A. KIẾN THỨC CẦN NẮM VỮNG

1. Máy biến áp

* Cấu tạo và hoạt động: 

Hai cuộn dây N1 và N2 vòng được quấn trên lõi thép có độ từ cảm lớn. Khi hiệu điện thế U cần biến đổi đặt vào cuộn N, thì cuộn này được gọi là cuộn sơ cấp. Lúc đó hiệu điện thế đã được lấy ra ở cuộn N2 cuộn này gọi là cuộn thứ cấp.

* Hoạt động dựa trên nguyên tắc của hiện tượng cảm ứng điện từ.

– Khi bỏ qua điện trở thuần của cuộn dây N1, N2 ta có:

N1 > N2: máy hạ thế

N1 < N2: máy tăng thế 

2. Chuyển tải điện năng

 * Yêu cầu chuyển tải điện năng: 

– Giảm hao phí điện năng trên đường tải

 * Biện pháp:

P là công suất điện cần tải đi khi hiệu điện thế hai đầu mạch là U.

Vậy cách tốt nhất để giảm công suất hao phí P là tăng U; bằng cách dùng các trạm biến thế

3. Cách thức chuyển tải điện năng

Điện năng được tải từ các nhà máy điện đến các trạm tăng thế, rồi đến các đường dây cao thế và đến các trạm hạ thế, sau đó đưa vào sử dụng.

B. TRẢ LỜI CÂU HỎI

C1. Nêu đặc điểm của sự biến đổi điện áp và cường độ dòng điện qua máy biến áp.

Trả lời 

Giả sử hai đầu của cuộn thứ cấp được nối với tải tiêu thụ điện và hiệu suất của máy biến áp được xem như là lý tưởng (H = 100%). Khi đó:

Máy biến áp làm tăng hoặc giảm điện áp lên bao nhiêu lần thì sẽ làm giảm hoặc tăng cường độ dòng điện bấy nhiêu lần.

C2. Nêu các cách chủ yếu làm giảm điện năng hao phí: 

a) Trong máy biến áp. 

b) Trong truyền tải điện năng đi xa.

Trả lời

 – Để làm giảm điện năng hao phí trong máy biến áp thì các cuộn dây thứ cấp và sơ cấp phải được quan trên lõi sắt hoặc thép pha silic. Những lõi sắt này gồm nhiều lá sắt ghép cách điện với nhau để tránh dòng điện Fucô làm điện năng hao phí thông qua nhiệt.

Thì để giảm công suất hao phí ta có hai cách:

+ Giảm điện trở R của đường dây tải điện, tức là phải tăng tiết diện S của dây, cách này không thự hiện được và quá tốn kém vật liệu làm dây và đường dây quá nặng kéo theo sự tốn kém của vật liệu làm trụ điện.

 Tăng hiệu điện thế ban đầu Uo nhờ vào máy biến áp (tăng áp). Nếu điện áp tăng lên n lần thì công suất hao phí giảm (n)2 lần. Cách này được dùng trong thực tế. Đường dây càng dài thì điện áp phải càng cao: đó gọi là đường dây cao thế. Ở cuối đường dây, người ta lại đặt các máy giảm áp rồi đến nơi tiêu thụ. Hiện nay ở nước ta có đường dây 500KV Bắc – Nam để phân phối đều các nguồn ở các nhà máy điện cho khắp các tỉnh thành trên cả nước.

C. GIẢI BÀI TẬP

B1. Một máy biến áp có cuộn thứ cấp mắc với một điện trở. thuần, cuộn sơ cấp mắc với dòng điện xoay chiều. Điện trở của các cuộn dây và hao phí điện năng ở máy không đáng kể. Nếu tăng trị số của điện trở mắc với cuộn thứ cấp lên hai lần thì:

  1. Cường độ hiệu dụng của dòng điện chạy trong cuộn thứ cấp giảm hai lần, trong cuộn sơ cấp không đổi.
  2. Điện áp ở hai đầu cuộn sơ cấp và sơ cấp đều tăng hai lần. .
  3. suất điện động cảm ứng trong cuộn thứ cấp tăng hai lần, trong cuộn sơ cấp không đổi.
  4. Công suất tiêu thụ điện ở mạch sơ cấp và thứ cấp đều giảm hai lần.

Giải 

Do cuộn thứ cấp nối với tải tiêu thụ điện nên:

– Nếu coi hiệu suất của máy biến áp là 100% thì công suất tiêu thụ điện ở hai cuộn thứ cấp và sơ cấp là như nhau.

Mặt khác do điện trở của tải tiêu thụ điện tăng gấp hai lần (U không đổi) nên cường độ ở cuộn thứ cấp giảm hai lần, do đó cường độ cuộn thứ cấp và sơ cấp giảm theo hai lần.

Vậy chọn đáp án D.

B2. Chọn phát biểu sai. Trong quá trình tải điện năng đi xa, công suất hao phí: 

  1. Tỉ lệ với thời gian truyền điện. 
  2. Tỉ lệ với chiều dài đường dây tải điện.
  3. Tỉ lệ nghịch với bình phương điện áp giữa hai đầu dây ở trạm phát điện.
  4. Tỉ lệ với bình phương công suất truyền đi.

Giải 

 Vậy chọn đáp án A.

B3. Cuộn sơ cấp của một máy biến áp được nối với mạng điện xoay chiều có điện áp 380V. Cuộn thứ cấp có dòng điện cường độ 1,5A chạy qua và có điện áp giữa hai đầu dây là 12V. Biết số vòng dây của cuộn thứ cấp là 30. Tính số vòng dây của cuộn sơ cấp và cường độ dòng điện chạy qua nó. Bỏ qua hao phí điện năng trong máy.

Giải

Số vòng dây ở cuộn sơ cấp là:

Cường độ dòng điện chạy qua cuộn sơ cấp là:

B4. Điện năng ở một trạm phát điện được truyền đi dưới điện áp 2kV và công suất truyền đi 200kW. Hiệu số chỉ của các công tơ điện ở trạm phát và nơi thu sau mỗi ngày đêm lệch nhau 480 kWh. Tính:

a) Công suất hao phí trên đường dây tải điện.

b) Công suất hao phí trong trường hợp tăng hiệu điện thế đầu nguồn lên 2,5%.

Giải

Vậy hiệu điện thế đầu nguồn phải tăng lên giá trị 2kV2 = 4kV.

Nguồn website giaibai5s.com

Giải bài tập Vật lí lớp 12 nâng cao – Bài 32: Máy biến áp (biến thế). Truyền tải điện
Đánh giá bài viết