Công thức máy biến áp Vật Lý lớp 12

Công thức máy biến áp là một kiến thức vật lý phổ thông được nhiều bạn học sinh quan tâm và tìm hiểu. Công thức này đã và đang được ứng dụng rất nhiều vào cuộc sống hàng ngày. Hãy cùng với Dự báo thời tiết tìm hiểu ngay về định nghĩa, cấu tạo, nguyên tắc hoạt động cũng như làm các bài tập về công thức máy biến áp qua bài viết sau đây nhé.

Định nghĩa máy biến áp là gì?

Công thức tính máy biến áp

Máy biến áp chính là thiết bị trung gian giúp dòng điện xoay chiều biến đổi điện áp từ mức này sang mức khác

Cấu tạo của máy biến áp

Máy biến áp bao gồm 2 cuộn dây đồng được quấn trên cùng một lõi sắt từ, mỗi cuộn được quấn bởi nhiều vòng dây, mỗi dây đều có chứa lớp chất cách điện bọc ngoài, lõi sắt từ bao gồm nhiều lá mỏng ghép sát với nhau để giảm thiểu tối đa tác dụng của dòng điện Fu-cô

Nguyên tắc hoạt động của máy biến áp

Khi có dòng điện xoay chiều tần số f chạy trong cuộn sơ cấp thì lõi của máy biến áp có một từ thông biến thiên với tần số f, từ thông biến thiên này xuyên qua cuộn thứ cấp khiến cho trong cuộn thứ cấp có một suất điện động dao động điều hòa có tần số f, như vậy, ở hai đầu của cuộn thứ cấp luôn luôn có một điện áp dao động điều hòa tần số f

Công thức máy biến áp

Xét một máy biến áp lý tưởng có điện áp hiệu dụng ở hai đầu cuộn sơ cấp là U1, điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn thứ cấp là U2, số lượng vòng cuộn sơ cấp là N1, số lượng vòng cuộn thứ cấp là N2

Suy ra: Máy biến áp càng làm tăng điện áp hiệu dụng bao nhiêu lần thì cường độ hiệu dụng sẽ bị giảm đi bấy nhiêu lần, và ngược lại

Cách truyền tải điện năng đi xa

Dựa vào công thức máy biến áp. Ta có thể áp dụng để truyền tải điện năng đi xa như sau

Gọi r là điện trở của dây tải điện, P là điện áp cần truyền tải, U là điện áp 2 đầu nguồn, cường độ hiệu dụng của dòng điện trong dây tải điện sẽ là:

Ta thấy:

Để giảm thiểu hao phí trên đường dây tải điện ta có thể:

• Tăng U bằng biến áp tăng áp: Cách này được sử dụng rất rộng rãi. Ở những nơi tiêu thụ điện, người ta thường dùng máy hạ áp để đưa điện áp về mức thường dùng (ở Việt Nam thông thường sẽ là 220V)
• Giảm điện trở dây dẫn điện thông qua việc tăng đường kính của dây: Cách này không có lợi vì phải đồng thời tăng cả kích thước của dây dẫn và trụ điện

Đường dây tải điện Bắc – Nam của nước ta có điện áp đầu nguồn là 500 kV nên hao phí do đường dây tải điện hầu như là không đáng kể.

Các bài tập về công thức máy biến áp

Câu 1

Một HS quấn một máy biến áp với dự định số vòng dây cuộn sơ cấp gấp 2.5 lần so với cuộn thứ cấp, nhưng vì sơ suất nên cuộn thứ cấp bị thiếu một số vòng dây. Muốn biết số vòng dây còn thiếu để quấn thêm vào cuộn thứ cấp cho đủ, HS này đặt vào 2 đầu cuộn sơ cấp một điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng không đổi, sau đó, dùng vôn kế để xác định tỉ số điện áp của cuộn thứ cấp để hở và cuộn sơ cấp. Tỉ số điện áp lúc đầu bằng 9/25. Sau khi quấn vào cuộn thứ cấp thêm 30 vòng dây thì tỉ số điện áp bằng 19/50. Bỏ qua mọi hao phí trong máy biến áp, để có được máy biến áp đúng như dự định, HS này phải tiếp tục quấn thêm vào cuộn thứ cấp

1. 40 vòng
2. 29 vòng
3. 30 vòng
4. 60 vòng

Câu 2

Mắc cuộn sơ cấp của 1 máy biến áp lí tưởng vào mạng điện xoay chiều có điện áp hiệu dụng 100V. Nếu ở cuộn sơ cấp giảm đi 1000 hoặc tăng thêm 2000 vòng dây thì điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn thứ cấp sẽ lần lượt là 400V và 100V. Trên thực tế, điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn thứ cấp là

1. 100 V
2. 400 V
3. 200 V
4. 300 V

Câu 3

Có hai máy biến áp lí tưởng (bỏ qua mọi hao phí) cuộn sơ cấp có cùng số vòng dây nhưng cuộn thứ cấp có số vòng dây khác nhau. Khi đặt điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng U không đổi vào hai đầu cuộn thứ cấp của máy thứ nhất thì tỉ số giữa điện áp hiệu dụng ở hai đầu cuộn thứ cấp để hở và cuộn sơ cấp của máy đó là 1,5. Khi đặt điện áp xoay chiều nói trên vào hai đầu cuộn sơ cấp của máy thứ hai thì tỉ số đó là 1,8. Khi cùng thay đổi số vòng dây của cuộn thứ cấp của mỗi máy 48 vòng dây rồi lặp lại thí nghiệm thì tỉ số điện áp nói trên của hai máy là bằng nhau. Số vòng dây của cuộn sơ cấp của mỗi máy sẽ là (dựa vào công thức máy biến áp để tính):

1. 300 vòng dây
2. 440 vòng dây
3. 250 vòng dây
4. 320 vòng dây

Câu 4

Đặt vào hai đầu cuộn sơ cấp của máy biến áp một điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng 200V. Khi nối hai đầu cuộn sơ cấp của máy biến áp M2 vào hai đầu cuộn thứ cấp của M1 thì điện áp hiệu dụng ở hai đầu cuộn thứ cấp của M2 để hở bằng 12,5V. Khi nối hai đầu của cuộn thứ cấp của M2 với hai đầu cuộn thứ cấp của M1 thì điện áp hiệu dụng ở hai đầu cuộn sơ cấp của M2 để hở bằng 50V. Bỏ qua mọi hao phí, M1 có tỉ số giữa số vòng dây cuộn sơ cấp và số vòng cuộn thứ cấp là:

1. 8
2. 4
3. 6
4. 15

Câu 5

Trong một máy tăng áp lí tưởng, nếu giữ nguyên điện áp hiệu dụng ở hai đầu cuộn sơ cấp nhưng lại tăng số vòng dây của cả hai cuộn sơ cấp và thứ cấp lên cùng một lượng bằng nhau thì điện áp hiệu dụng ở hai đầu cuộn thứ cấp để hở

1. tăng lên
2. giảm đi
3. không đổi
4. có thể tăng lên hoặc giảm đi

Đáp án

Câu	1	2	3	4	5
Đáp án	C	C	D	A	B

Xem Thêm: Tổng hợp công thức toán 9 hình học

Thông qua bài viết này, hi vọng các bạn đã có thể hiểu hơn về công thức máy biến áp và cách ứng dụng để truyền tải điện năng đi xa hơn. Hãy theo dõi các bài viết tiếp theo về các kiến thức vật lý của Trang dự báo thời tiết nhé.