường độ ở mạch sơ cấp là 120V, 0,8A. Điện áp và công suất ở cuộn thứ cấp là bao nhiêu?
A. 6V, 96W B. 240V, 96W
C. 6V, 4,8W D. 120V, 4,8W
° Lời giải bài 3 trang 91 SGK Vật Lý 12:
¤ Chọn đáp án: A. 6V, 96W
- Theo bài ra, ta có: N1 = 2000 vòng; N2 = 100 vòng, U1 = 120[V], I1 = 0,8[A].
- Áp dụng công thức: U2/U1 = N2/N1 ⇒ U2 = [N2/N1].U1 = [100/2000].120 = 6[V].
- Lại có: I1/I2 = N2/N1 ⇒ I2 = I1.[N1/N2] = 0,8.[2000/100] = 0,8.20 = 16[A].
- Công suất: P2 = U2.I2 = 6.16 = 96[W].
- Vậy điện áp và công suất ở cuộn thứ cấp là: [6V, 96W].
* Bài 4 trang 91 SGK Vật Lý 12: Một biến áp có hai cuộn dây lần lượt có 10000 vòng và 200 vòng.
a] Muốn tăng áp thì cuộn nào là cuộn sơ cấp? Nếu đặt vào cuộn sơ cấp điện áp hiệu dụng 220V thì điện áp hiệu dụng ở cuộn thứ cấp bằng bao nhiêu?
b] Cuộn nào có tiết diện dây lớn hơn?
° Lời giải bài 4 trang 91 SGK Vật Lý 12:
a] Để là máy tăng áp thì số vòng của cuộn dây thứ cấp phải lớn hơn số vòng dây của cuộn sơ cấp. Do đó số vòng cuộn sơ cấp là N1 = 200 vòng thì số vòng của cuộn thứ cấp là N2 = 10000 vòng, khi đó ta có:
U2/U1 = N2/N1 ⇒ U2 = U1.[N2/N1] = 220.[10000/200]=220.50 = 11000[V]
b] Vì N1 < N2 nên cuộn sơ cấp có tiết diện dây lớn hơn.
¤ Các giải thích khác [trong trường hợp tổng quát] là ta tính cường độ dòng điện như sau:
- Ta có: I1/I2 = N2/N1 = 10000/200 = 50.
- Như vậy, cường độ dòng điện ở cuộn sơ cấp lớn hơn 50 lần cường độ dòng điện ở cuộn thứ cấp. Do đó, cuộn sơ cấp có tiết diện dây lớn hơn cuộn thứ cấp.
* Bài 5 trang 91 SGK Vật Lý 12: Máy biến áp lí tưởng cung cấp một dòng điện 30A dưới một điện áp hiệu dụng 220V. Điện áp hiệu dụng ở cuộn sơ cấp là 5kV.
a] Tính công suất tiêu thụ ở cửa vào và ở cửa ra của biến áp
b] Tính cường độ hiệu dụng ở cuộn sơ cấp.
° Lời giải bài 5 trang 91 SGK Vật Lý 12:
a] Máy biến áp là lý tưởng [bỏ qua hao phí của máy biến áp]:
- Công suất tiêu thụ ở cửa vào và ở cửa ra của máy biến áp là:
P1 = P2 = U2I2 = 220.30 = 6600[W].
b] Tại cuộn sơ cấp, ta có: P1 = U1.I1 nên cường độ dòng điện hiệu dụng ở cuộn sơ cấp là:
I1 = P1/U1 = 6600/5000 = 1,32[A]
* Bài 6 trang 91 SGK Vật Lý 12: Một biến áp cung cấp một công suất 4kW dưới một điện áp hiệu dụng 110V. Biến áp đó nối với đường dây tải điện có điện trở tổng là 2Ω
a] Tính cường độ hiệu dụng trên đường dây tải điện.
b] Tính độ sụt thế trên đường dây tải điện.
c] Tính điện áp hiệu dụng ở cuối đường dây tải điện.
d] Xác định công suất tổn hao trên đường dây đó.
e] Thay biến áp trển dây bằng một biến áp có cùng công suất nhưng điện áp hiệu dụng ở cửa ra là 220V. Tính toán lại các đại lượng nêu ra ở bốn câu hỏi trên.
° Lời giải bài 6 trang 91 SGK Vật Lý 12:
a] Cường độ dòng điện hiệu dụng trên đường dây tải điện:
- Áp dụng công thức: P2 = U2.I2 ⇒ I2 = P2/U2 = 4000/110 = 36,36[A].
b] Độ sụt thế trên đường dây tải điện: ΔUd = Rd.I2 = 2.36,36 = 72,73[V].
c] Điện áp hiệu dụng ở cuối đường dây tải điện là:
Ud = U - ΔUd = 110 – 72,73 = 37,27[V].
d] Công suất tổn hao trên đường dây:
Php = [I2]2.Rd = [36,36]2.2 ≈ 2644,63[W].
e] Khi thay biến áp trên dây bằng một biến áp có cùng công suất, nhưng điện áp hiệu dụng ở của ra là U’2 = 220V, tương tự trên ta có:
- Cường độ dòng điện hiệu dụng trên dây tải điện:
I'2 = P2/U'2 = [4.103]/220 = 200/11 ≈ 18,18[A].
- Độ sụt thế trên đường dây tải điện:
ΔU'd = I'2.Rd = 18,18.2 ≈ 36,36[V].
- Điện ấp hiệu dụng ở cuối đường dây tải điện:
U'd = U' - ΔU'd = 220 - 36,36 = 183,64[V].
- Công suất tổn hao trên đường dây:
P'hp = I'2.Rd = [18,18]2.2 = 661,16[W].